Setting the clock in linux

System time

This article or section needs expansion.

In an operating system, the time (clock) is determined by three parts: time value, whether it is local time or UTC or something else, time zone, and Daylight Saving Time (DST) if applicable. This article explains what they are and how to read/set them. Two clocks are present on systems: a hardware clock and a system clock which are also detailed in this article.

Standard behavior of most operating systems is:

• Set the system clock from the hardware clock on boot.
• Keep accurate time of the system clock, see #Time synchronization.
• Set the hardware clock from the system clock on shutdown.

Contents

Hardware clock

The hardware clock (a.k.a. the Real Time Clock (RTC) or CMOS clock) stores the values of: Year, Month, Day, Hour, Minute, and Seconds. Only 2016, or later, UEFI firmware has the ability to store the timezone, and whether DST is used.

Read hardware clock

Set hardware clock from system clock

The following sets the hardware clock from the system clock. Additionally it updates /etc/adjtime or creates it if not present. See hwclock(8) section «The Adjtime File» for more information on this file as well as the #Time skew section.

System clock

The system clock (a.k.a. the software clock) keeps track of: time, time zone, and DST if applicable. It is calculated by the Linux kernel as the number of seconds since midnight January 1st 1970, UTC. The initial value of the system clock is calculated from the hardware clock, dependent on the contents of /etc/adjtime . After boot-up has completed, the system clock runs independently of the hardware clock. The Linux kernel keeps track of the system clock by counting timer interrupts.

Read clock

To check the current system clock time (presented both in local time and UTC) as well as the RTC (hardware clock):

Set system clock

To set the local time of the system clock directly:

sets the time to May 26th, year 2014, 11:13 and 54 seconds.

Time standard

There are two time standards: localtime and Coordinated Universal Time (UTC). The localtime standard is dependent on the current time zone, while UTC is the global time standard and is independent of time zone values. Though conceptually different, UTC is also known as GMT (Greenwich Mean Time).

The standard used by the hardware clock (CMOS clock, the BIOS time) is set by the operating system. By default, Windows uses localtime, macOS uses UTC, other UNIX and UNIX-like systems vary. An OS that uses the UTC standard will generally consider the hardware clock as UTC and make an adjustment to it to set the OS time at boot according to the time zone.

If multiple operating systems are installed on a machine, they will all derive the current time from the same hardware clock: it is recommended to adopt a unique standard for the hardware clock to avoid conflicts across systems and set it to UTC. Otherwise, if the hardware clock is set to localtime, more than one operating system may adjust it after a DST change for example, thus resulting in an over-correction; problems may also arise when traveling between different time zones and using one of the operating systems to reset the system/hardware clock.

The hardware clock can be queried and set with the timedatectl command. You can see the current hardware clock time standard of the Arch system using:

To change the hardware clock time standard to localtime, use:

To revert to the hardware clock being in UTC, type:

These generate /etc/adjtime automatically and update the RTC accordingly; no further configuration is required.

During kernel startup, at the point when the RTC driver is loaded, the system clock may be set from the hardware clock. Whether this occurs depends on the hardware platform, the version of the kernel and kernel build options. If this does occur, at this point in the boot sequence, the hardware clock time is assumed to be UTC and the value of /sys/class/rtc/rtcN/hctosys (N=0,1,2. ) will be set to 1.

Later, the system clock is set again from the hardware clock by systemd, dependent on values in /etc/adjtime . Hence, having the hardware clock using localtime may cause some unexpected behavior during the boot sequence; e.g system time going backwards, which is always a bad idea (there is a lot more to it). To avoid it systemd will only synchronize back, if the hardware clock is set to UTC and keep the kernel uninformed about the local timezone. As a consequence timestamps on a FAT filesystem touched by the Linux system will be in UTC.

UTC in Microsoft Windows

To dual boot with Windows it is recommended to configure Windows to use UTC, rather than Linux to use localtime. (Windows by default uses localtime [1].)

