🥇Tidsynkronisering i Linux: NTP, Chrony och systemd-timesyncd

De flesta människor håller koll på tiden. Vi går upp i tid för att utföra våra morgonritualer och åka till jobbet, ta lunchpauser, hålla deadlines för projekt, fira födelsedagar och helgdagar, gå ombord på flygplan och så vidare.

Dessutom är vissa av oss besatta av tid. Min klocka drivs av solenergi och får exakt tid från National Institute of Standards and Technology (NIST) i Fort Collins, Colorado, via en långvågig radiostation WWVB. Tidsignalerna synkroniseras med atomur som också ligger i Fort Collins. Min Fitbit synkroniseras med min telefon, som synkroniseras med servern NTP, som slutligen synkroniseras med atomur.

Enheter håller också koll på tiden.

Det finns många anledningar till att våra enheter och datorer behöver exakt tid. Till exempel, inom banksektorn, aktiemarknader och andra finansiella företag måste transaktioner utföras i rätt ordning, och det är kritiskt viktigt med exakt tidsordning.

Våra telefoner, surfplattor, bilar, GPS-system och datorer kräver korrekt tid och datum. Jag vill att klockan på min datorskärm ska visa rätt tid. Jag vill att mina påminnelser i min lokala kalender ska dyka upp vid rätt tidpunkt. Rätt tid garanterar också att cron-jobb och systemd körs vid rätt tid.

Datum och tid är också viktiga för loggning, så det blir enklare att hitta vissa loggar baserat på datum och tid. Till exempel, en gång arbetade jag inom DevOps (även om det inte kallades så då) och arbetade med att konfigurera ett e-postsystem i North Carolina. Tidigare hanterade vi mer än 20 miljoner e-postmeddelanden per dag. Att spåra e-post genom en serie servrar eller att fastställa exakt sekvens av händelser med hjälp av loggfiler på geografiskt spridda värdar kan vara mycket enklare om de berörda datorerna är synkroniserade i tid.

Tid är en sak – klockor många.

Linux-värdar måste ta hänsyn till att det finns systemtid och RTC-tid. RTC (Real Time Clock – klocka för realtidsvisning) är ett lite bisarrt och inte särskilt exakt namn för hårdvaru-klockor.

Hårdvaruuret fungerar kontinuerligt, även när datorn är avstängd, genom att använda batteriet på moderkortet. Huvudfunktionen för RTC är att spara tiden när anslutningen till tidservern inte är tillgänglig. under sådana tider, när det inte gick att koppla upp sig mot tidservern via internet, måste varje dator ha en exakt intern klocka. Operativsystemen måste fråga RTC vid uppstart, och användaren måste manuellt ställa in systemtiden genom att använda BIOS-konfigurationsgränssnittet för att säkerställa att den är korrekt.

Hårdvaruuret förstår inte konceptet med tidszoner; RTC lagrar bara tiden, inte tidszon eller förskjutning från UTC (Koordinerad universell tid, som också är känd som GMT eller Greenwich Mean Time). Du kan ställa in RTC med hjälp av ett verktyg som jag kommer att berätta om senare i denna artikel.

Systemtiden är den tid som operativsystemet visar på GUI-klockan på din skrivbord, i utdata från kommandot date, i tidsstämplarna i loggar. Detta hänvisar också till tiden för skapande, ändring och öppning av filer.

På sidan man för rtc finns en fullständig beskrivning av RTC och systemklockor.

Vad sägs om NTP?

Datorer över hela världen använder NTP (Network Time Protocol) för att synkronisera sin tid med standardreferensur genom internet via en hierarki av NTP-servrar. Huvudtidservrarna är på nivå 1 och är direkt kopplade till olika nationella tidstjänster på nivå 0 via satellit, radio eller till och med modemen över telefonlinjer. Tjänster på nivå 0 kan vara atomur, en radiomottagare som är inställd på signaler som sänds av atomur, eller en GPS-mottagare som använder högprecisionssignaler från satelliter.

