淺談NTP協議在NUMEN3000自動化系統的應用

摘 要：大型空管自動化系統席位眾多，對時間同步有著極高的要求。NTP協議可以借助外部時間源，通過網絡實現服務器與工作站的時間校準服務，所以在空管自動化系統中得到廣泛應用。文章結合NTP協議，介紹NUMEN3000自動化系統的GPS對時結構，配置方法以及與時間同步有關的典型案例。

關鍵詞：NTP；自動化系統；時間校準

1 NTP協議介紹

NTP（Network Time Protocol），可以同步網絡中計算機的時間，提供高精度的時間校準服務，使計算機的時間與服務器保持一致。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。整個系統呈現出階梯狀的結構，Stratum1服務器是整個系統時間同步的基礎。

NTP采用Client/Server結構。每臺主機同時與多臺時間服務器進行同步，利用一定的算法處理不同服務器的時間信息，擇優對本機時間進行校準。即使網絡傳輸出現故障，NTP服務也會有效運轉，維持時間穩定，使主機免受時間源中斷帶來的干擾。同時NTP服務能夠辨別傳輸真實的時間信息，以抵抗外界對時間服務器的破壞，提高整個系統的網絡安全。以上措施都使NTP成為網絡上公認的時間同步工具。

2 空管自動化系統對時結構

空管自動化系統擁有大量服務器與工作站同時運行。系統對于時間的統一校準有著極高的要求。對于自動化系統這類局域網，通常會設定某個中心節點為時間服務器，其他節點會與時間服務器進行同步。

NUMEN3000自動化系統具有全系統統一對時的能力。系統內部采用網絡時間協議NTP進行對時。系統通過網絡方式引接GPS時鐘信息，對時間服務器進行時間校正。GPS接收機通過3個網口分別與系統A/B/C網交換機連接。系統采用分級對時的方式，以兩臺SDP服務器為時間服務器，其他服務器、席位為時間客戶端。通過網絡接收外部GPS時鐘信息校對SDP時間，再由SDP服務器為其他所有節點提供時間校準服務。具體對時結構詳見圖1。

3 系統配置及常用命令

NUMEN3000自動化系統有針對NTP時間同步的配置文件。文件配置了系統的主備時間服務器，對時網絡以及對時順序的優先級。下面介紹有關NTP服務的常用命令：

（1）停止NTP服務：svcadm disable ntp

（2）啟動NTP服務：svcadm enable ntp

（3）服務狀態查看：ntpq -p

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

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

offset：表示主機同步后的本地時間與其時間服務器的時間差，單位為毫秒（ms）。offset越接近0，主機和服務器的時間越接近。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

如果查看結果發現兩個服務器時間和GPS時鐘有差異，需要重新對時。

4 典型案例

下面介紹有關時間同步的具體案例以及相應的解決方法。

4.1 管制員反應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不一致，說明主機NTP服務出現了問題，需要重啟NTP服務。步驟如下：

（1）以超級用戶登錄相應機器

（2）svcadm disable ntp

（3）svcadm enable ntp

在啟動NTP服務時，人機界面會有極短時間的卡頓現象，之后就會發現界面上方的時間恢復成系統的統一標準時間。

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

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

5 結束語

空管自動化系統作為大型計算機網絡系統，通常包含數十臺服務器與工作站，對時間校準的穩定性與精確性都有極高的要求。NTP協議能夠運用分級對時的方法，在局域網內部搭建一個時間服務器，使其他機器都與服務器進行對時，提供了一個能夠準確對時的時間同步工具。熟悉NTP協議以及其在自動化系統的應用，能夠幫助技術人員處理自動化系統有關時鐘同步的問題。

作者簡介：郭實（1985，05-），男，籍貫：山東。