Linux系统时间服务——Chrony服务器

Linux系统时间服务——Chrony服务器

前言

时间同步的重要性

• 由于IT系统中，准确的计时非常重要，有很多种原因需要准确计时：
  • 在网络传输中，数据包括和日志需要准确的时间戳
  • 各种应用程序中，如订单信息，交易信息等 都需要准确的时间戳

Linux系统的两种时钟

系统时钟（System Clock）

• 系统时钟是操作系统运行时维护的时间，通常是从硬件时钟读取的，并在运行时不断更新
• 系统时钟的时间是由操作系统内核管理的，计时基于 CPU 的时钟周期。
• 系统时间是相对的，系统重启后将重置为硬件时钟的时间
• 系统时钟在计算时区、时间同步和系统调度等方面起着关键作用

相关命令

date #查看系统时间
date -s "YYYY-MM-DD HH:MM:SS" #设置系统时间

硬件时钟 (RTC - Real Time Clock)

• 硬件时钟写入主板的BIOS程序，是主板上独立的时钟芯片，由主板的电池供电（通常是 CMOS 电池），即使系统断电或关机，它也能保持计时
• 主要作用是在系统开机时提供一个基础的时间，系统启动后通常会从硬件时钟读取当前时间，初始化系统时钟

相关命令

hwclock --show #查看硬件时钟时间
hwclock --set --date="YYYY-MM-DD HH:MM:SS" #设置硬件时钟
hwclock --systohc #将系统时间写入硬件时钟

Chrony介绍

• chrony是一个开源的自由软件，它能帮助你保持系统时钟与时钟服务器（NTP）同步，因此让你的时间保持精确。
• chrony由两个程序组成，分别是chronyd和chronyc
  • chronyd：是一个后台运行的守护进程，用于调整内核中运行的系统时钟和时钟服务器同步。它确定计算机增减时间的比率，并对此进行补偿。
  • chronyc：提供了一个用户界面，用于监控性能并进行多样化的配置。它可以在chronyd实例控制的计算机上工作，也可以在一台不同的远程计算机上工作
• 注意：Chrony与NTP都是时间同步软件，两个软件不能够同时开启，会出现时间冲突，openeuler中默认使用chrony作为时间服务器，不再支持NTP软件包

NTP

• NTP：（Network Time Protocol，网络时间协议）是由RFC 1305定义的时间同步协议，用来在分布式时间服务器和客户端之间进行时间同步。
• NTP基于UDP报文进行传输，使用的UDP端口号为123
• NTP可以对网络内所有具有时钟的设备进行时钟同步，使网络内所有设备的时钟保持一致，从而使设备能够提供基于统一时间的多种应用，对于运行NTP的本地系统，既可以接受来自其他时钟源的同步，又可以作为时钟源同步其他的时钟，并且可以和其他设备互相同步。
• NTP的其精度在局域网内可达0.1ms，在互联网上绝大多数的地方其精度可以达到1-50ms

Chronyc相关命令

服务管理相关命令

systemctl start chronyd #启动 Chrony 服务systemctl stop chronyd #停止 Chrony 服务systemctl restart chronyd #重启 Chrony 服务systemctl status chronyd #检查 Chrony 服务状态

chronyc 基本命令

chronyc sources #检查时间源的状态显示 NTP 时间源的基本信息（例如，阶层、偏移量和可达性）。chronyc sourcestats #查看时间源的详细统计信息提供每个时间源的详细同步性能统计数据，如偏移标准差、频率误差等。chronyc -a makestep #强制系统时间与 NTP 服务器同步如果系统时间与服务器时间偏差过大，使用此命令可立即进行时间同步（跳步调整）。chronyc tracking #显示同步状态显示系统的当前时间跟踪状态，包括系统的时间偏移、频率漂移等。chronyc activity -v #检查时间源活动情况显示所有时间源的当前活动状态，如在线、离线、突发模式等。chronyc hwclock #设置系统时钟与硬件时钟同步将当前的系统时钟时间写入硬件时钟 (RTC)。chronyc enable <source> #启用某个时间源chronyc disable <source> #禁用某个时间源

