如何获得当前的TAI时间？

Question

如何使用Java或C ++获取Linux中当前的TAI时间（以毫秒为单位）？

我需要这个的原因是能够准确地获取很长一段时间（大约数年）的时间戳，并且仍然可以比较它们，而不必担心闰秒。 在闰秒期间可以进行多次测量，并且所有测量需要是明确的，单调增加的和线性增加的。 这将是一个专用的Linux服务器。 这是一个需要大约0.5秒精度的科学项目。

我目前不想投资GPS计时器，并希望将NTP用于pool.ntp.org，以保持系统时钟正常运行。

我研究了以下解决方案：

Java 8或ThreeTen项目获得TAIInstant的唯一方法是使用Instant然后转换它，根据规范，“根据UTC-SLS，从瞬间转换在闰秒附近不会完全准确。 “ 这本身并不重要（事实上，使用UTC-SLS也是可以接受的）。 但是，在Instant类中使用now（）似乎也只是System.currentTimeMillis（）的包装器，这让我觉得在闰秒期间，时间仍然是模棱两可的，项目实际上不会给我TAI时间。 Java 8规范还声明：

使用JSR-310 API实现Java时标不需要提供亚秒精确或单调或平滑进展的任何时钟 。 因此，实现不需要实际执行UTC-SLS转换或以其他方式了解闰秒。

使用右/？ 时区这似乎可以工作，但我不确定实现是否足够聪明，可以在闰秒期间继续工作，或者System.currentTimeMillis（）是否会给TAI时间。 换句话说，底层实现是否仍然使用UTC，从而在闰秒期间给出一个模糊的时间然后转换为TAI，或者使用右/时区实际上使用System.currentTimeMillis（）实际使用TAI（即使在闰秒）？

使用CLOCK_TAI我尝试在Linux内核中使用CLOCK_TAI但发现它与我的测试中的CLOCK_REALTIME完全相同：代码：

#include <iostream>
#include <time.h>

long sec(int clock)
{
    struct timespec gettime_now;
    clock_gettime(clock, &gettime_now);
    return gettime_now.tv_sec;
}

int main()
{
    std::cout << sec(0) << std::endl;       // CLOCK_REALTIME
    std::cout << sec(1) << std::endl;       // CLOCK_MONOTONIC
    std::cout << sec(11) << std::endl;      // CLOCK_TAI

    return 0;
}

输出只是：

1427744797
6896
1427744797

使用CLOCK_MONOTONIC这个问题是，即使计算机重新启动，时间戳也需要保持有效和可比较。

Answer 1

CLOCK_REALTIME和CLOCK_TAI返回相同的内容，因为内核参数tai_offset为零。

使用adjtimex(timex tmx)并读取值。 我认为ntpd会设置它，如果它足够新（ >4.2.6 ）并且有一个闰秒文件。 它也可以从上游服务器获取它，但我无法验证。 当以root tai_offset运行时，调用adjtimex()可以手动设置tai_offset 。 您将需要一个用于adjtimex的new-ish man页来查看要设置的参数。 我的debian man页太旧了，但命令有效。

Answer 2

我需要这个的原因是能够准确地获取很长一段时间（大约数年）的时间戳，并且仍然可以比较它们，而不必担心闰秒。 在闰秒期间可以进行多次测量，并且所有测量需要是明确的，单调增加的和线性增加的。

那你的设计不是最理想的。 你不能使用时间然后以某种方式插入闰秒。 这实际上经常出现，人们陷入了使用挂钟进行时间戳测量的同一陷阱。

1. 程序的时间戳启动并将其与计数器关联
2. 使用计数器以固定间隔进行顺序测量
3. 为保持数据充分同步所需的时间戳新计数器值

如果你在1秒钟内避免时间戳，那么可以发生闰秒（午夜！），你可以免费回家，因为这些可以在以后调整。

现在如果你坚持使用没有计数器的TAI，你只需要一个需要考虑闰秒的表。 然后只使用单调时间。 还有一些库可以为您完成此操作，但它们可能已过时，因此您必须自己维护它们，

http://skarnet.org/software/skalibs/libstddjb/tai.html

Answer 3

除了正确接受的答案，我还会提到免费的Java库Time4J （ 最低版本v4.1 ）作为可能的解决方案，因为

• 我写它是为了填补Java世界的空白（ java.time无法做到全部），
• 到目前为止给出的其他答案只谈C ++（但你也要求Java），
• 它的工作原理与@ user3427419描述的原理相同。

