如何設(shè)定與維持準(zhǔn)確的電腦時(shí)鐘

2024-07-26 00:31:25

字體：大中小

供稿：網(wǎng)友

作者:　Ron　Bean,　[email protected]
譯者:　Da-Wei　Chiang,　[email protected]
v,　December　1996　翻譯日期:　2-16　July　1998　
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1.　介紹
個(gè)人電腦(甚至於昂貴的工作站)主機(jī)板上所使用的　real-time-clock　晶片不夠準(zhǔn)確是眾所皆知的事情.　然而　linux　作業(yè)系統(tǒng)提供了一個(gè)簡單的方法來校正這個(gè)不準(zhǔn)確的電腦時(shí)鐘,　使得電腦時(shí)鐘就算是不倚賴外面的校時(shí)源也可以達(dá)到　*相當(dāng)*　準(zhǔn)確的地步.　但是似乎大多數(shù)人都還不知道有這個(gè)方法,　其原因如下:　

在一般　``如何設(shè)定　linux　作業(yè)系統(tǒng)''　的文件中并未述及這個(gè)方法,　而且在安裝作業(yè)系統(tǒng)時(shí)很難自動(dòng)地完成設(shè)定　(但是理論上并不是不可能的,　如果你有一臺(tái)數(shù)據(jù)機(jī)的話).　
若你使用``man　clock''來查看設(shè)定時(shí)鐘的說明時(shí),　你可能會(huì)取得非預(yù)期的　clock(3)　說明內(nèi)容.　(試著使用``man　8　clock'').　
似乎大多數(shù)人并不在意現(xiàn)在的正確時(shí)刻是多少.　
那些少數(shù)在意的人往往會(huì)采用　louie.udel.edu　所提供的　xntpd　程式集以便與外面的校時(shí)源,　例如網(wǎng)路校時(shí)伺服器或無線電時(shí)鐘信號(hào),　取得同步.　
如果各位對(duì)本文所講述的低階的時(shí)鐘設(shè)定方法有著極高度的興趣,　我強(qiáng)烈建議各位花些時(shí)間來瀏覽網(wǎng)頁　http://www.eecis.udel.edu/~ntp/　,　這個(gè)網(wǎng)頁有著各類你所感興趣的內(nèi)容,例如有關(guān)於　xntpd　的完整資訊以及　NIST　與　USNO　等站臺(tái)的超連結(jié).　(我在本文後面也對(duì)　xntpd　作了些許的簡介.)　

注意
如果你在同一臺(tái)機(jī)器上跑多個(gè)作業(yè)系統(tǒng),　你應(yīng)該只讓其中一個(gè)來重新設(shè)定　CMOS　時(shí)鐘,　如此它們□不會(huì)相互影響而導(dǎo)致混亂.　假使你平常在同一臺(tái)機(jī)器上跑　Linux　和　Windows　二種作業(yè)系統(tǒng),　而當(dāng)你要尋找一些共享的校時(shí)程式便時(shí)可以忽略　Windows　作業(yè)系統(tǒng)的部分　(參考前面所說網(wǎng)頁的超連結(jié)).　

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2.　使用``clock''程式
所有你須要知道的內(nèi)容都在　clock(8)　的說明中,　而本文將帶領(lǐng)各位完成整個(gè)設(shè)定程序.　

注意
要執(zhí)行``clock''或是其它會(huì)影響到系統(tǒng)時(shí)間和　CMOS　時(shí)鐘的程式,　你必須擁有　root　的權(quán)限.　

2.1　檢查你的作業(yè)系統(tǒng)　
檢查你作業(yè)系統(tǒng)的開機(jī)執(zhí)行檔中是否有類似``clock　-a''或　``clock　-ua''的命令.　這個(gè)命令可能放在　/etc/rc.local　,或　/etc/rc.d/rc.sysinit　,　或其它類似的地方,　這要看你安裝的是那一套　Linux　作業(yè)系統(tǒng).　

