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来源:一口Linux发布时间:2022-08-091413浏览
询问 AI
我生待明日，万事成蹉跎。—— 明·钱福《明日歌》
在嵌入式系统中(包括大部分电子设备：手机、平板、手环、手表等等)，时间的概念非常重要。如打印log时的时间戳、定时关机、心跳上报、日历功能、闹钟等等。上述这些功能都需要一个相对精确的时间系统。
经常涉及的与时间相关的术语包括：硬件时钟、系统时钟、网络时钟、时区修改和同步。日常生活和工作中可能接触到的时区概念包括：UTC、GMT、CST、DST。在网络时间中可能接触到的概念又有：NTP、SNTP、NITZ。本文将会对上述涉及到的概念进行系统的整理和探讨。
下面对几个概念进行集中陈述。
时区[1]是指地球上的不同区域使用同一个时间定义。以前，人们通过观察太阳的位置（时角）决定时间，这就使得不同经度的地方的时间有所不同（地方时）。1863年，首次使用时区的概念。通过设立一个区域的标准时间部分地解决了这个问题。
时区划分规则:将全球按经线从东到西划分为24个时区，其中东、西各12个时区，每个时区跨越经度15°，0区和12区跨越东西各7.5°。规定相邻区域的时间相差1小时，这样24个时区刚好是24小时，地球自转一圈。如下图是全球时区的划分明细。常见的时区概念包括：GMT、UTC、CST、DST。
常见的几个时钟概念包括：硬件时钟、系统时钟、网络时钟。
系统时钟。指软件系统的时钟。在linux和一些rtos中，启动时会去读取硬件时钟(RTC)，之后则独立运行。独立运行的好处对于普通用户意义不大，但对于linux网络管理员却有很大的用处。例如，要将一个很大的网络中(跨越若干时区)的服务器同步，假如位于美国纽约的linux服务器和北京的Linux服务器，其中一台服务器无须改变硬件时钟而只需临时设置一个系统时间，如要将北京服务器上的系统时间设置为纽约时间，两台服务器完成文件的同步后，再与原来的硬件时钟同步一下即可。这样系统时钟和硬件时钟就提供了更为灵活的操作。
网络时钟。网络时钟的时间源来自于专业授时的服务器(SNTP、NTP)。实现方案是在网络上指定若干时钟源服务器，为用户提供授时服务，并且这些服务器之间能够相互比较校正，以提高准确度。在移动蜂窝网络中，基站也可以通过无线网络向移动设备提供本地日期和时间、时区、夏时制偏移。网络时钟的精度一般都很高，可以达到毫秒级，可以用来对嵌入式设备进行时间同步。
时间同步对嵌入式设备很重要，一些功能业务甚至依赖于时间信息来完成。如自注册DM业务，需要周期性的向运营商服务器上报信息，这些信息上报都是以天或者是月为周期，不可能靠软件timer来实现。和此类似的功能都需要以标准时间为基准，以此完成条件的触发。下面来探讨时间同步的话题。
SNTP是简单网络时间协议(Simple Network Time protocol)的简称，它是目前Internet网上实现时间同步的一种重要工程化方法。SNTP由NTP改编而来，SNTP其实是NTP的子集，只是NTP可以 分发和授时，而SNTP只有授时没有分发，也就是说你只能从SNTP获取时间，其他的什么都做不了，SNTP简化了NTP的全部流程，这样节约成本，但只能同步一个时间源。SNTP协议采用客户端/服务器的工作方式。SNTP服务器通过接收GPS信号或自带的原子钟作为系统的时间基准。SNTP客户端(嵌入式设备)能够通过定期访问SNTP服务器获得准确的时间信息，用于调整客户端自身所在系统的时间，达到同步时间的目的。在linux系统中一般有现成的SNTP客户端可以安装使用，在其他的嵌入式平台上需要移植或自主开发。一些可用的SNTP服务器汇总如下(亲测可以ping通)：
NITZ(Network Identity and Time Zone)是一种通过无线网络向移动设备提供本地日期和时间、时区、夏时制偏移，以及网络提供商身份信息的机制，这通常用于无线蜂窝网络设备(手机、通信模组)的自动更新系统时间。对于其他网络时间协议，NITZ的质量和执行力度都相对较弱。有些运营商根本就不支持，例如在国内，本地测试(广东)发现，中国移动和中国电信是支持NITZ的，中国联通就根本不支持。再者，与SNTP相比，SNTP授时能使时间分辨率达到毫秒级，NITZ则“对于时间只能精确到数分钟”。但NITZ不用连上互联网，能驻上无线蜂窝网络就行，而SNTP必须连接互联网。
