复盘京东金融 2017 年元旦闰秒处置方案

  • 时间:
  • 浏览:0

本文来自云栖社区战略公司合作 伙伴“Linux中国”

图 11

时间融合期间,亲戚亲戚当我们 在所处 3 个 IDC 与时间融合集群同步的服务器上观测了铷原子钟、时间融合集群、客户端相对与铷原子钟的偏移(图 13、图 14)。观测点同步与铷原子钟。还有时间融合集群 3 个节点间的差距(图 15)。

时间融合节为改造过的 Stratum 2 节点,使用 x86 服务器。X86 服务器电子振荡器(石英晶振)作为授时元件,它们受外界环境因素影响,主一点温度。而亲戚亲戚当我们 的 Stratum 2 时间服务器的授时质量也并非一致。图 12 展示了一周的时间周期内 Stratum 2 时间服务器 Frequency error 的变化。

闰秒所处前48小时

在实施过程中也发现了若干什么的问题,在时间融合期间,时间融合服务器的时间变化性能受服务器个体、外界环境温度等因素影响;时间同步受传输过程中经过的长路径设施、防火墙等网络设备时,传输延迟摆动带来的时间不均匀变化一点容忽视。

在 12.41 小时的时间融合也不,仍需 1.39 小时使集群与原子钟重新同步,而连接时间融合集群的客户端不能 更长的时间进行同步,时间融合集群各节点间差距小于 2ms,生产服务器依照时间融合集群步调融合时间,生产服务器集群和时间融合集群、以及生产服务器之间的时间差距不超过 60 ms。

原应闰秒事件于北京时间早晨 8 点日后日后开始,一点不能 当天 0 点也不完成同步,一点亲戚亲戚当我们 选则使用参数 wander=0.002ppm 进行时间融合。而 max_freq=60 ppm。

切断结构时间源,使用结构铷钟守时。扫描结构节点,清除闰秒标志位。

在 2016 年 12 月 31 日,http://www.time.gov 展现了这次闰秒(图 3):

铷钟按照预设算法从GPS获得时间修正并跃迁1秒,时间融合集群日后日后开始修正时间。 闰秒所处后12.41小时 无 时间融合日后日后开始,时间融合集群重新和结构铷钟同步,客户端时间随之由时间修正转变为稳定性修正。

原应亲戚亲戚当我们 的客户端使用 NTP 同步,它的最大允许频率变化为 60 0PPM(PPM = Part Per Million,10-6 秒),而 60 0PPM 的变化反映在 1 天的区间,原应达到 43 秒。一点在时间调整过程中,亲戚亲戚当我们 无需达到像 60 0PPM 有另三个 的数量级。一点,以上公式变为:

亲戚亲戚当我们 的 Stratum 2 时间同步服务器分布在 3 个 IDC,有 8 台独立的物理机,亲戚当我们 使用互联网上的 4 个相互独立的 Stratum 1 时间源和结构的两台铷原子钟授时时间服务器作为时间同步标准。 所处多个 IDC 的环境,结构独立的时间源,结构低延迟的时间源,使 Stratum 2 时间服务器都不能稳定运行。

Google 的解决最好的方式是修改结构的 Stratum 2 时间服务器软件以进行“闰秒融合”,在闰秒事件所处后均匀的增加(或减少)时间:

闰秒所处后36小时

Stratum 2时间同步节点与时间源同步,被客户端选则参与时间同步运算。

使时间来源一致。

丙申年,庚子月,戊子日。

Stratum 2时间同步节点修正时间后上线,并与铷钟和结构时间源同步。

操作

闰秒Leap Second是在协调世界时(UTC)中增加或减少一秒,从而使之与平太阳时贴近所做的调整。

图 1 展示了国际地球自转和参考系服务(IERS)观测到的地球自转数据。

监斩官道:『弱爆了,专家语录你也信!你难道不知,你今日原应多活了一秒!』

监控使用 Collectd 采集数据,Graphite 作为数据存储,Grafana 作为数据展示,数据采集的精度为每 10 秒一次。监测机同步至结构的铷原子钟以获得稳定的参考基线。

闰秒所处后48小时

闰秒所处前1周

犯人蒙逼道:『此话怎讲?』

8.78

图 14 相对与铷原子钟的偏移

时间点

4 级时间算不算连续

闰秒所处前8个小时

2017年1月1日08:00 UTC+8 闰秒所处

闰秒所处后24小时

图 1B 地球自转数据(2D)

