Синхронизация времени в Linux: NTP, Chrony и systemd-timesyncd

Автор оригинала: David Both
  • Перевод
  • Tutorial

Большинство людей следят за временем. Мы встаём вовремя, чтобы выполнить наши утренние ритуалы и отправиться на работу, сделать перерыв на обед, уложиться в сроки проекта, отметить дни рождения и праздники, сесть на самолёт и так далее.

Более того: некоторые из нас одержимы временем. Мои часы питаются от солнечной энергии и получают точное время из Национального института стандартов и технологий (NIST) в Форт-Коллинз (штат Колорадо) через длинноволновую радиостанцию WWVB. Сигналы времени синхронизируются с атомными часами, также расположенными в форте Коллинз. Мой Fitbit синхронизируется с моим телефоном, который синхронизируется с сервером NTP, который в конечном итоге синхронизируется с атомными часами.

Устройства тоже следят за временем


Есть много причин, по которым нашим устройствам и компьютерам нужно точное время. Например, в банковской сфере, на фондовых рынках и других финансовых предприятиях транзакции должны выполняться в надлежащем порядке, и для этого критически важны точные временные последовательности.

Наши телефоны, планшеты, автомобили, системы GPS и компьютеры требуют точной настройки времени и даты. Я хочу, чтобы часы на рабочем столе моего компьютера показывали правильное время. Я хочу, чтобы в моём локальном календаре напоминания появлялись в нужное время. Правильное время также гарантирует, что задания cron и systemd запускались в нужное время.

Дата и время также важны для ведения журнала, поэтому немного проще найти те или иные логи, ориентируясь по дате и времени. Например, однажды я работал в DevOps (в то время его так не называли) и занимался настройкой системы электронной почты в штате Северная Каролина. Раньше мы обрабатывали более 20 миллионов писем в день. Отслеживание электронной почты через серию серверов или определение точной последовательности событий с использованием файлов журналов на географически разнесенных хостах может быть намного проще, если соответствующие компьютеры синхронизированы по времени.

Время одно — часов много


Хосты Linux должны учитывать, что существует системное время и время RTC. RTC (Real Time Clock — часы реального времени) является немного странным и не особо точным названием для аппаратных часов.

Аппаратные часы работают непрерывно, даже когда компьютер выключен, используя аккумулятор на материнской плате системы. Основная функция RTC — хранить время, когда соединение с сервером времени недоступно. В те времена, когда нельзя было подключиться к серверу времени через интернет каждый компьютер должен был иметь точные внутренние часы. Операционные системы должны были обращаться к RTC во время загрузки, и пользователь должен был вручную установить системное время, используя аппаратный интерфейс конфигурации BIOS, чтобы убедиться, что оно правильное.

Аппаратные часы не понимают концепцию часовых поясов; в RTC хранится только время, а не часовой пояс или смещение от UTC (Всемирное координированное время, которое также известно как GMT или среднее время по Гринвичу). Вы можете установить RTC с помощью инструмента, о котором я расскажу позже в этой статье.

Системное время — это время, которое ОС отображает на часах GUI на вашем рабочем столе, в выходных данных команды date, в метках времени журналов. Это также относится ко времени создания, изменения и открытия файлов.

На странице man для rtc есть полное описание RTC и системных часов.

Что там у NTP?


Компьютеры во всем мире используют NTP (сетевой протокол времени) для синхронизации своего времени со стандартными эталонными часами через интернет с помощью иерархии серверов NTP. Основные серверы времени находятся на уровне 1, и они напрямую подключены к различным национальным службам времени на уровне 0 через спутник, радио или даже модемы по телефонным линиям. Службы времени на уровне 0 могут быть атомными часами, радиоприёмником, который настроен на сигналы, передаваемые атомными часами, или приёмником GPS, использующим высокоточные сигналы часов, передаваемые спутниками GPS.

На подавляющем большинстве эталонных серверов открыто несколько тысяч общедоступных серверов NTP stratum 2, которые доступны для всех. Многие организации и пользователи (включая меня) с большим количеством хостов, которым требуется NTP-сервер, предпочитают устанавливать свои собственные серверы времени, поэтому только один локальный хост обращается к stratum 2 или 3. Затем они настраивают оставшиеся узлы в сети для использования локального сервера времени. В случае моей домашней сети это сервер уровня 3.

