Некорректное время на Ubuntu или Debian — проблемы с NTP синхронизацией времени

Некорректное время на Ubuntu или Debian — проблемы с NTP синхронизацией времени

26 октября 2014 года был принят закон о смене часовых поясов в России. С данным законопроектам повсеместно возникали проблемы с синхронизацией местного времени по протоколу NTP.

Сегодня мы рассмотрим один из способов решения проблемы синхронизации системного времени на серверах и десктопных машинах UbuntuDebian. Решение о котором сегодня будет идти речь, самое логичное, верное и эффективное.

За часовые пояса в системе Ubuntu и Debian отвечает пакет tzdata. Для корректной работы NTP синхронизации и системного времени нужно обновить базу часовых поясов tzdata. Так же, мы рассмотрим установку и настройку NTP клиента для синхронизации системного времени с NTP серверами или кластерами на примере Ubuntu,Debian.

Содержание

NTP использует алгоритм Марзулло (предложен Кейтом Марзулло (Keith Marzullo) из Университета Калифорнии, Сан-Диего), включая такую особенность, как учёт времени передачи. В версии 4 способен достигать точности 10 мс (1/100 с) при работе через Интернет, и до 0.2 мс (1/5000 с) и лучше внутри локальных сетей.

NTP использует иерархическую систему «часовых уровней»: уровень 1 синхронизован с высокоточными часами, например, с системой GPS, ГЛОНАСС (Единая Государственная шкала времени РФ) или атомным эталоном времени; уровень 2 синхронизируется с одной из машин уровня 1, и так далее.

Время представляется в системе NTP 64-битным числом (8 байт), состоящим из 32-битного счётчика секунд и 32-битного счётчика долей секунды, позволяя передавать время в диапазоне 2 32 секунд, с теоретической точностью 2 -32 секунды. Поскольку шкала времени в NTP повторяется каждые 2 32 секунды (136 лет), получатель должен хотя бы примерно знать текущее время (с точностью 50 лет).

Наиболее широкое применение протокол NTP находит для реализации серверов точного времени. Для достижения максимальной точности предпочтительна постоянная работа программного обеспечения NTP в режиме системной службы (демона).

Более простая реализация этого алгоритма известна как SNTP — простой синхронизирующий сетевой протокол. Используется во встраиваемых системах и устройствах, не требующих высокой точности, а также в пользовательских программах точного времени.

Для использования конечными пользователями рекомендуется использовать сервера Stratum 2, поскольку они имеют связь с несколькими серверами Stratum 1 и будут отдавать точное время в случае отсутствия связи до одного из них. Если же необходимо выбрать сервера для использования на маршрутизаторе, отдающем точное время внутрь локальной сети или же в интернет, рекомендуется использование не менее 3х (но не более 7и) авторитетных Stratum 1 серверов [2] .

Использование конечными пользователями серверов Stratum 1 строго не рекомендуется: By convention, Stratum 1 time servers should only be used by Stratum 2 servers, and by applications requiring extremely precise time measurements, such as scientific applications. [3]

Использование случайных серверов из пула pool.ntp.org не рекомендуется не для персонального использования [4] [5] . Так же не следует настраивать использование LOCAL clock [6] кроме редких случаев, когда нет постояного подключения к сети, а синхронизация времени все же необходима.

О точном времени

К сервису синхронизации времени по протоколу NTP все уже привыкли — оно включено по умолчанию или легко включается для большинства популярных операционных систем. Однако какая точность при этом достигается? Какие бывают сервера точного времени, и с какими можно работать простым смертным? Какие есть подводные камни, и как выбрать «правильные» сервера времени?

Типы серверов

Сервера бывают Stratum 1 и 2, 3(выше редко).

