Hur man kan förebygga kostsamma Leap Second Avbrott
Postat av Richard N Williams on Augusti 2nd, 2012
I slutet av juni i år,flera höga profiler webbplatser lidit störning och gick ned på grund av införandet av en extra sekund för att den internationella tidssystemet. De webbplatser, inklusive sociala nyheter och nätverkssajter Reddit, Foursquare och Linkedin, stördes under flera timmar tack vare införandet av en skottsekund tillKoordinerad universell tid (UTC), världens globala tid.
Medan en enda sekund kanske inte låter som mycket, för webbplatser som är starkt beroende av synkroniserade verksamheten orsakade tilläggstid sådan störning att flera platser gick ner för nästan tolv timmar och andra led varierande problem som förlorade data. Dessa störningar var inte unik, heller. Skottsekunder läggs till den internationella tidsplanen regelbundet, ofta två gånger om året, i ett mixtrande med tiden som blir alltmer kontroversiellt.
Synkronisering
Webbplatser och annan modern teknik förlitar sig alla på världens globala tidsplan för synkronisering. UTC gör att datorer över hela världen att kommunicera på perfekt synkronisering, och utan det, många av de transaktioner på nätet som vi tar för givet, såsom sociala nätverk, bank och handla helt enkelt inte kunde hända.
Datorer är starkt beroende av tid i form av tidsstämplar som ett sätt att berätta när en transaktion har ägt rum eller måste ske. Om datorerna inte var korrekt synkroniserade, skulle datorer har ingen möjlighet att veta om processen hade eller inte hade hänt och alla typer av fel skulle äga rum. Förlorade data, fel och sårbarhets transaktion till bedrägeri skulle alla vara gemensamma utan ordentlig synkronisering. Du behöver bara tänka tillbaka till årtusendeskiftet att förverkliga den typ av problem som datorer och annan teknik kan drabbas av utan precision och noggrannhet synkroniserad tid.
Koordinerad universell tid
UTC uppfanns i 1970s eftersom tekniska framsteg innebar att det fanns ett behov av en enda universell tid för att säkerställa maskiner hade en enda tidsplan för vilka enheter över hela världen kan synkronisera utan att påverkas av tidszon skillnad. As. UTC är baserat på den tid höra av atomur är det exceptionellt noggrann, så datornätverk på motsatta sidor av jordklotet för att varasynkroniserad inom några få millisekunder från varandra. Utan atomur, kunde nätverk har skillnader i flera sekunder, vilket skulle resultera i många av de fel som nämns ovan.
I själva verket, atomur är ännu exaktare än jordens rotation. Samtidigt som vi kan alla tror att jorden tar 24 timmar att göra ett helt varv, är detta inte precis fallet. Varje dag kan variera minutiöst. Ibland kan det ta lite längre tid än 24 timmar, ibland lite mindre tid. Alla dessa små skillnader betyder att i slutet av året, jordens rotation och Coordinated Universal Time är något i otakt med varandra, och kräver en liten justering.
Skottsekunder
Sedan UTC infördes och atomur började styr vår tid, har den växande trenden varit att den hastighet med vilken jorden snurrar gradvis långsammare. Vi vet nu att detta har varit fallet i miljontals år. Till exempel, 100 miljoner år sedan, längden av en dag på jorden var cirka 22 timmar, och dagen har förlängning sedan dess. Denna gradvisa uppbromsning av jordens rotation orsakas av tidvatten krafter som verkar som en broms och bromsa hastigheten med vilken Jorden snurrar. Dessa tidvatten krafter i sin tur orsakas av månen, som gradvis blir allt längre bort som jordens spinn saktar ner.
Även om dessa kosmologiska förändringar är mycket liten, och motsvara endast en sekund eller två per år, betyder det att UTC kräver tillsats av en extra tvåa två gånger per år för att säkerställa att den är synkroniserad med den hastighet med vilken jorden roterar. Om detta inte sker, så småningom dagen skulle glida in i natten och middag skulle inte längre vara mitt på dagen, även om det skulle ta miljontals år, och beslutet att lägga till ytterligare sekunder för att hålla jorden och UTC synkroniserade är en kontroversiell.
Tvist
Den internationella Earth Rotation and Reference Systems Service (IERS) bestämma när att lägga till ytterligare skottsekunder. IERS övervaka den hastighet med vilken jorden roterar, och eftersom 1970s, har de lagt 25 skottsekunder till UTC. Emellertid har dessa förändringar visat sig alltmer kontroversiellt.
På grund av de problem som att lägga till dessa extra sekunder orsak, och det faktum att det skulle ta tusentals år innan någon skillnad i UTC-tid och innebära soltid (när middagstid händer när solen står som högst) skulle vara märkbar, kritiker hävdar skottsekunder är inte nödvändiga. De hävdar andra åtgärder som kan vidtas, såsom ett språng timme var tusen år eller så, vilket skulle visa sig betydligt mindre störande, eller till och med ett språng minuten var trettionde år. Men än så länge, ingen enighet har nåtts och skottsekunder ser ut att stanna under överskådlig framtid.