På de flesta referensservrar är det öppet flera tusen offentliga NTP-servrar av stratum 2 som är tillgängliga för alla. Många organisationer och användare (inklusive mig) med ett stort antal värdar som behöver en NTP-server föredrar att ställa in sina egna tidservrar, så att endast en lokal värd kontaktar stratum 2 eller 3. Därefter konfigurerar de övriga noderna i nätverket för att använda den lokala tidservern. I mitt hemmanätverk är detta en server av nivå 3.

Olika implementationer av NTP

Den ursprungliga implementationen av NTP är ntpd. Sedan tillkom två nyare varianter, chronyd och systemd-timesyncd. Alla tre synkroniserar den lokala värdens tid med NTP-tidservern. Tjänsten systemd-timesyncd är inte lika pålitlig som chronyd, men den är tillräcklig för de flesta syften. Om RTC inte är synkroniserad kan den gradvis justera systemtiden för att synkroniseras med NTP-servern när den lokala systemtiden avviker något. Tjänsten systemd-timesync kan inte användas som tidserver.

Chrony är en implementation av NTP som innehåller två program: demon chronyd och ett kommandoradsgränssnitt kallat chronyc. Chrony har vissa funktioner som i många fall är helt oumbärliga:

Chrony kan synkronisera med tidservern mycket snabbare än den gamla tjänsten ntpd. Detta är bra för bärbara datorer eller stationära datorer som inte är påslagna konstant.
Den kan kompensera för frekvenssvängningar, till exempel när en värd går i viloläge eller somnar, eller när klockfrekvensen ändras på grund av plötsliga förändringar i frekvensen som sänker klockorna under låg belastning.
Den löser tidsproblem relaterade till instabilt nätverksanslutning eller nätverksbelastning.
Den justerar fördröjningar i nätverket.
Efter initial tidsynkronisering stoppar Chrony aldrig klockorna. Detta ger stabila och konsekventa tidsintervall för många systemtjänster och applikationer.
Chrony kan fungera även utan nätverksanslutning. I så fall kan den lokala värden eller servern uppdateras manuellt.
Chrony kan fungera som NTP-server.

Återigen: NTP är en protokoll som kan implementeras på en Linux-värd med hjälp av Chrony eller systemd-timesyncd.

RPM-paketen NTP, Chrony och systemd-timesyncd finns i standardförråden för Fedora. RPM systemd-udev är en kärneventhanterare som är förinstallerad i Fedora men inte obligatorisk att använda.

Du kan installera alla tre och växla mellan dem, men det kommer att skapa onödiga problem. Så det är bättre att inte göra det. Moderna versioner av Fedora, CentOS och RHEL har gått över till Chrony som standardimplementering, och dessutom har de systemd-timesyncd. Jag anser att Chrony fungerar bra, ger ett bättre gränssnitt än NTP-tjänsten, tillhandahåller mycket mer information och ökar kontrollen, vilket utan tvekan uppskattas av systemadministratörer.

Avaktivera NTP-tjänster

Det kan hända att NTP-tjänsten redan körs på din värd. Om så är fallet måste du stänga av den innan du växlar till något annat. Jag hade chronyd igång, så jag använde följande kommandon för att stoppa och avaktivera den. Kör motsvarande kommandon för vilken NTP-demon som helst som du använder på din värd:

[root@testvm1 ~]# systemctl disable chronyd ; systemctl stop chronyd
Removed /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/chronyd.service.
[root@testvm1 ~]#

Kontrollera att tjänsten är stoppad och avaktiverad:

[root@testvm1 ~]# systemctl status chronyd
● chronyd.service - NTP klients/server
     Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/chronyd.service; disabled; vendor preset: enabled)
     Active: inactive (dead)
       Docs: man:chronyd(8)
             man:chrony.conf(5)
[root@testvm1 ~]#

Kontrollera status innan du startar

Status för systemklocksynkronisering visar om NTP-tjänsten är igång. Eftersom du ännu inte har startat NTP kommer kommandot timesync-status att antyda detta:

[root@testvm1 ~]# timedatectl timesync-status
Failed to query server: Could not activate remote peer.

