對Linux系統中的時鐘和時間的探討

對Linux系統中的時鐘和時間的探討 概要1）介紹Linux系統中時鐘的基本概念2）探討hwclock命令的工作方式。3）系統啟動過程中Linux系統對系統時鐘和硬體時鐘的同步。  www.2cto.com  主要術語和背景知識 UTC: Coordinated Universal Time， 一種是件標準，用以規範世界各地的時間。Time Zone: 時區，表示方式是：UTC-xx:xx, UTC+xx:xx。比如中國的時區表示是：UTC+08:00. 其他一些相關術語，比如CST，DST等，我們並不需要關心。 典型Linux對時鐘和時間的管理 一個典型的Linux系統主要有兩種時鐘：系統時鐘（System Clock）和硬體時鐘（Hardware Clock）。  www.2cto.com  硬體時鐘獨立運行於作業系統之外，有自己的電源供給，即使當系統關機時，它也依然在跑。Hardware Clock有時也叫BIOS Clock, CMOS Clock, RTC 等。但是只有hardware clock這個詞彙不容易引起誤解。 系統時鐘就是由作業系統維護的一個時鐘。在Linux系統中，是由kernel維護，由timer的中斷進行驅動的一個時鐘（因為它是由計時器的中斷驅動的，所以可以認為是一個軟體時鐘）。 有兩個時鐘，就需要有同步。這個同步功能由hwclock來實現。在此僅作簡要介紹，詳情請查詢手冊（man hwclock). hwclock在各個系統上的工作方式可能並不一樣，但是，在大多數情況下，它通過訪問/dev/rtc來進行硬體時鐘的控制。在先行的發行版上,/dev/rtc很多時候是一個symlink，指向/dev/rtcX。影響hwclock工作的還有兩個因素，一個是TZ環境變數，一個是/etc下的設定檔（這個檔案位置不一，也可能沒有，要看系統）。 一個典型的Linux系統，對時間的同步會自動發生在系統啟動和系統關閉的時候。系統啟動時，將Hardware Clock中的內容同步到System Clock；系統關閉時，將System Clock中的內容同步到Hardware Clock。當然，這種同步也可以自己手動進行，或者利用指令碼進行（自己編寫的，或者該版本系統中內建的）。 如下是一個典型的啟動和關閉系統時，對系統時鐘和硬體時鐘進行同步的指令碼，通常存在於/etc/init.d/目錄下。01#!/bin/sh02### BEGIN INIT INFO03# Provides:          hwclock04# Required-Start:   05# Required-Stop:     $local_fs06# Default-Start:     S07# Default-Stop:      0 608# Short-Description: Set system clock09# Description:       Set system clock to hardware clock, according to the UTC10#                    setting in /etc/default/rcS (see also rcS(5)).11### END INIT INFO12#13# WARNING:      If your hardware clock is not in UTC/GMT, this script14#               must know the local time zone. This information is15#               stored in /etc/localtime. This might be a problem if16#               your /etc/localtime is a symlink to something in17#               /usr/share/zoneinfo AND /usr isn't in the root18#               partition! The workaround is to define TZ either19#               in /etc/default/rcS, or in the proper place below.20 21[ ! -x /sbin/hwclock ] && exit 022 23. /etc/default/rcS24[ "$UTC" = "yes" ] && tz="--utc" || tz="--localtime"25 26case "$1" in27        start)28                if [ "$VERBOSE" != no ]29                then30                        echo "System time was `date`."31                        echo "Setting the System Clock using the Hardware Clock as reference..."32                fi33 34                if [ "$HWCLOCKACCESS" != no ]35                then36                        if [ -z "$TZ" ]37                        then38                           hwclock $tz --hctosys39                        else40                           TZ="$TZ" hwclock $tz --hctosys41                        fi42                fi43 44                if [ "$VERBOSE" != no ]45                then46                        echo "System Clock set. System local time is now `date`."47                fi48                ;;49        stop|restart|reload|force-reload)50                #51                # Updates the Hardware Clock with the System Clock time.52                # This will *override* any changes made to the Hardware Clock.53                #54                # WARNING: If you disable this, any changes to the system55                #          clock will not be carried across reboots.56                #57                if [ "$VERBOSE" != no ]58                then59                        echo "Saving the System Clock time to the Hardware Clock..."60                fi61                if [ "$HWCLOCKACCESS" != no ]62                then63                        hwclock $tz --systohc64                fi65                if [ "$VERBOSE" != no ]66                then67                        echo "Hardware Clock updated to `date`."68                fi69                exit 070                ;;71        show)72                if [ "$HWCLOCKACCESS" != no ]73                then74                        hwclock $tz --show75                fi76                ;;77        *)78                echo "Usage: hwclock.sh {start|stop|show|reload|restart}" >&279                echo "       start sets kernel (system) clock from hardware (RTC) clock" >&280                echo "       stop and reload set hardware (RTC) clock from kernel (system) clock" >&281                exit 182                ;;83esac hwclock 和 date 命令中--utc選項 這兩個命令雖然都有--utc選項，但是其含義是不同的。首先來看一段命令和結果。 1chenqi@chenqi-OptiPlex-760:/etc/default$ date2Wed Oct 31 16:00:23 CST 20123chenqi@chenqi-OptiPlex-760:/etc/default$ date --utc4Wed Oct 31 08:00:24 UTC 20125chenqi@chenqi-OptiPlex-760:/etc/default$ sudo hwclock --localtime -r6Wed 31 Oct 2012 08:00:30 AM CST  -0.594038 seconds7chenqi@chenqi-OptiPlex-760:/etc/default$ sudo hwclock --utc -r8Wed 31 Oct 2012 04:00:37 PM CST  -0.937780 seconds由上可見date --utc得到的時間和hwclock --localtime得到的時間一致，而date得到的時間和hwclock --utc得到的時間一致。這一點，容易讓人困擾。實際上，date命令中--utc選項表示“對標準UTC時間進行操作”，所以date --utc是輸出當前的標準UTC時間；而hwclock中--utc選項的意思是，這次操作要考慮時區上的換算，比如，如果是讀取hardware clock的話，那麼讀出的資料（從本地讀出的時間），要考慮到時區，換算出當前時區的時間後，再做輸出。同理，--localtime表示不用進行時區上的考慮和換算，讀出什麼，就輸出什麼。 由此，上面的困擾就比較容易解釋了，hardware clock儲存的時UTC標準時間，所以用--localtime去讀取，得到的就是標準UTC時間，即和date --utc一致。另外一種情況就是考慮了時區換算，道理一樣。 參考材料 hwclock manualdate manualhttp://en.wikipedia.org/wiki/Time_zone