Stratum 1 — получают точное время непосредственно от источника точного времени: атомных часов (например time-a.nist.gov, точность — трилионные доли секунды) или GPS приемника (ntpx.imvp.ru точность — миллиардные доли секунды). Есть сервера получающие точное время через сотовую сеть CDMA (миллионные доли секунды). При работе с ntpd узнать тип сервера можно командой ntpq -np: «PPS» значит GPS, «ACTS» значит прямое соединение с атомными часами (там же и другая ценная статистика — пинг, «дрожжание» пинга(jitter), ранг сервера(1,2. ) ).

«Простым» смертным обращаться к Stratum-1 серверам строго запрещено, т.к. нагрузка на них и так очень большая (а на многие Stratum-1 сервера вообще нет публичного доступа). Считается что вы можете подключаться к Stratum-1 серверам или просить доступ к ним, если вы держите NTP сервер, обслуживающий не менее 100 клиентов. Полный список серверов можно увидеть тут: support.ntp.org/bin/view/Servers/StratumOneTimeServers. Естественно, желательно подключатся к серверам в своей стране.

Stratum 2 — получают точное время от Stratum-1 серверов. При правильной настройке и выборе серверов-источников точного времени имеют погрешность менее 1мс. Подключатся обычно можно всем, но многие сервера регулярно умирают от нагрузки (например time.windows.com). www.pool.ntp.org поддерживает round-robin списки публичных Stratum-2 NTP серверов. Таким образом обеспечивается балансировка нагрузки, и они практически всегда доступны. Подключиться к этим серверам можно по адресам 0.ru.pool.ntp.org 1.ru.pool.ntp.org 2.ru.pool.ntp.org и 3.ru.pool.ntp.org (это для России, выбираются случайно из списка

Stratum 3 — получают время от Stratum-2 серверов, и т.д.

Практическая точность

Stratum-1
Это график разницы системного времени с временем полученным со Stratum-1 серверов (canonical.com — Stratum-2 сервер, для сравнения).
*.nist.gov — расположены в США, из-за «большого» пинга иногда случаются жуткие «выбросы». Ошибка с Российских Stratum-1 серверов обычно укладыватся в +- 1 мс.

Stratum-2
Это — разница с Stratum-2 серверами: 4 из Российского пулла, 1 из европейского, дефолтный сервер времени убунты (europium.canonical.com), и те же *.nist.gov:

Сразу бросаются в глаза сервера, имеющие постоянную ошибку до 20 мс.

Резюме

• Время на серверах и рабочих станциях нельзя пускать на «самотёк», иначе отклонение времени может достичь минут.
• Если точность +-0.05 секунды вас устраивает, можно не заморачиваться с выбором серверов, и синхронизироваться с сервером по умолчанию
• Если необходима точность до +-0.01 секунды, нужно найти Stratum-2 NTP в вашей стране, построить с них графики отклонения (Munin+плагин ntp_peers), и отбросить «кривые». Под windows это конечно будет затруднительно сделать. Затем в linux установить демон ntpd, и дать ему 3-6 серверов для синхронизации (он сам будет выбирать наиболее «качественные»).
• Если нужна точность до +-0.001 секунды И вы будете предоставлять сервис точного времени в вашей организации — подключайтесь к Stratum-1 серверам в вашей стране. Ваш сервис крайне желательно делать публичным.
• Если нужно точнее 0.001 секунды — остается только настраивать свой Stratum-1 сервер от GPS или CDMA. В обоих случаях нужно либо антенну с улицы вести, или чтобы сигнал «добивал» (в случае с GPS — малореально). Атомные часы объемом менее кубометра пока не делают, так что этот вариант отпадает

PS. Кстати, по умолчанию в Ubuntu синхронизация времени происходит один раз при загрузке системы. Если аптайм под полгода — время может сильно уехать. Устанавливаете ntpd — он корректирует время постоянно и «плавно» (без резких рывков, «размазывая» замедление/ускорение времени). В Windows синхронизация происходит раз в сутки неделю одним «скачком», что может вызвать сложности при обработке логов, если набежала большая разница.

Товарищи!

