在虚拟机中运行 NTP 服务器有哪些限制？

Question

我想在本地网络上设置多个 Stratum 2 时间服务器。与购买三台 1U 服务器相比，虚拟机肯定是一种更便宜的方式。这样做会带来什么限制？也就是说，准确性会在多大程度上受到不利影响？

此外，我的直觉是这些本地时间服务器应该驻留在不同的物理机器上，以减轻任何硬件异常。这种直觉是否正确？

编辑 我应该说“虚拟机”我并不是特别指VMware。相反，我指的是虚拟化实例的一般概念。

Answer 1

一个简单的事实是，VM 内的时钟精度仍然非常糟糕。这来自几个点，但致命的是时间漂移不是恒定的；漂移因子随时变化。NTP 是一种内置时钟补偿的协议，但它的设计内置了静态漂移因子。例如，如果一台物理机每 30 天损失 12 秒，NTP 可以对此进行补偿并且做得很好。但是，如果这台机器每 30 天会丢失 4 到 70 秒，那么 NTP 就不太擅长跟踪这种程度的变化。

使 NTP 在 VM 环境中保持同步的真正原因是，它看到的本地时钟可以在一分钟内改变其漂移系数。根据它检查其父时间源的频率，它可能会导致主要的漂移因素变化并导致它更频繁地不同步。整个组织中的不同步时间级联。

本地网络的 NTP 是一种影响相对较小的协议，内存占用非常小，并且可以愉快地搭载在您的其他网络基础架构服务器上，例如您的 DNS 和 DHCP 服务器。某些路由器还可以提供 NTP 功能，因此您可能需要研究一下。

理想情况下，您需要位于不同位置的两个独立服务器，每个服务器都与一组不同的更高层服务器同步。将两个时间服务器配置为使用另一台服务器作为“对等方”也是一个很好的主意，如果上游时间源之一出错，这将最大限度地减少对时间服务的影响；会发生层级变化，但至少不会报告不同步。最后，善待你的上游时间提供者，并在时间确定后配置你的服务器在轮询之间运行很长时间。这是“服务器”行上的“maxpoll”参数，是同步尝试之间以秒为单位的 2 次幂。

如果您绝对必须为此使用虚拟机，我会设置不少于三个这样的 NTP 服务器。每个都需要在不同的主机上，如果可能的话，在不同的数据中心。正如我刚刚建议的那样，他们需要不同的时间源，并且应该相互对等。然后将所有 NTP 客户端配置为使用所有三个作为父源。确保您的 maxpoll 值足够低，在网络外同步数据包和网络上 30 分钟之间的同步数据包之间不会超过一个半小时。在任何给定时间，三者中至少有一个是同步的。对于只能与一位时间主持人交谈的客户，他们只需要忍受偶尔出现的不同步事件。总体而言，这种情况下的时间质量不会像物理服务器那样准确。

如果我不得不说，我会说你在纯 VM 环境中的共识时间可能会在，哦，30 到 100 毫秒之内。在纯粹的物理环境中，一旦服务器启动足够长的时间来解决，您的共识时间可能会在 10 毫秒以内。

Answer 2

现在是 2023 年，这个问题的所有早期答案现在都是错误的（至少从 2016 年底以来就是如此），至少就 Linux VM 而言是这样。[以下建议可能不适用于 Windows VM。]

如果您在 2023 年或之后阅读本文，请不要相信 2013 年或更早的答案中有关最大 20-100 毫秒准确度的说法。现代虚拟机中的时间同步在 LAN 上可以实现低于 1 毫秒的精度，在消费级 Internet 连接上可以达到接近 1 毫秒的精度。

以下 ServerFault 问题包含更多最新讨论：

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这里有一些说明性的偏移图（按时间顺序排列）来支持我的主张。在某些情况下，我仍然拥有原始日志文件，我非常乐意将其提供给任何想要自行调查的人。请注意每个实例中图表的比例：

1. ntpd2016 年底，在 KVM 管理程序（在某种 Intel Xeon 上）下的 OpenStack 私有云中 运行的虚拟机：
2. ntpd2020 年中期在独立 KVM 主机（Intel Celeron 1037U 上）上 运行的虚拟机：
3. 2021 年末 运行的许多 AWS t3a.micro(AMD) 实例：chronyd
4. 2021 年末 运行的许多 AWS t4g.micro(ARM) 实例：chronyd
5. 2022 年初 运行的一些 Azure Standard_B1s(Intel) 实例：chronyd
6. chronyd2022 年末在 AWS ECS/Fargate (Intel) 中 运行的大量容器：

Answer 3

请参阅 vmware 计时文档。在 VM 中运行 NTP 守护程序可能不是一个好主意，尤其是在您需要可靠时间的情况下。

Answer 4

不幸的是，ntp 和虚拟化不能很好地结合在一起。客户端在大多数情况下都可以，但是 ntp 服务器（esp str2 及更高版本）通常无法在虚拟服务器上可靠地工作。

我是从 xen 和 xen 企业的角度进行评论的，但我相信 vmware/kvm 将是一样的。

关于不同的服务器，是的，你是对的，理想情况下它们也应该在不同的环境中，这样温度/湿度也不会影响准确性，但至少我不介意。也不要忘记，无论你做什么，它仍然不如适当的原子钟准确，所以接受这个（非常轻微的）偏差。