时间校正和控制命令

chronyc adjtime <time> #调节时间手动调整系统时钟的偏移，`<time>` 为调整的时间（单位为秒）。chronyc makestep #跳步调整时间使用该命令将系统时间立即与 NTP 服务器的时间同步，而不是通过逐渐调整。

NTP 时间源管理

chronyc add server <server_name> iburst #添加新的 NTP 服务器添加一个新的 NTP 服务器到 Chrony 配置中，并立即进行时间同步（`iburst` 选项用于快速同步）。chronyc delete server <server_name> #删除 NTP 服务器chronyc reload sources #刷新 NTP 服务器列表重新加载时间源配置文件，更新时间源列表。

调试和监控命令

chronyc ntpdata #查看 NTP 源的偏移统计数据显示每个时间源的原始 NTP 数据，如延迟、偏移、抖动等。chronyc -a tracking #查看系统时钟与 NTP 服务器的偏差chronyc rtcdata #检查时间源的计时特性显示硬件时钟的相关信息（RTC），包括漂移和同步状态。chronyc -a manualcorr <offset_in_seconds> #查看当前的偏移量（毫秒级）手动调整系统时钟的偏移，偏移量可以是正负的时间差。

日志和事件

journalctl -u chronyd #显示 Chrony 守护进程的日志查看 Chrony 服务的运行日志和时间同步情况

保存和重启相关操作

chronyc hwclock --systohc #将当前系统时间保存到硬件时钟将系统时间写入 RTC 硬件时钟，确保关机后时间保持正确。chronyc reload #重新加载 Chrony 配置当配置文件（例如 `/etc/chrony.conf`）更改后，使用此命令使修改生效。

其他命令

chronyc lastsync #查看 NTP 源的最后偏移时间显示系统最近一次同步的时间和偏移值。chronyc estimate #检查系统时间和 NTP 源时间的精确度估计系统时间和 NTP 服务器时间之间的偏差。

Chrony相关内容解析

chrony.conf配置文件解析

# Use public servers from the pool.ntp.org project.
# Please consider joining the pool (https://www.pool.ntp.org/join.html).
'pool 2.rhel.pool.ntp.org iburst- 使用 `rhel`（Red Hat Enterprise Linux）特定的 NTP 服务器池
- `iburst` 选项表示在连接服务器失败时，客户端会快速发送一组请求以尽快获取响应。这有助于加快初次同步的速度。

# Use NTP servers from DHCP.
'sourcedir /run/chrony-dhcp- 该设置允许 Chrony 从 DHCP 分配的 NTP 服务器列表中获取时间源。如果 DHCP 服务器提供了 NTP 服务器信息，它会被自动使用。
- `sourcedir` 选项指示 Chrony 自动加载从指定目录中找到的 NTP 服务器配置。

# Record the rate at which the system clock gains/losses time.
'driftfile /var/lib/chrony/drift- 这个文件记录系统时钟的漂移速率。Chrony 会根据这个文件的内容调整时钟，以提高长期时间同步的准确性。
- 通过记录系统时钟的增减变化，Chrony 可以更好地在不依赖外部时间源的情况下维持系统时钟的准确性。

# Allow the system clock to be stepped in the first three updates
# if its offset is larger than 1 second.
'makestep 1.0 3
- 这允许在系统启动或 Chrony 启动后的前三次时间更新中，如果系统时钟与 NTP 服务器的时间差超过 1 秒，直接“跳步”同步（即一次性纠正时间）。
- 在前三次更新后，Chrony 通常只会逐渐调整系统时钟，而不进行大幅度的跳步调整。

# Enable kernel synchronization of the real-time clock (RTC).
'rtcsync- 启用这个选项后，Chrony 会将系统时间同步到硬件时钟（RTC，Real-Time Clock），确保系统重启时仍能保持较为准确的时间。

# Enable hardware timestamping on all interfaces that support it.
#hwtimestamp *- 这是一个可选的配置，用于启用网络接口的硬件时间戳功能，以提高时间同步的精度。如果网络接口支持该功能，开启硬件时间戳有助于更精确地记录时间。
- 由于它被注释掉（`#`），此时它没有生效。你可以取消注释来启用它。

