linux的系统时间

• 设置系统日期和时间
• 将 BIOS 时钟设置为正确的 UTC 时间
• 配置时区
• 配置 Network Time Protocol（NTP）服务，包括纠正时钟漂移

Linux 上的系统时间非常重要。在前面已经看到，cron 和 anacron 设施根据时间执行作业，所以它们需要精确的时间。前一节中讨论的大多数备份和恢复工具，以及 make 等开发工具，也依赖于可靠的时间。1980 年以后生产的大多数计算机都包含某种时钟机制，1984 年以后生产的大多数计算机通常有持久的时钟机制，即使计算机关闭了，仍然可以维护时间。

如果以图形化方式安装 Linux 系统，那么可能根据自己的需要设置了时钟和时区。还可以使用 Network Time Protocol（NTP）设置时钟，可以使用 Coordinated Universal Time（UTC）维护系统时钟。如果用 Fedora、Red Hat 或相似系统上的图形工具设置过时钟，您可能见过图 3 这样的对话框。

令人吃惊的是，实际上无法用这个对话框设置时钟。在本节中，学习本地时钟和 NTP 之间的差异以及如何设置系统时间。

无论您生活在 New York、Budapest、Nakhodka、Ulan Bator、Bangkok 还是 Canberra，大多数 Linux 时间的计算都与 Coordinated Universal Time（UTC）相关。如果使用专有的 Linux 系统，往往会将硬件时钟设置为 UTC；但是，如果还要引导另一个操作系统（比如 Windows），那么可能需要将硬件时钟设置为本地时间。这一般不是问题，因为 Linux 会负责处理，但是 Linux 内部有两种跟踪时区的方法；如果它们不一致，在 FAT 文件系统上可能会产生一些奇怪的时间戳和其他现象。清单 55 演示如何使用 date 命令显示当前日期和时间。显示的总是本地时间，即使硬件时钟设置为 UTC 时间。

                    
[root@lyrebird ~]# date;date -u
Mon Jul  9 22:40:01 EDT 2007

date 命令支持许多输出格式，在 清单 28 中已经看到过其中一些格式。如果想进一步了解各种日期格式，请参考 date 的手册页。

如果需要设置日期，那么可以提供日期和时间参数。出于历史原因，所需的格式对于美国人来说有点儿古怪，对于其他地区的人甚至更奇怪。必须至少按照 MMDDhhmm 格式指定月、日、小时和分钟，还可以加上两位或四位的年份（CCYY 或 YY）以及可选的点号（.），后面加上两位的秒数。清单 56 设置了系统日期。

                    
[root@lyrebird ~]# date; date 0709221407;date
Mon Jul  9 23:12:37 EDT 2007
Mon Jul  9 22:14:00 EDT 2007
Mon Jul  9 22:14:00 EDT 2007

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Linux 系统和大多数其他现代操作系统实际上有两个时钟。第一个时钟是硬件时钟，有时称为 Real Time Clock（RTC）或 BIOS 时钟，这个时钟常常与石英晶体的振荡频率相关，它的误差只有每天几秒。它会受到环境温度等因素的影响。第二个时钟是内部软件时钟，这由计数系统中断控制。它会受到系统高负载和中断延迟的影响。系统通常会在启动时读取硬件时钟，在此之后使用软件时钟。date 命令设置软件时钟，而不是硬件时钟。

如果使用 Network Time Protocol（NTP），那么可以在安装系统时设置硬件时钟，然后就不用再管它了。如果不使用 NTP，本节将讲解如何显示和设置硬件时钟时间。

可以使用 hwclock 命令显示硬件时钟的当前值。清单 57 同时显示系统时钟和硬件时钟的当前值。

                    
[root@lyrebird ~]# date;hwclock
Mon Jul  9 22:16:11 EDT 2007
Mon 09 Jul 2007 11:14:49 PM EDT  -0.071616 seconds

注意，这两个值有差异。可以使用 hwclock 的 -w 或 --systohc 选项让硬件时钟与系统时钟同步。可以使用 -s 或 --hctosys 选项让系统时钟与硬件时钟同步，见清单 58。

                    
[root@lyrebird ~]# date;hwclock;hwclock -s;date
Mon Jul  9 22:20:23 EDT 2007
Mon 09 Jul 2007 11:19:01 PM EDT  -0.414881 seconds
Mon Jul  9 23:19:02 EDT 2007

