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时间同步服务

前言​

××××年×月××日--*时*分，你在加班，解决着棘手的报错问题。

你检查了服务配置文件，均没有问题，在焦灼的过程中，重复着复制报错，浏览帖子，不经意间觉察到该不会是时间不同步导致。

最终......果然。

简介：​

时间，对于服务来说是要求精度的，两台服务器之间时间相差过多，可能会带来不可预估的情况：

  • 分布式服务的数据不一致。
  • 日志分析困难，混乱。
  • 服务之间的认证，授权失败。
  • .............

目前实现时间同步的服务协议有两种：NTP 和 Chrony，二者的区别如下：

  • NTP：是传统的时间同步协议，有较长历史，通常用于对时间精度要求较高的场景，如金融，科学实验室等。

    ​ 更多的配置，能够进行更精细的调优，也因此算法复制，启动耗时，可能会耗费系统资源。

  • Chrony：相对较新的时间同步工具，对标NTP，设计取代之，并提供更好的性能和精度。

    ​ 算法更简单，启动速度更快，对系统资源消耗更少。

在大多数场景下，Chrony足以满足我们对时间的同步需求，且维护更加容器配置与管理。

Chrony搭建部署​

角色（Centos7.6系统）IP
chrony服务器192.168.10.110
客户机192.168.10.120
  1. Chrony服务安装
# yum -y install chrony
  1. Chrony同步外网服务器
# Use public servers from the pool.ntp.org project.
# Please consider joining the pool (http://www.pool.ntp.org/join.html).
#server 0.centos.pool.ntp.org iburst
#server 1.centos.pool.ntp.org iburst
#server 2.centos.pool.ntp.org iburst
#server 3.centos.pool.ntp.org iburst
server ntp.aliyun.com iburst   # 或者为127.127.1.0

# ......... 此处省略中间配置，无需更改

# Allow NTP client access from local network.
allow 192.168.10.0/24

# ......... 此处省略中间配置，无需更改

  • server ntp.aliyun.com：指定为阿里云时间服务器地址。

  • server 127.0.0.1：则指定本地为时间服务器地址。此情况适用于该服务器的时间精度正常。

  • allow 192.168.10.0/24：指定允许连接服务器地址的来源地址。

  1. Chrony服务重启
# systemctl restart chronyd

# 查看同步服务器状态：
[root@chrony ~]# chronyc sources
210 Number of sources = 1
MS Name/IP address         Stratum Poll Reach LastRx Last sample               
===============================================================================
^? 203.107.6.88                  2   6     3    40   -205us[ -205us] +/-   20ms

# 输出信息解释: 
* MS Name/IP address: 表示主从服务器的名称或IP地址。
* Stratum: 表示该服务器的时钟层级。Stratum 0 代表最准确的时钟（通常是原子钟），Stratum 1 是直接与 Stratum 0 同步的服务器，以此类推。
* Poll: 表示客户端向服务器发送时间同步请求的间隔时间。这里的值6表示每隔2^6 = 64 秒向服务器发送一次时间同步请求。
* Reach: 表示客户端最近一段时间内成功与服务器通信的次数。在这里，值为1表示最近一段时间内只有一次成功通信。
* LastRx: 表示客户端上次接收到服务器时间信息的时间戳。在这里，-14161s 表示相对于当前时间已经过去了14161秒。
* Last sample: 表示客户端对服务器进行最后一次时间采样的时间。"+/- 26ms" 表示最后一次采样的时间与实际时间的偏差为26毫秒。

[root@chrony ~]# nslookup ntp.aliyun.com
Server:     114.114.114.114
Address:    114.114.114.114#53

Non-authoritative answer:
Name:   ntp.aliyun.com
Address: 203.107.6.88  # 可以看到与上方地址一致，代表连接aliyun时间服务器成功。
  1. 客户端时间同步
# 安装步骤同上：
# 安装chrony
# 配置chrony：此时指定的server地址为192.168.10.110
# 无需配置allow参数选项

