物理クロック

分散システム

                                       電子・情報工学系
                                       新城 靖
                                       <yas@is.tsukuba.ac.jp>

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http://www.hlla.is.tsukuba.ac.jp/~yas/coins/
http://www.hlla.is.tsukuba.ac.jp/~yas/index-j.html

■物理クロック

• 電子メールの日付
• 実時間システム

• 正確さ：基準とのずれの平均。
• 精密さ：分布(分散)。ばらつき。

◆平均太陽秒

けっこうふらつく。

◆原子時計

カウンタは、いいものが作れる。

国際原子時(International Atomic Time)： 1958年1月1日0:00:00からのセシウム133の振動数で定義。 世界各地の振動数の観測を、BIH (Bereau International de 1'Heure) 平均し て、91億9263万1770で割る。

平均太陽日よりも３ミリ秒少ない。

◆UTC (Universal Coordinated Time)

12月31日23:59:59の後に12月31日23:59:60を入れる。

GMT (Greenwich Mean Time) は、もう古い。

今までに30秒以上入っている。 最近入ったのは、 1997/07/01 08:59:60

◆UTCの供給元

• 原子時計
• JJY
• テレホン JJY (0423-27-7592,2400bps,8ビット,パリティなし)
• GPS

◆UNIX の時刻

#include YHM_Escape()

struct timeval {
	long	tv_sec;		/* seconds */
	long	tv_usec;	/* and microseconds */
};

main()
{
    struct timeval t ;
    struct timezone tz ;
	gettimeofday( &t, &tz );
}

設定は、settimeofday()。

◆rdateコマンド

• 時刻が飛ぶ。
• 時刻が逆戻りすることがある。
• 通信遅延を考慮していない。
• 時々手動で合わせないといけない。

◆Berkeley timed

• 時刻デーモンは、すべてのマシンに時刻を問い合わせる。
• 各マシンは、回答をする。
• 時刻デーモンは、どのくらい修正すべきかを通知する。
• じわりじわりと調整する。

• システムで UTC が得られなくても時間が合う。
• 時刻が飛ばない。
• 制度が悪いマシンが混じっていると、狂う。

◆adjtime() システム・コール

int adjtime(struct timeval *delta, struct timeval *olddelta);

遅れている時

delta を正にして、時計の進み方を速くする

進んでいる時

delta を負にして、時計の進み方を遅くする

◆NTP(Network Time Protocol)

offset[i] = (t[i-1]+t[i-2])/2 - (t[i1]-[ti+3])/2

参考：RFC1305 Network Time Protocol (Version 3) Specification, Implementation and Analysis

◆同期クロックの利用(1)

通常の方法：メッセージに固有の識別子を付ける。 サーバは、メッセージの識別子をすべて保存する(history)。 再転送の時に、重複が検出できる。 (ニュース・システムと類似)。

問題点

• サーバがクラッシュした時に、history が失われる。
• どのくらいの期間 history を持てばいいのかわからない。

解決方法：メッセージにタイムスタンプを持たせる。

コネクションごとに、最も新しいメッセージのタイムスタンプを記録する。 記録しているものより古い時には、重複として捨てる。

history を expire するために、次の式を計算する。

G = CurrentTime - MaxLifetime - MaxClockSkew

CurrentTime

現在時刻

MaxLifetime

メッセージが存在しうる最大時間

MaxClockSkew

時計がどのくらい UTC からずれているか

◆同期クロックの利用(2)

ファイルを書き込む時に、古いキャッシュを無効化するのがたいへん。

クライアントがファイルを要求すると、そのコピーがどれだけの時間有効かを 規定するリース期間(lease)が与える。

リース期間が切れても、まだ必要ならば、クライアントは、サーバに最新のも のかどうかを問い合わせる。

書き込みが起きると、リース期間の繰り上げを行う。クライアントからの繰り 上げに対する応答がない時には、リース期間が切れるまで待つ。（リース期間 がないと、クライアントがダウンしているか、単に返事が遅いだけなのか、区 別ができない。）