可以指定 --utc 或 --localtime 选项，让系统时钟与 UTC 或本地时间同步。如果没有指定值，就从 /etc/adjtime 的第三行获得值。

Linux 内核有一种模式，它每 11 分钟将系统时间复制到硬件时钟。默认情况下这个模式是关闭的，但是 NTP 会打开它。如果以老式方式设置时间，比如 hwclock --hctosys，就会关闭这个模式，所以如果使用 NTP，最好让 NTP 自己负责，不要手工设置时间。在 adjtimex 的手册页中介绍了如何检查时钟是否每 11 分钟更新。可能需要安装 adjtimex 包，因为默认情况下可能没有安装这个包。

hwclock 命令会记录对硬件时钟的修改，以便补偿时钟频率的误差。必需的数据点保存在 /etc/adjtime 中，这是一个 ASCII 文件。如果不使用 Network Time Protocol，那么可以使用 adjtimex 命令补偿时钟漂移。如果使用 NTP，NTP 大约每 11 分钟调整一次硬件时钟。除了显示硬件时钟是本地时间还是 UTC 时间之外，/etc/adjtime 中的第一个值还显示每天的硬件时钟漂移量（以秒为单位）。清单 59 给出两个示例。

                    
[root@lyrebird ~]# cat /etc/adjtime
0.000990 1184019960 0.000000
1184019960
LOCAL
root@pinguino:~# cat /etc/adjtime
-0.003247 1182889954 0.000000
1182889954
LOCAL

注意，这两个系统都按照本地时间记录硬件时钟，但是时钟漂移不一样 — 在 lyrebird 上是 0.000990，在 pinguino 上是 -0.003247。

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时区表示本地时间与 UTC 相差多少。可以配置关于时区的信息，这些信息保存在 /usr/share/zoneinfo 中。/tec/localtime 以前常常是指向这个目录树中一个时区文件的链接，例如 /usr/share/zoneinfo/Eire 或 /usr/share/zoneinfo/Australia/Hobart。在现代系统上，它往往是适当时区数据文件的副本，因为在引导过程的早期需要本地时区信息，但是这时候 /usr/share 文件系统可能还没有挂装。

同样，另一个文件 /etc/timezone 以前常常是 /etc/default/init 的链接，它用来设置时区环境变量 TZ 和几个与地区相关的环境变量。您的系统上可能有这个文件，也可能没有。如果有这个文件，它可能只包含当前时区的名称。还可能在 /etc/sysconfig/clock 中找到时区信息。清单 60 显示 Ubuntu 7.04 和 Fedora 7 系统上的这些文件。

                    
root@pinguino:~# cat /etc/timezone
America/New_York

[root@lyrebird ~]# cat /etc/sysconfig/clock
# The ZONE parameter is only evaluated by system-config-date.
# The timezone of the system is defined by the contents of /etc/localtime.
ZONE="America/New York"
UTC=false
ARC=false

Debian 和 Ubuntu 等系统用 tzconfig 命令设置时区。Fedora 等其他系统使用 system-config-date 设置时区并指出时钟是否使用 UTC。清单 61 使用 tzconfig 命令显示当前时区。

                    
root@pinguino:~# tzconfig
Your current time zone is set to America/New_York
Do you want to change that? [n]:
Your time zone will not be changed

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Network Time Protocol（NTP）是一种通过网络对计算机时钟进行同步的协议。通常是与 UTC 同步。

NTP 3 是一个互联网标准草案（RFC 1305）。当前正在开发的版本（NTP 4）是一个重要的修订版，当前还没有完成。RFC 4330 描述了 Simple NTP（SNTP）4。

时间同步是通过向时间服务器（time server） 发送消息来完成的。对于返回的时间，要用网络往返延迟时间的一半进行调整。因此，时间的精度依赖于网络延迟，以及两个方向上的延迟是否大致相同。到时间服务器的路径越短，时间的精度就可能越高。更详细的信息参见 参考资料。

互联网上的计算机非常多，所以时间服务器组织成一个层（stratum）。很少的几台 1 级服务器通过原子钟这样的时间源维护非常精确的时间。数量较多的 2 级服务器从 1 级服务器获得时间，并向数量更多的 3 级服务器提供时间，以此类推。为了减轻时间服务器的负载，有许多志愿者通过 pool.ntp.org 提供时间服务（参见 参考资料 中的链接）。循环式 DNS 服务器将 NTP 服务器请求分布在可用服务器池中，从而实现 NTP 负载平衡。

如果使用图形界面，那么可以使用与图 4 相似的对话框设置 NTP 时间服务器。这个系统使用 NTP 自动更新时间，所以图 3 中的对话框不允许修改日期和时间。

NTP 配置信息保存在 /etc/ntp.conf 中，所以也可以编辑这个文件，然后保存文件并重新启动 ntpd 守护进程。清单 62 给出一个 /etc/ntp.conf 文件示例，它使用图 4 中的时间服务器。

                    
[root@lyrebird ~]# cat /etc/ntp.conf
# Permit time synchronization with our time source, but do not
# permit the source to query or modify the service on this system.
restrict default kod nomodify notrap nopeer noquery

# Permit all access over the loopback interface.  This could
# be tightened as well, but to do so would effect some of
# the administrative functions.
restrict 127.0.0.1

# Hosts on local network are less restricted.
#restrict 192.168.1.0 mask 255.255.255.0 nomodify notrap

# Use public servers from the pool.ntp.org project.
# Please consider joining the pool ().

#broadcast 192.168.1.255 key 42         # broadcast server
#broadcastclient        # broadcast client
#broadcast 224.0.1.1 key 42             # multicast server
#multicastclient 224.0.1.1              # multicast client
#manycastserver 239.255.254.254         # manycast server
#manycastclient 239.255.254.254 key 42  # manycast client

# Undisciplined Local Clock. This is a fake driver intended for backup
# and when no outside source of synchronized time is available.
#server 127.127.1.0  # local clock
#fudge 127.127.1.0 stratum 10

# Drift file.  Put this in a directory which the daemon can write to.
# No symbolic links allowed, either, since the daemon updates the file
# by creating a temporary in the same directory and then rename()'ing
# it to the file.
driftfile /var/lib/ntp/drift

# Key file containing the keys and key identifiers used when operating
# with symmetric key cryptography.
keys /etc/ntp/keys

# Specify the key identifiers which are trusted.
#trustedkey 4 8 42

# Specify the key identifier to use with the ntpdc utility.
#requestkey 8

# Specify the key identifier to use with the ntpq utility.
#controlkey 8
server 0.us.pool.ntp.org
restrict 0.us.pool.ntp.org mask 255.255.255.255 nomodify notrap noquery
server 1.us.pool.ntp.org
restrict 1.us.pool.ntp.org mask 255.255.255.255 nomodify notrap noquery
server 2.us.pool.ntp.org
restrict 2.us.pool.ntp.org mask 255.255.255.255 nomodify notrap noquery

如果要使用 pool.ntp.org 时间服务器，世界各地都有这些服务器。通过限制使用的服务器，常常可以获得更准确的时间；例如在这个示例中，使用 us.pool.ntp.org，因此只选择美国的服务器。关于 ntp.pool.org 项目的更多信息参阅 参考资料。

可以使用 ntpdate 命令按照 NTP 时间服务器设置系统时间，见清单 63。

                    
[root@lyrebird ~]# ntpdate 0.us.pool.ntp.org
10 Jul 10:27:39 ntpdate[15308]: adjust time server 66.199.242.154 offset -0.007271 sec

因为服务器采用循环模式，所以下一次运行这个命令时可能会看到另一个服务器。清单 64 显示在运行上面的 ntpdate 命令之后，对 0.us.ntp.pool.org 的前几个 DNS 响应。

                    
[root@lyrebird ~]# dig 0.pool.ntp.org +noall +answer | head -n 5
0.pool.ntp.org.  1062   IN      A       217.116.227.3
0.pool.ntp.org.  1062   IN      A       24.215.0.24
0.pool.ntp.org.  1062   IN      A       62.66.254.154
0.pool.ntp.org.  1062   IN      A       76.168.30.201
0.pool.ntp.org.  1062   IN      A       81.169.139.140

ntpdate 命令现在已经废弃了，因为使用 ntpq 命令和 -q 选项可以实现同样的功能，见清单 65。

                    
[root@lyrebird ~]# ntpd -q
ntpd: time slew -0.014406s

注意，ntpd 命令使用来自 /etc/ntp.conf 或命令行上提供的配置文件的时间服务器信息。关于 ntpd 的更多信息参见手册页。还要注意，如果 ntpd 守护进程正在运行，那么 ntpd -q 会悄悄退出，并在 /var/log/messages 中记录一个失败消息。

另一个相关命令是 ntpq 命令，可以用它查询 NTP 守护进程。更多细节参见手册页。