# Increase the minimum number of selectable sources required to adjust
# the system clock.
#minsources 2- **作用**：如果启用，`minsources` 指定系统需要从至少 **2** 个 NTP 服务器接收到时间数据后，才会调整系统时钟。
- **注释掉表示**：没有强制要求多个 NTP 服务器。

# Allow NTP client access from local network.
#allow 192.168.0.0/16- **作用**：允许 IP 范围 `192.168.0.0/16` 的客户端连接到此 Chrony 服务器进行时间同步。如果取消注释，它将允许来自该 IP 地址范围的设备连接。
- **注释掉表示**：默认情况下，不允许本地网络的客户端访问 NTP 服务。

# Serve time even if not synchronized to a time source.
#local stratum 10- **作用**：如果启用，当 Chrony 没有同步到任何外部时间源时，它会根据自身的系统时钟提供时间，成为一个 **本地时间源**，其阶层（Stratum）值设为 10。阶层值较高表示该时间源不太可靠。
- **注释掉表示**：Chrony 不会在未同步到外部时间源时提供时间。

# Require authentication (nts or key option) for all NTP sources.
#authselectmode require- **作用**：如果启用，Chrony 将要求对所有 NTP 源进行身份验证。`nts`（Network Time Security）或 `key` 选项可以用来验证 NTP 服务器的身份，以确保时间来源的可靠性。
- **注释掉表示**：没有强制身份验证。

# Specify file containing keys for NTP authentication.
'keyfile /etc/chrony.keys- **作用**：指定用于 NTP 身份验证的密钥文件的路径。Chrony 使用此文件中的密钥来验证和加密 NTP 服务器之间的通信。
- **默认启用**：需要身份验证时，该文件存储了 NTP 客户端和服务器之间共享的密钥。

# Save NTS keys and cookies.
'ntsdumpdir /var/lib/chrony- **作用**：指定保存 NTS（Network Time Security）密钥和 cookies 的目录路径。NTS 是一种增强 NTP 安全性的协议，防止攻击者伪造时间源。
- **默认启用**：存储 NTS 的临时文件。

# Insert/delete leap seconds by slewing instead of stepping.
#leapsecmode slew- **作用**：启用后，Chrony 会通过**调节（slew）**的方式插入或删除闰秒，而不是突然调整时间（即步进）。调节是逐渐调整时钟速度，而不是一次性跳跃。
- **注释掉表示**：Chrony 默认为**步进**模式来处理闰秒。

# Get TAI-UTC offset and leap seconds from the system tz database.
'leapsectz right/UTC- **作用**：Chrony 使用系统的 `tz`（时区）数据库来获取 TAI-UTC 偏移和闰秒信息，确保系统时钟与全球标准时间保持同步。`right/UTC` 是一种更精确的时区处理方法，跟踪闰秒。
- **启用状态**：Chrony 将从时区数据库中获取相关信息。

# Specify directory for log files.
'logdir /var/log/chrony- **作用**：指定 Chrony 的日志文件保存路径，默认路径为 `/var/log/chrony`。
- **启用状态**：日志文件存储在 `/var/log/chrony` 目录中。

# Select which information is logged.
#log measurements statistics tracking- **作用**：启用后，Chrony 会记录有关时间同步的各种详细信息，如测量值、统计数据、跟踪信息等。
- **注释掉表示**：不会记录这些详细的日志信息。

查看时间源的状态

[root@localhost ~]#  chronyc  sources  -v.-- Source mode  '^' = server, '=' = peer, '#' = local clock./ .- Source state '*' = current best, '+' = combined, '-' = not combined,
| /             'x' = may be in error, '~' = too variable, '?' = unusable.
||                                                 .- xxxx [ yyyy ] +/- zzzz
||      Reachability register (octal) -.           |  xxxx = adjusted offset,
||      Log2(Polling interval) --.      |          |  yyyy = measured offset,
||                                \     |          |  zzzz = estimated error.
||                                 |    |           \
MS Name/IP address         Stratum Poll Reach LastRx Last sample
===============================================================================
^- makaki.miuku.net              3   9   157   295    +18ms[  +19ms] +/-   75ms
^- ntp.wdc2.us.leaseweb.net      2   9   377   235  +2844us[+3923us] +/-  238ms
^+ ntp5.flashdance.cx            2   9   377   744    +27ms[  +28ms] +/-  164ms
^* tock.ntp.infomaniak.ch        1   9   377    36  +1574us[+2677us] +/-   90ms