如果找到的命令是　``clock　-s''　或　``clock　-us''　,　請(qǐng)將　``s''　更改成　``a''　,　接著檢查看看是否有　/etc/adjtime　這個(gè)檔案,　該檔案的內(nèi)容只有一行看起來像是這樣:　

0.000000　842214901　0.000000

這些數(shù)字依序是校正因子　(每天偏差的秒數(shù)),　上一次校正時(shí)鐘的時(shí)間　(由　Jan　1,　1970　開始起算的秒數(shù)),　上一次校正所扣除的秒數(shù).　如果你找不到這個(gè)檔案,　請(qǐng)以　root　的身份產(chǎn)生此檔案,　其內(nèi)容只有一行看起來像是這樣　(全部是零):　

0.0　0　0.0

然後透過　shell　手動(dòng)執(zhí)行　``clock　-a''　或　``clock　-ua''　以便更新第二個(gè)數(shù)字　(如果你的時(shí)鐘被設(shè)定成協(xié)調(diào)國際時(shí)間而不是本地時(shí)間你得使用　``u''這個(gè)參數(shù)).　

2.2　量測(cè)時(shí)鐘的偏差率　
首先你得知道現(xiàn)在到底是幾點(diǎn)鐘　:-).　你機(jī)器的本地時(shí)間可能是不準(zhǔn)確的.　我最喜歡的方法是撥電話到　WWV　的　(303)499-7111　電話報(bào)時(shí)臺(tái)　(這是個(gè)付費(fèi)電話).　如果你能夠與網(wǎng)路校時(shí)伺服器連上線,　你也可以使用　xntpd　程式集所提供的　ntpdate　程式來校時(shí)　(使用　-b　選項(xiàng)以避免系統(tǒng)弄亂　CMOS　時(shí)鐘).　或者使用　``date　-s　hh:mm:ss''　以手動(dòng)方式設(shè)定系統(tǒng)時(shí)鐘,　不論那一種方法最後都得使用　``clock　-w''　將系統(tǒng)時(shí)間寫入　CMOS　時(shí)鐘.　你必須記得最後一次設(shè)定時(shí)鐘的日期,　所以你得將該日期寫下來放在不會(huì)遺失的地方.　如果你使用的是　ntpdate　程式,　執(zhí)行　``date　+%s''　然後寫下自從　Jan　1,1970　算起到該程式執(zhí)行的秒數(shù).　

然後等待幾天或幾個(gè)星期後之後再回來看看時(shí)鐘到底偏差了多少時(shí)間.　如果你以手動(dòng)的方式設(shè)定時(shí)鐘,　建議至少得等待二個(gè)星期之後,　再來計(jì)算時(shí)鐘偏差率將可得到趨近　.1　sec/day　的結(jié)果.　幾個(gè)月之後偏差率應(yīng)該會(huì)趨近　.01　sec/day　(有些人宣稱應(yīng)該更準(zhǔn)確,　但是我個(gè)人持保留的態(tài)度).　如果你使用　ntpdate　程式來設(shè)定時(shí)鐘你可能不必等待太久的時(shí)間,　然而不論使用那種方式之後都得做些微調(diào)的工作.　

你可以使用　cron　在一定的時(shí)間周期內(nèi)執(zhí)行　``clock　-a''　以便系統(tǒng)時(shí)間能夠與　(校正過的)　CMOS時(shí)間維持一致性.　其實(shí)在你每次開機(jī)的時(shí)候都會(huì)從開機(jī)執(zhí)行檔來執(zhí)行這個(gè)命令,　然而只要常常做上面這個(gè)動(dòng)作就可以達(dá)到你準(zhǔn)確機(jī)器時(shí)間的目的.　

注意如果系統(tǒng)時(shí)間的修正一次超過一秒或是時(shí)間往回修正,　有些系統(tǒng)的　clock　程式可能會(huì)無法執(zhí)行.　如果你有這方面的問題,　則可以使用　xntpd　或　ntpdate　程式來逐步地修正時(shí)間.　

2.3　實(shí)例　
設(shè)定時(shí)間
簽入系統(tǒng)并成為　root.　撥電話至　(303)499-7111　(語音),　來聆聽報(bào)時(shí)的內(nèi)容.　然後使用鍵盤打出下面幾個(gè)字:　

date　-s　hh:mm:ss

一直等到嗶的一聲□按下　enter　鍵.　(如果在此處使用　``ntpdate''　程式,　則你可以省略撥電話的動(dòng)作)　這個(gè)步驟在設(shè)定　``系統(tǒng)時(shí)間''.　接著執(zhí)行:　
clock　-w

