Gestion précise de l'heure et de la date

Ici, nous allons un peu parler de la précision de l'horloge matérielle.

Dans les PC, des oscillateurs à quartz gèrent l'horloge matérielle. La fréquence de l'oscillateur est divisée et finalement on obtient un compteur qui est incrémenté d'une unité toutes les secondes (en réalité c'est plus compliqué que çà, mais c'est suffisant pour nous). L'oscillateur fonctionne même lorsque l'ordinateur est éteint. Dès lors, au démarrage de l'ordinateur (et de Linux), l'horloge matérielle peut donner l'heure actuelle. La stabilité de cette horloge dépend principalement de la température de son environnement mais aussi de la pression atmosphérique et de la stabilité de la tension de son alimentation électrique. L'horloge matérielle est fiable à court terme. Cependant, à long terme, elle dérive par rapport à l'heure exacte. Puisque l'on peut continuellement comparer la fréquence de notre horloge matérielle à celle d'une horloge exacte, on peut calculer la fréquence de l'horloge matérielle et ainsi reconstituer l'heure exacte. Si cette horloge exacte se trouve dans notre réseau local, la précision de l'horloge de votre machine Linux sera de l'ordre de 0.01s. Si vous utilisez plutôt internet, votre horloge sera au plus à 0.2s de l'heure exacte.

Pour faire des économies d'énergie, les gouvernements ont créé l'heure d'été (appelée en anglais Daylight Savings Time ou DST). Nos horloges sont avancées d'une heure et cela fait sembler nos journées plus longues. En fait, cela revient seulement à changer de fuseau horaire. Le temps primitif (UTC) est encore, et restera toujours, le même.

Nous verrons plus tard comment activer ou désactiver automatiquement l'heure d'été dans Linux.

Il n'y a rien de plus parlant que des exemples :

Si vous avez une table telle que celle-ci pour les USA ou l'Europe, envoyez-la moi s'il-vous-plaît.

Les systèmes Linux utilisent les fuseaux horaires dynamiques GLIBC basés sur /etc/localtime. Ce fichier est un lien vers (ou une copie) d'un fichier d'information de fuseau horaire situé généralement dans le répertoire /usr/share/zoneinfo.

D'un point de vue géophysique, il y a seulement 360°/15°=24 fuseaux horaires dans le monde. Mais pour rendre les choses faciles pour tous et pour tenir compte de toutes les variations politiques (comme l'heure d'été), vous trouverez des centaines de fichiers d'information de fuseau horaire dans /usr/share/zoneinfo, chacun valable pour une ville, un pays, et cætera.

Certains pays, comme le Brésil, n'ont pas un jour fixe pour passer à l'heure d'été. Il est défini chaque année quelques mois avant l'été et peut vous obliger à changer votre fichier d'information de fuseau horaire qui peut être compilé avec la commande zic à partir d'un fichier comme celui-ci.

# Fuseaux horaires du Brésil
#
# Les fuseaux horaires brésiliens sont :
# BREST: Est de Brasilia. Fernando de Noronha.
# BRST:  Brasilia, Sao Paulo, Rio, Nord-est, Sud, et cætera
# BRWST: Ouest de Brasilia. Mato Grosso, Manaus
# BRAST: Acre.
#
# En heure d'été, la lettre 'S' devient 'D'.
#
# Pour installer, exécuter :
#
# # zic Brazil.txt
#
# Les fichiers de fuseaux horaires seront installés dans
# /usr/share/zoneinfo (dépend de votre distribution). Ensuite,
# créez un lien symbolique de votre zone vers /etc/localtime :
#
# # ln -sf /usr/share/zoneinfo/Brazil/Brasilia /etc/localtime
#
#
# Si vous avez des mises à jour ou de nouveaux standards pour ce
# fichier, envoyez-les en anglais à
#
# Avi Alkalay <avi @ unix.sh>
#
# Dernière mise à jour : 18 Nov 2000
# Ce fichier est disponible sur http://avi.alkalay.net/linux/zoneinfo/
#

