Сетевые средства Linux

Атомные часы, устройства приема радиосигналов и прочее оборудование принято называть эталонными временными серверами, или серверами уровня 0. Эти серверы не поддерживают сетевые соединения (они взаимодействуют с компьютерами через последовательные порты, и для обмена данными с ними требуются дополнительные устройства). Компьютеры, которые синхронизируют свои системные часы, используя такие устройства, называются серверами уровня 1. Может показаться, что на них поддерживается наиболее точное время в Internet, однако исследования показали, что приблизительно треть из них имеют погрешность в секунду и больше. Компьютеры, которые используют для синхронизации серверы уровня называются серверами уровня 2 и т.д.

Процедура синхронизации предполагает обмен клиента с сервером несколькими пакетами данных (как правило, каждые пять минут передаются как минимум пять пакетов). Клиент передает серверу пакет, содержащий текущие показания своих системных часов. В ответ сервер передает клиенту тот же пакет. Сравнивая время в момент передачи и в момент приема, клиент может оценить задержку, связанную с пересылкой данных по сети, и учесть ее при коррекции значения таймера. Клиент может быть настроен для работы с несколькими серверами. В этом случае, сравнивая показания времени, задержку, вызванную передачей данных, и другие факторы, он может выбрать из этих серверов наиболее пригодный для себя.

Полнофункциональный сервер NTP работает постоянно и время от времени опрашивает вышестоящий сервер (первоначально обращения осуществляются каждые 64 секунды, но при некоторых вариантах конфигурации системы интервал между обращениями может увеличиться до 1024 секунд). Сервер NTP корректирует показания часов компьютера, на котором он выполняется, различными способами. Большие расхождения во времени (порядка секунды или больше) сначала игнорируются — сервер считает, что они могут быть вызваны ошибками при обмене данными. Но если такая ситуация сохраняется в течение некоторого времени, NTP компенсирует ошибку; он либо непосредственно устанавливает требуемое значение времени, либо ускоряет или замедляет ход системных часов до тех пор, пока системное время и время внешнего сервера не сравняются. (Процедура ускорения и замедления хода называется подстройкой системных часов.) Сервер NTP также поддерживает специальный файл (обычно это /etc/ntp/drift, /var/state/ntp.drift или другой файл с подобным именем), в котором он хранит данные об ошибке или о "дрейфе" системного таймера. Информация в этом файле помогает серверу компенсировать ошибку системных часов в том случае, если компьютер на длительное время остается выключенным или если вышестоящий сервер NTP не доступен.

Совет

Если ошибка превышает 1000 секунд, сервер NTP прекращает свою работу, так как предполагает, что подобная ситуация требует непосредственного вмешательства системного администратора. Поэтому перед запуском сервера NTP необходимо установить хотя бы приблизительное значение системного времени. Для установки системных часов перед запуском сервера NTP можно также использовать программу ntpdate, работа которой будет рассмотрена далее в этой главе. В некоторых случаях вызов ntpdate предусматривают в сценарии запуска сервера NTP.

В обычных условиях сервер NTP, работающий в небольшой сети, использует для синхронизации данные, предоставляемые тремя внешними серверами. (Число три выбрано произвольно, при желании вы можете увеличить или уменьшить количество внешних серверов, с которым будет взаимодействовать сервер NTP в вашей сети. Использование трех серверов обеспечивает избыточность данных, требуемую для надежной работы.) Для небольшой сети роль внешних серверов, как правило, выполняют серверы уровня 2. Количество серверов уровня 1 относительно невелико, и они обычно используются для синхронизации серверов NTP, которые обслуживают сотни клиентов. Клиентские компьютеры в небольшой сети практически постоянно обращаются к серверу уровня 3 для получения сведений о текущем времени. Вместо серверов на компьютерах могут быть установлены клиенты NTP, в этом случае опрос сервера может производиться не так часто. Если ваша сеть насчитывает несколько десятков компьютеров и для их работы необходимо обеспечивать точные показания системных часов, в ней имеет смысл установить два сервера NTP уровня 3. Это позволит избежать проблем, если сервер выйдет из строя или станет работать ненадежно. Если по каким-либо причинам необходимо, чтобы системные часы клиентских компьютеров работали особенно точно, вам следует рассмотреть возможность приобретения специального устройства и организации в вашей сети сервера уровня 1. Необходимое для этого устройство может стоить несколько сотен долларов.