linux命令中的date命令是用来设置和查询系统时间的，而hwclock命令是用来设置和读写RTC时间(硬件时间)。有一点需要注意，linux的时间系统是由「新纪元时间」Epoch开始计算起，单位为秒，Epoch则是指定为1970年1月1日0点0分0秒，格林威治时间(GMT)。date +%s命令可以读取从1970年1月1日0点0分0秒开始到当前的秒数。
book@zhang.c:~$date+%s
1653752545
book@zhang.c:~$date
SatMay2822:41:26CST2022
book@zhang.c:~$date-s"2022050112:00:00"
SunMay112:00:00CST2022
#读取并打印当前的rtc时间
hwclock-r
#读取RTC时间并设置到系统时间中去
hwclock-s
#把当前的系统时间设置到RTC中
hwclock-w
#完整的设置RTC的时间可执行如下命令
date-s"2022050112:00:00"
hwclock-w
Format/result|Command|Output
--------------------------------+----------------------------+------------------------------
YYYY-MM-DD|date-I|$(date-I)
YYYY-MM-DD_hh:mm:ss|date+%F_%T|$(date+%F_%T)
YYYYMMDD_hhmmss|date+%Y%m%d_%H%M%S|$(date+%Y%m%d_%H%M%S)
YYYYMMDD_hhmmss(UTCversion)|date--utc+%Y%m%d_%H%M%SZ|$(date--utc+%Y%m%d_%H%M%SZ)
YYYYMMDD_hhmmss(withlocalTZ)|date+%Y%m%d_%H%M%S%Z|$(date+%Y%m%d_%H%M%S%Z)
YYYYMMSShhmmss|date+%Y%m%d%H%M%S|$(date+%Y%m%d%H%M%S)
YYYYMMSShhmmssnnnnnnnnn|date+%Y%m%d%H%M%S%N|$(date+%Y%m%d%H%M%S%N)
YYMMDD_hhmmss|date+%y%m%d_%H%M%S|$(date+%y%m%d_%H%M%S)
SecondssinceUNIXepoch:|date+%s|$(date+%s)
Nanosecondsonly:|date+%N|$(date+%N)
NanosecondssinceUNIXepoch:|date+%s%N|$(date+%s%N)
ISO8601UTCtimestamp|date--utc+%FT%TZ|$(date--utc+%FT%TZ)
ISO8601UTCtimestamp+ms|date--utc+%FT%T.%3NZ|$(date--utc+%FT%T.%3NZ)
ISO8601LocalTZtimestamp|date+%FT%T%Z|$(date+%FT%T%Z)
YYYY-MM-DD(Shortday)|date+%F\(%a\)|$(date+%F\(%a\))
YYYY-MM-DD(Longday)|date+%F\(%A\)|$(date+%F\(%A\))
在手机(包括Android和功能机)和模组产品中，SNTP和NITZ两种同步系统时间的策略一般都会用到。默认使用的是NITZ来获取网络时间，但是需要有运营商的支持才能使用(中国联通就不支持)，而有些设备产品只支持WIFI等无线网络，而不支持移动网络，此时就需要采用SNTP方式来获取网络时间进行同步了。SNTP协议时间戳是以1900年1月1日0点0分0秒为起点，而linux时间戳从1970年1月1日0点0分0秒开始记秒数，即记录到SNTP结构体中的时间包含了JAN_1970(从1900到1970共70年的秒数)。在拿到SNTP时间后，往linux同步时间时，需要减掉JAN_1970。
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2026-06-07