一种基于PTP协议的服务器间时钟同步系统和方法与流程

本发明涉及服务器时钟同步技术，具体的说是一种基于ptp协议的服务器间时钟同步系统和方法。

背景技术：

某些对于时间同步要求较高的应用，例如股票、期货、外汇甚至网络支付等，对服务器之间的时钟同步要求非常高。

目前，服务器大多采用的是ntp同步技术，时间同步通常能够达到100ms以上，而且无法对硬件时钟进行同步。然而，面对当前同步交易的应用时间同步要求越来越高，ntp技术也越来越难以适应这种要求。因此，急需开发设计一种服务器之间高度时钟同步的系统或方法，实现服务器时间同步上的技术突破。

技术实现要素：

本发明针对目前技术发展的需求和不足之处，提供一种基于ptp协议的服务器间时钟同步系统和方法。

本发明所述一种基于ptp协议的服务器间时钟同步系统和方法，解决上述技术问题采用的技术方案如下：所述基于ptp协议的服务器间时钟同步系统，其系统架构包括：

卫星导航信息接收端，用于接收授时信号，并将授时信号转成ptp信号通过网络端口输出；

同步以太网交换机，支持同步以太网协议的交换机，支持ptp信号转发；

各地服务器，服务器之间相互产生交易并部署在多地，各地服务器为常规服务器；各地服务器设置ptp模块，用于服务器接收ptp信号，并解析时钟和时间信息；

各地服务器开机时均默认本地时钟启动，进入操作系统后加载ptp模块驱动，通过访问同步以太网交换机获取从卫星导航信息接收端传输过来的ptp信号；各地服务器对ptp信号进行解析，获得时钟和时间信息，并将时钟信息提供给系统硬件，时间信息同步到操作系统。

进一步，所述卫星导航信息接收端采用gps或北斗信号接收器；gps或北斗信号接收器接收gps或北斗信号并进行解析，获取时钟和时间信息，转成符合ieee1588标准的ptp信号后，通过以太网发送到同步以太网交换机。

进一步，该服务器间时钟同步系统还包括若干地级交换机，各地服务器通过各自的地级交换机连接至同步以太网交换机。

进一步，各地服务器均设置：

网络phy，用于接收网络接口传来的ptp信号，网络接口连接至地级交换机接收ptp信号；

ieee1588smu芯片，连接至网络phy，接收ptp信号中的1pps信号，进行时钟同步，产生服务器内部芯片所需的时钟；

网卡芯片，支持1588协议，网卡芯片连接至网络phy，接收网络phy发送的时间信息，并将时间信息发到操作系统下的ptp模块，系统将时间进行同步；

ptp模块将接收到的时间信息不断的与网卡芯片接收到的信息进行比较，最终获取准确的时间，控制与gps或北斗时间的误差在一定范围内。

进一步，网络接口采用rj45，或/和网络phy采用marvell的88e1548，或/和ieee1588smu芯片采用idt的82p33814，或/和网卡芯片采用intel的i350。

一种基于ptp协议的服务器间时钟同步方法，包括：

步骤一，服务器加载ptp模块；

具体的，各地服务器开机时默认从本地时钟启动，进入操作系统后，服务器系统加载ptp模块；

步骤二，服务器获取ptp信号；

具体的，各地服务器访问同步以太网交换机，获取从卫星导航信息接收端传输过来的ptp信号；

步骤三，服务器获得时钟和时间信息；

具体的，各地服务器对ptp信号进行解析，获得时钟和时间信息，并将时钟信息提供给系统硬件，时间信息同步到操作系统。

进一步，所述步骤二，

gps或北斗信号接收器接收gps或北斗信号并进行解析，获取时钟和时间信息，转成符合ieee1588标准的ptp信号后通过以太网发送到同步以太网交换机；

各地服务器通过各自的地级交换机访问同步以太网交换机，获取从gps或北斗信号接收器传输过来的ptp信号。

进一步，所述步骤三，

各地服务器的网络接口连接至各自的地级交换机，接收ptp信号，并传送给网络phy，网络phy将ptp信号中的1pps（秒脉冲）信号发送给ieee1588smu芯片，ieee1588smu芯片接收后进行时钟同步，并产生服务器内部芯片所需的时钟；