這個(gè)步驟將系統(tǒng)時(shí)間寫回　CMOS　時(shí)鐘讓二者時(shí)間一致.　接著執(zhí)行:　
date　+%j

(如果在前面使用　``ntpdate''　程式你得執(zhí)行　``date　+%s'')　將其執(zhí)行的結(jié)果記錄下來.　
重新設(shè)定時(shí)間與檢查偏差率
找出你上次寫下來日期.　簽入系統(tǒng)并成為　root.　然後執(zhí)行:　

clock　-a

這個(gè)步驟將　CMOS　時(shí)間寫入系統(tǒng)時(shí)鐘讓二者時(shí)間一致.　撥電話至　(303)499-7111　(語音),　來聆聽報(bào)時(shí)的內(nèi)容.　接著使用鍵盤打出下面幾個(gè)字:　
date

一直等到嗶的一聲□按下　enter　鍵,　但是當(dāng)你等待的時(shí)候,　寫下報(bào)時(shí)的內(nèi)容,　并且還不要掛上電話.　這個(gè)動(dòng)作是讓你知道目前真正的時(shí)間是幾點(diǎn),　而此時(shí)相對(duì)你的機(jī)器上的時(shí)間是幾點(diǎn).　現(xiàn)在使用鍵盤打出下面幾個(gè)字:　
date　-s　hh:mm:00

其中分針部分所設(shè)定的數(shù)字就是目前報(bào)時(shí)內(nèi)容　*之後的*　下一分鐘,　一直等到嗶的一聲□按下　enter　鍵　(現(xiàn)在可以掛上電話了).　而　hh　的部分則使用機(jī)器本地的時(shí)針數(shù)字即可.　這個(gè)步驟在設(shè)定　``系統(tǒng)時(shí)間''.　然後執(zhí)行:　
clock　-w

將新的　(校正過的)　系統(tǒng)時(shí)間寫回　CMOS　時(shí)鐘.　然後執(zhí)行:　
date　+%j

(或是執(zhí)行　``date　+%s''　)　
你現(xiàn)在手上有三個(gè)數(shù)字　(二個(gè)校正日期及一個(gè)正確時(shí)間)　於是你可以開始計(jì)算偏差率了.　

計(jì)算校正因子
當(dāng)你在某一分鐘執(zhí)行　``date''　程式時(shí),　你機(jī)器的本地時(shí)間是慢還是快呢?　如果是快了,　你必須將之減去一些秒數(shù)以符合正確時(shí)間,　所以你應(yīng)該寫下一個(gè)負(fù)的偏差數(shù)值.　如果是慢了,你必須將之加上一些秒數(shù)以符合正確時(shí)間,　所以你應(yīng)該寫下一個(gè)正的偏差數(shù)值.　

現(xiàn)在將二個(gè)校正日期相減.　如果之前你使用的是　``date　+%j'',　則數(shù)值所代表意義為一年的第幾天　(1-365,　或　1-366　如果是閏年).　如果自從你上一次設(shè)定時(shí)鐘到現(xiàn)在經(jīng)過1　月1　日你還須要將第二個(gè)校正日期加　365　(或　366)　如果之前你使用的是　``date　+%s''　則數(shù)值的單位為秒數(shù),　你必須將之除以　86400　以便取得日數(shù).　

如果你的檔案　/etc/adjtime　中已經(jīng)有校正因子,　你必須將先前已校正過的秒數(shù)考慮進(jìn)來,　如果你校正過度,　這個(gè)校正因子的正負(fù)號(hào)將與你量測(cè)到偏差數(shù)值相反;　如果你校正不足則二者正負(fù)號(hào)相同.　將舊的校正因子乘以日數(shù),　然後加上新獲得的偏差秒數(shù)　(附注--　如果二者正負(fù)號(hào)相同,　你將取得一個(gè)較大的偏差數(shù)值,　如果二者正負(fù)號(hào)相反,　你將取得一個(gè)較小的偏差數(shù)值).　

接著將這個(gè)總偏差秒數(shù)除以日數(shù)以便取得新的校正因子,　然後將檔案　/etc/adjtime　中舊的校正因子代換成新的.　最後寫下新的校正日期　(以秒數(shù)或日數(shù)為單位)　以便下次使用.　

這里是我的　/etc/adjtime　檔案內(nèi)容:　

-9.600000　845082716　-0.250655

(注意每天　9.6　秒則一個(gè)月將近有　5　分鐘的偏差!)　