# Rule  NAME    FROM  TO    TYPE  IN    ON   AT    SAVE   LETTER/S
Rule    Brazil  1931  1932  -     Oct   3    0:00  1:00   D
Rule    Brazil  1932  1933  -     Mar   31   0:00  0      S
Rule    Brazil  1949  only  -     Dec   1    0:00  1:00   D
Rule    Brazil  1950  only  -     Apr   30   0:00  0      S
Rule    Brazil  1950  1952  -     Dec   1    0:00  1:00   D
Rule    Brazil  1951  only  -     Apr   16   0:00  0      S
Rule    Brazil  1952  only  -     Mar   31   0:00  0      S
Rule    Brazil  1953  only  -     Feb   28   0:00  0      S
Rule    Brazil  1963  only  -     Oct   23   0:00  1:00   D
Rule    Brazil  1964  only  -     Mar   1    0:00  0      S
Rule    Brazil  1965  only  -     Jan   31   0:00  1:00   D
Rule    Brazil  1965  only  -     Mar   31   0:00  0      S
Rule    Brazil  1965  only  -     Dec   1    0:00  1:00   D
Rule    Brazil  1966  1968  -     Mar   1    0:00  0      S
Rule    Brazil  1966  1967  -     Nov   1    0:00  1:00   D
Rule    Brazil  1984  only  -     Nov   2    0:00  1:00   D
Rule    Brazil  1985  only  -     Mar   15   0:00  0      S
Rule    Brazil  1985  only  -     Nov   2    0:00  1:00   D
Rule    Brazil  1986  only  -     Mar   15   0:00  0      S
Rule    Brazil  1986  only  -     Oct   25   0:00  1:00   D
Rule    Brazil  1987  only  -     Feb   14   0:00  0      S
Rule    Brazil  1987  only  -     Oct   25   0:00  1:00   D
Rule    Brazil  1988  only  -     Feb   7    0:00  0      S
Rule    Brazil  1988  only  -     Oct   16   0:00  1:00   D
Rule    Brazil  1989  only  -     Jan   29   0:00  0      S
Rule    Brazil  1989  only  -     Oct   15   0:00  1:00   D
Rule    Brazil  1990  only  -     Feb   11   0:00  0      S
Rule    Brazil  1990  only  -     Oct   21   0:00  1:00   D
Rule    Brazil  1991  only  -     Feb   17   0:00  0      S
Rule    Brazil  1991  only  -     Oct   20   0:00  1:00   D
Rule    Brazil  1992  only  -     Feb   9    0:00  0      S
Rule    Brazil  1992  only  -     Oct   25   0:00  1:00   D
Rule    Brazil  1993  only  -     Jan   31   0:00  0      S
Rule    Brazil  1993  only  -     Oct   17   0:00  1:00   D
Rule    Brazil  1994  only  -     Feb   20   0:00  0      S
Rule    Brazil  1994  only  -     Oct   16   0:00  1:00   D
Rule    Brazil  1995  only  -     Feb   19   0:00  0      S
Rule    Brazil  1995  only  -     Oct   15   0:00  1:00   D
Rule    Brazil  1996  only  -     Feb   11   0:00  0      S
Rule    Brazil  1996  only  -     Oct   06   0:00  1:00   D
Rule    Brazil  1997  only  -     Feb   16   0:00  0      S
Rule    Brazil  1997  only  -     Oct   06   0:00  1:00   D
Rule    Brazil  1998  only  -     Mar   01   0:00  0      S
Rule    Brazil  1998  only  -     Oct   11   0:00  1:00   D
Rule    Brazil  1999  only  -     Feb   21   0:00  0      S
Rule    Brazil  1999  only  -     Oct   03   0:00  1:00   D
Rule    Brazil  2000  only  -     Feb   27   0:00  0      S
Rule    Brazil  2000  only  -     Oct   8    0:00  1:00   D
Rule    Brazil  2001  only  -     Feb   18   0:00  0      S


