为什么linux上的时间不准?

转换误差2.      时钟不稳定3.      时钟频率不对

1.转换误差

现在我们可以获取到cycles的计数值，也知道了HZ=50M，那么根据公式很容易就得到系统时间了。

times_elapse= cycles_interval / frequency

但是，因为内核中使用除法不太方便，所以将这个公式转换成了乘法与移位 *** 作

times_elapse = cycles_interval * mult >>shift

关于这个转换有个专门的内核函数，可以由frequency和精度值计算出mult和shift

后面再贴。

从上面clocksource_timebase的定义已经看到shift=22， mult=0(后续计算) 了，看一下mult的计算。

在clocksource_init 函数中找到mult的初始化

clock->mult= clocksource_hz2mult(tb_ticks_per_sec,clock->shift)

打印出来这个值为clock->mult =83886080

现在shift和mult的值都有了，那我们来验证一下转换的误差

就以times_elapse = 1s为例，则cycles_interval = frequency = 50000000

按照公式：

times_elapse = cycles_interval * mult >>shift

>>>(50000000*83886080)>>22

1000000000L = 1s

由此可见，将除法转换成乘法并未带来误差。

2.时钟频率不对

前面的计算都是按照CCB Clock 8分频50M来计算，但是这个50M是否准确？

那就看看这个50M到底从哪来的

time_init (/arch/powerpc/kernel/time.c)

-->ppc_md.calibrate_decr() == generic_calibrate_decr(void)

-->get_freq("timebase-frequency",1, &ppc_tb_freq)

此处获取到的ppc_tb_freq = 50M

get_freq是从设备树中读取的，但实际的设备树中并没有timebase-frequency这个选项

最终找到uboot中 fdt.c (arch/powerpc/cpu/mpc85xx)

void ft_cpu_setup(void *blob, bd_t *bd)

{

do_fixup_by_prop_u32(blob,"device_type", "cpu", 4,

"timebase-frequency",get_tbclk(), 1)

}

由do_fixup_by_prop_u32将get_tbclk()的值填入"timebase-frequency"，原来是uboot创建了这个选项，继续查找50M的来历，看看get_tbclk函数

à

#ifndef CONFIG_SYS_FSL_TBCLK_DIV

#define CONFIG_SYS_FSL_TBCLK_DIV 8

#endif

unsigned long get_tbclk(void)

{

unsigned long tbclk_div = CONFIG_SYS_FSL_TBCLK_DIV

return (gd->bus_clk + (tbclk_div >>1)) / tbclk_div

}

àget_clocks

gd->bus_clk = sys_info.freqSystemBus

àget_sys_info

unsigned long sysclk = CONFIG_SYS_CLK_FREQ

sysInfo->freqSystemBus= sysclk

sysInfo->freqSystemBus *= (in_be32(&gur->rcwsr[0]) >>25) &0x1f

上面代码可以看出get_tbclk()的原始值是从CONFIG_SYS_CLK_FREQ得来的

cpu_p1020.h(include/configs)中的定义

#define CONFIG_SYS_CLK_FREQ     66666666

而实际上外部时钟是66.0M，原来是配置文件指定错了。

系统实际参数

外部时钟        =  66.0M

CCB Clock        =  396M

SYSCLK          =  792M

DDR                   =  396M

ppc_tb_freq    =  49500000

clock->mult     =  84733414

clock->shift       =  22

重新计算一下转换误差：

times_elapse = cycles_interval * mult >>shift

>>>(49500000*84733414)>>22

999999998L

误差为每秒2ns，已经很小了

在Linux系统中存在两个时钟时间，分别是

硬件时钟是指的在主板上的时钟设备，也就是通常可以在BIOS画面设置的时钟，即使关机状态也可以计算时间。

而系统时钟则是指Kernel中的时钟，其值是由1970年1月1日00:00:00 UTC时间至当前时间所经历的秒数总和。当Linux启动的时候，系统时钟会读取硬件时钟的设定，之后系统时钟独立运作。长时间运行两者可能将会产生误差。另外所有的Linux相关指令都是读取系统时钟指定的，如date。

我们这里讨论的是系统时间。

NTP，网络时间协议，使用 123/udp 端口进行网络时钟同步；NTP 是仍在使用中的最古老的网络传输协议之一（1985 年前开始）。

以前Linux时间同步基本是使用 ntpdate 和 ntpd 这两个工具实现的，但是这两个工具已经很古老了。

【注】ntpdate和ntpd是互斥的，两者不能同时使用。ntpd是步进式平滑的逐渐调整时间，而ntpdate是断点式更新时间。

RHEL/CentOS 7.x 已经将 chrony 作为默认时间同步工具了。

其他Linux (如 ubuntu) 使用 systemd-timesyncd 服务。

chrony 是 RedHat 开发的，它是网络时间协议（NTP）的另一种实现；

RHEL/CentOS 7.x 的默认时间同步工具；

chrony 可以同时做为 ntp 服务的客户端和服务端；安装完后有两个程序 chronyd、chronyc：

chronyd 是一个 daemon 守护进程，chronyc 是用来监控 chronyd 性能和配置参数的命令行工具。

系统版本：CentOS 7.5

chrony_server(relay)：10.0.0.4

chrony_client：10.0.0.5

Edit file /etc/chrony.conf

默认已经启动，不需要调整

example:

配置 chrony

edit file: /etc/chrony.conf

再次用chronyc 命令检查，比较它与chronyd server的差异

systemd-timesyncd 是一个用于跨网络同步系统时钟的守护服务。它实现了一个 SNTP 客户端，但更轻量级，更集成systemd。

systemd-timesyncd 启动时会读取 /etc/systemd/timesyncd.conf 配置文件,内容如下:

你可以输入你希望使用的其它时间服务器，比如你自己的本地 NTP 服务器，在 NTP= 行上输入一个以空格分隔的服务器列表。

如果服务器可以直接连接internet，不用修改默认配置；如果在内网，需要单独指定。

在最新的 Ubuntu 版本中，timedatectl 替代了老旧的 ntpdate。默认情况下，timedatectl 在系统启动的时候会立刻同步时间，并在稍后网络连接激活后通过 socket 再次检查一次。

timesyncd 替代了 ntpd 的客户端的部分。默认情况下 timesyncd 会定期检测并同步时间。它还会在本地存储更新的时间，以便在系统重启时做时间单步调整。

通过 timedatectl 和 timesyncd 设置的当前时间状态和时间配置，可以使用 timedatectl status 命令来进行确认。

由于 timedatectl 的存在，各发行版已经弃用了 ntpdate，默认不再进行安装。

timedatectl

timedatectl status ，查看时间同步状态；

timedatectl set-ntp true ，开启网络时间同步；

timedatectl set-timezone ZONE ，设置时区。

NTP synchronized: yes 表示时间是同步状态。

查看服务状态以及从哪个ntp server同步时间。

NTP：软件层面实现，成本低。同步精度10ms左右。

PTP：需要网络接口具备在物理层提供时间戳的功能，同步精度优于100ns，局域网的节点需要使用支持PTP功能的交换机。局域网网络接点不支持PTP的话，只能同不到us，而且受网络背景流量影响。

1) 计时，也就是获取当前的时间，使用 gettimeofday()，精度 1 毫秒。x86_64 下是用户态实现，无上下文切换且不陷入内核，效率非常高。clock_gettime() 精度可到纳秒，但需要陷入内核，效率较低。2) 定时，使用 timerfd_create() / timerfd_gettime() / timerfd_settime()。实现确保不使用 SIGALRM 信号，避免冲突和多线程问题。精度可到纳秒。

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