En direkt statusförfrågan ger viktig information. Till exempel, kommandot timedatectl utan argument eller parametrar utför underkommandot status som standard:

[root@testvm1 ~]# timedatectl status
           Lokaltid: Fre 2020-05-15 08:43:10 EDT  
           Universal tid: Fre 2020-05-15 12:43:10 UTC  
                 RTC tid: Fre 2020-05-15 08:43:08      
                Tidszon: America/New_York (EDT, -0400)
Systemklockan synkroniserad: nej                          
              NTP-tjänst: inaktiv                    
          RTC i lokal TZ: ja                    

Varning: Systemet är konfigurerat för att läsa RTC-tiden i den lokala tidszonen.
         Detta läge kan inte fullt ut stödjas. Det kommer att skapa olika problem
         med förändringar av tidszoner och justeringar för sommartid. RTC
         tiden uppdateras aldrig, den är beroende av externa faciliteter för att underhållas.
         Om möjligt, använd RTC i UTC genom att anropa
         'timedatectl set-local-rtc 0'.
[root@testvm1 ~]#

Så här får du lokal tid för din värd, UTC-tid och RTC-tid. I det här fallet är systemtiden inställd på tidszonen America/New_York (TZ), RTC är inställd på tiden i den lokala tidszonen och NTP-tjänsten är inaktiv. RTC-tiden börjar avvika något från systemtiden. Detta är normalt för system vars klockor inte har synkroniserats. Mängden avvikelse på värden beror på tiden som förflutit sedan den senaste systemsynkroniseringen.

Vi fick också en varning om att använda lokal tid för RTC – detta gäller tidszonändringar och justeringar av sommartid. Om datorn är avstängd när ändringar måste göras, kommer RTC-tiden inte att ändras. Men för servrar eller andra värdar som körs dygnet runt är det överhuvudtaget inget problem. Dessutom kommer varje tjänst som tillhandahåller NTP-tidsynkronisering att korrigera värdens tid redan i början av sin uppstart, så efter att uppstarten är färdig kommer tiden att bli korrekt igen.

Inställning av tidszon

Vanligtvis anger du tidszonen under installationsprocessen, och du har ingen uppgift att ändra den senare. Det finns dock tillfällen då det är nödvändigt att ändra tidszonen. Det finns flera verktyg som kan hjälpa. För att bestämma värdens lokala tidszon använder Linux tidszonsfiler. Dessa filer finns i katalogen /usr/share/zoneinfo. Som standard skriver systemet detta för min tidszon: /etc/ localtime -> ../usr/share/zoneinfo/America/New_York. Men du behöver inte känna till sådana detaljer för att ändra tidszonen.

Det viktigaste är att veta det officiella namnet på tidszonen för din plats och motsvarande kommando. Låt oss säga att du vill ändra tidszonen till Los Angeles:


[root@testvm2 ~]# timedatectl list-timezones | column

America/La_Paz                  Europe/Budapest
America/Lima                    Europe/Chisinau
America/Los_Angeles             Europe/Copenhagen
America/Maceio                  Europe/Dublin
America/Managua                 Europe/Gibraltar
America/Manaus                  Europe/Helsinki

Nu kan du ställa in tidszonen. Jag använde kommandot date för att kontrollera förändringarna, men du kan också använda timedatectl:

[root@testvm2 ~]# date
Tue 19 May 2020 04:47:49 PM EDT
[root@testvm2 ~]# timedatectl set-timezone America/Los_Angeles
[root@testvm2 ~]# date
Tue 19 May 2020 01:48:23 PM PDT
[root@testvm2 ~]#

Du kan nu återigen ändra din värd tidszon till lokal tid.

systemd-timesyncd

Demonen systemd timesync tillhandahåller en NTP-implementation som är lätt att hantera inom systemd. Den installeras som standard i Fedora och Ubuntu. Men den körs som standard endast i Ubuntu. Jag är osäker på andra distributioner. Du kan kontrollera själv:

