Sådan forhindres dyre skridt sekundære afbrydelser
Sendt af Richard N Williams on August 2nd, 2012
I slutningen af juni i år,adskillige websteder med høj profil har lidt forstyrrelse og gik ned på grund af indføjelsen af et ekstra sekund til det internationale tids system. Websiderne, herunder de sociale nyheder og netværkssiderne Reddit, Foursquare og Linkedin, blev forstyrret i flere timer takket være inkluderingen af et spring Second tilKoordineret Universal Time (UTC), verdens globale tidsplan.
Mens et enkelt sekund måske ikke lyder så meget, for websteder, der er afhængige af synkroniserede operationer, har den ekstra tid forårsaget en sådan forstyrrelse, at flere websteder faldt i næsten tolv timer, og andre led af forskellige problemer som tabte data. Disse forstyrrelser var heller ikke unikke. Spræng sekunder tilføjes til den internationale tidsplan regelmæssigt, ofte to gange om året, i en tinkering med tiden, der bliver mere og mere kontroversiel.
Synkronisering
Websites og andre moderne teknologier er alle afhængige af verdens globale tidsplan for synkronisering. UTC gør det muligt for computere over hele kloden at kommunikere i perfekt synkronisering, og uden det kan mange af de online-transaktioner, vi tager for givet, som social networking, banking og shopping simpelthen ikke ske.
Computere stole tungt på tid i form af tidsstempler som et middel til at fortælle, hvornår en transaktion har fundet sted eller skal forekomme. Hvis computere ikke er nøjagtigt synkroniseret, ville computere ikke have mulighed for at vide, om processen havde eller ikke var sket, og alle mulige fejl ville finde sted. Tabte data, transaktionsfejl og sårbarhed overfor bedrageri ville alle være almindelige uden ordentlig synkronisering. Du skal kun tænke tilbage til Millennium Bug for at indse de slags problemer, som computere og andre teknologier kan lide under uden præcis og præcis synkroniseret tid.
Koordineret Universal Time
UTC blev udtænkt i 1970'erne, fordi teknologiske fremskridt betød, at der var behov for en enkelt universel tid for at sikre, at maskiner havde en enkelt tidsplan til hvilke enheder over hele kloden kunne synkronisere uden at blive påvirket af tidszoneforskellen. Som. UTC er baseret på den tid, som atomklokkerne siger, det er usædvanligt præcist, hvilket gør det muligt for computernetværk på modsatte sider af kloden at væresynkroniseret inden for få millisekunder af hinanden. Uden atomur kunne netværk få forskelle på flere sekunder, hvilket ville resultere i mange af de ovennævnte fejl.
Faktisk er atomklokker endnu mere præcise end Jordens rotation. Mens vi måske alle tror, at jorden tager 24 timer for at gøre en komplet rotation, er det ikke ligefrem tilfældet. Hver dag kan variere minutielt. Nogle gange kan det tage lidt længere tid end 24 timer, nogle gange lidt mindre tid. Alle disse små forskelle betyder, at Jordens rotation og koordineret universeltid ved årets udgang er lidt ude af synkronisering med hinanden, og derfor kræver en lille justering.
Leap Seconds
Siden UTC blev introduceret og atomklokker begyndte at styre vores tid, har den voksende tendens været, at den hastighed, hvormed jorden spinder gradvist sænker ned. Vi ved nu, at dette har været tilfældet i millioner af år. For eksempel 100 millioner år siden var længden af en dag på jorden omkring 22 timer, og dagen er blevet forlænget siden da. Denne gradvise afmatning af Jordens rotation er forårsaget af tidevandskræfter, der fungerer som en bremse og sænker den hastighed, hvormed jorden spinder. Disse tidevandskræfter er igen forårsaget af Månen, som gradvist bliver længere væk, mens jordens spinding går langsommere.
Mens disse kosmologiske forandringer er meget små og svarer til kun et sekund eller to om året, betyder det, at UTC kræver tilføjelsen af et ekstra sekund to gange om året for at sikre, at det er synkroniseret med den hastighed, hvormed jorden drejer sig om. Hvis dette ikke skete, vil dagen til sidst falde til nat, og middag ville ikke længere være midt på dagen, selv om det ville tage millioner af år, og beslutningen om at tilføje yderligere sekunder for at holde jorden og UTC synkroniseret er en kontroversiel en.
Polemik
Den Internationale Jordrotations- og Reference System Service (IERS) bestemmer, hvornår der skal tilføjes yderligere spring sekunder. IERS overvåger den hastighed, hvormed jorden drejer sig om, og siden 1970'erne har de tilføjet 25 spring sekunder til UTC. Disse ændringer har imidlertid vist sig at være mere kontroversielle.
På grund af de problemer, der tilføjer disse ekstra sekunder årsag, og det faktum at det ville tage tusindvis af år før nogen forskel i UTC og den gennemsnitlige soltid (når der sker en middag, når solen er på sit højeste) ville være mærkbar, kritiserer kritikere spring sekunder er ikke nødvendige. De argumenterer for, at andre foranstaltninger kunne træffes, såsom et springtid hvert tusind år eller deromkring, hvilket ville vise sig langt mindre forstyrrende, eller endda et springminde hvert tredive år. Men hidtil er der ikke opnået konsensus, og spring sekunder ser ud til at forblive i overskuelig fremtid.