В системе NTP используется универсальное время (Coordinated Universal Time — UTC), которое практически совпадает с гринвичским временем (Greenwich Mean Time — GMT) без учета переходов на летнее и зимнее время. UTC отличается от GMT лишь некоторыми деталями. В частности, UTC не определяется исходя из скорости вращения Земли, а отсчитывается на основании показаний высокоточных и высоконадежных атомных часов. При необходимости значение UTC можно привести в соответствие со скоростью вращения Земли, прибавляя или вычитая около секунды в день. Локальное время отличается от UTC смещением часового пояса. Кроме того, при определении локального времени также должны учитываться правила перехода на летнее и зимнее время.

Большинство операционных систем, установленных на компьютерах x86, требуют, чтобы системные часы показывали локальное время. Linux может работать с системным таймером, отсчитывающим либо локальное время, либо UTC, а также поддерживает отдельные программные часы, установленные в соответствии с UTC. Если на компьютере установлена только система Linux, желательно применять UTC, так как при этом нет необходимости переводить таймер на летнее и зимнее время. Если же на компьютере кроме Linux инсталлирована Windows (или другая операционная система, использующая локальное время), вам придется установить таймер по локальному времени. Кроме того, при этом возникает проблема при переходе на летнее и зимнее время. Устранить ее можно, запуская средства поддержки временного протокола при загрузке системы. Заметьте, что преимущества применения NTP в Linux не распространяются на другие системы, так как при коррекции системных часов Linux не изменяет значение аппаратного таймера. Для приведения аппаратного таймера в соответствие с системными часами можно использовать команду hwclock --systohc --localtime; в этом случае на аппаратном таймере устанавливается локальное время. Если на вашем компьютере показания времени хранятся в формате UTC, то при вызове данной команды надо заменить – -localtime на – -utc.

Временные серверы для Linux

Сервер NTP для работы в Linux реализуется с помощью программы ntp или ее разновидностей: xntp, xntp3 и xntpd. Символ x в начале имени означает "экспериментальный" (experimental), что не совсем верно, так как эти программы успешно используются в течение нескольких лет. В именах программ, содержащихся в пакете NTP 4, символ x отсутствует. В составе большинства версий Linux поставляется версия 4 пакета NTP, но нередко встречается также версия 3.

Большинство пакетов NTP содержат сервер NTP и несколько вспомогательных программ. Компоненты пакета описаны ниже.

• ntpd. Основная программа, реализующая сервер NTP. (В некоторых поставках она называется xntpd.) Как было сказано ранее, несмотря на то, что эта программа считается сервером, она объединяет в себе функции клиента и сервера. Для вышестоящих серверов она является клиентом, а для нижележащих программ — сервером. (Вышестоящим считается сервер с меньшим значением уровня.)

• ntpdate. Данная программа намного проще, чем программа ntpd; она реализует лишь функции клиента. Если поддержка точного времени на компьютере не слишком важна, вы можете установить вместо сервера программу ntpdate и обеспечить ее периодические вызовы. Работа ntpdate будет рассмотрена далее в этой главе.

• ntptrace. В некоторых случаях возникает необходимость проследить источник данных о времени. Данная программа отслеживает путь от локального компьютера к серверу NTP, используемому для синхронизации, и далее вверх по дереву NTP. Такая информация может быть полезной для диагностики системы.

• ntpq. Данная программа осуществляет NTP-мониторинг. Она будет рассмотрена далее в этой главе.

• xntpdc. Эта программа также предназначена для мониторинга и управления системой NTP. Она позволяет выполнять более сложные операции, чем ntpq.

Помимо NTP, в Linux для согласования времени могут быть использованы и другие программы. Одной из таких программ является rdate, которая по своим возможностям напоминает ntpdate; она используется для однократной установки системных часов. Программа rdate входит в состав некоторых дистрибутивных пакетов, но в ряде пакетов она отсутствует. Эта программа уступает по точности ntpdate. Если ntpdate может обеспечивать точность порядка нескольких миллисекунд, то rdate имеет точность около секунды.