[root@testvm1 ~]# systemctl status systemd-timesyncd

Konfigurering av systemd-timesyncd

Konfigurationsfilen för systemd-timesyncd är /etc/systemd/timesyncd.conf. Det är en enkel fil med färre aktiverade alternativ än äldre NTP- och chronyd-tjänster. Här är innehållet i denna fil (utan ytterligare ändringar) på min virtuella maskin med Fedora:

#  This file is part of systemd.
#
#  systemd is free software; you can redistribute it and/or modify it
#  under the terms of the GNU Lesser General Public License as published by
#  the Free Software Foundation; either version 2.1 of the License, or
#  (at your option) any later version.
#
# Entries in this file show the compile time defaults.
# You can change settings by editing this file.
# Defaults can be restored by simply deleting this file.
#
# See timesyncd.conf(5) for details.

[Time]
#NTP=
#FallbackNTP=0.fedora.pool.ntp.org 1.fedora.pool.ntp.org 2.fedora.pool.ntp.org 3.fedora.pool.ntp.org
#RootDistanceMaxSec=5
#PollIntervalMinSec=32
#PollIntervalMaxSec=2048

Den enda sektionen som den innehåller, förutom kommentarer, är [Time]. Alla andra rader är kommenterade. Dessa är standardvärden, och de behöver inte ändras (om du inte har anledning att göra det). Om du inte har någon NTP-tidserver angiven i raden NTP =, används standard NTP-tidserver från Fedora. Jag brukar lägga till min tidserver:

NTP=myntpserver

Starta timesync

Du kan aktivera och starta systemd-timesyncd så här:

[root@testvm2 ~]# systemctl enable systemd-timesyncd.service
Skapade symlink /etc/systemd/system/dbus-org.freedesktop.timesync1.service → /usr/lib/systemd/system/systemd-timesyncd.service.
Skapade symlink /etc/systemd/system/sysinit.target.wants/systemd-timesyncd.service → /usr/lib/systemd/system/systemd-timesyncd.service.
[root@testvm2 ~]# systemctl start systemd-timesyncd.service
[root@testvm2 ~]#

Inställning av hårdvaru klocka

Så här ser situationen ut efter att timesyncd har startat:

[root@testvm2 systemd]# timedatectl
               Lokal tid: Lör 2020-05-16 14:34:54 EDT  
           Universell tid: Lör 2020-05-16 18:34:54 UTC  
                 RTC tid: Lör 2020-05-16 14:34:53      
                Tidszon: America/New_York (EDT, -0400)
Systemklocka synkroniserad: ja                          
              NTP-tjänst: aktiv                      
          RTC i lokal TZ: nej

Initialt är skillnaden mellan RTC och lokal tid (EDT) högst en sekund, och avvikelsen ökar ytterligare med ett par sekunder under de följande dagarna. Eftersom RTC inte har något koncept för tidszoner måste kommandot timedatectl utföra en jämförelse för att bestämma rätt tidszon. Om tiden för RTC inte stämmer exakt med lokal tid innebär det att den inte stämmer med den lokala tidszonen.

I jakten på mer information kontrollerade jag statusen för systemd-timesync och upptäckte följande:

[root@testvm2 systemd]# systemctl status systemd-timesyncd.service
● systemd-timesyncd.service - Nätverkstidsynkronisering
     Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/systemd-timesyncd.service; enabled; vendor preset: disabled)
     Active: active (running) since Sat 2020-05-16 13:56:53 EDT; 18h ago
       Docs: man:systemd-timesyncd.service(8)
   Main PID: 822 (systemd-timesyn)
     Status: "Initial synchronization to time server 163.237.218.19:123 (2.fedora.pool.ntp.org)."
      Tasks: 2 (limit: 10365)
     Memory: 2.8M
        CPU: 476ms
     CGroup: /system.slice/systemd-timesyncd.service
             └─822 /usr/lib/systemd/systemd-timesyncd