# Zone  NAME                          GMTOFF  RULES/SAVE    FORMAT  [UNTIL]
Zone    Brazil/DeNoronha              -2:00   Brazil        BRE%sT
Zone    posix/Brazil/DeNoronha        -2:00   Brazil        BRE%sT
Zone    right/Brazil/DeNoronha        -2:00   Brazil        BRE%sT
Zone    Brazil/East                   -2:00   Brazil        BRE%sT
Zone    posix/Brazil/East             -2:00   Brazil        BRE%sT
Zone    right/Brazil/East             -2:00   Brazil        BRE%sT

Zone    America/Sao_Paulo             -3:00   Brazil        BR%sT
Zone    America/Rio_de_Janeiro        -3:00   Brazil        BR%sT
Zone    America/Brasilia              -3:00   Brazil        BR%sT
Zone    posix/America/Sao_Paulo       -3:00   Brazil        BR%sT
Zone    posix/America/Rio_de_Janeiro  -3:00   Brazil        BR%sT
Zone    posix/America/Salvador        -3:00   Brazil        BR%sT
Zone    posix/America/Brasilia        -3:00   Brazil        BR%sT
Zone    posix/Brazil/Central          -3:00   Brazil        BR%sT
Zone    posix/Brazil/Brasilia         -3:00   Brazil        BR%sT
Zone    posix/Brazil/Sao_Paulo        -3:00   Brazil        BR%sT
Zone    posix/Brazil/Salvador         -3:00   Brazil        BR%sT
Zone    posix/Brazil/Rio_de_Janeiro   -3:00   Brazil        BR%sT
Zone    right/America/Sao_Paulo       -3:00   Brazil        BR%sT
Zone    right/America/Rio_de_Janeiro  -3:00   Brazil        BR%sT
Zone    right/America/Salvador        -3:00   Brazil        BR%sT
Zone    right/America/Brasilia        -3:00   Brazil        BR%sT
Zone    right/Brazil/Central          -3:00   Brazil        BR%sT
Zone    right/Brazil/Brasilia         -3:00   Brazil        BR%sT
Zone    right/Brazil/Sao_Paulo        -3:00   Brazil        BR%sT
Zone    right/Brazil/Salvador         -3:00   Brazil        BR%sT
Zone    right/Brazil/Rio_de_Janeiro   -3:00   Brazil        BR%sT
Zone    Brazil/Central                -3:00   Brazil        BR%sT
Zone    Brazil/Brasilia               -3:00   Brazil        BR%sT
Zone    Brazil/Sao_Paulo              -3:00   Brazil        BR%sT
Zone    Brazil/Rio_de_Janeiro         -3:00   Brazil        BR%sT
Zone    Brazil/Salvador               -3:00   Brazil        BR%sT

Zone    Brazil/West                   -4:00   Brazil        BRW%sT
Zone    Brazil/Manaus                 -4:00   Brazil        BRW%sT
Zone    Brazil/Rondonia               -4:00   Brazil        BRW%sT
Zone    Brazil/Roraima                -4:00   Brazil        BRW%sT
Zone    Brazil/Mato_Grosso            -4:00   Brazil        BRW%sT
Zone    posix/Brazil/Manaus           -4:00   Brazil        BRW%sT
Zone    posix/Brazil/Mato_Grosso      -4:00   Brazil        BRW%sT
Zone    right/Brazil/Manaus           -4:00   Brazil        BRW%sT
Zone    right/Brazil/Mato_Grosso      -4:00   Brazil        BRW%sT
Zone    posix/America/Manaus          -4:00   Brazil        BRW%sT
Zone    right/America/Manaus          -4:00   Brazil        BRW%sT

Zone    Brazil/Acre                   -5:00   Brazil        BRA%sT

Une ligne Rule définit la date et l'heure à laquelle s'effectue un changement de fuseau horaire, tandis qu'une ligne Zone référence la règle (Rule) qui la gérera. Notez que le nom de la Zone est en fait le nom du fichier dans le répertoire /usr/share/zoneinfo et qu'il peut y avoir plusieurs noms pour le même fuseau horaire afin qu'il soit plus facile de trouver sa propre zone.

