Linux的NTP服務在數(shù)字化校園系統(tǒng)中的應用

夏建磊+王雅卓

摘 要 基于NTP協(xié)議的原理及應用，在Red Hat Linux操作系統(tǒng)中架設NTP服務，介紹相關配置；在高校校園網(wǎng)中提供時間同步服務，有效的解決了數(shù)字化校園系統(tǒng)中重要服務器時間不一致的問題。

關鍵詞 Linux；NTP；時間同步；數(shù)字化校園

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）13-0116-02

隨著信息技術的發(fā)展，運行在網(wǎng)絡中的設備及服務器的數(shù)量和業(yè)務類型越來越多。計算機主機的時間主要是通過內(nèi)部BIOS芯片來計時，不同芯片之間存在差異而造成主機時間與標準時間不一致。

許多高校都具有較完善的校園網(wǎng)運行環(huán)境，也都建立了數(shù)字化校園應用系統(tǒng)，主要包括教務管理系統(tǒng)、校園一卡通系統(tǒng)、財務管理系統(tǒng)等一系列子系統(tǒng)，每個子系統(tǒng)中也都包含一系列的應用服務器；經(jīng)過系統(tǒng)的長期運行，每臺設備和主機上的時間都會和標準時間存在或多或少的差異；主機間時間不同步會引發(fā)許多問題，例如：一卡通系統(tǒng)圈存機時間異常，會引發(fā)學生繳費、消費記錄和實際時間的沖突；Oracle數(shù)據(jù)庫服務器時間異常，會引起雙機冗余異常等。針對我校的實際情況，在校園網(wǎng)中搭建一臺NTP時間同步服務器則顯得尤為重要，我們在Linux系統(tǒng)中搭建NTP服務，為數(shù)字化校園系統(tǒng)的重要服務器提供時間服務。

1 NTP協(xié)議及工作原理

1）NTP協(xié)議簡介。網(wǎng)絡上的時間同步是通過NTP（Network Time Protocol）協(xié)議來實施的，它是一種同步網(wǎng)絡設備和服務器時鐘的動態(tài)、穩(wěn)定和容錯的協(xié)議。使用NTP的目的是對網(wǎng)絡內(nèi)具有時鐘的設備進行時間同步，使網(wǎng)絡內(nèi)所有設備的時間保持一致。運行NTP的服務器，既可以接受上層時間服務器的同步，又可以為客戶機提供時間同步服務。

2）NTP工作原理。校園網(wǎng)中的網(wǎng)絡設備和計算機可能會因為網(wǎng)絡或流量的問題，不能跟互聯(lián)網(wǎng)上的時間服務器進行通信而影響時間同步；可以在校園網(wǎng)中架設一臺NTP時間服務器，以客戶端方式獲取外部時間服務器的標準時間，再為校園網(wǎng)內(nèi)部的設備提供時間同步服務。

互聯(lián)網(wǎng)上提供的時間服務器屬于上層時間服務器，在架設NTP主機時，一般情況下選擇國內(nèi)的上層NTP來同步時間，如國家授時中心提供的NTP服務器。為避免某臺NTP服務器突然故障，一般會選擇多部上層NTP服務器，這樣其他主機仍然可以提供時間同步服務。

局域網(wǎng)中的NTP服務采用Client/Server（客戶機/服務器）工作模式，服務器安裝并啟動NTP服務，Client向NTP Server發(fā)送調(diào)校時間的消息，NTP Server給Client送出當前的標準時間，Client收到標準時間后調(diào)整自己的時間達到時間同步。

2 Linux系統(tǒng)中NTP服務的實現(xiàn)

Linux操作系統(tǒng)具有開源、穩(wěn)定和安全的特點，深受客戶的認可；我們選擇Red Hat Enterprise Linux 5.6作為NTP服務器的系統(tǒng)平臺；在我校VMware虛擬化平臺中部署該操作系統(tǒng)，在系統(tǒng)上配置NTP服務器，包含NTP服務的安裝和設置。

