投稿

5月, 2018の投稿を表示しています

Linux カーネルおさんぽマップ〜時計編〜

イメージ
本稿では,Linux カーネルで扱える時計のうち,PTP(Precision Time Protocol)という IEEE 1588 で策定されている高精度な時計をクロックソース[1]にする場合について追っていこうと思います。
Linux における時刻同期:NTP と PTP Linux や Windows,macOS といった現在の OS のシステムクロックは,一般的にはインターネットを通じて NTP(Network Time Protocol)が同期するようになっています。
NTP を使っていればインターネットに接続されている際には大きく時刻がズレることはなく,たまにネットワーク接続が失われていてもクォーツ時計は安物の振り子式ほど時間はズレません。

では,NTP は設計としてどのくらいの誤差が考えられているのでしょうか。NTP の設計者 David L. Mills 博士は自身が実装した PDP-11 向けの OS「Fuzzball」上の実験でそれを示しており,答えは数十ミリ秒です[2]。現代のマシンと OS ならば数ミリ秒までは迫れるかもしれません。ちなみにこの論文が発表された翌年には NTP version 2 が RFC から発行されています[3]。(現在は version 4。)

NTP は日常的な利用には十分な精度があります。しかし,マイクロ秒やナノ秒といった単位での高精度さが目的ではありません。日本の NTP のサーバーとして有名な NICT(情報通信研究機構)は日本標準時の決定をしており原子時計も所有していますが,インターネットを介して NICT などのサーバーにアクセスしている時点でミリ秒やひどいときは数秒の遅れが発生するでしょう。LAN に NTP サーバーがあったとしても,アルゴリズムとして数ミリ秒の遅延を許容しています。そこで高精度な時刻同期のために存在するのが PTP です。
PTP とは PTP とは,ネットワークデバイス内の時計を高精度に同期する仕組みです。グランドマスタークロックと呼ばれる時計をマスターとして設置し,LAN の NIC たちがそれを元に同期するといったような仕組みになります。これによって,パケットのタイムスタンプをハードウェアで高精度に打つことが可能になったり,この PTP をクロックソースとしてシステムクロックを…