Даешь большое публичных NTP серверов в России! Особенно Stratum-1 (с ними вообще у нас напряженка, 2-3 штуки на весь exUSSR). Кстати, точное время можно брать и с Глонасс, кто возьмётся запустить первый Глонасс-powered сервер?

Сигналы и рабочие протоколы внешних устройств, синхронизируемые сервером Метроном М50-РТР

Синхронизация сервером внешних устройств возможна в таких протоколах:

• NTP, PTP, SNTP через порт 10/100Base-T Ethernet;
• NMEA 0183;
• IRIG-B AM и DC

Выходы для сигнала 1PPS на внешние устройства:

• два выхода RS-232;
• TTL, 50 Ом;
• оптореле, с поддержкой сигнала 1PPM.

Показатели мощности, которыми обладает сервер точного времени Метроном-РТР

Для питания синхронизатора используется постоянное напряжение 12-38В. Опционально постоянное напряжение питания можно увеличить до 18-70В или даже 110-230В. При этом потребляемая мощность в среднем не превышает 5Вт. Диапазон температур при работе без конденсата составляет от -5ºС до +50ºС. Все электронные элементы могут работать при индустриальном диапазоне температур от -40ºС до +85ºС

Производитель и комплектация синхронизатора Метроном-РТР

Метроном-РТР разработан и производится в РФ. Использует модули GPS/ГЛОНАСС, разработанные КБ Навис на ОС Linux. Размер корпуса — 46х118×127 мм. Крепится корпус на DIN-рейку. В комплектацию входят адаптер питания 220В, антенна с кабелем и руководство по эксплуатации.

Вы можете купить сервер времени Метроном-РТР по низкой цене в интернет-каталоге TINVEST с доставкой по РФ.

Например, NTP могут использовать, чтобы усилить трафик в DDoS-атаках. А чтобы избежать столкновения с различными злоупотреблениями, следует ограничить доступ для внешних клиентов. Говоря об ограничениях, то по умолчанию в /etc/ntp.conf файле выставлены такие:

• restrict − 4 default kod notrap nomodify nopeer noquery
• restrict − 6 default kod notrap nomodify nopeer noquery

Такие опции, как nomodify, notrap, nopeer и noquery, не позволяют внешним клиентам менять конфигурации на сервере. Параметр kod (расшифровывается как kiss of death, «смертельный поцелуй») дает дополнительный уровень защиты: клиент, который часто отправляет запросы, получает сперва kod-пакет, являющийся предупреждением о том, что в обслуживании отказано, а потом отключается от сервера.

Для синхронизации машин из локальной сети с сервером NTP в файл конфигурации добавляется такая строчка:

А для локального хоста устанавливается неограниченный доступ к серверу NTP:

Установка и настройка NTP-сервера

Самым известным и распространенным программным средством для синхронизации времени является демон ntpd. В зависимости от настроек, указанных в конфигурационном файле (об этом еще пойдет речь ниже), он может выступать как в качестве сервера, так и в качестве клиента (т.е может как принимать время с удаленных хостов, так и раздавать его другим хостам). Ниже мы подробно расскажем о том, как осуществляется установка и настройка этого демона в OC Ubuntu.

Подмена адреса time.windows.com локальным NTP на DNS-сервере

В крупных, постоянно меняющихся и развивающихся сетях установка адреса локального ntp-сервера на всех машинах, не подключенных к Active Directory, может представлять определенную проблему. В данном случае можно воспользоваться возможностями DNS-сервера BIND и подменить выдаваемый по запросу «time.windows.com» ip-адрес на принадлежащий локальному серверу NTP [21] .

На DNS сервере (на примере SLES 10) создадим интересующую нас зону следующего содержания:

/var/lib/named/master/time.windows.com

где 192.0.2.30 — ip-адрес локального ntp-сервера

В конфигурационный файл /etc/named.conf добавляем строки:

где acls — используемые в локальной сети ACL’и

Если все правильно, то в логе /var/log/messages появится подобная строчка:

Проверяем результат на клиентской машине, предварительно сбросив кэш dns (How do I Flush DNS?):