图 4 内核控制时间跳跃 1 秒,此时时间将不连续

图 13 相对与铷原子钟的偏移

ntpd 提供了 Slew 模式(-x 参数),一点在所处闰秒标志位的请况下,仅对足够新的 ntpd 版本才有效果。在 Slew 模式正常工作的请况下,系统时间的变化仍然不均匀,并原应引起多节点的不一致(图 5)。

从立秋到冬至,乃决大辟罪之季。

Wander=0.001ppm(图 6,图 7):

通过建立时间融合集群,同步错综复杂部署环境下超过 60 k 个节点的时间变化,将其步调一致的放慢 1 秒。解决了时间变化的不连续和原应闰秒机制带来的潜在 BUG。

完成同步所需时间 (小时)

12.42

17.57

客户节点时间偏移幅度

图 3 http://www.time.gov 展现了这次闰秒

0.002

原文发布时间为:2017-01-20

而 2015 年 6 月 60 日的闰秒事件,影响了纽约股票交易所、多种互联网路由器、Twitter、Instagram、Netflix、Amazon、Altea 航空订票系统等。

檀香还剩一寸的也不,监斩官原应被抛弃耐心,猛地翻起身来,从签筒里胡乱抽出一支火签令,扔到桌前面的地上:『吉时已到,行刑』。

Amazon 的解决最好的方式是均匀的时间调整。在闰秒事件所处前 12 小时,以每秒 1/8660 秒的步调,最终比 UTC 时间快 0.5 秒;闰秒后比 UTC 时间慢 0.5 秒,在闰秒后 12 个小时再以每秒 1/8660 秒的步调追赶 UTC 时间。 这一 种最好的方式都都不能使时间连续变化,一点使客户端无需因时间同步服务的老会 变化而丢失同步,原应选则一点的时间源,而使集群时间不一致。

图 10

为了使这 1 秒的同步连续且均匀,Google 和 Amazon 对闰秒什么的问题提供了不同的解决方案。

wander=0.002ppm(图 8、图 9):

>60 ms

结果

wander=0.004ppm(图 10、图 11)

图 12  Frequency error 的变化

其中 ω 为这次融合不能 经历的时间。

<60 ms

图 15 时间融合集群 3 个节点间的差距

闰秒由国际地球自转和参考系服务发布,图 2 是本次闰秒的公告:

后续考虑在 Stratum 2 和时间融合节点引入更精确的时间参考标准,比如 PTP、PPS 信号等最好的方式,使时间变化过程控制更加均匀,时间融合节点间的误差更低;在传输设备上部署 PTP,以抵长距离和跨 IDC 网络传输对时间同步带来的影响。

西元二〇一七年元日,帝都霾,不禁杀。

图 9

0.004

图 5 系统时间的变化仍然不均匀,并原应引起多节点的不一致

加进去去结构时间源至时间融合集群节点,时间融合集群作为Stratum 2时间同步节点运作。

测试集群包括 1 个节点作为时间调整源(Stratum 1,时间手动调整),3 台时间融合节点(Stratum 2,chronyd),连接至时间融合节点的 Stratum 3 节点(ntpd)和连接到以上节点的 Stratum 4 节点(ntpd)。

犯人若有所思道:『看来专家说得没错,每天笑一笑,都不能延长寿命五秒钟。』

目前在 CentOS 系列操作系统都不还能能 选则的时间同步软件有 ntpd、chronyd、PTP4L、PHC2SYS。PTP4L、PHC2SYS 不能 特定的硬件特性进行同步,而 ntpd 在 slew 模式下无法均匀同步时间。chronyd 作为 CentOS 7 中替换 ntpd 的方案,在 CentOS 7.2 和 6.8 中的 chrony 2.1 版本提供了时间平滑变化的最好的方式。 chronyd 的时间平滑算法分为3个阶段。第一阶段频率(frequency)以固定比率(wander)变化至最大值(max_freq);第二阶段频率维持在最大变化频率(max_freq)足够的时间;第三阶段频率由再以固定比率(wander)变化至 0。假设这一 变化从时刻 0 日后日后开始,时刻 a 完成第一阶段变化,时刻 b 完成第二阶段变化,时刻 b+a 完成第三阶段变化:

参数(wander, ppm)

图 1A 地球自转数据(3D)

