【科普】聽(tīng)過(guò)閏年閏月，可你聽(tīng)過(guò)閏秒嗎？

閏年閏月大家都知道，可是你聽(tīng)說(shuō)過(guò)閏秒這回事情嗎？

閏年是為了彌補(bǔ)是我們的歷法365天和地球?qū)嶋H公轉(zhuǎn)365.25天的差距，所以每4年會(huì)一年是閏年，多出來(lái)的那一天就是2月29日。

閏月則是和陰歷有關(guān)，不同于陽(yáng)歷的以公轉(zhuǎn)制定的方式，陰歷以月亮繞地球的時(shí)間來(lái)計(jì)算，所以會(huì)和陽(yáng)歷的365.25天相差10天21小時(shí)，于是，多出來(lái)的時(shí)間累積下來(lái)湊成一個(gè)月，也就是閏月了。

那么什么是閏秒？閏秒會(huì)帶來(lái)什么影響？怎么解決閏秒帶來(lái)的問(wèn)題？

閏秒定義

要了解閏秒，首先需要了解幾個(gè)基本的概念。

平均太陽(yáng)日：天空中的太陽(yáng)連續(xù)兩次出現(xiàn)最大仰角(90度)所經(jīng)歷的時(shí)間就是一個(gè)太陽(yáng)日，而又由于太陽(yáng)日的長(zhǎng)短不同，所以取一年內(nèi)的太陽(yáng)日平均值，所以可以大致的認(rèn)為一個(gè)平均太陽(yáng)日就是一天24小時(shí)。

UTC：英文為Coordinated Universal Time，中文叫做協(xié)調(diào)世界時(shí)或者世界標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，相信開(kāi)發(fā)的同學(xué)都很清楚，他是世界上調(diào)節(jié)時(shí)鐘和時(shí)間的主要時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，也是最接近格林威治標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間GMT的時(shí)間系統(tǒng)之一。

最早的時(shí)候，一秒根據(jù)平均太陽(yáng)日的1/86400來(lái)定義，這個(gè)時(shí)間依賴于地球的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)。后來(lái)直到1967年，秒被物理學(xué)重新定義，以銫133的振蕩頻率來(lái)定義秒，并可以用原子鐘來(lái)測(cè)量。

UTC的時(shí)間就是基于此來(lái)定義，而且他是一個(gè)固定的時(shí)間長(zhǎng)度。

但是由于地球自轉(zhuǎn)的速度受到潮汐加速等眾多因素的影響，平均太陽(yáng)日的時(shí)間并不固定。

為了讓UTC貼近平均太陽(yáng)日的時(shí)間，所以就產(chǎn)生了閏秒。

閏秒分為兩種形式：

1. 正閏秒，也就是在23:59:59之后一秒是23:59:60，然后才是00:00:00，很奇葩很詭異是不是。
2. 負(fù)閏秒，23:59:58的下一秒就是00:00:00，但是目前沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)負(fù)閏秒。

閏秒的時(shí)間調(diào)整一般是在6月30日或者12月31日，而離我們最近的一次閏秒的調(diào)整則是在2016年的12月31日。

從1972年到現(xiàn)在，已經(jīng)發(fā)生了20多次閏秒，對(duì)于我們的系統(tǒng)配置來(lái)說(shuō)，通過(guò)NTP的服務(wù)來(lái)進(jìn)行時(shí)間同步，如果服務(wù)器收到閏秒的處理通知，則會(huì)一級(jí)級(jí)下發(fā)到最邊緣的NTP服務(wù)器，然后通知到客戶端的操作系統(tǒng)，最終由操作系統(tǒng)來(lái)處理閏秒。

