Linux的时间同步服务器（附加详细实验案例）

一、计时方式的发展

1.古代计时方式

公元前约 2000 年：古埃及人利用光线留下的影子计时，他们修建高耸的大型方尖碑，通过追踪方尖碑影子的移动判断时间，这是早期利用自然现象计时的典型方式。
商朝时期：人们开发并使用泄水型水钟 —— 漏壶。通过水从壶中缓慢流出，依据水位下降的刻度来记录时间，开启了利用流体计时的新阶段。
北宋元祐元年（1086 年）：天文学家苏颂将浑仪、浑象和报时装置结合，建造出 “水运仪象台”。它不仅能观测天象，还能准确计时与报时，是古代机械计时技术的集大成者。
14 世纪：机械钟在西方国家广泛使用，推动计时工具向机械化发展。
16世纪：奥斯曼帝国的科学家达兹・艾 - 丁（Taqi al - Din）发明机械闹钟，为计时工具增添新功能。
1583 年：伽利略提出著名的等时性理论，指出不论摆动幅度大小，摆完成一次摆动的时间相同，为钟表计时精度提升奠定理论基础。
1656 年：荷兰科学家克里斯蒂安・惠更斯（Christiaan Huygens）应用伽利略的理论，设计出世界第一只钟摆，大幅提升了机械钟表的计时精度。
1868 年：百达翡丽（Patek Philippe）发明手表，使计时工具更加便于携带，适应人们日常使用需求。

2.现代计时方式

1967 年：瑞士发布世界上首款石英表。石英晶体在电池电力作用下产生规律振动（每秒振动 32768 次），通过电路计算振动次数确定时间，石英钟表因精准、成本低迅速普及。
拉比提出原子钟构想后逐步发展：拉比依据原子从高 “能量态” 迁至低 “能量态” 时释放电磁波并产生共振频率的原理，构想出原子钟（Atomic clock ）。如今，铯原子（Caesium133）钟被很多国家（包括我国和美国 NIST）的标准局用作时间精度标准，GPS 系统也依赖其精确计时。
2008 年：锶（Strontium87）原子钟诞生，固有频率约合 430 万亿赫兹，将精度提升到 10 的 17 次方。
2013 年：由镱元素（ytterbium）制成的原子钟问世，固有频率约合 518 万亿赫兹，精度高达 10 的 18 次方，若从 138 亿年前宇宙诞生时开始计时，至今误差不超过 1 秒。此外，网络时间授时服务出现，用户可借此获取统一、标准的时间信号，极大简化时间同步过程。

二、时间同步服务

多主机协作工作时，各个主机的时间同步很重要，时间不一致会造成很多重要应用的故障，如：加密协议，日志，集群等，利用NTP(Network Time Protocol )协议使网络中的各个计算机时间达到同步。目前NTP协议属于运维基础架构中必备的基本服务之一。

Linux 时间同步服务的工具主要有 NTP 和 Chrony ：

ntp：将系统时钟和世界协调时 UTC 同步。局域网内，其精度可达 0.1ms，可满足企业关键业务系统等对时间精度要求高的场景。互联网上绝大多数地方，精度课达到 1 - 50ms，能满足普通网站服务器等应用的时间同步需求。ntp 项目官网是 http://www.ntp.org，在官网可获取软件、文档和社区支持等资源。
chrony：作为实现 NTP 协议的自由软件，功能强大灵活。不仅能与 NTP 服务器同步，还支持 GPS 接收器等参考时钟，也可手动输入时间。chrony 能作为 NTPv4 服务器和对等体，为网络计算机提供时间服务。它适应多种复杂环境，在间歇性、拥挤网络，以及系统运行不连续或虚拟机场景下都能稳定工作。通过 Internet 同步时精度在几毫秒内，LAN 环境下精度为几十微秒，借助硬件时间戳或参考时钟可实现亚微秒级精度，常用于金融交易系统、航空航天控制等对时间精度要求极高的领域。

三、时间同步服务的使用

1.系统时间及时区管理

timedatectl 命令总结：

timedatectl	查看系统时间
timedatectl set-time "2026-11-11 11:11:11"	设定系统时间
timedatectl list-timezones	显示系统的所有时区
timedatectl set-timezone "Asia/Shanghai"	设定系统时区
timedatectl set-local-rtc 0\|1	设定系统时间计算方式（0表示 utc 时间计算方式，1表示 cst 时间计算方式）

①timedatectl：查看系统时间

Local time	当前系统时间
Universal time	伦敦时间
RTC time	硬件时间
Time zone	时区
System clock synchronized	系统时间同步开启
NTP service	NTP 协议开启
RTC in local TZ	硬件时间是否使用本地时间

修改时间需要关掉 chronyd.service， NTP service 从 active 变为 inactive。

②timedatectl set-time "2026-11-11 11:11:11"：设定系统时间为 2026-11-11 11:11:11

③timedatectl list-timezones：列出系统中所有可用的时区

④timedatectl set-timezone "Asia/Amman"：将时区改为 Asia/Amman ，位于东三区（+0300），后面再改回 Asia/Shanghai。

⑤timedatectl set-local-rtc 1：RTC time 使用 Local time，（硬件时间同步本地时间），警告提示：跨区进行数据传输时会出现问题

⑥timedatectl set-local-rtc 0：RTC time 使用 Universal time（硬件时间同步伦敦时间）

2.客户端使用公共 ntp 地址同步网络时间

pool：指定时间源为 ntp.ntsc.ac.cn

iburst：当服务重启时，立即向 ntp.ntsc.ac.cn 主机发送同步时间的请求（选项当服务器可达时，发送一个八个数据包而不是通常的一个数据包，包间隔通常为2秒,可加快初始同步速度）

chronyc sources –v：显示时间同步信息，图中可知时间与 114.118.7.163 主机的时间同步

*：表示同步当前最优主机时间 ?：表示不可达

M：时间源模式 ^表示服务器，=表示对等方，＃表示本地连接的参考时钟
S：指源的状态

  * 表示 chronyd 当前已经同步到的源。

          + 表示可接受的信号源，与选定的信号源组合在一起。

          - 表示被合并算法排除的可接受源

          ? 指已失去连接性或者其数据包未通过所有测试的源。

          x 表示chronyd认为时虚假行情的时钟，即标记该时间与其他多数时间不一致

          ~ 表示时间似乎具有太多可变性

Name/IP address：显示源的名称或IP地址
Stratum：显示时间来源的层
Poll：显示轮询源的速率
Reach：显示源的可达性寄存器以八进制数字打印
LastRx：显示多长时间前从来源接收到了最后一个好的样本
Last sample：此列显示上次测量时本地时钟与源之间的偏移