時鐘的基本概念

時鐘

時鐘在一般意義上指的是一個計算機的物理時間，每個計算機都會包括他們自己的物理時鐘，不同的計算機的物理可能會不同。

時鐘漂移

經過在同個地方的計算機，他們的物理也有可能會不一樣，如果他們從剛剛開始相同的時間計時開始，過了1過月，1年也可能會有快又慢，這在專業名詞上講叫做時間漂移。本質的原因是每秒的時間偏移，經過日記月累之後，就會有可能達到1秒鐘的差距，解決的辦法很簡單，就是過一段時間之後，將時間糾正回來就可以了。

UTC

UTC全稱是Coordinated Universal Time，協調世界時，又稱世界統一時間，用來進行高進度時間的同步。協調世界時以原子時秒長為基礎，在此時刻上儘量接近於世界時的一種時間計量系統。

同步物理時間

同步物理時間的主要手段分為2個External synchronization，靠的是UTC協調世界時，給定一個邊界值D>0, 滿足條件|S(t)-Ci(t)|<D,另外1個是Internal synchronization,同樣給定時間邊界D，相互之間進行同步，|Ci(t)-Cj(t)|<D。

同步系統中的時間同步

我們首先在一般情況下進行考慮，比如2個程序，相互之間只允許進行訊息傳遞來進行通訊，如何進行事件同步，假設傳輸的時間為T(trans)，假設傳送程序P1傳送的時間為t,則P2的時間應該設定成t+T(trans),這個很好理解，基於這個思路繼續，傳送的傳輸時間一般不可能是固定的，可能受網路環境的影響或快或慢，所以定義了傳輸的時間上界

Cristian時鐘同步方法

Cristian的方法利用了時間伺服器，連線上裝置並且能夠接受從UTC資源發來的訊號進行同步，以UTC的時間作為同步的時間。定義一個程序p，一個TimeServer s，請求訊息為M(r)，接收訊息M(r)，M(r)中包含了從時間伺服器中獲取的最新的時間，程序p記錄了收發的總延時T(round)，則程序p接收到訊息後，他的時間應該是p(t)=M(r)中的時間t+T(round)/2。方法大體的思路就是如此，重新體會一下這個方法有什麼弊端，明顯的一點是單點瓶頸問題，因為伺服器是單一伺服器，隨時都可能掛，所以我們可以聯想到的解決辦法是提供伺服器叢集組的方式處理，這時單點問題解決了，但是萬一有些程序故意發錯的時間給接收程序呢，如何處理，這是一個典型的拜占庭將軍問題了，這個暫時不討論，下面的演算法可以幫我們解決這個問題。

The Berkeley Algorithm

這個演算法用的是Internal synchronization的方法，給定一組計算機，選出一個作為Coordinator，作為master，這個master選擇機器中將要被同步的機器，叫做slave,通過計算與這些機器之間進行時間交換，平均快的和慢的時間，最終達到時間一致性，在比較的過程中，就可以排除明顯偏差大的時間了。

The Network Time Protocol

Cristian和Berkeley演算法都是偏向於用於小規模的內網中，而Network Time Protocol則是一種在因特網上的分散式時間服務。他定義了Time Service的結構。NTP有下面幾個特點。

1、NTP提供了一個客戶端可以從網路中精準同步UTC時間的客戶端。

2、服務端通過介面的形式方便客戶端的呼叫。

3、NTP伺服器與伺服器之間的時間同步是以層級控制的方式構成。1級節點同步2個2級節點，2（1）可能又同步2個3級節點，2(2)也可能2個3級節點。其中的時間互動協議通過資訊之間的交換。

邏輯時間和時鐘

邏輯時間，從字面上理解當然不同於物理時間，在分散式系統中，運用邏輯時間的例子也不少，假設L(i)表示的是訊息事件的發生事件，當p1程序接收到的時候，就需要對時間做遞增操作，L(i) = L(i) + 1，邏輯意義上的時間增加。

全域性有序邏輯時間--Vector Clock

Vector Clock是向量時鐘，可以可以保證全域性有序的邏輯時間，通過V<t1, t2, t3....>ti儲存了Pi程序的當前進行到的時間，當程序Pi接收到相應的訊息事件時，則在對應的位置上ti上進行ti = ti + 1的操作，當做Vector Clock向量比較的時候，需要對V每個位置上進行比較，如果V1中的ti全部小於V2中的ti時，才算事件1早於事件2發生。

參考文獻:<<Distributed Sysytems Concepts And Design>>原版第五版，author：George Coulouris，Jean Dollimore, Tim Kindberg,Gordon Blair