1）NTP服務的安裝。一般Linux發(fā)行版會自帶NTP軟件包，在系統(tǒng)終端中運行命令“# rpm -qa | grep ntp”，根據(jù)返回信息查看是否已安裝該軟件包；若沒有找到，則說明沒有安裝，從光盤中找到軟件包，通過命令“rpm –ivh ntp-4.2.2p1-9.el5_4.1”進行安裝。

2）與NTP及系統(tǒng)時間相關的文件和命令。/etc/ntp.conf（這個文件是NTP服務的主要配置文件）；/bin/date（Linux系統(tǒng)中查詢和修改日期與時間命令）；/sbin/hwclock（date命令調(diào)整時間后，需要使用hwclock才能將修改后的時間寫入BIOS）；/usr/sbin/ntpd（NTP服務的守護進程文件，啟動之后才能提供NTP服務）；/usr/sbin/ntpdate（客戶端用來連接NTP服務器命令文件）。

3）設置ntp.conf文件。

①設定客戶端同步規(guī)則。

格式：restrict ip地址 mask子網(wǎng)掩碼 參數(shù)；其中ip地址可以為default，指所有ip。

參數(shù)解釋（如果未設定參數(shù)表示對該IP或子網(wǎng)沒有任何

限制）：

ignore：關閉所有的NTP聯(lián)機服務，客戶端無法使用該服務器進行時間同步；nomodify：客戶端不能更改服務端的時間參數(shù)，但是可以通過服務端進行網(wǎng)絡校時；notrust：客戶端除非通過認證，否則其來源將被視為不信任子網(wǎng)；noquery：不提供客戶端的時間查詢。

我們設置規(guī)則為restrict default nomodify，允許所有客戶端通過該NTP服務器進行時間同步，但不允許客戶端更改服務器端的時間參數(shù)。

②設定上級時間服務器。

格式：Server IP地址或域名 [prefer]

IP地址或域名為指定的上級時間服務器，[prefer]表示主要以該上級服務器進行時間同步。設置上級時間服務器組（server 0.pool.ntp.org、server 1.pool.ntp.org、server 2.pool.ntp.org），每組服務器的域名下有十多臺標準時間服務器；使用“dig 0.pool.ntp.org”命令可查看組中的上級時間服務器。

③driftfile記錄時間差異。

設定方式：driftfile [可以被ntpd寫入的目錄與文件]

在driftfile參數(shù)后面的文件中記錄與上級時間服務器通信時所用的時間，driftfile后面需要使用完整的路徑文件名，不能是連接文件，并且文件的權限需要設定為ntpd守護進程且可以寫入，所記錄的數(shù)值單位為百萬分之一秒（ppm）；我們不對該方式進行修改。endprint

④NTP的啟動與觀察。修改/etc/sysconfig/ntpd文件，“SYNC_HWCLOCK=yes”，使服務器系統(tǒng)時間和硬件時間保持一致。設置好ntp.conf后就可以啟動ntp服務器了，具體操作命令如下：#service ntpd start（啟動ntpd服務）；#service ntpd stop（停止ntpd服務）；#service ntpd restart（重新啟動ntpd服務）；#chkconfig ntpd on（設置ntpd服務隨操作系統(tǒng)啟動而自啟動）；執(zhí)行“netstat -tlunp | grep ntp”可以查看ntpd服務是否正常啟動并提供服務；啟動NTP后約在15分鐘內(nèi)才會和上層NTP服務器順利連接上。ntpd服務啟動后需要等幾分鐘，客戶機才能與其進行時間同步，否則會提示“no server suitable for synchronization found”錯誤。

需要指出的是在啟動ntpd服務之前，先手動執(zhí)行“ntpdate 0.pool.ntp.org”，從上層服務器更新一下時間服務器自身的時間，保證所提供時間的準確性，執(zhí)行該命令時需使ntpd服務器為停止狀態(tài)，否則系統(tǒng)會提示“the NTP socket is in use”。