Различные реализации NTP


Первоначальная реализация NTP — это ntpd. Затем к ней присоединились две более новых, chronyd и systemd-timesyncd. Все три синхронизируют время локального хоста с сервером времени NTP. Служба systemd-timesyncd не так надёжна, как chronyd, но этого достаточно для большинства целей. Если RTC не синхронизирован, она может постепенно корректировать системное время, чтобы синхронизироваться с NTP-сервером, когда локальное системное время немного смещается. Служба systemd-timesync не может использоваться в качестве сервера времени.

Chrony — это реализация NTP, содержащая две программы: демон chronyd и интерфейс командной строки под названием chronyc. У Chrony есть некоторые функции, которые во многих случаях просто незаменимы:

  • Chrony может синхронизироваться с сервером времени намного быстрее, чем старый сервис ntpd. Это хорошо для ноутбуков или настольных компьютеров, которые не работают постоянно.
  • Он может компенсировать колебания тактовых частот, например, когда хост переключается в спящий режим или входит в спящий режим, или когда тактовая частота изменяется из-за скачкообразного изменения частоты, которое замедляет тактовые частоты при низких нагрузках.
  • Он решает проблемы со временем, связанные с нестабильным сетевым соединением или перегрузкой сети.
  • Он регулирует задержки в сети.
  • После начальной временной синхронизации Chrony никогда не останавливает часы. Это обеспечивает стабильные и согласованные временные интервалы для многих системных служб и приложений.
  • Chrony может работать даже без подключения к сети. В этом случае локальный хост или сервер можно обновить вручную.
  • Chrony может выступать в качестве NTP-сервера.

Ещё раз: NTP — это протокол, который может быть реализован на хосте Linux с использованием Chrony или systemd-timesyncd.

RPM-пакеты NTP, Chrony и systemd-timesyncd доступны в стандартных репозиториях Fedora. RPM systemd-udev — это менеджер событий ядра, который в Fedora установлен по умолчанию, но не является обязательным для использования.

Вы можете установить все три и переключаться между ними, но это создаст лишнюю головную боль. Так что лучше не стоит. Современные релизы Fedora, CentOS и RHEL перешли на Chrony как стандартную реализацию, и кроме того, у них есть systemd-timesyncd. Я считаю, что Chrony работает хорошо, обеспечивает лучший интерфейс, чем служба NTP, предоставляет гораздо больше информации и повышает контроль, что безусловно понравится системным администраторам.

Отключение служб NTP


Возможно, на вашем хосте уже запущена служба NTP. Если это так, вам нужно отключить её перед переключением на что-то другое. У меня был запущен chronyd, поэтому я использовал следующие команды, чтобы остановить и отключить его. Запустите соответствующие команды для любого демона NTP, который вы используете на своем хосте:

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


Проверьте, что служба остановлена и отключена:

[root@testvm1 ~]# systemctl status chronyd
● chronyd.service - NTP client/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 ~]#

Проверка статуса перед запуском


Статус системной синхронизации часов позволяет определить, запущена ли служба NTP. Поскольку вы ещё не запустили NTP, команда timesync-status намекнёт на это:

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

Прямой запрос статуса даёт важную информацию. Например, команда timedatectl без аргумента или параметров выполняет подкоманду status по умолчанию:

[root@testvm1 ~]# timedatectl status
           Local time: Fri 2020-05-15 08:43:10 EDT  
           Universal time: Fri 2020-05-15 12:43:10 UTC  
                 RTC time: Fri 2020-05-15 08:43:08      
                Time zone: America/New_York (EDT, -0400)
System clock synchronized: no                          
              NTP service: inactive                    
          RTC in local TZ: yes                    

Warning: The system is configured to read the RTC time in the local time zone.
         This mode cannot be fully supported. It will create various problems
         with time zone changes and daylight saving time adjustments. The RTC
         time is never updated, it relies on external facilities to maintain it.
         If at all possible, use RTC in UTC by calling
         'timedatectl set-local-rtc 0'.
[root@testvm1 ~]#

Так вы получите местное время для вашего хоста, время UTC и время RTC. В данном случае системное время установлено на часовой пояс America / New_York (TZ), RTC установлено на время в местном часовом поясе, а служба NTP не активна. Время RTC начало немного отклоняться от системного времени. Это нормально для систем, часы которых не были синхронизированы. Величина смещения на хосте зависит от времени, прошедшего с момента последней синхронизации системы.