Network Time Protocol
Datanät synkroniseras till en form av UTC med hjälp av Network Time Protocol (NTP). NTP är en mjukvarualgoritm som garanterar alla enheter i ett nätverk synkroniseras tillsammans. Det fungerar genom att använda en enda källa för UTC, som sedan distribuerar kring ett nätverk, justera systemklockorna att säkerställa varje enhet är inom några millisekunder i UTC källan.
Om system klockor lämnas åt sitt öde utan kontinuerlig anpassning från NTP, de snart glida. Detta eftersom de flesta datorer har enkla kvarts oscillatorer på sina moderkort för att upprätthålla tid, men dessa kan förlora flera sekunder i veckan. För en dator som kan utföra hundratals processer varje sekund, desto mer exakt tid, desto mer effektiv nätverket kommer att vara, vilket är anledningen till nätverk använder atomur baserade system såsom UTC.
Ofta problem med skottsekunder uppstå på grund källor UTC ändras automatiskt vid en viss tidpunkt. Till exempel på 30 juni i år, på 11: 59: 59 ytterligare andra tillsattes, vilket innebar tiden stammade för en sekund, vilket orsakar problem för webbplatser och nätverk som kämpade för anpassning till förändringen. Emellertid finns en enkel lösning för att förhindra denna störning.
GPS-tid-servrar
Global Positioning System (GPS) ger en korrekt källa av tid genererad av atomklockor. Medan GPS tidssignaler är inte en källa till UTC, är det en tid som genereras av atomur och är lätt för NTP att justera den för att matcha UTC, eftersom signalerna innehåller alla uppgifter som krävs för konvertering, såsom antalet skottsekunder till omfattar.
GPS tidssignaler är vad satellitnavigerings enheter använder för att beräkna positionering. Genom att använda tidsstämplar i GPS-signalen, kan en sat nav enhet triangulera sin position till inom ett par meter. Detta kan endast göras genom att använda den exakta tidpunkten som produceras av atomur eftersom tidssignaler från satelliterna vid ljusets hastighet, och även en bråkdel av en sekund av diskrepans kunde se positionsinformation genom flera miles.
Genom att använda GPS-tid, kan dator nätverksadministratörer göra sina egna bestämmelser för att göra ändringar för skottsekunder, i stället för att tas på sängen av automatiska justeringar som gjorts i UTC-tid källor såsom radiosändningar och Internetbaserade tidsservrar, över vilka nätverksadministratörer har någon kontroll .
GPS-tid-servrar
Ta emot en källa för GPS-tid är enkel och billig också. Dedikerade NTP GPS tid servrar finns tillgängliga som kan ta emot GPS-tidssignaler och använda det som en källa tilltidssynkronisering för ett nätverk. Dessa tidsservrar använder ett tak antenn som tar emot den tid, som den sedan fördelar kring ett nätverk med NTP. En enda GPS-tidsserver är i stånd att betjäna ett nätverk av hundratals maskiner så det är en billig lösning för tidssynkronisering. Dessutom, eftersom GPS-tidssignaler innehåller all relevant information för att omvandla GPS-tid till UTC, nätverket kan automatiskt konverteras möjliggör synkronisering med andra nätverk, medan skottsekund bestämmelser kan planeras in i nätet, för att undvika plötsliga avbrott.
Vissa nätverk, såsom den som används av sökmotorn jättar Google, införa en skottsekund under en längre tid, att införa det i små steg under flera veckor, som i själva verket fläckar språnget sekund av en längre period, vilket förhindrar plötsliga stamma av en ytterligare sekund.
Säkerhet och noggrannhet
GPS-tid-servrar också se till ett nätverk är säker. Vissa källor till UTC-tid, såsom de som tas från internet tidsservrar, ger en gateway i brandväggar genom vilka virus och annan skadlig programvara kan få tillgång. GPS-tid, å andra sidan, är externa till ett nätverk och det är omöjligt för någon att mixtra med den. Dessutom kan internet tidsservrar inte vara så exakt som många användare tänka att de är. Vissa tidsservrar kan vara flera sekunder ur fas med UTC. Dessutom, om online-tidsservern lider ett strömavbrott, kommer nätverket att vara utan en korrekt källa tid tills tjänsten är återställd, vilket kan leda till systemklockorna driver så nätverket förlorar sin synkronisering. GPS-tid i jämförelse är alltid exakt, alltid korrekt och aldrig går ner.
Det här inlägget skrevs av Richard N Williams
Richard N Williams är en teknisk författare och en specialist i NTP-server och tid Synkronisering industrin. Richard N Williams på Google+