Les commentaires du fichier expliquent comment installer ces fuseaux horaires en utilisant le compilateur de fichier d'information de fuseau horaire zic. Pour le rendre effectif, vous n'avez plus qu'à créer un lien (ou copier) du fichier d'information de fuseau horaire vers /etc/localtime. Pour certaines distributions, il y a une méthode de niveau supérieur (et préférable) pour régler le fuseau horaire décrite dans Section 4.1, « Sélection du fuseau horaire ».

Après avoir fait pointer /etc/localtime vers le fichier de fuseau horaire correct, les règles de cette zone s'appliquent déjà et les changements de fuseau sont automatiques ; vous n'avez plus à changer l'heure manuellement.

La séquence suivante de commandes illustre la dynamique de la gestion des fuseaux horaires sous Linux. Notez qu'elles ont toutes été exécutées en moins d'une minute :

bash$ ls -al /etc/localtime
lrwxrwxrwx  1 root root 35 May 22  2001 /etc/localtime -> /usr/share/zoneinfo/Brazil/Brasilia
bash$ date
Fri Mar 29 20:13:38 BRST 2002
bash# ln -sf /usr/share/zoneinfo/GMT /etc/localtime
bash$ date
Fri Mar 29 23:13:47 GMT 2002
bash# ln -sf /usr/share/zoneinfo/Brazil/Brasilia /etc/localtime
bash$ date
Fri Mar 29 20:14:03 BRST 2002

À 20:13, j'étais dans le fuseau horaire par défaut du Brésil (BRST) ; ensuite, je suis passé à l'heure GMT et l'horloge du système est passée à 23:13 ! Quand votre fuseau horaire passera à l'heure d'été, vous verrez un effet similaire, mais cette fois les règles sont toutes à l'intérieur de votre fichier /etc/localtime (qui ne change pas au contraire de cet exemple).

Une application tournant sur cette machine (par exemple un serveur web générant des fichiers journaux) sera sensible à ce changement ; il est donc très important pour les développeurs de se souvenir que l'heure locale est égale à l'heure universelle actuelle plus le fuseau horaire actuel, comme décrit dans Section 2, « L'heure et la date en informatique ».

Finalement, je suis revenu à mon fuseau horaire de départ.

Sur les systèmes Red Hat Linux et dérivés, vous pouvez régler la stratégie pour l'horloge matérielle et les fuseaux horaires grâce à la commande timeconfig, qui utilise une interface conviviale. Vous pouvez aussi le faire de façon non-interactive :

bash# timeconfig "Brasil/East"         # règle l'horloge matérielle à l'heure locale
bash#                                  # et le fuseau horaire sur la zone est du Brésil
bash# 
bash# timeconfig --utc "Brasil/East"   # règle l'horloge matérielle à l'heure UTC
bash#                                  # et le fuseau horaire sur la zone est du Brésil

De toute façon, cela change le fichier /etc/sysconfig/clock qui est lu au démarrage. Vous pouvez l'éditer manuellement. Il ressemble à ceci :

ZONE="Brazil/East"
UTC=true
ARC=false

Je vous conseille de ne changer votre horloge matérielle que si vous comprenez comment obtenir l'heure exacte, comme expliqué dans Section 5, « Synchronisation précise de l'heure ».