同时，网络phy将时间信号发送给支持1588协议的网卡芯片，网卡芯片接收到时间信息后会发到操作系统下ptp模块，系统将时间进行同步。

进一步，所述步骤三，

ptp模块将接收到的时间信息不断的与网卡芯片接收到的信息进行比较，最终获取准确的时间，控制与gps或北斗时间的误差在一定范围内。

本发明所述一种基于ptp协议的服务器间时钟同步系统和方法，与现有技术相比具有的有益效果是：本发明通过支持gps/北斗信号接收器、支持同步以太网协议的交换机和采用ptp技术的服务器互相联合，各地服务器通过网络phy芯片、ieee1588smu芯片、支持ieee1588同步的网卡芯片集成化设计，实现多地多台服务器之间的高精度时钟时间同步，减少了跨服务器时间通信延时，有效解决需要低交易延时应用需求；

提高了服务器之间，尤其是跨机房、跨地域的服务器之间的时间同步精度，能够方便的部署在各个关键应用领域，确保服务器之间的延时达到10us以下，能够大幅度提高应用交易的可靠性。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术内容，下面对本发明实施例或现有技术中所需要的附图做简单介绍。显而易见的，下面所描述附图仅仅是本发明的一部分实施例，对于本领域技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，但均在本发明的保护范围之内。

附图1为实施例1基于ptp协议的服务器间时钟同步系统的示意图；

附图2为实施例3各地服务器内部通过ptp协议同步时间的示意框图。

具体实施方式

为使本发明的技术方案、解决的技术问题和技术效果更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明的技术方案进行清查、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下获得的所有实施例,都在本发明的保护范围之内。

实施例1:

本实施例提出一种基于ptp协议的服务器间时钟同步系统，如附图1所示，其系统架构包括：

卫星导航信息接收端，用于接收授时信号，并将授时信号转成ptp信号通过网络端口输出；ptp信号是精确时钟同步协议信号；

同步以太网交换机，为支持同步以太网协议的交换机，支持ptp信号转发；

若干服务器，服务器之间相互产生交易并部署在多地，各地服务器为常规服务器，并且服务器设置ptp模块，是服务器接收ptp信号并能够解析时钟和时间信息。

本实施例服务器间时钟同步系统，各地服务器开机时默认本地时钟启动，进入操作系统后加载ptp模块驱动，通过访问同步以太网交换机获取从卫星导航信息接收端传输过来的ptp信号；各地服务器对ptp信号进行解析，获得时钟和时间信息，并将时钟信息提供给系统硬件，时间信息同步到操作系统。

本实施例还提出一种基于ptp协议的服务器间时钟同步方法，其技术方案与实施例1服务器间时钟同步系统可以相互参照，实现流程包括：

步骤一，服务器加载ptp模块；

具体的，各地服务器开机时默认从本地时钟启动，进入操作系统后，服务器系统加载ptp模块。

步骤二，服务器获取ptp信号；

具体的，各地服务器访问同步以太网交换机，获取从卫星导航信息接收端传输过来的ptp信号。

步骤三，服务器获得时钟和时间信息；

具体的，各地服务器对ptp信号进行解析，获得时钟和时间信息，并将时钟信息提供给系统硬件，时间信息同步到操作系统。

实施例2：

本实施例提出的一种基于ptp协议的服务器间时钟同步系统，在实施例1的基础上，卫星导航信息接收端具体采用gps或北斗信号接收器，进一步增加技术方案的实用性和可行性。

所述卫星导航信息接收端采用gps或北斗信号接收器，其中，gps是美国全球定位系统，北斗是中国北斗导航系统，简记为bds（beidounavigationsatellitesystem）；gps或北斗信号接收器接收gps或北斗信号并进行解析，获取时钟和时间信息，转成ptp信号后通过以太网发送到同步以太网交换机，ptp信号进入公网。

