Trouble with Distributed Systems (3-1) - Unreliable Clocks

不可靠的时钟 (Unreliable Clocks)

时钟对应用程序来说很重要，它可以回答以下问题：

1. 这个 request 该 timeout 了吗？
2. 服务的 99 百分位回应时间为何？
3. 在前五分钟的平均 QPS 多少？
4. 使用者在我们网站会停留多久？
5. 文章什麽时候发布的？
6. Cache 什麽时候过期的？
7. log 里的错误讯息是在什麽候发生的？

在分散式系统中，时间是一件棘手的事情，因为彼此的沟通可能会延迟且又不晓得延迟多久，更甚者，每台机器在硬体内都有自己的时钟：石英振荡器 (quartz crystal oscillator)，此设备并不完全准确，所以每台机器都有自己的时间概念，这就代表了跟其他机器比起来可能有快有慢。

还好我们可以选择使用 网路时间协定 (Network Time Protocol) NTP 来同步时钟。

单调递增时钟 v.s. 日历钟 (Monotonic Versus Time-of-Day Clocks)

现代电脑有 2 个类型的时钟： 单调递增时钟 (Monotonic Clock) 和 日历钟 (Time-of-Day Clock)，区分它们是很重要的，它们有不同的用途。

日历钟 (Time-of-Day Clock)

日历钟根据了 壁时计时刻 (wall-clock time) 回传了挂上该时钟开始到现在的时间，简单说就是从 UTC 1970-01-01 开始到现在经过的秒数（或毫秒），不计算闰秒。相关函式有 Linux 的 clock_gettime(CLOCK_REALTIME) 和 Java 的 System.currentTimeMillis() 。

日历钟通常会使用 NTP 来同步时间，在特定情形中，如果本地时钟超过 NTP 服务器太多，它会强制重置且跳回先前的时间点，因为上述论点以及它们经常忽略闰秒的关系，日历钟比较不适合来测量执行时间。

单调递增时钟 (Monotonic Clock)

单调递增时钟就很适合来测量执行时间或间隔 (interval) 、timeout 或回应时间。它来自於系统启动後流逝的时间，所以它保证时间会一直往前进，相关函式有 Linux 的 clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC) 和 Java 的 System.nanoTime() 。

当 NTP 检测到电脑的石英移动太快或太慢时，NTP 有可能会调整单调递增时钟向前移动的频率（称为 slewing the clock），预设是允许时钟速率加快或减慢 0.05%，但 NTP 不会让该时钟往前或往後跳，这个特性让大多数的系统能将执行时间等等的测量精确到奈秒等级。

乾是 TGI Friday 加上明天要上班所以懒的写了，剩下的明天补上吧！