淺談NTP協(xié)議在NUMEN3000自動化系統(tǒng)的應(yīng)用

摘 要：大型空管自動化系統(tǒng)席位眾多，對時間同步有著極高的要求。NTP協(xié)議可以借助外部時間源，通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)服務(wù)器與工作站的時間校準服務(wù)，所以在空管自動化系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。文章結(jié)合NTP協(xié)議，介紹NUMEN3000自動化系統(tǒng)的GPS對時結(jié)構(gòu)，配置方法以及與時間同步有關(guān)的典型案例。

關(guān)鍵詞：NTP；自動化系統(tǒng)；時間校準

1 NTP協(xié)議介紹

NTP（Network Time Protocol），可以同步網(wǎng)絡(luò)中計算機的時間，提供高精度的時間校準服務(wù)，使計算機的時間與服務(wù)器保持一致。準確的時間源是NTP提供精確時間的保證，原子鐘，INTERNET都可以為NTP協(xié)議提供國際標準時間UTC。NTP提倡分級對時的概念，將時間按照服務(wù)器的層級逐級傳播。依照與外部時間源的層級間隔不同，劃分了不同的Stratum層。外部UTC時間源首先接入Stratum1層，為Stratum1層提供時間，以此類推，Stratum（n-1）層為Stratum n層提供時間。整個系統(tǒng)呈現(xiàn)出階梯狀的結(jié)構(gòu)，Stratum1服務(wù)器是整個系統(tǒng)時間同步的基礎(chǔ)。

NTP采用Client/Server結(jié)構(gòu)。每臺主機同時與多臺時間服務(wù)器進行同步，利用一定的算法處理不同服務(wù)器的時間信息，擇優(yōu)對本機時間進行校準。即使網(wǎng)絡(luò)傳輸出現(xiàn)故障，NTP服務(wù)也會有效運轉(zhuǎn)，維持時間穩(wěn)定，使主機免受時間源中斷帶來的干擾。同時NTP服務(wù)能夠辨別傳輸真實的時間信息，以抵抗外界對時間服務(wù)器的破壞，提高整個系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全。以上措施都使NTP成為網(wǎng)絡(luò)上公認的時間同步工具。

2 空管自動化系統(tǒng)對時結(jié)構(gòu)

空管自動化系統(tǒng)擁有大量服務(wù)器與工作站同時運行。系統(tǒng)對于時間的統(tǒng)一校準有著極高的要求。對于自動化系統(tǒng)這類局域網(wǎng)，通常會設(shè)定某個中心節(jié)點為時間服務(wù)器，其他節(jié)點會與時間服務(wù)器進行同步。

NUMEN3000自動化系統(tǒng)具有全系統(tǒng)統(tǒng)一對時的能力。系統(tǒng)內(nèi)部采用網(wǎng)絡(luò)時間協(xié)議NTP進行對時。系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)方式引接GPS時鐘信息，對時間服務(wù)器進行時間校正。GPS接收機通過3個網(wǎng)口分別與系統(tǒng)A/B/C網(wǎng)交換機連接。系統(tǒng)采用分級對時的方式，以兩臺SDP服務(wù)器為時間服務(wù)器，其他服務(wù)器、席位為時間客戶端。通過網(wǎng)絡(luò)接收外部GPS時鐘信息校對SDP時間，再由SDP服務(wù)器為其他所有節(jié)點提供時間校準服務(wù)。具體對時結(jié)構(gòu)詳見圖1。

3 系統(tǒng)配置及常用命令

NUMEN3000自動化系統(tǒng)有針對NTP時間同步的配置文件。文件配置了系統(tǒng)的主備時間服務(wù)器，對時網(wǎng)絡(luò)以及對時順序的優(yōu)先級。下面介紹有關(guān)NTP服務(wù)的常用命令：

（1）停止NTP服務(wù)：svcadm disable ntp

（2）啟動NTP服務(wù)：svcadm enable ntp

（3）服務(wù)狀態(tài)查看：ntpq -p

st：即Stratum層，值越小表示ntp server的精準度越高。這里表示SDP服務(wù)器處于Stratum層的第二層。

refid：表示NTP服務(wù)器使用的更高一級服務(wù)器名稱，這里顯示兩臺SDP的上一級服務(wù)器都是GPS時鐘源。

offset：表示主機同步后的本地時間與其時間服務(wù)器的時間差，單位為毫秒（ms）。offset越接近0，主機和服務(wù)器的時間越接近。在offset一列中，時間偏差如果超過1000，說明系統(tǒng)的對時不正常。需要重新進行對時。

（4）查看時間：date

如果查看結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩個服務(wù)器時間和GPS時鐘有差異，需要重新對時。

4 典型案例

下面介紹有關(guān)時間同步的具體案例以及相應(yīng)的解決方法。

4.1 管制員反應(yīng)人機界面顯示時間與GPS墻鐘時間不一致

人機界面時間與系統(tǒng)不一致，說明主機NTP服務(wù)出現(xiàn)了問題，需要重啟NTP服務(wù)。步驟如下：

（1）以超級用戶登錄相應(yīng)機器

（2）svcadm disable ntp

（3）svcadm enable ntp

在啟動NTP服務(wù)時，人機界面會有極短時間的卡頓現(xiàn)象，之后就會發(fā)現(xiàn)界面上方的時間恢復(fù)成系統(tǒng)的統(tǒng)一標準時間。

4.2 UTC時間2016年12月31日23：59：59后出現(xiàn)閏秒23：59：60

為保持協(xié)調(diào)世界時接近于世界時時刻，協(xié)調(diào)世界時在2017年1月1日實施一個正閏秒，會出現(xiàn)23：59：60的情況。之前的NUMEN2000自動化系統(tǒng)遇到這種情況，需要臨時斷開GPS連接，待跳過這一秒后，再恢復(fù)。針對這一情況，咨詢廠家后，NUMEN3000系統(tǒng)采用了系統(tǒng)自身調(diào)整的手段。經(jīng)過廠家在實驗室的測試，NUMEN3000自動化系統(tǒng)在閏秒出現(xiàn)后，大約需要35分鐘調(diào)整這一秒，即UTC時間2017年1月1日00：00：00后，系統(tǒng)時間會持續(xù)比GPS時間大一秒。大約35分鐘后，系統(tǒng)將與GPS時間一致，此時在系統(tǒng)人機界面可以觀察到系統(tǒng)時間發(fā)生1秒鐘的停頓，之后將會和GPS時間保持一致，整個過程對系統(tǒng)處理不會產(chǎn)生影響，不需針對閏秒做特殊維護處理。

5 結(jié)束語

空管自動化系統(tǒng)作為大型計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，通常包含數(shù)十臺服務(wù)器與工作站，對時間校準的穩(wěn)定性與精確性都有極高的要求。NTP協(xié)議能夠運用分級對時的方法，在局域網(wǎng)內(nèi)部搭建一個時間服務(wù)器，使其他機器都與服務(wù)器進行對時，提供了一個能夠準確對時的時間同步工具。熟悉NTP協(xié)議以及其在自動化系統(tǒng)的應(yīng)用，能夠幫助技術(shù)人員處理自動化系統(tǒng)有關(guān)時鐘同步的問題。

作者簡介：郭實（1985，05-），男，籍貫：山東。