下面的表格是歷年發(fā)生閏秒的時(shí)間：

帶來(lái)的影響

雖然閏秒對(duì)普通人的日常生活沒(méi)有任何影響，但是對(duì)于開(kāi)啟NTP服務(wù)的Linux系統(tǒng)來(lái)說(shuō)有致命的風(fēng)險(xiǎn)，在Linux kernel 2.6.29之前版本存在bug，在進(jìn)行閏秒調(diào)整時(shí)可能會(huì)引起系統(tǒng)導(dǎo)致ntpd進(jìn)程死鎖，從而導(dǎo)致crash。另外由于應(yīng)用程序不能處理閏秒的問(wèn)題導(dǎo)致時(shí)間的變化，會(huì)導(dǎo)致CPU load激增。

在上一次閏秒產(chǎn)生，國(guó)外Reddit、Mozilla、FourSquare、Yelp、LinkedIn和Gawker都產(chǎn)生了一定的問(wèn)題，其中Reddit宕機(jī)時(shí)間超過(guò)1個(gè)半小時(shí)。其中，或許你能很明顯的看到異常錯(cuò)誤信息：kernel[81951.244556] Clock: inserting leap second 23:59:60 UTC

另外，針對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)方面，23:59:60時(shí)間的問(wèn)題兼容也不盡相同。

PostgreSQL：PostgreSQL可以兼容23:59:60的寫(xiě)法，不會(huì)報(bào)錯(cuò)。

Mysql：Mysql還不支持60秒寫(xiě)法，閏秒時(shí)必須使用unix time來(lái)表示時(shí)間，否則會(huì)報(bào)錯(cuò)。

根據(jù)目前的信息來(lái)看，Linux內(nèi)核版本高于2.6.29修復(fù)了這個(gè)問(wèn)題，NTP版本高于4.2.2p1-9會(huì)把這一秒的時(shí)間分散到大約2000秒中，低于該版本的話則會(huì)直接加一秒或者減一秒。

解決方案

最簡(jiǎn)單直接的方法就是閏秒發(fā)生前停止ntpd服務(wù)，閏秒結(jié)束后再開(kāi)啟。

提前一天停止ntp?/etc/init.d/ntpd?stop
重置系統(tǒng)時(shí)間?date?-s?"`date`"
重新開(kāi)啟ntp?ntp/etc/init.d/ntpd?start

但是有一個(gè)很明顯的問(wèn)題就是，大公司一個(gè)服務(wù)上千臺(tái)機(jī)器，操作起來(lái)成功太高，而且停止同步是否會(huì)帶來(lái)其他的問(wèn)題不好評(píng)估影響面。

目前像google、阿里、amazon都有一些具體的應(yīng)對(duì)方案，使用云服務(wù)的話可能不需要用戶關(guān)心這方面的問(wèn)題，如果是自己機(jī)房托管的話那么可能需要運(yùn)維開(kāi)發(fā)人員手動(dòng)處理了。

以國(guó)內(nèi)阿里云的處理方案舉例，amazon同樣也是采用該方案

阿里云的ECS云服務(wù)器的NTP服務(wù)采用忽略閏秒時(shí)刻的跳秒，緩慢同步消除閏秒帶來(lái)的1秒誤差的方案來(lái)面對(duì)閏秒事件，實(shí)際上采用的方案是閏秒發(fā)生前，每秒比UTC慢1/86400，經(jīng)過(guò)12小時(shí)（43200秒）后，會(huì)比UTC慢0.5秒，閏秒發(fā)生之后，每秒和UTC誤差減少1/86400，經(jīng)過(guò)12小時(shí)（43200秒）后，-0.5的誤差消除。國(guó)外Amazon也是這樣的解決方案。

具體時(shí)間同步方案如下表格所示：

如何預(yù)測(cè)避免

實(shí)際上，由于地球自轉(zhuǎn)的時(shí)間無(wú)法計(jì)算，他有可能變快，也有可能變慢，受到潮汐、天氣和熔態(tài)金屬在地球核心的流動(dòng)等各方面因素的影響，下一次閏秒的時(shí)間無(wú)法預(yù)估，但是國(guó)際地球自轉(zhuǎn)和參考系服務(wù)（IERS）會(huì)提前6個(gè)月公布下一次閏秒的時(shí)間。

巨人的肩膀：

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