柴市牌楼前,人头涌动,听说今日要处决一重犯,亲戚亲戚当我们 都拿着瓜子端着茶壶出来看热闹。

监斩官鄙夷道:『闰秒!』

图 6

刽子手双手举刀过头,口中碎碎念叨,全身肌肉绷得紧紧地,拧腰沉肘,一道青霜。

切断时间同步节点,详细使用时间融合集群守时和同步。

监斩官眯着眼睛道:『你不知死到临头,为甚会么会做这鬼叫声!』

时间融合集群上线,使用结构铷钟同步。

图 8

图 2 本次闰秒的公告

最初,秒是最好的方式地球绕着轴自转和绕太阳的公转,以平均太阳日的 1/8660 来定义(太阳时)。到了 20 世纪中叶,很明显的,地球自转没法提供足够一致的标准,于是在 1956 年改以绕太阳轨道公转一年的时间重新定义秒。在 1967 年,秒又被以物理学的属性再一次重新定义:以铯 133 的振荡频率来定义秒,并都不能用原子钟来测量。地球自转放慢的主要因素原应潮汐加速,一点因素主一点地球质量的分布不均匀变化,包括冰河反弹,60 4 年的印度洋地震使其缩短 2.68 毫秒等。

目前在 Linux 上多使用 NTP 协议同步时间,在 NTP 的数据包中暗含闰秒标志位。在 NTP 时间同步部署正确的请况下,闰秒标志位被传递至最终的客户端,并设置在内核中,闰秒所处时,在系统中将冒出 23:59:60  有另三个 的时间,一点由内核控制时间将进行跳跃 1 秒,此时时间将不连续(图 4)。在 CentOS 中原应历史原应和系统的错综错综复杂,闰秒什么的问题变得更为错综复杂,一点在特定的系统版本中会引起系统挂起、高系统负载等内核 BUG 等什么的问题。

太阳像一张没法烙熟的鸡蛋煎饼,无力地透过厚厚的雾层,耷拉在圭表上。石柱的影子虚弱地投在坑坑洼洼的石板上,实在难以辨认现在是多会儿几刻。

使时间融合集群通过铷钟校正稳定。

十字路口上,面向南方跪着一位蓬头垢面的犯人,身披三械,肩头斜插着一支亡命牌。身边一名刽子手,袒胸露乳,一身腱子肉闪着黝黑的光亮,双手端着一把鬼头刀,寒光凌厉。在重犯肩头五丈远的地方,放置着一具长案,案上台布一片腥红,桌上还放着一筒火签,旁边有另三个 香炉,里头插着三根三寸长的檀香。桌后四仰八叉慵懒闲散躺着一位监斩官,不停用嘴吹着檀香,飞快了 了 点燃完。

使结构节点不受闰秒标志所引起的各种bug影响。

CentOS 6.8 和 7.2 版本中加入的 Chrony 版本 2.1 提供了三种对时间变化控制的最好的方式,而不需再定制 Stratum 2 节点软件。

Stratum 2时间同步节点日后日后开始同步,在亲戚当我们 稳定也不客户端仍然和时间融合集群同步。

在 2015 年的闰秒事件中,亲戚亲戚当我们 经历了由闰秒带来的各种系统和软件什么的问题。 在亲戚亲戚当我们 的生产环境中,管理着超过 60 K 个节点,所处不同地理位置的 IDC,它们使用结构的 Stratum 2 时间源同步。那先 节点配置有 ntpd 作为时间同步客户端。使用的操纵系统版本包括 CentOS 6.2 - 6.5 版本。大主次 ntpd 客户端版本为 ntp-4.2.6p5-1.el6, minpoll 和 maxpoll 参数使用默认的配置,即时间稳定后 1024 秒同步一次,时间变化频率不超过 60 0PPM。 原应操作系统环境的多样性,闰秒标志位若采集则不可解决的触发操作系统和软件的 BUG;节点数量巨大,一点对大批量节点的操作会有不可测的风险;一块儿考虑到运行服务的性质,原应是在跨年时间调整,提前调整时间原应会对业务逻辑产生影响。亲戚亲戚当我们 决定不采集闰秒标志位,在闰秒事件所处后,采用事件所处后缓慢调整的最好的方式进行。

0.001

闰秒相关变更完成。

图 7

<60 ms

图 12 亲戚亲戚当我们 选则其中 4 个变化幅度较小的节点作为时间融合节点,没法 NTP 客户端都不能选则其中 3 个节点进行时间同步计算,一点有 1 个节点作为冗余。

老会 犯人仰头长笑几声:『哈哈哈哈』,惊得牌楼上循着血腥味来觅食的十几个 乌鸦扑棱棱飞起。刽子手也愣了一下,没料到他会在这生死关头老会 发笑,肩头的刀自然也就没法再落下来。

以此最好的方式变化,则时间偏移为: