NTP服务

一、什么是NTP，干什么用的？

NTP的全称是network time protocol（网络时间协议），它的作用是用来同步电脑系统时间的。

中央1的新闻联播每天19:00准时播出，可能有人就有疑问了：为什么我的手表才18:53分，而中央1却是19:00分，到底谁的是准确的。造成这种疑惑的原因在于两者使用的时间计量仪器之间存在着误差，科学家研究表明，铯原子的振荡是最稳定的，所以用它来做时间计量标准也是最精确的，中央1台用的就是铯原子钟的时间，而机械表、电子表等计时精度都比不上铯原子，所以中央1台的时间才是精确的。电脑的BIOS时间依靠主板上的一个晶振来提供，晶振需要电源才能工作，开机时由主机电源供电，关机时依赖主板电池，然而主板晶振也存在跟机械表、电子表类似的问题：

  1. 主板电池可能没电了
  2. 与铯原子时间的存在误差
  3. 用户误操作

这三个因素都将导致电脑系统时间不精确，NTP就是为了解决这个问题而诞生的。

在讲NTP之前还需要需要了解一下时区的概念：时间在某个时刻是确定的，有关国际组织商定将英国格林尼制这个地方的时间做为标准，亦即格林尼制时间。然而由于地球自转的关系，太阳从东边升起在西边落下，所以当我们中国人已经开始上班的时候英国人还在睡梦中。如果全球都统一使用格林尼制时间的话，则当格林尼制时间是00:00:00的时候，中国是凌晨，而西方是黑夜，这样各个地方之间的交流就很不方便了。因而国际组织又引入一个当地时间的概念，它将全球划分为24个时区，以格林尼制为起点，中国位于+8时区，当+8区的当地时间为2007年10月10日08:00:00的时候，格林尼制时间是2007年3月3日00:00:00。

二、NTP的工作原理

NTP采用了分布式的master/slave构架，与铯原子钟直接相连的NTP服务器称为stratum1，不妨把它当作根master，与stratum1相连的slave称为stratum2，以此类推，每一层的stratum既是下一层的master，又是上一层的slave，除此之外同一层stratum将成为peers，最大能到stratum15。

每个stratum（NTP服务器）都将维护自己的时间状态（因为ntp的守护进程是ntpd，所以也称ntpd状态），它会定时查询上一层或者同一层的stratum。根据返回的ntpd状态数据包，通过一套复杂的算法校正自己ntpd状态，从而保证整个NTP系统之间只有极小的时间误差，即使在缓慢的WAN链路上，也能保证误差在毫秒极的范围。

一般来说，NTP服务器最佳的安装位置是互联网网关，它除了要跟互联网上的NTP服务器同步外，还要提供NTP服务给企业内网的NTP客户端，NTP客户端泛指所有网络设备，包括路由器、交换机和其他服务器、客户端。

三、手工调整系统时间

讲了这么多原理是不是头都晕了，毕竟NTP是系统管理员才需要操心的问题，一般人关注的也仅仅是自己的系统时间准不准，如何手工校准？下面就让我们动手做些小练习提提神：

3.1 设置系统时区

一般在BIOS里面设置的是当地时间，然而Debian默认情况下以为BIOS使用的是UTC时间，也就是标准的格林尼治时间，首先调整：

# vim /etc/default/rcS
----8<----
# UTC=yes
UTC=no
----8<----

接着将系统市区改为东八区

# tzselect

根据提示选择Asia/Beijing

然后

# dpkg-reconfigure tzdata

地区选择asia，地点选择shanghai

这样系统时区就可以调整为东八区了，也就是CST。

3.2 调整系统时间

以下几个命令可以显示、修改BIOS和系统时间

显示系统时间

# date
Mon Apr 23 23:25:00 CST 2012

该命令不仅显示时间、日期还有时区，本例中的时区是CST

修改系统日期

# date -s '20070324'

修改系统时间

# date -s '14:23:36'

显示BIOS时间

# hwclock --show

用系统时间覆盖BIOS时间

# hwclock --systohc

用BIOS时间覆盖系统时间

# hwclock --hctosys

date和hwclock还有其他参数，有兴趣的读者可以自行参考其他文档，这里就不累述了。

3.3 手工同步系统时间

前面手工设置的时间难免还是会跟标准时间有轻微的误差，ntpdate这个软件包可以解决这个问题，它将连上互联网的NTP服务器，同步系统时间。

# apt-get install ntpdate
# ntpdate -u <ntp_server>

\指的是NTP服务器的IP地址或者域名

系统每次启动时，都会调用ntpdate这个工具做时间同步，ntpdate将使用/etc/default/ntpdate中默认的pool.ntp.org作为NTP服务器，您也可以将其修改成其他，例如使用距离较近的ntp.pku.edu.cn，它由北京大学维护。

总之，如果您的系统时间不对，可以按以下的步骤进行操作：

  1. 先检查BIOS时间
  2. 使用date修改系统时间
  3. 检查修改时区设置
  4. 手工ntpdate同步系统时间
  5. 将系统时间写入BIOS

四、NTP服务器的安装

在安装NTP服务器之间，需要先按照前面的步骤手工调整好系统时间，接下再用ntpdate手工同步一下系统时间。这是因为如果当前的系统时间跟互联网上的标准时间误差太大的话，NTP服务启动会失败。
{: class=“info” }