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3.　xntpd　簡介
你的系統(tǒng)實(shí)際上有二個(gè)時(shí)鐘--　一個(gè)是當(dāng)系統(tǒng)關(guān)機(jī)繼續(xù)使用電池電力維持計(jì)時(shí)功能的　``real　time　clock''　(也就是所謂的　``CMOS　時(shí)鐘'',　``硬體時(shí)鐘'',　或　``RTC'')　而另一個(gè)是　``kernel　clock''　(有時(shí)稱為　``軟體時(shí)鐘''　或　``系統(tǒng)時(shí)鐘'')　系統(tǒng)時(shí)鐘的跳動(dòng)是以計(jì)時(shí)器的中斷信號(hào)為基準(zhǔn)并在開機(jī)時(shí)從CMOS　時(shí)鐘處載入初始值.　這二個(gè)時(shí)鐘有不同的時(shí)間偏差率,　所以二個(gè)時(shí)鐘上的時(shí)間會(huì)逐漸地產(chǎn)生偏差,　而且也會(huì)與　``真正的''時(shí)間產(chǎn)生偏差.　

在　xntpd　文件中所述及的　``the　clock''　就是指　``kernel　clock''.　當(dāng)你執(zhí)行　xntpd　或　timed　程式時(shí)　(或是其他使用到　adjtimex　系統(tǒng)呼叫的程式)　linux　作業(yè)系統(tǒng)會(huì)假定系統(tǒng)時(shí)鐘比　CMOS　時(shí)鐘準(zhǔn)確,　而且會(huì)在開機(jī)後每隔　11　分鐘重新設(shè)定一次　CMOS　時(shí)間　(一直到重開機(jī)為止).　這意味著　``clock''　程式不再知道上一次重新設(shè)定　CMOS　時(shí)鐘的正確時(shí)間,　所以你不可以使用檔案　/etc/adjtime　中的校正因子.　你可以在開機(jī)執(zhí)行檔上使用　ntpdate　程式以便在初次執(zhí)行　xntpd　程式之前與校時(shí)伺服器對(duì)時(shí).　如果你在開機(jī)的時(shí)候一直無法連上準(zhǔn)確的校時(shí)源,　這可能會(huì)讓你面臨到一些困境--　實(shí)際上　xntpd　不是被設(shè)計(jì)來在那種情況之下使用的.　

Xntpd　包含了許多無線電時(shí)鐘的驅(qū)動(dòng)程式,　并且也可以被設(shè)定在一定的周期內(nèi)撥電話至　NIST　的電話撥接電腦校時(shí)服務(wù)　(當(dāng)你設(shè)定好電話撥接的周期之後最好先計(jì)算一下電話帳單的花費(fèi)).　在與其他的校時(shí)源失去聯(lián)絡(luò)一段時(shí)間之後這個(gè)方式也能提供系統(tǒng)時(shí)鐘一個(gè)校正因子.　

大部分的無線電時(shí)鐘大約要花費(fèi)　$3-4K,　不過你可以采用較便宜的　``gadget　box''　方案　(實(shí)際上是一個(gè)　300　baud　的數(shù)據(jù)機(jī))　他被放在你的電腦與一臺(tái)短波無線電接收器之間頻道調(diào)至　Canada　的　CHU　校時(shí)無線電臺(tái)　(參見網(wǎng)址　ftp://ftp.udel.edu/pub/ntp/gadget.tar.Z).　而Heathkit　WWV　接收器　(``最準(zhǔn)確的時(shí)鐘'')　仍然買的到　(但不是一組套件),　大約要花費(fèi)　$4-500.　目前GPS　的訊號(hào)里仍然包含有校時(shí)的資訊,　而且部分的　GPS　接收器可以接上電腦的串列埠.　在最近的未來這可能會(huì)成為低價(jià)位的解決方案.　

理論上,　一般人可以自己寫程式來使用　NIST　的電話撥接電腦校時(shí)服務(wù)以便自動(dòng)計(jì)算　CMOS　時(shí)鐘與系統(tǒng)時(shí)鐘的偏差率.　雖然我不知道是否有單獨(dú)的程式能夠達(dá)到這個(gè)目的,　但是大部分的程式碼應(yīng)該可以借用自　xntpd　程式集.　

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