Мы также получили предупреждение об использовании местного времени для RTC — это относится к изменениям часового пояса и настройкам летнего времени. Если компьютер выключен в тот момент, когда необходимо внести изменения, время RTC не изменится. Но для серверов или других хостов, которые работают круглосуточно, это вообще не проблема. Кроме того, любая служба, которая обеспечивает синхронизацию времени NTP, будет корректировать время хоста ещё на начальном этапе запуска, поэтому после завершения запуска время вновь станет правильным.

Установка часового пояса


Обычно вы указываете часовой пояс во время процедуры установки, и у вас нет задачи менять его в дальнейшем. Однако бывают случаи, когда необходимо изменить часовой пояс. Есть несколько инструментов, которые могут помочь. Для определения местного часового пояса хоста Linux использует файлы часовых поясов. Эти файлы находятся в каталоге /usr/share/zoneinfo. По умолчанию для моего часового пояса система прописывает вот это: /etc/ localtime -> ../usr/share/zoneinfo/America/New_York. Но вам не нужно знать такие тонкости, чтобы изменить часовой пояс.

Главное — знать официальное название часового пояса для вашего местоположения и соответствующую команду. Скажем, вы хотите изменить часовой пояс на Лос-Анджелес:


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

Теперь вы можете установить часовой пояс. Я использовал команду date для проверки изменений, но вы также можете использовать 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 ~]#

Теперь вновь можете изменить часовой пояс своего хоста на местное время.

systemd-timesyncd


Демон systemd timesync предоставляет реализацию NTP, которой легко управлять в контексте systemd. Он устанавливается по умолчанию в Fedora и Ubuntu. Однако запускается он по умолчанию только в Ubuntu. Я не уверен насчёт других дистрибутивов. Вы можете проверить у себя сами:

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

Конфигурирование systemd-timesyncd


Файл конфигурации для systemd-timesyncd — это /etc/systemd/timesyncd.conf. Это простой файл с меньшим количеством включенных опций, чем в старых сервисах NTP и chronyd. Вот содержимое этого файла (без дополнительных изменений) на моей виртуальной машине с 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

Единственный раздел, который он содержит, кроме комментариев, это [Time]. Все остальные строки закомментированы. Это значения по умолчанию, их не нужно менять (если у вас нет для этого причин). Если у вас нет сервера времени NTP, определенного в строке NTP =, по умолчанию в Fedora используется резервный сервер времени Fedora. Я обычно добавляю свой сервер времени:

NTP=myntpserver

Запуск timesync


Запустить и сделать systemd-timesyncd активным можно так:

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

Установка аппаратных часов


Вот как выглядит ситуация после запуска timesyncd:

[root@testvm2 systemd]# timedatectl
               Local time: Sat 2020-05-16 14:34:54 EDT  
           Universal time: Sat 2020-05-16 18:34:54 UTC  
                 RTC time: Sat 2020-05-16 14:34:53      
                Time zone: America/New_York (EDT, -0400)
System clock synchronized: yes                          
              NTP service: active                      
          RTC in local TZ: no    

Изначально разница между RTC и местным временем (EDT) не превышает секунды, и расхождение возрастает ещё на пару секунд в течение следующих нескольких дней. Поскольку в RTC нет понятия часовых поясов, команда timedatectl должна выполнить сравнение, чтобы определить нужный часовой пояс. Если время RTC точно не соответствует местному времени, то значит, оно не соответствует и местному часовому поясу.

В поисках дополнительной информации я проверил состояние systemd-timesync и обнаружил вот что:

[root@testvm2 systemd]# systemctl status systemd-timesyncd.service
● systemd-timesyncd.service - Network Time Synchronization
     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]#

Обратите внимание на сообщение журнала, в котором говорится, что системное время не установлено или сброшено назад. Служба Timesync устанавливает системное время на основе временной метки. Метки времени поддерживаются демоном timesync и создаются при каждой успешной синхронизации.

