浅谈NTP协议在NUMEN3000自动化系统的应用

摘 要：大型空管自动化系统席位众多，对时间同步有着极高的要求。NTP协议可以借助外部时间源，通过网络实现服务器与工作站的时间校准服务，所以在空管自动化系统中得到广泛应用。文章结合NTP协议，介绍NUMEN3000自动化系统的GPS对时结构，配置方法以及与时间同步有关的典型案例。

关键词：NTP；自动化系统；时间校准

1 NTP协议介绍

NTP（Network Time Protocol），可以同步网络中计算机的时间，提供高精度的时间校准服务，使计算机的时间与服务器保持一致。准确的时间源是NTP提供精确时间的保证，原子钟，INTERNET都可以为NTP协议提供国际标准时间UTC。NTP提倡分级对时的概念，将时间按照服务器的层级逐级传播。依照与外部时间源的层级间隔不同，划分了不同的Stratum层。外部UTC时间源首先接入Stratum1层，为Stratum1层提供时间，以此类推，Stratum（n-1）层为Stratum n层提供时间。整个系统呈现出阶梯状的结构，Stratum1服务器是整个系统时间同步的基础。

NTP采用Client/Server结构。每台主机同时与多台时间服务器进行同步，利用一定的算法处理不同服务器的时间信息，择优对本机时间进行校准。即使网络传输出现故障，NTP服务也会有效运转，维持时间稳定，使主机免受时间源中断带来的干扰。同时NTP服务能够辨别传输真实的时间信息，以抵抗外界对时间服务器的破坏，提高整个系统的网络安全。以上措施都使NTP成为网络上公认的时间同步工具。

2 空管自动化系统对时结构

空管自动化系统拥有大量服务器与工作站同时运行。系统对于时间的统一校准有着极高的要求。对于自动化系统这类局域网，通常会设定某个中心节点为时间服务器，其他节点会与时间服务器进行同步。

NUMEN3000自动化系统具有全系统统一对时的能力。系统内部采用网络时间协议NTP进行对时。系统通过网络方式引接GPS时钟信息，对时间服务器进行时间校正。GPS接收机通过3个网口分别与系统A/B/C网交换机连接。系统采用分级对时的方式，以两台SDP服务器为时间服务器，其他服务器、席位为时间客户端。通过网络接收外部GPS时钟信息校对SDP时间，再由SDP服务器为其他所有节点提供时间校准服务。具体对时结构详见图1。

3 系统配置及常用命令

NUMEN3000自动化系统有针对NTP时间同步的配置文件。文件配置了系统的主备时间服务器，对时网络以及对时顺序的优先级。下面介绍有关NTP服务的常用命令：

（1）停止NTP服务：svcadm disable ntp

（2）启动NTP服务：svcadm enable ntp

（3）服务状态查看：ntpq -p

st：即Stratum层，值越小表示ntp server的精准度越高。这里表示SDP服务器处于Stratum层的第二层。

refid：表示NTP服务器使用的更高一级服务器名称，这里显示两台SDP的上一级服务器都是GPS时钟源。

offset：表示主机同步后的本地时间与其时间服务器的时间差，单位为毫秒（ms）。offset越接近0，主机和服务器的时间越接近。在offset一列中，时间偏差如果超过1000，说明系统的对时不正常。需要重新进行对时。

（4）查看时间：date

如果查看结果发现两个服务器时间和GPS时钟有差异，需要重新对时。

4 典型案例

下面介绍有关时间同步的具体案例以及相应的解决方法。

4.1 管制员反应人机界面显示时间与GPS墙钟时间不一致

人机界面时间与系统不一致，说明主机NTP服务出现了问题，需要重启NTP服务。步骤如下：

（1）以超级用户登录相应机器

（2）svcadm disable ntp

（3）svcadm enable ntp

在启动NTP服务时，人机界面会有极短时间的卡顿现象，之后就会发现界面上方的时间恢复成系统的统一标准时间。

4.2 UTC时间2016年12月31日23：59：59后出现闰秒23：59：60

为保持协调世界时接近于世界时时刻，协调世界时在2017年1月1日实施一个正闰秒，会出现23：59：60的情况。之前的NUMEN2000自动化系统遇到这种情况，需要临时断开GPS连接，待跳过这一秒后，再恢复。针对这一情况，咨询厂家后，NUMEN3000系统采用了系统自身调整的手段。经过厂家在实验室的测试，NUMEN3000自動化系统在闰秒出现后，大约需要35分钟调整这一秒，即UTC时间2017年1月1日00：00：00后，系统时间会持续比GPS时间大一秒。大约35分钟后，系统将与GPS时间一致，此时在系统人机界面可以观察到系统时间发生1秒钟的停顿，之后将会和GPS时间保持一致，整个过程对系统处理不会产生影响，不需针对闰秒做特殊维护处理。

5 结束语

空管自动化系统作为大型计算机网络系统，通常包含数十台服务器与工作站，对时间校准的稳定性与精确性都有极高的要求。NTP协议能够运用分级对时的方法，在局域网内部搭建一个时间服务器，使其他机器都与服务器进行对时，提供了一个能够准确对时的时间同步工具。熟悉NTP协议以及其在自动化系统的应用，能够帮助技术人员处理自动化系统有关时钟同步的问题。

作者简介：郭实（1985，05-），男，籍贯：山东。