It can be done by a simple registry fix: Open regedit and add a DWORD value with hexadecimal value 1 to the registry:

You can do this from an Administrator Command Prompt running:

Alternatively, create a *.reg file (on the desktop) with the following content and double-click it to import it into registry:

Should Windows ask to update the clock due to DST changes, let it. It will leave the clock in UTC as expected, only correcting the displayed time.

The #Hardware clock and #System clock time may need to be updated after setting this value.

If you are having issues with the offset of the time, try reinstalling tzdata and then setting your time zone again:

Historical notes

For really old Windows, the above method fails, due to Windows bugs. More precisely,

• For 64-bit versions of Windows 7 and older builds of Windows 10, there was a bug that made it necessary to have a QWORD value with hexadecimal value of 1 instead of a DWORD value. This bug has been fixed in newer builds and now only DWORD works.
• Before Vista SP2, there is a bug that resets the clock to localtime after resuming from the suspend/hibernation state.
• For XP and older, there is a bug related to the daylight saving time. See [2] for details.
• For even older versions of Windows, you might want to read https://www.cl.cam.ac.uk/

mgk25/mswish/ut-rtc.html — the functionality was not even documented nor officially supported then.

For these operating systems, it is recommended to use localtime.

UTC in Ubuntu

Ubuntu and its derivatives have the hardware clock set to be interpreted as in «localtime» if Windows was detected on any disk during Ubuntu installation. This is apparently done deliberately to allow new Linux users to try out Ubuntu on their Windows computers without editing the registry.

For changing this behavior, see above.

Time zone

To check the current zone defined for the system:

To list available zones:

To set your time zone:

This will create an /etc/localtime symlink that points to a zoneinfo file under /usr/share/zoneinfo/ . In case you choose to create the link manually (for example during chroot where timedatectl will not work), keep in mind that it must be a symbolic link, as specified in archlinux(7) [dead link 2021-02-08] :

Setting based on geolocation

To set the timezone automatically based on the IP address location, one can use a geolocation API to retrieve the timezone, for example curl https://ipapi.co/timezone , and pass the output to timedatectl set-timezone for automatic setting. Some geo-IP APIs that provide free or partly free services are listed below:

Update timezone every time NetworkManager connects to a network

Alternatively, the tool tzupdate AUR automatically sets the timezone based on the geolocation of the IP address. This comparison of the most popular IP geolocation apis may be helpful in deciding which API to use in production.

Time skew

Every clock has a value that differs from real time (the best representation of which being International Atomic Time); no clock is perfect. A quartz-based electronic clock keeps imperfect time, but maintains a consistent inaccuracy. This base ‘inaccuracy’ is known as ‘time skew’ or ‘time drift’.

When the hardware clock is set with hwclock , a new drift value is calculated in seconds per day. The drift value is calculated by using the difference between the new value set and the hardware clock value just before the set, taking into account the value of the previous drift value and the last time the hardware clock was set. The new drift value and the time when the clock was set is written to the file /etc/adjtime overwriting the previous values. The hardware clock can therefore be adjusted for drift when the command hwclock —adjust is run; this also occurs on shutdown but only if the hwclock daemon is enabled, hence for Arch systems which use systemd, this does not happen.

If the hardware clock keeps losing or gaining time in large increments, it is possible that an invalid drift has been recorded (but only applicable, if the hwclock daemon is running). This can happen if you have set the hardware clock time incorrectly or your time standard is not synchronized with a Windows or macOS install. The drift value can be removed by first removing the file /etc/adjtime , then setting the correct hardware clock and system clock time. You should then check if your time standard is correct.