我們可以通過ntpstat命令列出NTP服務器是否跟上層服務器聯(lián)機通信；通過ntpq –p命令列出目前我們的NTP與相關的上層NTP的狀態(tài)，是否順利的更新了自己的時間。

3 在數(shù)字化校園系統(tǒng)中的應用

1）在一卡通系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫服務器中的應用。一卡通系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫部署在Windows Server2003操作系統(tǒng)中，采用Oracle RAC方式部署，為保證Oracle雙機的正常運行，在兩臺服務器上分別做時間同步如下：

雙擊系統(tǒng)桌面任務欄右下角的時間，彈出“日期和時間屬性”窗口，選擇“Internet時間”選項卡，在服務器地址欄中填入NTP服務器的IP地址或域名，點擊“立即更新”，系統(tǒng)時間就會更新；選中“自動與Internet時間服務器同步”，則定時與服務器同步（默認一周同步一次）；具有Windows操作系統(tǒng)的客戶機同步方法同上。

2）在數(shù)字化校園系統(tǒng)IDS中的應用。IDS（統(tǒng)一身份認證系統(tǒng)）服務器部署在Red Hat Enterprise Linux 5操作系統(tǒng)中，按照雙機冗余的方式部署，在兩臺服務器上分別做時間同步：

在操作系統(tǒng)終端中以root用戶執(zhí)行ntpdate命令手動進行時間同步，如ntpdate 服務器的IP地址或域名；也可以定時進行時間校準，例如：在/etc/crontab中加入“30 1 * * * /usr/sbin/ntpdate 服務器IP地址或域名”一行，表示每天1點30分Linux客戶機會自動與NTP服務器進行時間校準；具有Linux操作系統(tǒng)的客戶機同步方法同上。

3）在VMware ESXi4.1時間配置中的應用。許多高校的數(shù)字化校園系統(tǒng)中采用VMware虛擬化平臺，以ESXi4.1為例簡單介紹NTP的設置如下：使用VMware vSphere Client連接vCenter，選中需要設置的主機，依次點擊“配置-時間配置-屬性”進入“時間配置”界面；點擊“選項”按鈕，在“常規(guī)”選項卡界面中，選擇“與主機一起啟動和停止”；在“NTP設置”選項卡中，添加NTP服務器的IP地址或域名，并選中“重啟NTP服務以應用更改”，并點擊“確定”來添加NTP服務器。

4 結(jié)束語

Linux下NTP服務的安裝和配置比較簡單，在局域網(wǎng)中占用的網(wǎng)絡資源也比較小；它能夠提供精確的系統(tǒng)時間，為客戶機提供時間同步服務，減輕了系統(tǒng)維護人員的工作量；在校園網(wǎng)內(nèi)架設NTP時間服務器是使網(wǎng)內(nèi)設備和主機時間達到一致的比較有效、可行的方式。在我校數(shù)字化校園系統(tǒng)的重要應用中，提供時間同步服務；保證一卡通系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫Oracle RAC雙機的正常運行、學生繳費、消費記錄時間的準確性；VMware虛擬化平臺群集中主機和虛擬機的時間保持同步；隨著數(shù)字化校園應用系統(tǒng)的增加，NTP服務的應用范圍將更加寬廣。

參考文獻

[1]汪華，李波，楊遠恒.在網(wǎng)絡中搭建基于NTP服務的時間同步系統(tǒng)[J].貴州氣象，2010，34（5）：24-26.

[2]黃沛芳.基于NTP的高精度時鐘同步系統(tǒng)實現(xiàn)[J].計算機技術與應用，2009（7）：122-127.

[3]吳婷婷，陸靜.Debian環(huán)境下局域網(wǎng)時間同步系統(tǒng)的構(gòu)建[J].長江大學學報，2011（11）.

作者簡介

夏建磊（1984-），男，河南漯河人，助理工程師，碩士，研究方向：計算機技術。

王雅卓（1985-），男，河南滎陽人，助理工程師，碩士，研究方向：計算機技術。endprint