Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Басқаша тәуелсіз сағаттардың үйлестірілуі
Coordination of otherwise independent clocks
Сағат синхрондау – компьютерлік ғылым және инженерия саласындағы, әр түрлі тәуелсіз сағаттарды үйлестіруге бағытталған тақырып. Тіпті бастапқыда дәл орнатылған жағдайда да, нақты сағаттар белгілі бір уақыт өткен соң сағаттың жылдамдығындағы шағын айырмашылықтарға байланысты өзгеше болып кетеді. Бұл жылдамдық айырмашылығы салдарынан туындайтын бірнеше мәселе бар, және оларға әртүрлі шешімдер ұсынылады, бірақ кейбіреулері нақты жағдайларға қарай басқаларынан артық тиімді болуы мүмкін.
Clock synchronization is a topic in computer science and engineering that aims to coordinate otherwise independent clocks. Even when initially set accurately, real clocks will differ after some amount of time due to clock drift, caused by clocks counting time at slightly different rates. There are several problems that occur as a result of clock rate differences and several solutions, some being more acceptable than others in certain contexts.
Терминология
Сүрлемдік байланыста сағаттық синхрондау, толық фазалық синхрондауға қарағанда, жиілік синхрондауын қамтамасыз ететін сағатты қалпына келтіруді білдіре алады. Мұндай сағаттық синхрондау телекоммуникациядағы синхрондау және автоматты түрде бад жылдамдығын анықтау үшін қолданылады. Плезиохронды немесе изохронды жұмыс – жиілік синхрондауға және фазалық синхрондауға қатысты шамалы шектеулері бар жүйе. Синхронды жұмыс жиіліктен өзге уақытқа да негізделген, күшті синхрондауды білдіреді.
In serial communication, clock synchronization can refer to clock recovery which achieves frequency synchronization, as opposed to full phase synchronization. Such clock synchronization is used in synchronization in telecommunications and automatic baud rate detection. Plesiochronous or isochronous operation refers to a system with frequency synchronization and loose constraints on phase synchronization. Synchronous operation implies a tighter synchronization based on time perhaps in addition to frequency.
Қиындықтар
Уақытты шағын масштабта басқарудағы қиындықтар салдарынан, бірнеше компьютерлерге ортақ жаһандық уақытты анықтау қажет болатын таратылған есептеулерде сағаттың қабысуымен (clock skew) байланысты мәселелер күрделене түседі. Мысалы, Unix жүйелерінде make командасы жаңа немесе өзгертілген кодты компиляциялау үшін қолданылады және өзгермеген кодты қайта компиляциялаудан аулақ болуға тырысады. Make командасы қай бастапқы файлдарды қайта компиляциялау керектігін анықтау үшін оның жұмыс істейтін машинасының сағатын пайдаланады. Егер бастапқы файлдар бөлек файл серверінде сақталса және екі машинаның сағаттары синхронды болмаса, make бағдарламасы дұрыс нәтижелерді шығармайды. Ағынмен берілетін медианың нақты көшірілуі үшін синхрондау қажет. Сағат синхрондау - Ethernet жүйелерінде аудионы қолданудың маңызды құралы.
As a result of the difficulties managing time at smaller scales, there are problems associated with clock skew that take on more complexity in distributed computing in which several computers will need to realize the same global time. For instance, in Unix systems the make command is used to compile new or modified code and seeks to avoid recompiling unchanged code. The make command uses the clock of the machine it runs on to determine which source files need to be recompiled. If the sources reside on a separate file server and the two machines have unsynchronized clocks, the make program might not produce the correct results. Synchronization is required for accurate reproduction of streaming media. Clock synchronization is a significant component of audio over Ethernet systems.
Шешімдер
Орталық сервері бар жүйеде синхрондау шешімі оңай; сервер жүйе уақытын анықтайды. Кристиан алгоритмі және Беркли алгоритмі осы ортадағы сағатты синхрондау мәселесіне болатын шешімдер. Бөлінген есептеулерде мәселе күрделене түседі, себебі жаһандық уақытты анықтау қиын. Интернетте ең көп қолданылатын сағатты синхрондау шешімі – Желілік уақыт протоколы (NTP), ол пайдаланушы датаграммалық протоколы (UDP) арқылы хабар алмасуға негізделген қабатты клиент-сервер архитектурасы. Лампорттың уақыт белгілері және векторлық сағаттар – бөлінген есептеулердегі логикалық сағаттың ұғымдары. Сымсыз желіде мәселе одан да қиынға соғады, себебі сымсыз ортада синхрондау пакеттерінің қақтығысу мүмкіндігі және төмен құнмен жасалған сымсыз құрылғылардағы сағаттардың жоғары жылдамдықпен өзгеруі мүмкін.
In a system with a central server, the synchronization solution is trivial; the server will dictate the system time. Cristian's algorithm and the Berkeley algorithm are potential solutions to the clock synchronization problem in this environment. In distributed computing, the problem takes on more complexity because a global time is not easily known. The most used clock synchronization solution on the Internet is the Network Time Protocol (NTP) which is a layered client server architecture based on User Datagram Protocol (UDP) message passing. Lamport timestamps and vector clocks are concepts of the logical clock in distributed computing. In a wireless network, the problem becomes even more challenging due to the possibility of collision of the synchronization packets on the wireless medium and the higher drift rate of clocks on low cost wireless devices.
Беркли алгоритмі
Беркли алгоритмі радиосағаттың жоқ жүйелер үшін қолайлы. Бұл жүйеде нақты уақытты анықтаудың басқа тәсілі жоқ, сондықтан әлемдік орташа уақытты жаһандық уақыт ретінде сақтау қажет. Уақыт сервері уақыт клиенттерінен уақытты белгілі бір интервалмен сұрап алады, нәтижелерді орташалайды, содан кейін клиенттерге орташа уақытқа жеткені үшін жергілікті сағаттарына енгізілуі тиіс түзетулерді жібереді. Бұл алгоритм ішкі сағаттардың тек көрсеткіштері ғана емес, сонымен қатар жылдамдығы да әртүрлі болуы мүмкін екенін көрсетеді.
The Berkeley algorithm is suitable for systems where a radio clock is not present. This system has no way of making sure of the actual time other than by maintaining a global average time as the global time. A time server will periodically fetch the time from all the time clients, average the results, and then report back to the clients the adjustment that needs be made to their local clocks to achieve the average. This algorithm highlights the fact that internal clocks may vary not only in the time they contain but also in the clock rate.
Сағат үлгісін алу арқылы өзара желі синхрондау
Сағаттық дискретизация арқылы өзара желілік синхронизация (CS MNS) таратылған және мобильдік қолданбалар үшін қолайлы. Ол тікелей байланысы жоқ, бірақ аралас байланысқан түйіндерді қамтитын тор желілерінде кеңейтілгенін көрсетті, сондай-ақ IEEE 802.11 және оған ұқсас стандарттармен үйлесімді. Ол бірнеше микросекундқа дейін дәл болуы мүмкін, бірақ көршілес түйіндер арасындағы байланыста минималды кешігумен (1 микросекундтан кем) тікелей физикалық сымсыз байланысты қажет етеді, бұл көршілес түйіндер арасындағы қашықтықты бірнеше жүз метрге дейін шектейді.
Clock sampling mutual network synchronization (CS MNS) is suitable for distributed and mobile applications. It has been shown to be scalable over mesh networks that include indirectly linked non adjacent nodes, and is compatible with IEEE 802.11 and similar standards. It can be accurate to the order of few microseconds, but requires direct physical wireless connectivity with negligible link delay (less than 1 microsecond) on links between adjacent nodes, limiting the distance between neighboring nodes to a few hundred meters.
Кристианның алгоритмі
Кристианның алгоритмі уақыт серверінің болуына тікелей байланысты. Уақыт сервері радиосағат немесе басқа да жоғары дәлдікке ие уақыт көзі арқылы өз сағатын дұрыс уақытта ұстап тұрады, ал жүйедегі қалған барлық компьютерлер осы сервермен синхронды болады. Уақыт клиенті уақыт серверіне процедуралық шақыру жасау арқылы өз сағатын синхронды ұстайды. Осы алгоритмнің түрлері желідегі радио толқындардың таралу уақытын ескере отырып, уақытты одан да дәл есептейді.
Cristian's algorithm relies on the existence of a time server. The time server maintains its clock by using a radio clock or other accurate time source, then all other computers in the system stay synchronized with it. A time client will maintain its clock by making a procedure call to the time server. Variations of this algorithm make more precise time calculations by factoring in network radio propagation time.
Спутниктік навигациялық жүйелер
GPS-ті навигация үшін ғана емес, сағаттарды синхрондау үшін де пайдалануға болады. GPS уақыт сигналдарының қатесі ±10 наносекунд құрайды. Синхрондау үшін GPS (немесе басқа спутниктік навигация жүйелерін) қолдану үшін, аспанға кедергісіз көрініс беретін антеннаға қосылған қабылдағыш қажет.
In addition to its use in navigation, the Global Positioning System (GPS) can also be used for clock synchronization. The accuracy of GPS time signals is ±10 nanoseconds. Using GPS (or other satellite navigation systems) for synchronization requires a receiver connected to an antenna with unobstructed view of the sky.
Инструментациялық топтың уақыт кодтары
IRIG уақыт кодтары – уақыт туралы ақпаратты берудің стандартты форматтары. Нақты уақытты анықтауға арналған атомдық жиілік стандарттары және GPS қабылдағыштары көбінесе IRIG шығысымен жабдықталады. Стандарттарды АҚШ әскерилерінің Inter Range Instrumentation Group (IRIG) телекоммуникациялық жұмыс тобы, Range Commanders Council стандарттау органы жасаған. Осы стандарттар бойынша жұмыс 1956 жылдың қазанында басталды, ал алғашқы стандарттар 1960 жылы бекітілді.
IRIG timecodes are standard formats for transferring timing information. Atomic frequency standards and GPS receivers designed for precision timing are often equipped with an IRIG output. The standards were created by the Telecommunications Working Group of the United States military's Inter Range Instrumentation Group (IRIG), the standards body of the Range Commanders Council. Work on these standards started in October 1956, and the original standards were accepted in 1960.
Желілік уақыт протоколы
Желілік уақыт протоколы (NTP) – Интернет желісінде кеңінен қолданылатын, өте сенімді протокол. Ол жылдар бойы сынақтан өткендіктен, сенімсіз желілерде таратылған уақытты синхрондау протоколдарының қазіргі заманғы ең жетілген технологиясы деп есептеледі. NTP протоколы ашық Интернет желісінде синхрондау қатесін бірнеше миллисекундқа дейін, ал жергілікті желілерде миллисекундтың бір бөлігіне дейін төмендетуге мүмкіндік береді. NTP протоколының қарапайым нұсқасы – Simple Network Time Protocol (SNTP) бір реттік, күйсіз біріншілік/екіншілік синхрондау протоколы ретінде де қолданылуы мүмкін, бірақ NTP-ның күрделі мүмкіндіктеріне ие болмағандықтан, өнімділігі мен сенімділігі айтарлықтай төмен.
Network Time Protocol (NTP) is a highly robust protocol, widely deployed throughout the Internet. Well tested over the years, it is generally regarded as the state of the art in distributed time synchronization protocols for unreliable networks. It can reduce synchronization offsets to times of the order of a few milliseconds over the public Internet, and to sub millisecond levels over local area networks. A simplified version of the NTP protocol, Simple Network Time Protocol (SNTP), can also be used as a pure single shot stateless primary/secondary synchronization protocol, but lacks the sophisticated features of NTP, and thus has much lower performance and reliability levels.
Дәлдік уақыт протоколы
Precision Time Protocol (PTP) – жергілікті желілер арқылы өте жоғары дәлдікте уақытты жеткізуге арналған бас/құл протоколы.
Precision Time Protocol (PTP) is a master/slave protocol for delivery of highly accurate time over local area networks.
Бағалауды таратуды үйлестіру
Бағыттамалық эфирлік уақыт синхрондау (RBS) алгоритмі сымсыз және сенсорлық желілерде кеңінен қолданылады. Осы схемада бастаушы қабылдағыштардың сағаттарын реттеуге шақыру үшін сілтемелік хабарлама таратады.
The Reference Broadcast Time Synchronization (RBS) algorithm is often used in wireless networks and sensor networks. In this scheme, an initiator broadcasts a reference message to urge the receivers to adjust their clocks.
Бағыттамалық хабар тарату инфрақұрылымы синхрондау
Референциялық эфирлік инфрақұрылым синхрондау (RBIS) протоколы – RBS сияқты, қабылдағыш/қабылдағыш синхрондау үлгісіне негізделген, бас/құл синхрондау протоколы. Ол IEEE 802.11 сымсыз желілерінде инфрақұрылым режимінде (яғни, қолжетімділік нүктесімен үйлестірілген) конфигурацияланған кезде қолдануға арналған. Протокол қолжетімділік нүктесіне ешқандай өзгеріс енгізуді қажет етпейді.
The Reference Broadcast Infrastructure Synchronization (RBIS) protocol is a master/slave synchronization protocol, like RBS, based on a receiver/receiver synchronization paradigm. It is specifically tailored to be used in IEEE 802.11 wireless networks configured in infrastructure mode (i. e., coordinated by an access point). The protocol does not require any modification to the access point.
Синхронды Этернет
Синхронды Эфирнет синхронды режимде Эфирнетті пайдаланады, және Ақ қоян жобасындағы PTP сияқты синхрондау протоколдарымен біріктірілгенде, бір наносекундтан да төмен синхрондау дәлдігіне қол жеткізіледі.
Synchronous Ethernet uses Ethernet in a synchronous manner such that when combined with synchronization protocols such as PTP in the case of the White Rabbit Project, sub nanosecond synchronization accuracy is achieved.
Сымсыз арнайы желілер
Синхрондау сымсыз желілерде синхрондау хабарламаларын көп сатылы түрде жіберу арқылы қамтамасыз етіледі, және әрбір түйін синхрондау хабарламасын тікелей жіберген түйінмен кезең-кезеңімен синхрондайды. Мысалы, Flooding Time Synchronization Protocol (FTSP). Осы зерттеудің нәтижелері қаржы нарығы қолданбаларында сынақтан өтуде.
Synchronization is achieved in wireless ad hoc networks through sending synchronization messages in a multi hop manner and each node progressively synchronizing with the node that is the immediate sender of a synchronization message. Examples include Flooding Time Synchronization Protocol (FTSP), The findings of this research are being tested in financial market applications.