# 重启服务，查看时间：
[root@client ~]# systemctl restart chronyd
[root@client ~]# date
2024年 02月 27日 星期二 22:21:10 CST

# 强制手动与时间服务器同步
[root@client ~]# chronyc -a makestep

NTP搭建部署​

步骤与上方一致

  1. NTP服务安装：
[root@ntp ~]# yum -y install ntp
  1. NTP服务配置：
[root@ntp ~]# vi /etc/ntp.conf
# 主要配置: 
# restrict: 对ntp做权限控制，比如：
# restrict 192.168.1.0 mask 255.255.255.0 nomodify notrap  >> 允许192.168.1.0/24网段的主机进行时间同步
# 其中的：nomodify: 限制客户端不能使用命令ntpc和ntpq来修改服务器端的时间
#        notrap: 不接受远程登录请求
# 其它的：nopeer: 表示不允许其他 NTP 对等体与此服务器进行对等通信。     
#        noquery: 表示不允许进行时间查询操作。

# server: 指定同步的时间服务器地址
# 注释掉默认的4行，下方新增一行: 
# server ntp.aliyun.com iburst    【若以本地时间为准进行同步, 则IP地址指向自己: 127.127.1.0】
# iburst配置: 在启动时以更快的速度进行同步, 通常情况下，NTP 客户端在启动时会等待一段时间才开始与服务器进行同步。使用 "iburst" 选项可以加快这个过程，让客户端更快地获得准确的时间信息，特别是在初始连接时或重新连接时非常有用。
# server后方还可以添加minpool 5 maxpool 10, 来指定客户端时间同步的周期
# 例如: server ntp.aliyun.com iburst minpool 5 maxpool 10: 表示最短5s, 最长10s进行时间同步, 默认是64s。
  1. NTP服务启动
[root@ntp ~]# systemctl start ntpd
  1. 验证时间同步
[root@ntp ~]# ntpq -p
     remote           refid      st t when poll reach   delay   offset  jitter
==============================================================================
 203.107.6.88    100.107.25.114   2 u    1   64    1   29.216    7.394   0.000

# 输出信息解释: 
* remote: 远程 NTP 服务器的 IP 地址为 203.107.6.88。
* refid: 引用标识，指示远程服务器的参考时钟源为 100.107.25.114。
* st: 表示远程服务器的时钟层级为 2（stratum 2），即该服务器直接与 stratum 1 服务器同步。
* t: 表示服务类型，这里为 u（upstream），表示该服务器是上游时间源。
* when: 上次成功通信的秒数。
* poll: 每隔多少秒向服务器发起一次查询。
* reach: 表示最近 8 个查询中成功与服务器通信的次数。
* delay: 表示网络延迟，单位为毫秒。
* offset: 表示本地时钟相对于服务器时钟的偏移量，单位为毫秒。
* jitter: 表示本地时钟的抖动，即时钟值在短时间内发生变化的程度。

Ntpdata与Ntpstat​

这两个命令都可以帮助我们去调试，配置，查询时间同步的状态，信息等。具体用法如下

  • Ntpdata
# 选项参数
-b：使用步进模式，即快速强制设置时间，而不是平滑地调整时间。一般是客户端的时间与服务器有较大差距。
-d：启用调试模式，显示更详细的调试信息。
-q：查询模式，仅查询 NTP 服务器的时间，不会更新本地系统时间。
-u：使用未占用 UDP 端口进行通信，这样就可以绕过一些防火墙的限制。
-s：将错误消息输出到日志文件中。
-a：自动尝试调整时间，即自动选择最佳服务器并调整时间。
-t seconds：指定超时时间，单位为秒，表示 ntpdate 尝试连接 NTP 服务器的时间上限。
serverip：要同步的 NTP 服务器的主机名或 IP 地址。

# 同步时间服务器时间: ntpdate serverip -t 10
# 查询时间服务器时间: ntpdate -q serverip [不会同步本地时间]
# 查询同步过程的细节: ntpdate -d
  • Ntpstat
# 提供了关于系统时间同步性能的简要信息
# 直接使用Ntpstat输出信息的情况如下: 
unsynchronised：表示系统时间未与 NTP 服务器同步。
time server re-starting：表示时间服务器正在重新启动。
frequency unknown：表示无法确定系统时钟频率，可能需要更多时间来同步。
frequency tolerance：显示系统时钟与 NTP 服务器之间的频率偏差。
maximum error：显示系统时钟的最大误差值。
estimated error：显示估计的系统时钟误差值。
status：显示当前 NTP 状态，如频率校准、时间校准等信息。

