時間同步技術(shù)在Linux系統(tǒng)中的研究與應(yīng)用.pdf

1、時間同步是分布式系統(tǒng)的一個重要研究方向，是很多網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的基礎(chǔ)。目前時間同步算法都是在操作系統(tǒng)（如Windows、Linux等）的用戶空間實現(xiàn)，而且一般作為守護進程常駐內(nèi)存。為實現(xiàn)socket系統(tǒng)調(diào)用以及時間戳信息在用戶空間和內(nèi)核空間之間的傳遞，操作系統(tǒng)必須進行頻繁的狀態(tài)切換和數(shù)據(jù)拷貝，增加了系統(tǒng)開銷和安全隱患。同時，由于時間戳在應(yīng)用層加蓋，這樣數(shù)據(jù)報的往返時延包含了在應(yīng)用層的封裝和解封過程，影響了同步精度的進一步提高。 本文以N

2、TP為基礎(chǔ)，設(shè)計了一種適用于分布式系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)時間同步算法，該算法以Internet上的時間服務(wù)器作為標(biāo)準(zhǔn)時間源，采用客戶端/服務(wù)器通信模型，在Linux操作系統(tǒng)內(nèi)核以純軟件的方式實現(xiàn)，可以做為Linux的系統(tǒng)調(diào)用為其他進程提供時間服務(wù)，有效提高系統(tǒng)性能和同步精度。 文中首先概述了時間同步技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀、意義、算法和本文的主要工作和創(chuàng)新點；然后針對互聯(lián)網(wǎng)上現(xiàn)行時間傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)協(xié)議——NTP進行了研究，詳細分析了NTP的原理、網(wǎng)絡(luò)層次

3、、協(xié)議結(jié)構(gòu)和算法；在此基礎(chǔ)上，對NTP算法作了必要的取舍和簡化，提出了適用于分布式系統(tǒng)的一種時間同步算法，介紹了體系結(jié)構(gòu)以及網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)據(jù)過濾、數(shù)據(jù)綜合、時間調(diào)節(jié)等算法；在對本課題的算法原理介紹之后，就對該算法的客戶端的具體實現(xiàn)進行了詳細地說明，給出了算法在Linux內(nèi)核的實現(xiàn)的難點和方法，重點介紹了Linux系統(tǒng)、LKM技術(shù)、模塊加載與卸載、網(wǎng)絡(luò)通信、偏差計算、數(shù)據(jù)過濾、數(shù)據(jù)綜合、時間調(diào)節(jié)等關(guān)鍵技術(shù)，給出了算法的實現(xiàn)框圖和部分代碼，并

4、分析了實驗結(jié)果，大量試驗數(shù)據(jù)證明，本文所設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)時鐘同步算法可以減少內(nèi)核與用戶空間的頻繁轉(zhuǎn)化和數(shù)據(jù)的反復(fù)拷貝傳遞，具有較好的時鐘精度和可行性，達到15ms的同步精度；隨后，介紹了時間同步技術(shù)在網(wǎng)管系統(tǒng)中的應(yīng)用，并給出了syslog日志分析系統(tǒng)的拓撲圖和算法應(yīng)用的層次結(jié)構(gòu)示意圖。最后，則是對本文工作的總結(jié)和對未來的展望。 本文的創(chuàng)新點是提出在Linux內(nèi)核實現(xiàn)時間同步的功能，關(guān)鍵技術(shù)是時間同步算法在可加載內(nèi)核模塊(LKM)中的實