May 16 09:57:24 testvm2.both.org systemd[1]: Starting Network Time Synchronization...
May 16 09:57:24 testvm2.both.org systemd-timesyncd[822]: System clock time unset or jumped backwards, restoring from recorded timestamp: Sat 2020-05-16 13:56:53 EDT
May 16 13:56:53 testvm2.both.org systemd[1]: Started Network Time Synchronization.
May 16 13:57:56 testvm2.both.org systemd-timesyncd[822]: Initial synchronization to time server 163.237.218.19:123 (2.fedora.pool.ntp.org).
[root@testvm2 systemd]#

Observera loggmeddelandet som säger att systemtiden inte är inställd eller har återställts. Tjänsten Timesync ställer in systemtiden baserat på tidsstämpeln. Tidsstämplarna upprätthålls av timesync-demonen och skapas vid varje framgångsrik synkronisering.

Kommandot timedatectl har inte möjlighet att hämta värdet från hårdvaruklockan från systemklockan. Det kan endast ställa in tid och datum baserat på det värde som anges i kommandoraden. Du kan ställa in RTC till samma värde som systemtiden med kommandot hwclock:

[root@testvm2 ~]# /sbin/hwclock --systohc --localtime
[root@testvm2 ~]# timedatectl
               Local time: Mon 2020-05-18 13:56:46 EDT  
           Universal time: Mon 2020-05-18 17:56:46 UTC  
                 RTC time: Mon 2020-05-18 13:56:46      
                Time zone: America/New_York (EDT, -0400)
System clock synchronized: yes                          
              NTP service: active                      
          RTC in local TZ: yes

Alternativet —localtime innebär att hårdvaruklockan visar lokal tid och inte UTC.

Varför behöver du ens RTC?

Varje NTP-implementation ställer systemtiden vid uppstart. Så varför behöver vi då RTC? Det är inte helt sant: detta kommer bara att hända om du har en nätverksanslutning till en tidserver. Många system har dock inte konstant tillgång till en nätverksanslutning, så hårdvaruuret är användbara för att Linux ska kunna ställa in systemtiden baserat på dem. Det är bättre än att ställa in tiden manuellt, även om den kan avvika från den verkliga tiden.

Slutsats

I den här artikeln diskuteras några verktyg för att hantera datum, tid och tidszoner. Verktyget systemd-timesyncd tillhandahåller en NTP-klient som kan synkronisera tiden på den lokala värden med en NTP-server. Men systemd-timesyncd erbjuder ingen servertjänst, så om du behöver en NTP-server i ditt nätverk måste du använda något annat – till exempel Chrony, för att fungera som server.

Jag föredrar att ha en enda implementation för alla tjänster i mitt nätverk, så jag använder Chrony. Om du inte behöver en lokal NTP-server eller om du inte har något emot att använda Chrony som server och systemd-timesyncd som SNTP-klient. Det finns ingen anledning att använda Chronys extra funktioner som klient om du är nöjd med funktionaliteten hos systemd-timesyncd.

En annan anmärkning: du är inte skyldig att använda systemd-verktyg för att implementera NTP. Du kan använda en gammal version av ntpd, Chrony eller en annan NTP-implementation. Systemd består av ett stort antal tjänster; många av dem är valfria, så de kan stängas av och ersättas med något annat. Det är inte en enorm monolitisk monster. Du behöver inte gilla systemd eller dess delar, men du måste fatta ett välgrundat beslut.

Jag gillar NTP-implementationen i systemd, men jag föredrar Chrony eftersom det bättre uppfyller mina behov. Det här är Linux, baby -)

I reklamens namn

VDSina erbjuder servrar för alla ändamål, stort urval av operativsystem för automatisk installation, det finns möjlighet att installera valfritt OS från egen ISO, bekväm kontrollpanel egend utveckling och daglig betalning. Låt oss påminna om att vi har eviga servrar, som verkligen är opåverkbara av tiden 😉

Källa: habr.com