4.1 安装

# apt-get install ntp ntp-server

ntp-server的守护进程是ntpd，默认的配置文件是/etc/ntp.conf。

4.2 配置

# vim /etc/ntp.conf
----8<----
# 定义ntpd的日志文件
logfile /var/log/ntpd

# 定义drift文件，这个很重要。如果没有的话
# 需要手工创建
driftfile /var/lib/ntp/ntp.drift

statsdir /var/log/ntpstats/
statistics loopstats peerstats clockstats
filegen loopstats file loopstats type day enable
filegen peerstats file peerstats type day enable
filegen clockstats file clockstats type day enable

# 定义上一层NTP服务器：
server 0.pool.ntp.org
server 1.pool.ntp.org
server 2.pool.ntp.org
; NTP将定时跟上面的NTP服务器群进行时间同步，
; 从而保证系统时间是精确的。
; 这三个都是ntp的官方主机群，相当稳定。

# 企业内网的NTP服务器：
server 127.127.1.0
; 将本机作为企业内网NTP服务器

fudge 127.127.1.0 stratum 10
; 因为要提供NTP服务给企业内网，所以应该选择一个较低的stratum，
; 10是一个安全选择。

# 权限控制：
restrict default ignore
; 默认情况下拒绝所有主机的NTP数据包，下面简单讲一下常用的参数
; nomodify 拒绝主机修改本机的nptd状态，不过他们仍然可以通过本机同步时间
; notrust 忽略没有通过密文验证的（子网内的）主机
; noquery 拒绝主机查询本机的ntpd状态
; notrap 拒绝trap service的控制信息

restrict 0.pool.ntp.org mask 255.255.255.255 nomodify notrap noquery
restrict 1.pool.ntp.org mask 255.255.255.255 nomodify notrap noquery
restrict 2.pool.ntp.org mask 255.255.255.255 nomodify notrap noquery
; 不允许pool.ntp.org的NTP服务器
; 1、修改本机ntpd状态
; 2、查询本机ntpd状态
; 3、使用trap service

restrict 127.0.0.1
# 开放本机对ntpd状态的所有权限，包括查询和修改
restrict 192.168.100.0 mask 255.255.255.0 nomodify notrap
restrict 192.168.101.0 mask 255.255.255.0 nomodify notrap
; 开放192.168.100.0/24和192.168.101.0/24两个网段的查询权限，
; 但是不允许他们修改本机的ntpd状态。

----8<----

修改完配置后要重启守护进程：# /etc/init.d/ntp-server restart

五、NTP客户端的安装

ntp-server既是服务器，又是客户端。

互联网上很多资料都建议使用ntpdate作为时间同步的工具，这是不对的，因为它对系统时间的修改是跳跃式的，不像ntp-server那样可以通过修改drift平滑过渡，所以ntpdate只适合在系统首次启动时同步时间，详细情况可以参考（http://www.hants.lug.org.uk/cgi-bin/wiki.pl?Ntpdate）。

5.1 修改ntpdate的设置

ntpdate默认的ntp服务器是pool.ntp.org，用户可以自行修改成企业内网的ntp服务器。

# vim /etc/default/ntpdate
----8<----
NTPSERVERS="192.168.100.1"
## 也可以使用域名：ntp_server.linuxabc.com
----8<----

5.2 手工同步系统时间

# ntpdate -u 192.168.100.1

5.3 配置/etc/ntp.conf

因为客户端只需要去查询NTP服务器，并不提供服务器给其他人，所以配置文件很简单。

# vim /etc/ntp.conf
server 192.168.100.1
restrict default ignore
# 忽略所有主机的ntp请求
restrict 127.0.0.1
restrict 192.168.100.1 mask 255.255.255.255 nomodify notrap noquery
# 允许本机向192.168.100.1提交ntp请求，不允许
driftfile /var/lib/ntp/drift
# 192.168.100.1也可以替换成ntp_server.linuxabc.com

六、排错

1） 检查ntpd进程是否已经启用

# netstat -an | grep 123
# ps aux | grep ntpd

2） 查看/var/log/daemon.log

默认情况下，ntpd的log写在/var/log/daemon.log中。

# grep ntpd /var/log/daemon.log | head
Apr 22 07:06:58 netmgmt-debian ntpd[2448]: kernel time sync status change 0001
Apr 22 07:41:06 netmgmt-debian ntpd[2448]: kernel time sync status change 4001
Apr 22 07:58:10 netmgmt-debian ntpd[2448]: kernel time sync status change 0001
Apr 22 09:57:39 netmgmt-debian ntpd[2448]: kernel time sync status change 4001
Apr 22 10:14:45 netmgmt-debian ntpd[2448]: kernel time sync status change 0001
Apr 22 11:23:01 netmgmt-debian ntpd[2448]: kernel time sync status change 4001
Apr 22 11:40:04 netmgmt-debian ntpd[2448]: kernel time sync status change 0001
Apr 22 13:22:30 netmgmt-debian ntpd[2448]: kernel time sync status change 4001
Apr 22 13:39:35 netmgmt-debian ntpd[2448]: kernel time sync status change 0001
Apr 22 14:13:47 netmgmt-debian ntpd[2448]: kernel time sync status change 4001

3） 使用ntpq -p查看跟NTP服务器的同步情况

# ntpq -p
     remote           refid      st t when poll reach   delay   offset  jitter
==============================================================================
*202.118.1.199   202.112.31.197   2 u 2035 1024  176   81.911    0.912   0.211
+114.80.81.13    204.152.184.72   2 u  620 1024  377   41.315  -34.665  13.221
+Hshh.org        209.81.9.7       2 u  681 1024  375   39.913  -29.659   1.524

poll表示每隔1024秒，客户端就会跟服务器同步一次。NTP客户端会自动调整poll的值，如果他们的误差很小就增大poll，反之则减小poll。