一种云平台时间同步方法与流程

本发明属于云计算技术领域，具体涉及一种云计算平台中物理层与虚拟层的时间同步方法。

背景技术：

云平台采用虚拟化技术实现物理资源的整合或划分，通过创建虚拟机来构建虚拟层；虚拟层中运行的虚拟机单元也称作虚拟节点，用户请求被拆分到不同的虚拟节点中执行分布式处理；物理资源，包括计算、存储、网络等资源，是云平台的基础设施，构成了云平台的物理层，其中每个资源为物理节点。

在云平台广泛使用的今天，云平台时间同步问题已成为必须去面对并解决的问题。云平台的时间同步包含云平台虚拟层时间同步和云平台物理层时间同步两部分内容，目前广泛使用的云平台时间同步技术主要分为两种：第一种技术是由云平台自身实现物理层时间同步，虚拟层用户根据需要实现虚拟层时间同步；华为云平台的时间同步采用该技术方案；第二种技术是在物理层时间同步基础上，通过物理层定时向虚拟层进行时间发播，实现虚拟层时间同步，麒麟云平台的时间同步采用该技术方案。测试数据表明：在局域网环境下，采用以上任何一种云平台时间同步方案，物理层的时间同步精度达到1ms、虚拟层的时间同步精度到达10ms，虚拟层的时间同步精度较物理层降低一个数量级。

综上所述，现有云平台网络时间同步技术存在以下缺点：

(1)需要分别实现物理层、虚拟层时间同步，增加额外的计算和维护成本；

无论采用分别在物理层、虚拟层实现时间同步，还是采用物理层向虚拟层的同步时间发播技术，都需要在物理层时间同步的同时考虑虚拟层时间同步，增加了额外的计算和维护成本。

(2)虚拟层守时精度低；

物理层时钟保持采用晶振实现，守时精度能达到1e-5；虚拟层的时钟保持采用软件定时器实现，存在守时稳定度低、可靠度差的问题，导致虚拟层的守时能力无法保证。即使实现虚拟层时间同步，只能对虚拟层时间进行定时校准，无法改变虚拟层守时精度低的固有弊端。

(3)虚拟层时间同步精度低；

无论采用分别在物理层、虚拟层实现时间同步，还是采用物理层向虚拟层的同步时间发播技术，虚拟层的时间同步精度要比物理层低一个数量级。其原因在于虚拟层的本质是运行在物理层的一组应用进程，受到物理层硬件cpu调度机制、虚拟层内模拟cpu调度机制双重影响，虚拟层无法达到和物理层一致的时间同步精度。

技术实现要素：

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明公开了一种云平台时间同步方法，可以实现云平台物理层时间同步、物理层与虚拟层的时间共享以及虚拟层时间同步，有效提升虚拟层守时精度和时间同步精度。

技术方案：本发明采用如下技术方案：一种云平台时间同步方法，包括如下步骤：

(1)设置时间服务器，所述时间服务器用于接收外部基准时间；

(2)将物理层的所有物理节点设置时间同步优先级，时间同步优先级别最高的物理节点与时间服务器进行时间同步，其余物理节点与时间同步优先级别最高的物理节点进行时间同步；

(3)虚拟层应用软件获取虚拟节点驻留的物理节点的机器时间。

所述时间服务器设置有卫星接收模块用于接收标准utc时间；为实现高精度守时功能，所述时间服务器还设置有原子钟模块。

物理层的所有物理节点可以按照多种规则设置时间同步优先级，本发明中优选按照物理节点的可靠性设置时间同步优先级，可靠性最高的物理节点的时间同步优先级最高。

时间同步优先级别最高的物理节点与时间服务器采用ntp协议进行时间同步；其余物理节点与时间同步优先级别最高的物理节点也采用ntp协议进行时间同步。

当时间同步优先级别最高的物理节点裁撤或故障时，选取时间同步优先级别次高的物理节点与时间服务器进行时间同步，其余物理节点与时间同步优先级别次高的物理节点进行时间同步；当时间同步优先级别最高的物理节点重新部署或恢复正常时，时间同步优先级别最高的物理节点与时间服务器进行时间同步，其余物理节点与时间同步优先级别最高的物理节点进行时间同步。

所述步骤(3)包括如下步骤：

(3.1)虚拟层应用软件调用时间获取函数；

(3.2)云平台软件读取虚拟节点驻留的物理节点机器时间，并返回给虚拟层应用软件。

有益效果：与现有技术相比，本发明公开的云平台时间同步方法具有以下优点：1、实现了云平台物理层时间同步、物理层与虚拟层的时间共享以及虚拟层时间同步；2、虚拟层直接访问物理层时钟资源技术，虚拟层共享物理层的时间同步结果与时间保持结果，虚拟层的时间同步精度、守时精度提升到与物理层相同，守时精度达到1e-5；3、虚拟层不需要额外时间同步与维持的计算和维护成本。

附图说明

图1是本发明公开的云平台时间同步方法的体系结构图；

图2是实施例中虚拟机内应用软件的天文时间函数调用时序图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明。

如图1所示，是本发明公开的云平台时间同步方法的体系结构图，1为时间服务器，用于接收外部基准时间；2为物理层，其中包含了一定数量的物理节点3；采用虚拟化技术，创建出若干虚拟机5构建虚拟层4。

本发明公开的云平台时间同步方法具体描述如下：

步骤1：设置时间服务器，所述时间服务器用于接收外部基准时间；

本实施例中，时间服务器1上设置有卫星接收模块和原子钟模块，卫星接收模块用于接收标准utc时间，为了更可靠地接收utc时间，采用多模卫星接收模块，包括gps授时信号的接收和北斗授时信号的接收。原子钟模块用于实现高精度守时。

步骤2：对物理层的所有物理节点设置时间同步优先级，时间同步优先级别最高的物理节点与时间服务器进行时间同步，其余物理节点与时间同步优先级别最高的物理节点进行时间同步；

本实施例中按照物理节点的可靠性设置时间同步优先级，可靠性最高的物理节点的时间同步优先级最高，图1中6为最高时间优先级的物理节点。

本实施例中时间服务器上装配时间发播模块，采用ntp协议向时间同步优先级别最高的物理节点发播标准utc时间，实现时间同步；其余物理节点与时间同步优先级别最高的物理节点也采用ntp协议进行时间同步，由此实现了物理层的时间同步与高精度的守时。

当时间同步优先级别最高的物理节点6裁撤或故障时，选取时间同步优先级别次高的物理节点与时间服务器进行时间同步，其余物理节点与时间同步优先级别次高的物理节点进行时间同步；当时间同步优先级别最高的物理节点重新部署或恢复正常时，时间同步优先级别最高的物理节点与时间服务器进行时间同步，其余物理节点与时间同步优先级别最高的物理节点进行时间同步。

步骤3：虚拟层应用软件获取虚拟节点驻留的物理节点的机器时间；具体包括：

(3.1)虚拟层应用软件调用时间获取函数；

(3.2)云平台软件读取虚拟节点驻留的物理节点机器时间，并返回给虚拟层应用软件。

以虚拟层应用软件获取时间为例，如图2所示，虚拟层应用软件调用时间获取函数，此函数通过云平台软件获取虚拟层应用软件驻留的物理节点的机器时间，并返回给虚拟层应用软件。