The software clock is very accurate but like most clocks is not perfectly accurate and will drift as well. Though rarely, the system clock can lose accuracy if the kernel skips interrupts. There are some tools to improve software clock accuracy:

Time synchronization

The Network Time Protocol (NTP) is a protocol for synchronizing the clocks of computer systems over packet-switched, variable-latency data networks. The following are implementations of NTP available for Arch Linux:

• Chrony — A client and server that is roaming friendly and designed specifically for systems that are not online all the time.

https://chrony.tuxfamily.org/ || chrony

• ConnMan — A lightweight network manager with NTP support.

https://01.org/connman (waybackmachine) || connman

• Network Time Protocol daemon — The reference implementation of the protocol, especially recommended to be used on time servers. It can also adjust the interrupt frequency and the number of ticks per second to decrease system clock drift, and will cause the hardware clock to be re-synchronised every 11 minutes.

https://www.ntp.org/ || ntp

• ntpclient — A simple command-line NTP client.

http://doolittle.icarus.com/ntpclient/ || ntpclientAUR

• NTPsec — A fork of NTPd, focused on security.

https://ntpsec.org/ || ntpsecAUR

• OpenNTPD — Part of the OpenBSD project and implements both a client and a server.

https://www.openntpd.org/ || openntpd

• sntp — An SNTP client that comes with NTPd. It supersedes ntpdate and is recommended in non-server environments.

https://www.ntp.org/ || ntp

• systemd-timesyncd — A simple SNTP daemon that only implements a client side, focusing only on querying time from one remote server. It should be more than appropriate for most installations.

https://www.freedesktop.org/wiki/Software/systemd/ || systemd

Per-user/session or temporary settings

For some use cases it may be useful to change the time settings without touching the global system values. For example to test applications relying on the time during development or adjusting the system time zone when logging into a server remotely from another zone.

To make an application «see» a different date/time than the system one, you can use the faketime(1) utility (from libfaketime ).

If instead you want an application to «see» a different time zone than the system one, set the TZ environment variable, for example:

This is different than just setting the time, as for example it allows to test the behavior of a program with positive or negative UTC offset values, or the effects of DST changes when developing on systems in a non-DST time zone.

Another use case is having different time zones set for different users of the same system: this can be accomplished by setting the TZ variable in the shell’s configuration file, see Environment variables#Defining variables.

Troubleshooting

Clock shows a value that is neither UTC nor local time

This might be caused by a number of reasons. For example, if your hardware clock is running on local time, but timedatectl is set to assume it is in UTC, the result would be that your timezone’s offset to UTC effectively gets applied twice, resulting in wrong values for your local time and UTC.

To force your clock to the correct time, and to also write the correct UTC to your hardware clock, follow these steps:

• Setup ntpd (enabling it as a service is not necessary).
• Set your time zone correctly.
• Run ntpd -qg to manually synchronize your clock with the network, ignoring large deviations between local UTC and network UTC.
• Run hwclock —systohc to write the current software UTC time to the hardware clock.

Tips and tricks

fake-hwclock

alarm-fake-hwclock designed especially for system without battery backed up RTC, it includes a systemd service which on shutdown saves the current time and on startup restores the saved time, thus avoiding strange time travel errors.

Источник

Синхронизация времени в Linux: NTP, Chrony и systemd-timesyncd

Большинство людей следят за временем. Мы встаём вовремя, чтобы выполнить наши утренние ритуалы и отправиться на работу, сделать перерыв на обед, уложиться в сроки проекта, отметить дни рождения и праздники, сесть на самолёт и так далее.

Более того: некоторые из нас одержимы временем. Мои часы питаются от солнечной энергии и получают точное время из Национального института стандартов и технологий (NIST) в Форт-Коллинз (штат Колорадо) через длинноволновую радиостанцию WWVB. Сигналы времени синхронизируются с атомными часами, также расположенными в форте Коллинз. Мой Fitbit синхронизируется с моим телефоном, который синхронизируется с сервером NTP, который в конечном итоге синхронизируется с атомными часами.

Устройства тоже следят за временем

Есть много причин, по которым нашим устройствам и компьютерам нужно точное время. Например, в банковской сфере, на фондовых рынках и других финансовых предприятиях транзакции должны выполняться в надлежащем порядке, и для этого критически важны точные временные последовательности.

Наши телефоны, планшеты, автомобили, системы GPS и компьютеры требуют точной настройки времени и даты. Я хочу, чтобы часы на рабочем столе моего компьютера показывали правильное время. Я хочу, чтобы в моём локальном календаре напоминания появлялись в нужное время. Правильное время также гарантирует, что задания cron и systemd запускались в нужное время.

