一道面试题：如何确定两台电脑的时钟是否同步？

这道面试题是开放的。熟悉的情境，很容易给出一个回答。但随着被面试者思维方式、知识领域及深度的不同，回答可能大相径庭。

在接着往下阅读时，你可以先想想自己的答案。

没理解题目的回答：

还算正常的回答：

电子工程师的回答：

网络工程师的回答：

……

你可能有更精彩的回答……

本实验室将采用可 *** 作的、尽可能精确的实验作为回答。

题目并没有说两台电脑是和时间服务器同步的，所以目的只是测量两台电脑之间的系统时间是否一致。

用date命令（高精度选项）直接看一下两台主机的系统时间。本地的；远程的；本地的；远程的：

显然，host2的时间读数更大一些。但这究竟是host2的时钟快了，还是ssh调用所花的时间导致的呢？现在还不好说。

假设这个时间差异是T1:

T1 = Diff + RTT12

其中，Diff 是两台电脑真实的时间差异，RTT12是host1到host2数据往返所花的时间（严格来说是ssh调用所花的时间）。

反方向做同样的测试：

host1与host2的时间差异设为T2，则：

T2 = -Diff + RTT21

简单地认为两个方向的往返时间是相等的，于是有：

Diff = (T1 – T2)/2
RTT = (T1 + T2)/2

估算一下：

上面的单位都是ns 也就是说时间差异是163~171ms, ssh路途往返耗费728ms

这个结果可信吗？于是写了一段脚本，把这个测试过程自动化，观察一段时间的结果。

下图是每秒测量一次，1个小时的测量数据。为了在对数坐标下显示，时间差异用绝对值。

说明：

在没有时间同步的情况下，观察2组/3台主机：A, B, S的时间差异。

A, B, S实际上是在ESXi上的3台虚拟机。虚拟机的时钟可能和硬件实钟会有某种同步策略，所以看到的并不是单方向的变化。

在A,B,S上都开启NTP服务，时间服务器使用Debian Linux默认的NTP server (xdebianpoolntporg)。

因为幅度悬殊的原因，实际上使用中位数更有意义。可以看到A-S或B-S的时钟差异在30~50ms

在A,B,S上都开启NTP服务，其中A,B与本地的S同步，但S还是与远程NTP server同步。

可以看到A-S或B-S的时钟差异在3ms左右，一致性比远程NTP同步高了一个数量级。

在A,B,S上都开启NTP服务，其中A,B与S同步，但S直接使用本地时钟，配置为：

server 12712710 prefer

结果有点出乎意料，时间不一致接近60ms。

由于通常的 *** 作系统是非实时 *** 作系统，同样的指令占用的执行时间并不是固定的。做一个简单的实验，看看这个因素对测量会有多大影响。

下图给出了在两台机器上，读取系统时间（gettimeofday）这一调用所花的时间（各运行500000次）

可以看出9997%的执行都在1us及以下。这说明分时执行对统计结果的影响很小。

当然，整个ssh调用耗时的波动范围更大一些（RTT的统计值上可以反映出来）。

用ssh调用读取另一台机器上的系统时间，和本地时间比较，并利用双向ssh调用抵消调用所花的时间，从而可以较准确计算出两台主机上的系统时间差。

虽然在分时 *** 作系统上不能保证执行时间的固定，但通过统计可以逼近结果。由于ssh调用所花的时间在06ms以下，所以测量的精度至少是1ms级的。

另外，如果用非加密的web调用，或者自己实现远程调用，应该会有更高的效率，可能会对测量精度略有提高。

利用这一测量，可以观察NTP的同步效果。如果和远程NTP服务器同步，时钟的一致性实测在50ms以内；如果和本地NTP服务器同步，时钟的一致性在3ms左右；但如果本地NTP服务器使用本地时钟，一致性会下降很多（60ms左右）。

由于硬件/虚拟机时钟的波动、网络的波动、NTP的精度，都导致这种一致性总是处于波动之中。总体上，在局域网内，使用NTP同步，能达到毫秒级的一致性就不错了。

使局域网中的电脑时间同步方法如下：
如果使用的是winNT/2000/xp，设置一台计算机为时间服务器， 在控制面板中的服务中可以启动或停止。
其他的计算机使用Net time 命令来进行时间同步。可以做到秒级的时间同步。
NET TIME
作 用：使计算机的时钟与另一台计算机或域的时间同步。

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