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

1、時(shí)間同步是分布式系統(tǒng)的一個(gè)重要研究方向，是很多網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的基礎(chǔ)。目前時(shí)間同步算法都是在操作系統(tǒng)（如Windows、Linux等）的用戶空間實(shí)現(xiàn)，而且一般作為守護(hù)進(jìn)程常駐內(nèi)存。為實(shí)現(xiàn)socket系統(tǒng)調(diào)用以及時(shí)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(jìn)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(shí)，由于時(shí)間戳在應(yīng)用層加蓋，這樣數(shù)據(jù)報(bào)的往返時(shí)延包含了在應(yīng)用層的封裝和解封過(guò)程，影響了同步精度的進(jìn)一步提高。 本文以N

2、TP為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了一種適用于分布式系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步算法，該算法以Internet上的時(shí)間服務(wù)器作為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)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(shí)現(xiàn)，可以做為L(zhǎng)inux的系統(tǒng)調(diào)用為其他進(jìn)程提供時(shí)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(shí)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(diǎn)；然后針對(duì)互聯(lián)網(wǎng)上現(xiàn)行時(shí)間傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)協(xié)議——NTP進(jìn)行了研究，詳細(xì)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(duì)NTP算法作了必要的取舍和簡(jiǎn)化，提出了適用于分布式系統(tǒng)的一種時(shí)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(guò)濾、數(shù)據(jù)綜合、時(shí)間調(diào)節(jié)等算法；在對(duì)本課題的算法原理介紹之后，就對(duì)該算法的客戶端的具體實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了詳細(xì)地說(shuō)明，給出了算法在Linux內(nèi)核的實(shí)現(xiàn)的難點(diǎn)和方法，重點(diǎn)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(jì)算、數(shù)據(jù)過(guò)濾、數(shù)據(jù)綜合、時(shí)間調(diào)節(jié)等關(guān)鍵技術(shù)，給出了算法的實(shí)現(xiàn)框圖和部分代碼，并

4、分析了實(shí)驗(yàn)結(jié)果，大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)證明，本文所設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)時(shí)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(shí)鐘精度和可行性，達(dá)到15ms的同步精度；隨后，介紹了時(shí)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?fù)鋱D和算法應(yīng)用的層次結(jié)構(gòu)示意圖。最后，則是對(duì)本文工作的總結(jié)和對(duì)未來(lái)的展望。 本文的創(chuàng)新點(diǎn)是提出在Linux內(nèi)核實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步的功能，關(guān)鍵技術(shù)是時(shí)間同步算法在可加載內(nèi)核模塊(LKM)中的實(shí)