它使用基于System.nanoTime()的单调时钟，但甚至允许通过接口TickProvider进行自定义实现。 出于校准的目的，您可以使用net.time4j.SystemClock.MONOTONIC ，或者使用名为SntpConnector的SNTP时钟， SntpConnector需要一些简单的配置即可连接到您想要的任何NTP时间服务器。 由于内置的​​闰秒表Time4J甚至可以显示本月底公布的闰秒 - 以ISO-8601表示法，甚至可以在任何时区使用格式化的本地时间戳字符串（使用i18n-module） 。

时钟的重新校准（在NTP重新连接的情况下）是可能的，这意味着时钟可以适应中间时间调整（尽管我强烈建议您在测量期间或闰秒期间不要这样做）。 虽然SNTP时钟的这种重新连接通常会导致时间退步，但在某些情况下，Time4J会尝试应用平滑算法（如果在时钟配置中激活）以确保单调行为。 详细文档可在线获取 。

例：

// Step 0: configure your clock
String ntpServer = "ptbtime1.ptb.de";
SntpConnector clock = new SntpConnector(ntpServer);

// Step 1: Timestamp start of the program and associate it with a counter
clock.connect(); 

// Step 2: Use the counter for sequential measurements at fixed intervals
Moment m = clock.currentTime();
System.out.println(m); // possible output = 2015-06-30T23:59:60,123456789Z

// Step 3: Timestamp new counter value(s) as necessary to keep your data adequately synced
clock.connect();

我怀疑任何基于C ++的解决方案是否更简单。 还可以在DZone上研究更多代码演示。

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更新（回答评论中的问题）：

稍微简化的解决方案如何自动下载给定的IETF资源以获得新的闰秒并将其转换为特定于Time4J的格式可能如下所示：

URL url = new URL("https://www.ietf.org/timezones/data/leap-seconds.list");
BufferedReader br =
    new BufferedReader(
        new InputStreamReader(url.openStream(), "US-ASCII"));
String line;
PlainDate expires = null;
Moment ntpEpoch = PlainTimestamp.of(1900, 1, 1, 0, 0).atUTC();
List<PlainDate> events = new ArrayList<PlainDate>();

try {
    while ((line = br.readLine()) != null) {
        if (line.startsWith("#@")) {
            long expraw = Long.parseLong(line.substring(2).trim());
            expires = ntpEpoch.plus(
              expraw, TimeUnit.SECONDS)
            .toZonalTimestamp(ZonalOffset.UTC).toDate();
            continue;
        } else if (line.startsWith("#")) {
            continue; // comment line
        }

        // this works for some foreseeable future
        long epoch = Long.parseLong(line.substring(0, 10)); 

        // this is no leap second 
        // but just the official introduction of modern UTC scale
        if (epoch == 2272060800L) {
            continue;
        }

        // -1 because we don't want to associate 
        // the leap second with the following day
        PlainDate event = 
          ntpEpoch.plus(epoch - 1, TimeUnit.SECONDS)
                  .toZonalTimestamp(ZonalOffset.UTC).toDate();
        events.add(event); // we don't assume any negative leap seconds here for simplicity
    }
} finally {
    br.close();
}

// now let's write the result into time4j-format
// use a location relative to class path of main program (see below)
String path = "C:/work/leapseconds.txt"; 
Writer writer = new FileWriter(new File(path));
String sep = System.getProperty("line.separator");

try {
    for (PlainDate event : events) {
        writer.write(event + ", +" + sep);
    }
    writer.write("@expires=" + expires + sep);
} finally {
    writer.close();
}

System.out.println(
  "Leap second file was successfully written from IETF-resource.");

// And finally, we can start the main program in a separate process
// with the system property "net.time4j.scale.leapseconds.path"
// set to our leapsecond file path (must be relative to class path)

一些说明：

我建议将此代码编写为简单批处理程序调用的子程序，以避免主程序依赖于Internet连接。 该批处理文件最终将使用提到的系统属性调用主程序。 如果你设置了这个属性，那么将从那里指定的文件中读取闰秒，然后任何最终可用的tzdata-module将停止以产生任何并发的闰秒信息。

Answer 4

你必须实现一个基于C ++ std :: steady_clock或类似的TAI时钟。 要同步您的TAI时钟，您可以依靠GPS或NTP。

来自NTP的选项TAI：您的TAI实施需要有关闰秒的知识。 可能NTP协议或引用的资源是当前和未来闰秒的最可靠来源。

来自GPS的选项TAI：GPS时钟对TAI有固定的偏移，你不必乱七八糟