La commande hwclock lit ou règle l'horloge matérielle en fonction des paramètres que vous lui donnez et qui sont documentés dans son manuel. Mais vous n'avez normalement pas à l'utiliser si vous avez une distribution moderne. Après avoir choisi votre stratégie pour l'horloge matérielle et les fuseaux horaires, vous pouvez utiliser la commande de haut niveau setclock pour régler correctement votre horloge matérielle. Vous n'avez pas besoin de passer de paramètres car setclock appelle intelligemment hwclock pour régler le BIOS en se basant sur l'heure courante de votre système d'exploitation. Vous devriez donc toujours utiliser la commande setclock.

Mais si vous êtes minimaliste et préférez la façon compliquée, voici quelques exemples d'utilisation de hwclock :

bash# setclock                                  # La manière simple de régler l'horloge matérielle
bash# 
bash# hwclock                                   # Lit l'horloge matérielle
bash# 
bash# hwclock --systohc --utc                   # Règle l'horloge matérielle avec l'heure UTC
bash#                                           # basée sur l'heure actuelle du système
bash# 
bash# hwclock --systohc                         # Règle l'horloge matérielle avec l'heure actuelle
bash#                                           # basée sur l'heure actuelle du système
bash# 
bash# hwclock --set --date "21 Oct 2004 21:17"  # Règle l'horloge matérielle avec l'heure spécifiée

Puisque l'heure du système est indépendante de l'horloge matérielle, tout changement dans le BIOS n'apparaîtra que lors du démarrage suivant.

Une autre option pour changer l'horloge matérielle est de redémarrer l'ordinateur et d'accéder à l'écran de configuration du BIOS. Sur les plates-formes IBM e-server zSeries vous devez le faire au niveau de z/VM parce que Linux tourne sur des machines virtuelles créées par z/VM.

Nous ne décrirons pas ici le protocole, mais comment cette magnifique invention, ajoutée à la présence envahissante d'internet, peut nous être utile. Vous pouvez en apprendre plus sur www.ntp.org.

Une fois le système configuré, NTP arrivera à garder l'heure exacte en ne faisant que de très petits ajustements pour ne pas perturber les applications en cours d'exécution.

L'heure exacte peut être obtenue en utilisant des appareils basés sur la fréquence électronique des atomes. Il existe aussi une méthode basée sur le système de satellites GPS. La première est plus fiable, mais la seconde n'est pas si mauvaise. Les deux nécessitent un matériel très spécifique et très cher, mais leurs propriétaires (en général des universités ou des laboratoires de recherche) les connectent à des ordinateurs qui font tourner un serveur NTP qui sont connectés à internet et qui vous laissent y accéder gratuitement. Et c'est grâce à eux que nous synchroniserons nos systèmes.

Vous aurez besoin de  :

Voici un exemple d'une bonne architecture :

Figure 1. Serveurs relais locaux pour NTP

Si vous avez plusieurs machines à synchroniser, ne les faites pas toutes accéder aux serveurs NTP externes que vous avez choisis. Seuls deux de vos serveurs doivent accéder aux serveurs NTP externes. Les autres machines se synchroniseront sur ces deux dernières. Nous les appellerons serveurs relais.

Vos serveurs relais peuvent être n'importe lesquelles de vos machines déjà disponibles sur votre réseau. NTP consomme très peu de mémoire et de processeur. Vous n'avez pas besoin d'une machine dédiée à cette fonction.

Astuce

Créer des alias pour les noms d'hôtes de vos serveurs relais locaux est une bonne idée. Vous pouvez définir par exemple ntp1.mon-domaine.fr et ntp2.mon-domaine.fr. Puis n'utilisez que ces noms en configurant les machines clientes. De cette façon, vous pouvez déplacer la fonctionnalité NTP vers un nouveau serveur relais (avec un adresse IP et un nom d'hôte différents) sans avoir à reconfigurer les clients. Demandez à votre administrateur DNS de créer ces alias.