Дата и время также важны для ведения журнала, поэтому немного проще найти те или иные логи, ориентируясь по дате и времени. Например, однажды я работал в DevOps (в то время его так не называли) и занимался настройкой системы электронной почты в штате Северная Каролина. Раньше мы обрабатывали более 20 миллионов писем в день. Отслеживание электронной почты через серию серверов или определение точной последовательности событий с использованием файлов журналов на географически разнесенных хостах может быть намного проще, если соответствующие компьютеры синхронизированы по времени.

Время одно — часов много

Хосты Linux должны учитывать, что существует системное время и время RTC. RTC (Real Time Clock — часы реального времени) является немного странным и не особо точным названием для аппаратных часов.

Аппаратные часы работают непрерывно, даже когда компьютер выключен, используя аккумулятор на материнской плате системы. Основная функция RTC — хранить время, когда соединение с сервером времени недоступно. В те времена, когда нельзя было подключиться к серверу времени через интернет каждый компьютер должен был иметь точные внутренние часы. Операционные системы должны были обращаться к RTC во время загрузки, и пользователь должен был вручную установить системное время, используя аппаратный интерфейс конфигурации BIOS, чтобы убедиться, что оно правильное.

Аппаратные часы не понимают концепцию часовых поясов; в RTC хранится только время, а не часовой пояс или смещение от UTC (Всемирное координированное время, которое также известно как GMT или среднее время по Гринвичу). Вы можете установить RTC с помощью инструмента, о котором я расскажу позже в этой статье.

Системное время — это время, которое ОС отображает на часах GUI на вашем рабочем столе, в выходных данных команды date, в метках времени журналов. Это также относится ко времени создания, изменения и открытия файлов.

На странице man для rtc есть полное описание RTC и системных часов.

Что там у NTP?

Компьютеры во всем мире используют NTP (сетевой протокол времени) для синхронизации своего времени со стандартными эталонными часами через интернет с помощью иерархии серверов NTP. Основные серверы времени находятся на уровне 1, и они напрямую подключены к различным национальным службам времени на уровне 0 через спутник, радио или даже модемы по телефонным линиям. Службы времени на уровне 0 могут быть атомными часами, радиоприёмником, который настроен на сигналы, передаваемые атомными часами, или приёмником GPS, использующим высокоточные сигналы часов, передаваемые спутниками GPS.

На подавляющем большинстве эталонных серверов открыто несколько тысяч общедоступных серверов NTP stratum 2, которые доступны для всех. Многие организации и пользователи (включая меня) с большим количеством хостов, которым требуется NTP-сервер, предпочитают устанавливать свои собственные серверы времени, поэтому только один локальный хост обращается к stratum 2 или 3. Затем они настраивают оставшиеся узлы в сети для использования локального сервера времени. В случае моей домашней сети это сервер уровня 3.

Различные реализации NTP

Первоначальная реализация NTP — это ntpd. Затем к ней присоединились две более новых, chronyd и systemd-timesyncd. Все три синхронизируют время локального хоста с сервером времени NTP. Служба systemd-timesyncd не так надёжна, как chronyd, но этого достаточно для большинства целей. Если RTC не синхронизирован, она может постепенно корректировать системное время, чтобы синхронизироваться с NTP-сервером, когда локальное системное время немного смещается. Служба systemd-timesync не может использоваться в качестве сервера времени.

Chrony — это реализация NTP, содержащая две программы: демон chronyd и интерфейс командной строки под названием chronyc. У Chrony есть некоторые функции, которые во многих случаях просто незаменимы:

• Chrony может синхронизироваться с сервером времени намного быстрее, чем старый сервис ntpd. Это хорошо для ноутбуков или настольных компьютеров, которые не работают постоянно.
• Он может компенсировать колебания тактовых частот, например, когда хост переключается в спящий режим или входит в спящий режим, или когда тактовая частота изменяется из-за скачкообразного изменения частоты, которое замедляет тактовые частоты при низких нагрузках.
• Он решает проблемы со временем, связанные с нестабильным сетевым соединением или перегрузкой сети.
• Он регулирует задержки в сети.
• После начальной временной синхронизации Chrony никогда не останавливает часы. Это обеспечивает стабильные и согласованные временные интервалы для многих системных служб и приложений.
• Chrony может работать даже без подключения к сети. В этом случае локальный хост или сервер можно обновить вручную.
• Chrony может выступать в качестве NTP-сервера.

