linux應用time和timezone

linux中應用層（非內核層）time是怎樣處理的？時區是怎樣設置的？夏令時時是怎樣實現的？NTP時間同步是怎麼回事？本篇文章就在嵌入式linux應用中time和timezone相關問題總結。

1. NTP

常常說時間同步，同步就是爲了獲取統一的時間參考點。同步的時間來自授時中心，如ntp.pool.org。那NTP同步的時間是什麼時間，包含時區嗎？

NTP同步的時間是UTC-0時間，全部授時中心的時間都是UTC-0時間。NTP遵循NTPv4協議，經過時間誤差來調整本地基準（或參考時間，由time()或gettimeofday()獲取）。

2. time

linux應用中的基準時間是？

經過man7 time可知UNIX systems represent time in seconds since the Epoch, 1970-01-01 00:00:00 +0000 (UTC)。

A  program can determine the calendar time using gettimeofday(2), which returns time (in seconds and microseconds) that have elapsed since the Epoch;

time(2) provides similar  information,  but only with accuracy to the nearest second.

When interpreted as an absolute time value, it represents the number of seconds elapsed since the Epoch, 1970-01-01 00:00:00 +0000 (UTC).

time()或gettimeofday()返回的時間是日曆時間，也是絕對時間，是unix系統應用基準時間。該時間表示自Epoch, 1970-01-01 00:00:00 +0000 (UTC)過去的秒數（或微妙數），與時區無關。

全部系統在同一時間調用time()返回值都同樣（除去偏差），無論在什麼時區，是否採用夏令時。

time()返回time_t，是絕對秒數。

gettimeofday()返回struct timeval，包含tv_sec絕對秒數，tv_usec絕對微妙數。 兩個函數均是系統調用。
3. timezone

時區設置由libc庫函數tzset()實現，其讀取並解析文件/etc/TZ或環境變量TZ，將時區、是否採用夏令時保存到靜態變量中，供localtime_r()轉換本地時間時調用。

void tzset (void);
extern char *tzname[2];
extern long timezone;
extern int daylight;
這些都是庫函數，包含在頭文件time.h中。

4. broken-down time分解時間

broken-down time由struct tm存儲，包含年月日周天時分秒。最典型由localtime()函數獲取，其爲本地化時間（已轉換爲系統時區時間，並由變量tm_isdst指定是否支持夏令時）。

localtime_r()是libc庫函數，調用time()將其返回的時間轉換爲本地時間，其轉換包含時區信息。

5. 字符串時間

雖然localtime()包含可識別的時間，但不便於打印，須要轉換爲字符串。

strftime()按指定格式打印時間，asctime()按標準格式打印時間。

6. date

date顯示的是本地時間（包含時區信息），底層實現調用localtime_r()（busybox實現）。也就是說date將絕對時間顯示爲本地時間，其根據時區調整顯示時間。這樣，上層應用（如時區更換）時換算更簡單（都以絕對時間爲參考）。

根據以上分析，不管時區是否改變，是否採用夏令時，日曆時間（或絕對時間）都不會改變。當設置的時區中包含夏令時時間段時，當夏令時時間切換時，上層應用調用localtime_r()自動將時間切換爲夏令時時間。

 

附：時間轉換經典配圖

 

附：時間相關概念，轉自linux編程中與時間相關的問題總結

• GMT：Greenwich Mean Time，格林尼治平均時。格林尼治標準時間是19世紀中葉大英帝國的基準時間，同時也是事實上的世界基準時間。

• UTC：Universal Time Coordinated，環球通用協調時間。基本上UTC的本質強調的是比GMT更爲精確的世界時間標準，在不須要精確到秒的狀況一般也將GMT和UTC視做等同。

• DST：Daylight Saving Time，指在夏天太陽升起的比較早時，將時鐘撥快一小時以提前日光的使用;

• CST：CST能夠同時表示美國UT-6:00，澳大利亞UT+9:30，中國UT+8:00，古巴UT-4:00四個國家的標準時間;

• Epoch：時間軸上特定的一個時間點，定義爲從格林威治時間1970年01月01日00時00分00秒。記爲1970年1月1日00:00:00 UTC。

• UNIX時間戳：英文表示爲Unix timestamp、Unix time或者POSIX time。是從Epoch開始所通過的秒數，不考慮閏秒。在大多數的UNIX系統中UNIX時間戳存儲爲32位，這樣會引起2038年問題或Y2038。

• Calendar Time：表示的意義同UNIX時間戳。

• Broken-down Time：使用tm結構存儲的時間,tm 數據結構將時間分別保存到表明年，月，日，時，分，秒等不一樣的變量中，再也不是一個使人費解的64位整數。tm數據結構是各類自定義格式轉換函數所須要的輸入形式。

• Real-Time：也稱wall-clock，即咱們人類天然感覺的時間。

• Virtual-Time：進程執行所佔用的cpu時間(即站在進程的角度看時間)，若是在過去的一秒鐘指定進程沒有被調用，則virtual time爲0s，real time爲1s。

• Prof-Time：系統在用戶態和內核態所佔用cpu時間的總和；

• clock tick：時鐘滴答，當PIT通道0的計數器減到0值時，它就在IRQ0上產生一次時鐘中斷，即一次時鐘滴答。

• jiffies：記錄着從電腦開機到如今總共的」時鐘中斷」的次數。啓動時內核將該變量初始化爲0，此後每次時鐘中斷處理程序都會增長該變量的值。jiffies類型爲無符號長整型(unsigned long)，其餘任何類型存放它都不正確。

• xtime：從cmos電路或rtc芯片中取得的時間，通常是從某一歷史時刻開始到如今的時間；

參考：

1. 解決嵌入式Linux中的時區問題

2. linux下時區的一些認識

3. time函數

4. linux編程中與時間相關的問題總結

5. NTP協議