Si votre machine a une heure UTC différente de plusieurs minutes par rapport aux serveurs NTP, NTP ne fonctionnera pas. Dans ce cas, vous devez d'abord faire un synchronisation complète. Je vous recommande de le faire en dehors des heures de production. Vous n'avez besoin de le faire que lors de l'initialisation de votre configuration NTP, jamais plus après :

Exemple 7. Première synchronisation

bash# ntpdate autre-ntp.gouv.fr	
24 Mar 18:16:36 ntpdate[10254]: step time server 200.100.20.10 offset -15.266188 sec
bash# ntpdate autre-ntp.gouv.fr	
24 Mar 18:16:43 ntpdate[10255]: adjust time server 200.100.20.10 offset -0.000267 sec

	Première synchronisation complète. L'horloge retardait de 15 secondes.
	Deuxième synchronisation complète, juste pour être sûr. Maintenant, nous ne retardons pratiquement plus, ce qui est une bonne chose.

La dernière étape consiste à démarrer ou à redémarrer le démon NTP sur chaque machine :

bash# service ntpd restart

Maintenant que tout est configuré, NTP va garder l'heure de votre machine synchronisée. Vous pouvez observer ce processus en utilisant la commande d'interrogation NTP (ntpq) :

bash# ntpq -p
     remote           refid      st t when poll reach   delay   offset  jitter
==============================================================================
-jj.cs.umb.edu   gandalf.sigmaso  3 u   95 1024  377   31.681  -18.549   1.572
 milo.mcs.anl.go ntp0.mcs.anl.go  2 u  818 1024  125   41.993  -15.264   1.392
-mailer1.psc.edu ntp1.usno.navy.  2 u  972 1024  377   38.206   19.589  28.028
-dr-zaius.cs.wis ben.cs.wisc.edu  2 u  502 1024  357   55.098    3.979   0.333
+taylor.cs.wisc. ben.cs.wisc.edu  2 u  454 1024  347   54.127    3.379   0.047
-ntp0.cis.strath harris.cc.strat  3 u  507 1024  377  115.274   -5.025   1.642
*clock.via.net   .GPS.            1 u  426 1024  377  107.424   -3.018   2.534
 ntp1.conectiv.c 0.0.0.0         16 u    - 1024    0    0.000    0.000 4000.00
+bonehed.lcs.mit .GPS.            1 u  984 1024  377   25.126    0.131  30.939
-world.std.com   204.34.198.40    2 u  119 1024  377   24.229   -6.884   0.421

Si vous voulez toujours avoir le service NTP sur votre machine même si vous la redémarrez, faites ceci sur chaque machine :

bash# chkconfig --level 2345 ntpd on

Cela garantira un démarrage automatique.

Si votre machine fonctionne longtemps sans redémarrage (des mois ou des années), vous remarquerez une importante différence entre la très imprécise horloge matérielle et l'heure système (maintenant très précise). Les distributions Linux modernes copient l'heure système dans l'horloge matérielle chaque fois que le système est arrêté en utilisant un mécanisme similaire à la commande setclock. De cette façon, au démarrage suivant, vous obtiendrez une date et une heure presque aussi précises que ce qu'elles étaient lors de l'arrêt de votre ordinateur.

Chrony utilise aussi le protocole NTP et est aussi conçu pour rendre l'horloge de Linux plus fiable. Il est aussi adapté à des systèmes qui n'ont pas de connexion internet. La source d'heure exacte peut donc être n'importe quelle horloge précise à partir de laquelle on puisse lire l'heure et la transmettre au programme. De plus, il est également capable d'estimer la dérive de l'horloge matérielle et, en se basant sur celle-ci, d'ajuster l'horloge matérielle au démarrage de l'ordinateur.

La version 1.20 de chrony ne supporte pas encore les horloges internes de type GPS ou les récepteurs radio DCF, mais la structure du programme rend de telles extensions possibles.

Chrony est constitué de deux parties : le démon chronyd et l'interface utilisateurchronyc.

Vous pouvez trouver chrony sur chrony.sunsite.dk/index.php