Ещё раз: NTP — это протокол, который может быть реализован на хосте Linux с использованием Chrony или systemd-timesyncd.

RPM-пакеты NTP, Chrony и systemd-timesyncd доступны в стандартных репозиториях Fedora. RPM systemd-udev — это менеджер событий ядра, который в Fedora установлен по умолчанию, но не является обязательным для использования.

Вы можете установить все три и переключаться между ними, но это создаст лишнюю головную боль. Так что лучше не стоит. Современные релизы Fedora, CentOS и RHEL перешли на Chrony как стандартную реализацию, и кроме того, у них есть systemd-timesyncd. Я считаю, что Chrony работает хорошо, обеспечивает лучший интерфейс, чем служба NTP, предоставляет гораздо больше информации и повышает контроль, что безусловно понравится системным администраторам.

Отключение служб NTP

Возможно, на вашем хосте уже запущена служба NTP. Если это так, вам нужно отключить её перед переключением на что-то другое. У меня был запущен chronyd, поэтому я использовал следующие команды, чтобы остановить и отключить его. Запустите соответствующие команды для любого демона NTP, который вы используете на своем хосте:

Проверьте, что служба остановлена и отключена:

Проверка статуса перед запуском

Статус системной синхронизации часов позволяет определить, запущена ли служба NTP. Поскольку вы ещё не запустили NTP, команда timesync-status намекнёт на это:

Прямой запрос статуса даёт важную информацию. Например, команда timedatectl без аргумента или параметров выполняет подкоманду status по умолчанию:

Так вы получите местное время для вашего хоста, время UTC и время RTC. В данном случае системное время установлено на часовой пояс America / New_York (TZ), RTC установлено на время в местном часовом поясе, а служба NTP не активна. Время RTC начало немного отклоняться от системного времени. Это нормально для систем, часы которых не были синхронизированы. Величина смещения на хосте зависит от времени, прошедшего с момента последней синхронизации системы.

Мы также получили предупреждение об использовании местного времени для RTC — это относится к изменениям часового пояса и настройкам летнего времени. Если компьютер выключен в тот момент, когда необходимо внести изменения, время RTC не изменится. Но для серверов или других хостов, которые работают круглосуточно, это вообще не проблема. Кроме того, любая служба, которая обеспечивает синхронизацию времени NTP, будет корректировать время хоста ещё на начальном этапе запуска, поэтому после завершения запуска время вновь станет правильным.

Установка часового пояса

Обычно вы указываете часовой пояс во время процедуры установки, и у вас нет задачи менять его в дальнейшем. Однако бывают случаи, когда необходимо изменить часовой пояс. Есть несколько инструментов, которые могут помочь. Для определения местного часового пояса хоста Linux использует файлы часовых поясов. Эти файлы находятся в каталоге /usr/share/zoneinfo. По умолчанию для моего часового пояса система прописывает вот это: /etc/ localtime -> ../usr/share/zoneinfo/America/New_York. Но вам не нужно знать такие тонкости, чтобы изменить часовой пояс.

Главное — знать официальное название часового пояса для вашего местоположения и соответствующую команду. Скажем, вы хотите изменить часовой пояс на Лос-Анджелес:

Теперь вы можете установить часовой пояс. Я использовал команду date для проверки изменений, но вы также можете использовать timedatectl:

Теперь вновь можете изменить часовой пояс своего хоста на местное время.

systemd-timesyncd

Демон systemd timesync предоставляет реализацию NTP, которой легко управлять в контексте systemd. Он устанавливается по умолчанию в Fedora и Ubuntu. Однако запускается он по умолчанию только в Ubuntu. Я не уверен насчёт других дистрибутивов. Вы можете проверить у себя сами:

Конфигурирование systemd-timesyncd

Файл конфигурации для systemd-timesyncd — это /etc/systemd/timesyncd.conf. Это простой файл с меньшим количеством включенных опций, чем в старых сервисах NTP и chronyd. Вот содержимое этого файла (без дополнительных изменений) на моей виртуальной машине с Fedora:

Единственный раздел, который он содержит, кроме комментариев, это [Time]. Все остальные строки закомментированы. Это значения по умолчанию, их не нужно менять (если у вас нет для этого причин). Если у вас нет сервера времени NTP, определенного в строке NTP =, по умолчанию в Fedora используется резервный сервер времени Fedora. Я обычно добавляю свой сервер времени:

Запуск timesync

Запустить и сделать systemd-timesyncd активным можно так:

Установка аппаратных часов

Вот как выглядит ситуация после запуска timesyncd:

Изначально разница между RTC и местным временем (EDT) не превышает секунды, и расхождение возрастает ещё на пару секунд в течение следующих нескольких дней. Поскольку в RTC нет понятия часовых поясов, команда timedatectl должна выполнить сравнение, чтобы определить нужный часовой пояс. Если время RTC точно не соответствует местному времени, то значит, оно не соответствует и местному часовому поясу.

В поисках дополнительной информации я проверил состояние systemd-timesync и обнаружил вот что:

Обратите внимание на сообщение журнала, в котором говорится, что системное время не установлено или сброшено назад. Служба Timesync устанавливает системное время на основе временной метки. Метки времени поддерживаются демоном timesync и создаются при каждой успешной синхронизации.

Команда timedatectl не имеет возможности взять значение аппаратных часов из системных часов. Она может установить время и дату только из значения, введённого в командной строке. Вы можете установить RTC на то же значение, что и системное время, используя команду hwclock:

Опция —localtime говорит о том, что аппаратные часы показывают местное время, а не UTC.

Зачем вам вообще RTC?

Любая реализация NTP установит системные часы во время запуска. И зачем тогда RTC? Это не совсем так: это произойдет только в случае, если у вас есть сетевое соединение с сервером времени. Однако многие системы не имеют постоянного доступа к сетевому соединению, поэтому аппаратные часы полезны для того, чтобы Linux мог на их основе установить системное время. Это лучше, чем установка времени вручную, даже если оно может отклоняться от реального времени.

Заключение

В этой статье рассмотрены некоторые инструменты для управления датой, временем и часовыми поясами. Инструмент systemd-timesyncd предоставляет NTP-клиента, который может синхронизировать время на локальном хосте с NTP-сервером. Однако systemd-timesyncd не предоставляет серверную службу, поэтому, если вам нужен NTP-сервер в вашей сети, вы должны использовать что-то ещё — например, Chrony, для работы в качестве сервера.

Я предпочитаю иметь единственную реализацию для любой служб в моей сети, поэтому использую Chrony. Если вам не нужен локальный NTP-сервер или если вы не против использовать Chrony в качестве сервера и systemd-timesyncd в качестве SNTP-клиента. Ведь нет необходимости использовать дополнительные возможности Chrony как клиента, если вас устраивает функционал systemd-timesyncd.

Еще одно замечание: вы не обязаны использовать инструменты systemd для реализации NTP. Вы можете использовать старую версию ntpd, Chrony или другую реализацию NTP. Ведь systemd состоит из большого количества сервисов; многие из них являются необязательными, поэтому их можно отключить и использовать вместо них что-то ещё. Это не огромный монолитный монстр. Можно не любить systemd или его части, но вы должны принять обоснованное решение.

Мне нравится реализация NTP в systemd, но я предпочитаю Chrony, потому что он лучше отвечает моим потребностям. Это Linux, детка -)

На правах рекламы

VDSina предлагает серверы под любые задачи, огромный выбор операционных систем для автоматической установки, есть возможность установить любую ОС с собственного ISO, удобная панель управления собственной разработки и посуточная оплата. Напомним, у нас есть вечные серверы, которые точно неподвластны времени 😉

Источник