Команда timedatectl не имеет возможности взять значение аппаратных часов из системных часов. Она может установить время и дату только из значения, введённого в командной строке. Вы можете установить RTC на то же значение, что и системное время, используя команду 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

Опция --localtime говорит о том, что аппаратные часы показывают местное время, а не UTC.

Зачем вам вообще RTC?


Любая реализация NTP установит системные часы во время запуска. И зачем тогда RTC? Это не совсем так: это произойдет только в случае, если у вас есть сетевое соединение с сервером времени. Однако многие системы не имеют постоянного доступа к сетевому соединению, поэтому аппаратные часы полезны для того, чтобы Linux мог на их основе установить системное время. Это лучше, чем установка времени вручную, даже если оно может отклоняться от реального времени.

Заключение


В этой статье рассмотрены некоторые инструменты для управления датой, временем и часовыми поясами. Инструмент systemd-timesyncd предоставляет NTP-клиента, который может синхронизировать время на локальном хосте с NTP-сервером. Однако systemd-timesyncd не предоставляет серверную службу, поэтому, если вам нужен NTP-сервер в вашей сети, вы должны использовать что-то ещё — например, Chrony, для работы в качестве сервера.

Я предпочитаю иметь единственную реализацию для любой служб в моей сети, поэтому использую Chrony. Если вам не нужен локальный NTP-сервер или если вы не против использовать Chrony в качестве сервера и systemd-timesyncd в качестве SNTP-клиента. Ведь нет необходимости использовать дополнительные возможности Chrony как клиента, если вас устраивает функционал systemd-timesyncd.

Еще одно замечание: вы не обязаны использовать инструменты systemd для реализации NTP. Вы можете использовать старую версию ntpd, Chrony или другую реализацию NTP. Ведь systemd состоит из большого количества сервисов; многие из них являются необязательными, поэтому их можно отключить и использовать вместо них что-то ещё. Это не огромный монолитный монстр. Можно не любить systemd или его части, но вы должны принять обоснованное решение.

Мне нравится реализация NTP в systemd, но я предпочитаю Chrony, потому что он лучше отвечает моим потребностям. Это Linux, детка -)



На правах рекламы


VDSina предлагает серверы под любые задачи, огромный выбор операционных систем для автоматической установки, есть возможность установить любую ОС с собственного ISO, удобная панель управления собственной разработки и посуточная оплата. Напомним, у нас есть вечные серверы, которые точно неподвластны времени ;)

VDSina.ru — хостинг серверов
Серверы в Москве и Амстердаме

Комментарии 6

    0
    Наверное следовало всё же немного больше рассказать про ntp и openntpd. Здесь есть хорошая табличка.
      +1

      Из статьи так и не понял, где и как хранится системное время, в RTC? Что происходит с системным временем при выключении питания?

        0
        Cистемное время хранится в памяти. При выключении питания оно пропадает…
        При включении, после загрузки системы происходит следующее… ntp клиент пытается обратиться к серверу ntp и выставить системное время по его показаниям. В случае неудачи системное время выставляется по показаниям rtc.
          0
          При включении, после загрузки системы происходит следующее… ntp клиент пытается обратиться к серверу ntp и выставить системное время по его показаниям. В случае неудачи системное время выставляется по показаниям rtc.

          нет. время сначала выставляется по rtc.
          а уже после поднятия сети можно попробовать синхронизировать время по ntp.

        0
        Хотелось бы добавить про проблему синхронизации время внутри VM.
        Из-за скачков времени ntpd может ломаться.
        Timekeeping best practices for Linux guests
          0
          Аппаратные часы работают непрерывно, даже когда компьютер выключен, используя аккумулятор на материнской плате системы. Основная функция RTC — хранить время, когда соединение с сервером времени недоступно.

          Обычно используется не аккумулятор, а плоская батарейка вроде CR2032. Она же используется для хранения настроек BIOS, именно поэтому настройки сбрасываются при вытаскивании батарейки.
          И приоритет RTC / NTP на самом деле обратный: счет времени идет на внутреннем таймере, который лишь периодически, при возможности, синхронизируется с интернетом. Просто потому что доступ к RTC есть всегда и бесплатно, а вот интернет штука сложная и ненадежная.

          Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

          Самое читаемое