chronyc sources输出分析

符号含义

• M：服务器模式
• S：服务器状态

符号	含义
^	服务器
=	对等体
#	本地时钟
*	当前最佳的时间源
+	次级最佳，与最佳组合使用，但不是主要时间源
-	能使用但未组合使用的时间源
x	可能出现错误（与大多数有较大差异）的时间源
~	波动较大的时间源
?	断开链接，无法使用的时间源

字段含义

• Name/IP address：该字段显示时间源的域名或 IP 地址
• Stratum： NTP 时间服务器的阶层（Stratum）表示时间源离真实时间源的距离，数字越小越接近时间源。 Stratum 1：直接从一个精确的硬件时钟（如 GPS、原子钟）获取时间。 Stratum 2：从 Stratum 1 的服务器获取时间，以此类推
• Poll： 这是时间源的轮询间隔，以 2 的幂次表示（单位为秒）。例如，Poll 值为 9，表示轮询间隔为 2^9=512 秒。 所有服务器的轮询间隔都是 9，即每 512 秒轮询一次。chronyd会根据当时的情况自动改变轮询频率。
• Reach ： 这是一个八进制值，表示最近对该时间源的连接状态。该值范围是 0 到 377（八进制），其中 377 表示最近八次尝试都成功连接到该源。
• LastRx ： 表示上一次从该时间源成功接收到时间样本的时间，单位是秒。例如： tock.ntp.infomaniak.ch 的 LastRx 值为 36，表示 36 秒前接收到时间样本。 makaki.miuku.net 的 LastRx 值为 295，接收到样本的时间稍长。
• Last sample： Last Sample 列显示最近一次从时间源接收到的时间样本的偏移量、测量的偏移量和估算误差：经过chroncy调整过的偏差[实际系统时钟与时间源之间测得的偏移量]。（+/- zzzz）：表示偏移估计的误差范围。数值越小，时间同步越准确，+便宜表示系统时钟比时间源快

查看时间源的详细状态

chronyc sourcestats输出分析

[root@localhost ~]#  chronyc  sourcestats  -v.- Number of sample points in measurement set./    .- Number of residual runs with same sign.|    /    .- Length of measurement set (time).|   |    /      .- Est. clock freq error (ppm).|   |   |      /           .- Est. error in freq.|   |   |     |           /         .- Est. offset.|   |   |     |          |          |   On the -.|   |   |     |          |          |   samples. \|   |   |     |          |          |             |
Name/IP Address            NP  NR  Span  Frequency  Freq Skew  Offset  Std Dev
==============================================================================
makaki.miuku.net            3   3   130   -159.586  95588.516    -17ms    14ms
ntp.wdc2.us.leaseweb.net    4   3   195    +22.966    457.776  +5844us  2219us
ntp5.flashdance.cx          3   3   194    +14.040   3093.718   +113us   659us
tock.ntp.infomaniak.ch      4   4   195    -49.956    969.404    -13ms  3592us

主要字段：

• NP：测量集中样本点的数量，表示从该时间源收集到的时间样本数。
• NR：残差的数量，表示具有相同符号的连续测量点的数量，数字越高表示波动越小
• Span：测量集的时间跨度，显示从该时间源收集数据的总时间。
• Frequency：估算的时钟频率误差（ppm），反映系统时钟的漂移，+表示系统实践比时间源快
• Freq Skew：频率偏差，表明频率测量的不确定性，数字越小稳定性越高
• Offset：时间偏移量，表示系统时间与该时间源的时间差，+表示系统实践比时间源快
• Std Dev：标准偏差，表示时间同步的精度，数值越小表示同步约精确及稳定