CN109194432B - 一种kvm下多虚拟机时间同步系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种KVM下多虚拟机时间同步系统，其特征在于，包括：输入模块：其用于接收PTP服务器端发过来的同步报文；处理模块：进行PTP网卡对时协议处理；输出模块：为虚拟机提供时间同步后台守护进程(chronyd)获取宿主机系统时间。本发明将PTP高精度对时系统的使用从单机环境扩展到多虚拟机间的时间同步，解决了虚拟机采用NTP时间同步精度在毫秒级别精度差的问题，为高性能计算和云服务等时间要求严格的服务提供准确时间保障。
Description
技术领域
本发明涉及网络通信系统领域，尤其涉及到一种KVM下多虚拟机时间同步系统。
背景技术
PTP的典型应用领域是测量和控制系统、工业自动化、电力系统以及分布式运动控制系统。时间统一，是分布在不同位置的设备和系统协同工作的基础。PTP是精确网络时钟同步协议，当网卡硬件支持PTP的时候，能达到微秒级的对时精度，比NTP要更加的精确。但是虚拟化环境，希望运行在宿主机上的所有的虚拟机能从宿主机获取高精度的时间，这引入了KVM下多虚拟机间PTP高精度时间同步，KVM下多虚拟机时间同步系统是指KVM虚拟化宿主机通过IEEE1588精确时间同步PTP协议获取精确的系统时间，KVM之上的多个虚拟机通过和宿主机系统时间快速同步，从而达到精确对时的功能，。目前KVM通过PCIe直通的方式一个虚拟机只能绑定一个网卡，该网卡不能为其他虚拟机使用，所以不能使用PTP网卡的硬件时钟直接来为多个虚拟机提供时间同步。chrony是开源的，它能保持系统时钟与时钟服务器同步，让时间保持精确。chronyd是一个后台运行的守护进程，用于调整内核中运行的系统时钟和时钟服务器同步,它确定计算机增减时间的比率，并对此进行补偿。
发明内容
针对现有技术中的缺陷和应用上的需求，本发明提供一种KVM下多虚拟机时间同步系统，本发明将PTP协议引入云操作系统中，实现高精度时间同步。本发明提出宿主机的系统时间通过硬件PTP对时得到微秒级别的精度，然后多个虚拟机通过chronyd同步软件和系统调用(hypercal)方式和宿主机进行同步，可以得到微秒级的同步精度，该方法适用于Linux和vxWorks系统。
本发明是根据以下技术方案实现的：
一种KVM下多虚拟机时间同步系统，其特征在于，包括：
输入模块：其用于接收PTP服务器端发过来的同步报文；
处理模块：进行PTP网卡对时协议处理；
输出模块：为虚拟机chronyd提供系统调用接口获取宿主机系统时间。
上述技术方案中，所述输入模块包括RJ45接口和10/100/1000Mb的物理层PHY芯片，通过媒体独立接口或者千兆以太网接口与Intel PTP网卡相连，用于和远端PTP主设备收发报文的物理链路；网络驱动作为TCP/IP报文的收发接口，同时为对时协议栈提供读写硬件时间戳寄存器配置接口。
上述技术方案中，所述处理模块根据IEEE1588V2实现的PTP协议栈的linuxptp，包括linuxptp:ptp4l和linuxptp:phc2sys，其中linuxptp:ptp4l实现边界时钟和普通时钟，将PTP硬件时钟和远端主时钟进行同步，其中PTP配置为从模式和UDP4层报文传输；linuxptp:phc2sys实现系统时间和网卡时间的同步。
上述技术方案中，所述输出模块是ptp_kvm.ko，作为内核驱动模块，用于获取宿主机实时时间的函数接口，在KVM虚拟化ptp驱动和hypercal系统调用下，在一个主机上的所有虚拟机都将PTP网卡时间作为时间源。
由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明将PTP高精度对时系统的使用从单机环境扩展到多虚拟机间的时间同步，解决了虚拟机采用NTP时间同步精度在毫秒级别精度差的问题，为高性能计算和云服务等时间要求严格的服务提供准确时间保障。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的一种KVM下多虚拟机时间同步系统的框架图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明在Linux系统上利用linuxptp开源IEEE1588V2软件和chrony时间同步工具搭建先用linuxptp:ptp4l同步网卡时间，然后用linux:phc2将网卡时间同步给系统时间，虚拟机中chronyd工具以/dev/ptpx作为时间源进行同步，利用系统调用hypercall访问宿主机的系统时间，整个软件流程实现了高精度的时间同步，可以达到微秒级别的对时精度。
如图1所示，本发明的一种KVM下多虚拟机时间同步系统，包括：
输入模块：其用于接收PTP服务器端发过来的同步报文；
处理模块：进行PTP网卡对时协议处理；
输出模块：为虚拟机chronyd提供系统调用接口获取宿主机系统时间。
其中，输入模块包括RJ45接口和10/100/1000Mb的物理层PHY芯片，通过媒体独立接口或者千兆以太网接口与Intel PTP网卡相连，用于和远端PTP主设备收发报文的物理链路；网络驱动作为TCP/IP报文的收发接口，PTP驱动为对时协议栈提供读写硬件时间戳寄存器配置接口。PTP网络驱动是通用Linux网卡驱动，例如ixgbe.ko；支持硬件PTP，可以用“ethtool –T eth0”来检查网卡eth0是否支持该PTP功能。
其中，处理模块根据IEEE1588V2实现的PTP协议栈的linuxptp，包括linuxptp:ptp4l和linuxptp:phc2sys，其中linuxptp:ptp4l实现边界时钟和普通时钟，将PTP硬件时钟和远端主时钟进行同步，,其中PTP配置为从模式和UDP4层报文传输；linuxptp:phc2sys实现系统时间和网卡时间的同步。系统实时时钟就是系统时钟，它的时钟源就是主板的晶振。
其中，输出模块是ptp_kvm.ko，作为内核驱动模块，用于获取宿主机实时时间的函数接口，在KVM虚拟化ptp驱动和hypercal系统调用下，在一个主机上的所有虚拟机都将PTP网卡时间作为时间源，即通过添加参考时钟/dev/ptpx到chrony配置文件且配通过命令chronyc sourcesp配置ptp设备为时间同步源。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (2)
1.一种KVM下多虚拟机时间同步系统，其特征在于，包括：
输入模块：其用于接收PTP服务器端发过来的同步报文；
处理模块：进行PTP网卡对时协议处理；
输出模块：为虚拟机chronyd提供系统调用接口获取宿主机系统时间；
所述处理模块是根据IEEE1588V2实现的PTP协议栈的linuxptp，l inuxptp包括linuxptp:ptp41和linuxptp:phc2sys，其中linuxptp:ptp41实现边界时钟和普通时钟，将PTP硬件时钟和远端主时钟进行同步，其中PTP配置为从模式和UDP4层报文传输；linuxptp:phc2sys实现系统时间和网卡时间的同步；
所述输出模块是ptp_kvm.ko，作为内核驱动模块，用于获取宿主机实时时间的函数接口，在KVM虚拟化ptp驱动和hypercal系统调用下，在一个主机上的所有虚拟机都将PTP网卡时间作为时间源。
2.根据权利要求1所述的一种KVM下多虚拟机时间同步系统，其特征在于，所述输入模块包括RJ45接口和10/100/1000Mb的物理层PHY芯片，通过媒体独立接口或者千兆以太网接口与Intel PTP网卡相连，作为和远端PTP主设备收发报文的物理链路；网络驱动作为TCP/IP报文的收发接口，同时为对时协议栈提供读写硬件时间戳寄存器配置接口。
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