# 该命令一般用于快速查看客户端与服务器的同步状态信息

no server suitable for synchronization found​

该报错表示：没有找到适合同步的服务器

原因一般如下：

  1. server指定的时间同步服务器地址不可用。解决：可以将地址指向可用的，或者本机
  2. ntp服务版本问题：ntp4.2（包括4.2）之后的版本，在restrict的定义中使用了notrust的话，会导致报错。解决：配置文件中把notrust去掉。
  3. 防火墙规则屏蔽了udp的123端口（NTP协议端口）。解决：可以的情况下，清空防火墙规则。

时间分类​

Centos7系统中，时间分为两类：系统时间和硬件时间

  • 系统时间：指操作系统内核维护的当前时间，一般可以使用date命令查看和设置。系统时间通常是由操作系统根据硬件时间与时区计算得来的，可以随时被修改。
  • 硬件时间：指存储在计算机主板上的实时时钟所记录的时间，也成为BIOS或RTC时间。硬件时间一般用来系统开机之后的更新时间。

对于两种时间的查看，设置，可以使用以下命令：

# date命令：查看，设置系统时间
[root@localhost ~]# date
2024年 02月 28日 星期三 14:34:08 CST
[root@localhost ~]# date -s "2024-03-01 18:00:00"
2024年 03月 01日 星期五 18:00:00 CST
[root@localhost ~]# date
2024年 03月 01日 星期五 18:00:02 CST

# hwclock命令：查看，设置硬件 <-> 系统时间
# 查看
[root@localhost ~]# hwclock
2024年02月28日 星期三 14时36分24秒  -0.508513 秒
#手动设置硬件时间
[root@localhost ~]# hwclock --set --date "2024-11-23 21:17:23" --utc  【utc为时区，一般为CST】
# 将硬件时间同步到系统时间，-s和--hctosys效果一样
[root@localhost ~]# hwclock -s
[root@localhost ~]# hwclock --hctosys
# 将系统时间同步到硬件时间
[root@localhost ~]# hwclock -w

# timedatectl命令：用于显示或设置系统时间和日期的配置信息，包括时区、NTP 同步状态等。通过该命令修改时间，会同时修改系统时间和硬件时间。但是开启ntp时间同步的话，是不能使用该命令来同步时间的。
# 查看
[root@localhost ~]# timedatectl
      Local time: 一 2015-11-23 21:18:48 CST
  Universal time: 一 2015-11-23 13:18:48 UTC
        RTC time: 一 2015-11-23 13:18:48
       Time zone: Asia/Shanghai (CST, +0800)
     NTP enabled: yes
NTP synchronized: no
 RTC in local TZ: no
      DST active: n/a
# 修改，格式：timedatectl set-time "YYYY-MM-DD HH:MM:SS"，前提是关闭ntp：timedatectl set-ntp no【开启：yes】
# 设置时区，格式：timedatectl set-timezone Asia/Shanghai
# 查看时区，格式：timedatectl list-timezones

Stratum配置​

Stratum：表示时间源的层级，数字越小表示时间源越精准，越可靠。通常情况下，外部时间服务器的 stratum 会比较低，例如 1 或 2，而本地时钟通常会被设置为高一些的层级，如 10。

当本地时钟的 stratum 设置为 10 时，这意味着本地时钟被认为是一个非常不精确的时间源，处于整个 NTP 网络的最底层。其他 NTP 设备会优先选择更低层级的时间源进行时间同步，而将本地时钟作为最后的备用。

同步网络时间服务器​

通过ntpdata命令，指定网络服务器地址，快速同步。

[root@localhost ~]# ntpdate ntp.aliyun.com
29 Feb 16:42:59 ntpdate[25965]: adjust time server 203.107.6.88 offset 0.000367 sec

更多网络时间服务器查看：https://dns.iui.im/ntp/

总结​

时间对于服务来说是敏感的，但很多时候会被我们所忽略，遗忘，在生产环境中，如果服务器之间出现时间不一致的情况，可能会影响服务的运行，甚至导致线上业务的崩溃。”千里之堤，毁于蚁穴“。故掌握该项技能是必备的，通过本文，可以快速搭建起时间同步服务器，统一时间。