对象存储分布式系 统基千 DNS管理海星的服务器，而且需要在服务器 之间通信并交互信息，因此服务器之间的时间同步就非常重要，不仅在数据平面 、管理平面、控制平面，而且在系统监控、日志分析时也需要基千时间顺序来处理记录。因此，分布式系统的时钟同步显得极其重要。
3.2.1 物理时钟同步技术
服务器 的软、硬件运行需要时间信息，特别是软件运行时常常 要获取系 统时间。服务器系统时间依赖时 钟源，它可以来自服务器 本地（如服务器 主板的晶体振荡器）或者外 部时钟源（如外部的全球定位系统）。对千分布式系统来说，多台机器组成集群或者云服务，它们之间的时间一致非常 重要，因此需要做好时 钟同步 。
1. . 物理时钟
掌握物理时钟，需要了解如下技术。
· 硬件时间 。服务器硬件的主板上 有个晶体振荡器，通过独立电池给它供电就会产生 振荡信号，通过该信号就可以计算时间，该时钟源就是服务器本地的物理时钟。例如， 频率为 32768Hz的振荡器，振荡 32768次就表示 ls。
· 系统时间。基于服务器 的硬件时间，操作系统可以计算出系 统时间。例如，Linux系统下执行 date命令，就可 以显示系统时间，操作系统的所有时间调用几乎都是使用该时间的。
· 世界协调时间 ( UTC) 。UTC是依据原子钟（世界上已 知最准确 的时间测量和频率标准）为基础，指定的主流世界时间标准。它把时间分为天、小时、分钟和秒，并提供精准的时间参考。
· 本地时间。由于不同地区会处于不同时区 ，通常与UTC不同，需要做换算 ，换算公式为“ 本地时间＝UTC＋时区”。
服务器 晶体振荡器 的硬件时间在正常情况下会有一定的误差，在典型情况下 每天误差为士 ls, 而且在极端温度下 （如－20°C) ，误差会变大。
1. 全球定位系统
服务器晶体振荡器的硬件时间随着服务器运行时间增加，误差会增加到分钟级，甚至小时级，为此需要时间精度更高 的时钟源，如全球定位系 统和中国北斗卫 星导航系统。
全球定位系 统 ( GlobalPositioningSystem, GPS ) ，又称全球卫 星定位系统，是美国国防部研制和维护的中距离圆形轨道卫星导航系统。它可以为地球表面 绝大部分地区 ( 98%) 提供准确的定位、测速和高 精度的标准时间 。GPS 可满足位于全球地面任何一处或近地空间的军事用户连续且精确地确定三维位置、三维运动和时间 的需求。GPS系统主要由空间星 座部分、地面监控部分和用 户设备部分组成 。空间星座部分最初由 24颗卫星组成 ( 21颗为工 作 卫星，3颗为备用卫星），截至2018年10月在轨的工 作卫星共有 31颗（不包 括备用卫星）。地面监控部分 由 l个主控站、12个地面天线站和 16个监测站组成。用户设备部 分为 GPS接 收机 ，主要作用是从GPS 卫星收到信号并利用传来的信息计算用 户的三维位置及时间。GPS所能接收到的卫星信号越多 ，解码出来的信息就越精确，通常能够达到 40ns的时间精度。
中国北斗卫星导航系统 ( BDS) 是中国自 行研制的 全球卫星 导航系统，也是继 GPS、GLONASS之后的第三个成熟的卫星导航系统。中国 BDS、美国 GPS、俄罗斯 GLONASS和欧盟GALILEO, 是联合国卫星导航委员 会已认定的卫星导航系统供应商。BDS由空间段、地面段和用户段三部分组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠的定位、导航、授时服务，并且具备短报文通信能力，已经初步具备区域导航、定位和授时能力，定位精度为dm、cm级别，测速精度为 0.2m/s, 授时精度为 lOns。
服务器可以连接 GPS或者 BDS, 将其作为系统的外部时钟源来设置硬件时间 ，从而提供比晶体振荡器更加精确的时间。
2. . 原子钟
随着 CPU的主频提升，更高精度的时间需求也越来 越迫切 ，为此需要比 GPS或者 BDS
的 lOns级精度 更高的时钟源。
原子钟 ( AtomicClock, AC) 是以原子共振频率标准 来计算时间的技术。它是世界上已知最准确的时间测量和频率标准，也是国际时间 和频率转换的基准 ，用来控制电视广播和全球定位系 统卫星的信号。例如，意大利国立计量研究所 千 2016年 2月报道的绝原子钟在 1亿 8千 7百万年的时间内的误差不会超过 ls。
谷歌公司 在 2012年的 Spanner: GooglesGlobally-DistributedDatabase论文中就提道基千原子钟的 Truetime技术有效地支撑分布式系统的设计。
3.2.2 对象存储物理时钟同步应用
作为分布式系 统的对象存储云服务，需要管理大规模的服务器，它们之间的时钟同步通常基于网络时间协议 ( NetworkTimeProtocol, NTP)，即基千网 络包交换实现计算机系统间的时钟同步协议，位千开 放式系统互联 ( OpenSystemInterconnection,OSI) 模型的应用层NTP 希望将所有参与时间同步的服务器时间与 UTC时间同步到几毫秒的误差内，它使用 Marzullo算法的修改版来选择准确的时间服务器 ，目的是减轻网络延迟 造成的影响。NTP 通常可以在互联网保持几十毫秒的误差 ，并在理想的专有局域网环境中实现 lms 级别的精度。NTP构架分层如图 3-11所示。
图 3-11NTP架构分层
NTP时间源系统架构的每个层次称为 “ Stratum" , 分层的数字表示与参考时 钟的距离 ，用千防止层次结构中的循环依赖。阶层并不一定表示质量或可靠性，也许3层时间源可以得到比 2层时间源更高的时间质呈。0层、1层、2层、3层的简要描述 如下。
• 0层 ( Stratum0)。该层是高精度时间源设备 ，如原子钟、BDS或 GPS。它们生成非常精确的时钟信号，触发连接计算机上的中断和时间戳，生成参考（基准）时 钟，形成 NTP的时钟源头。
• 1层 ( Stratum1)。该层的服务器与0层设备相连 ，可以在几微秒误差范围 内。该层的服务器可以实现对等相连，以进行完 整性检查和备份 。该层的服务器也叫作主时间服务器 。
• 2层 ( Stratum 2) 。该层的服务器与 1层设备相连实 现时钟同步。该层的服务器 可以实现对等相连，为该层的所有服务器提供更健全、更稳定的时间。
• 3层 ( Stratum3) 。该层的服务器与 2层设备相连实现时钟同步，它们使用与 2层相同的孵法进行对等相连和数据采样 ，并可以继续为下层服务器做时钟同步，依此类推。
层的上限为15, 16层被标志为设备未同步 。通过这种树形、分层的架 构，可以实现大规模系统内海量服务器 的时钟同步。
除对象存储内的时钟同步外，发送请求 的客户端也有可 能和对象存储云服务出 现时间误差问题 。为了保证客户 端和服务端 的时间误差在可 控范围内，对象存储服务端会 检查“客户端本地时间 和对象 存储服务端时间 误差是否超 过 15min" 。若超过 15min, 则服务端会给客户端 返回 错误码为 RequestTimeTooSkewed的响应。