该服务器间时钟同步系统还包括若干地级交换机，地级交换机连接至同步以太网交换机，用于各地服务器通过各自的地级交换机（可以部署在本地机房）接收ptp信号。

本实施例还提出一种基于ptp协议的服务器间时钟同步方法，其技术方案与实施例2服务器间时钟同步系统可以相互参照，实现流程包括：

步骤一，服务器加载ptp模块；

具体的，各地服务器开机时默认从本地时钟启动，进入操作系统后，服务器系统加载ptp模块。

步骤二，服务器获取ptp信号；

具体的，各地服务器通过各自的地级交换机访问同步以太网交换机，获取从gps或北斗信号接收器传输过来的ptp信号。

进一步，gps或北斗信号接收器接收gps或北斗信号并进行解析，获取时钟和时间信息，转成ptp信号后通过以太网发送到同步以太网交换机。

步骤三，服务器获得时钟和时间信息；

具体的，各地服务器对ptp信号进行解析，获得时钟和时间信息，并将时钟信息提供给系统硬件，时间信息同步到操作系统。

实施例3：

本实施例提出的一种基于ptp协议的服务器间时钟同步方法，在实施例2的基础上，增加了服务器获得时钟和时间信息的一种具体技术方案，进一步完善整体技术内容，增强了本实施例的技术方案的可行性。除下述技术方案，各地服务器内部通过ptp协议同步时间所采用的其他方案，只要能够实现服务器间同步时间的目的，均在本实施例的保护范围之内。

本实施例服务器间时钟同步方法，在实施例2服务器间时钟同步方法的基础上，服务器获得时钟和时间信息的具体过程为：

gps/北斗信号接收器接收gps/北斗授时信号，将gps信号的时间和时钟信息转成符合ieee1588标准的ptp信号，通过以太网对外输出；同步以太网交换机接收以太网ptp信号，支持协议转发，将时间和时钟信号信息转发给各地低级交换机。

各地服务器的网络接口（一般为rj45）连接各自地级交换机接收符合ieee1588标准的ptp信号，并传输给网络phy，这里网络phy可以采用marvell的88e1548；网络phy将ptp信号中的1pps（秒脉冲）信号发送给ieee1588smu芯片（同步管理单元），ieee1588smu芯片可以采用idt的82p33814；ieee1588smu芯片接收后进行时钟同步，并产生服务器内部芯片所需的时钟，例如cpu、pcie设备的100mhz信号等；

同时，网络phy将时间信号发送给支持1588协议的网卡芯片，网卡芯片可以采用intel的i350，网卡芯片接收到时间信息后会发到操作系统下ptp模块，系统将时间进行同步。

进一步，ptp模块将接收到的时间信息不断的与网卡芯片接收到的信息进行比较，最终获取准确的时间，控制与gps或北斗时间的误差在一定范围内，例如不超过10us。

本实施例还提出一种基于ptp协议的服务器间时钟同步系统，在实施例2服务器间时钟同步系统的基础上，增加了各地服务器的一种技术方案，其技术方案可以与实施例3服务器间时钟同步方法相互参照。

该服务器间时钟同步系统，如附图2所示，各地服务器上均设置：

网络phy，用于接收网络接口传来的ptp信号，网络接口连接至地级服务器接收符合ieee1588标准的ptp信号；

具体的，网络接口一般采用rj45接口,网络phy可以采用marvell的88e1548。

ieee1588smu芯片，连接至网络phy，接收ptp信号中的1pps信号，进行时钟同步，产生服务器内部芯片所需的时钟，例如cpu、pcie设备的100mhz信号等。

具体的，ieee1588smu芯片可以采用idt的82p33814。

网卡芯片，支持1588协议，网卡芯片连接至网络phy，接收网络phy发送的时间信息，并将时间信息发到操作系统下的ptp模块，系统将时间进行同步。

具体的，网卡芯片可以采用intel的i350；ptp模块将接收到的时间信息不断的与网卡芯片接收到的信息进行比较，最终获取准确的时间，控制与gps或北斗时间的误差在一定范围内，例如不超过10us。

本实施例服务器间时钟同步系统，各地服务器通过hardware（硬件）、kernelspace（操作系统内核）、userspace（操作系统ptp模块）共同协作，由hardware通过网络接口接收ieee1588标准的ptp信号，由kernelspace调用网卡驱动将时间信息发送到操作系统，由userspace下的ptp模块将接收到的时间信息不断的与网卡接收进来的信息进行比对，最终获取准确的时间，确保与gps或北斗时间误差控制在一定范围内，实现系统时间同步。

以上应用具体个例对本发明的原理及实施方式进行了详细阐述，这些实施例只是用于帮助理解本发明的核心技术内容，并不用于限制本发明的保护范围，本发明的技术方案不限制于上述具体实施方式内。基于本发明的上述具体实施例，本技术领域的技术人员在不脱离本发明原理的前提下，对本发明所作出的任何改进和修饰，皆应落入本发明的专利保护范围。