Network Time Protocol
Computernetværk er synkroniseret til en form for UTC ved hjælp af Network Time Protocol (NTP). NTP er en softwarealgoritme, der sikrer, at alle enheder på et netværk synkroniseres sammen. Det virker ved at bruge en enkelt kilde til UTC, som den derefter distribuerer rundt om et netværk, justerer systemuret for at sikre, at hver enhed er inden for et par millisekunder af UTC-kilden.
Hvis systemklokke overlades til deres egne enheder uden løbende justering fra NTP, drev de hurtigt. Dette skyldes, at de fleste computere har enkle kvartsoscillatorer på deres bundkort for at bevare tiden, men disse kan tabe flere sekunder om ugen. For en computer, der kan udføre hundredvis af processer hvert sekund, jo mere nøjagtige tid, jo mere effektiv bliver netværket, og derfor bruger netværk atomurbaserede systemer som UTC.
Ofte opstår der problemer med spring sekunder, fordi kilder til UTC ændres automatisk på et bestemt tidspunkt. For eksempel i 30 juni i år blev 11: 59: 59 tilføjet et ekstra sekund, hvilket betød, at tiden stod for et sekund, hvilket medførte problemer for websteder og netværk, der kæmpede for at imødekomme ændringen. En simpel løsning er imidlertid tilgængelig for at forhindre denne forstyrrelse.
GPS-tidsservere
Global Positioning System (GPS) giver en præcis kilde til tid genereret af atomur. Mens GPS-tidssignaler ikke er en kilde til UTC, er det en tid, der er genereret af atomur og det er nemt for NTP at justere det for at matche UTC, da signalerne indeholder alle de nødvendige data til konvertering, såsom antallet af spring sekunder til omfatte.
GPS tidssignaler Hvad bruger satellitnavigationsenheder til at beregne positionering. Ved at bruge tidsstemplerne i GPS-signalet, kan en sat nav-enhed triangulere sin position til inden for få meter. Dette kan kun gøres ved hjælp af den præcise timing, der er produceret af atomure, fordi tidssignalerne bevæger sig fra satellitterne ved lysets hastighed, og endda en brøkdel af et sekund af uoverensstemmelse kunne se positioneringsoplysninger ud af flere miles.
Ved at bruge GPS-tid kan computernetværksadministratorer selv bestemme at foretage ændringer for spring sekunder, i stedet for at blive taget uoverensstemmelse ved automatiske tilpasninger til UTC-tidskilder som radiotransmissioner og internetbaserede tidsservere, over hvilke netværksadministratorer ikke har nogen kontrol .
GPS tid servere
Modtagelse af en kilde til GPS-tid er også enkel og billig. Dedikerede NTP GPS-tidsservere er let tilgængelige, der kan modtage GPS-tidssignaler og bruge den som kilde tiltidssynkronisering til et netværk. Disse tidsservere bruger en tagtopantenne, der modtager tiden, som den derefter distribuerer rundt om et netværk ved hjælp af NTP. En enkelt GPS-tidsserver er i stand til at servicere et netværk af hundredvis af maskiner, så det er en billig løsning til tidssynkronisering. Da GPS-tidssignalerne indeholder alle de relevante oplysninger for at konvertere GPS-tid til UTC, kan netværket automatisk konverteres til synkronisering med andre netværk, mens der kan planlægges spring-andre bestemmelser i netværket, hvilket forhindrer pludselige forstyrrelser.
Nogle netværk, som det, der bruges af søgemaskinejiganter Google, introducerer et spring sekund over en længere periode, og introducerer den i små trin i flere uger, hvilket faktisk udløser springet andet af en længere periode, hvilket forhindrer den pludselige stotter af en yderligere sekund.
Sikkerhed og nøjagtighed
GPS tid servere Sørg også for at et netværk er sikkert. Nogle kilder til UTC-tid, som dem, der er taget fra internettidsservere, tilvejebringer en gateway i netværksbrandwalls, hvorigennem vira og anden ondsindet software kunne få adgang. GPS-tid på den anden side er eksternt til et netværk, og det er umuligt for nogen at manipulere med det. Desuden kan internet tidsservere ikke være så præcise som mange brugere forestiller sig at være. Nogle tidsservere kan være adskillige sekunder uden synkronisering med UTC. Hvis netværksserveren har en strømbrud, vil netværket desuden være uden en præcis tidskilde, indtil service er gendannet, hvilket kan resultere i, at systemklockerne drev, så netværket mister sin synkronisering. GPS-tid ved sammenligning er altid præcis, altid nøjagtig og går aldrig ned.
Dette indlæg blev skrevet af Richard N Williams
Richard N Williams er en teknisk forfatter og specialist i NTP Server og Time Synchronization industrien. Richard N Williams på Google+
