Linux 时区

一、Linux 中的时区

  在 Linux 系统中，时区是一个非常重要的概念，它决定了系统如何显示和处理时间。时区的管理和使用涉及到内核、系统库、用户空间程序等多个层次。以下是详细的讲解：

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1. 什么是时区？

（1）时区的定义

• 时区 是指地球上某个区域采用的统一时间标准。由于地球是圆的，且自转一周为 24 小时，因此需要将地球划分为 24 个时区，每个时区相差 1 小时。
• 协调世界时（UTC） 是国际标准时间，所有时区的时间都是基于 UTC 进行加减得到的。

（2）时区的例子

• UTC+0：英国伦敦、冰岛雷克雅未克等。
• UTC+8：中国北京、香港、澳门、台湾等。
• UTC-5：美国纽约、加拿大渥太华等。

（3）夏令时（DST）

• 一些国家和地区会在夏季调整时钟，通常是将时间提前 1 小时，称为夏令时（Daylight Saving Time, DST）。

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2. Linux 中的时区存储位置

  在 Linux 系统中，时区的设置和管理涉及到以下几个关键点：

（1）系统时区文件

• 时区信息通常存储在 /usr/share/zoneinfo 目录下。
• 每个时区对应一个文件，例如：
  • /usr/share/zoneinfo/Asia/Shanghai 表示中国标准时间（UTC+8）。
  • /usr/share/zoneinfo/America/New_York 表示美国纽约时间（UTC-5）。

（2）系统时区配置文件

• /etc/timezone：包含当前系统时区的名称。
• /etc/localtime：符号链接到 /usr/share/zoneinfo 目录下的时区文件，例如：

  /etc/localtime -> /usr/share/zoneinfo/Asia/Shanghai
  

（3）内核时区

• 内核本身不直接管理时区，但会通过系统调用和库函数使用时区信息。
• 内核的时间通常以 UTC 表示，除非应用程序明确要求使用本地时间。

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3. 时区的管理和使用

（1）时区的设置

• 使用 timedatectl 命令可以查看和设置时区：

  timedatectl
  

  输出示例：

     Local time: 2024-12-29 16:00:00 CSTUniversal time: 2024-12-29 08:00:00 UTCRTC time: 2024-12-29 08:00:00Time zone: Asia/Shanghai (CST, +0800)
  

• 设置时区的命令：

  sudo timedatectl set-timezone Asia/Shanghai
  

（2）时区的使用

• 用户空间程序：大多数应用程序通过系统库（如 libc）获取当前时区，并根据时区显示本地时间。

  • 例如，date 命令会根据时区显示本地时间：
    

• 内核：内核的时间通常是 UTC，只有在应用程序请求时才会转换为本地时间。

  • 例如，日志系统（如 syslog）会根据时区记录时间戳。

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4. 关键程序和库对时区的使用

（1）glibc（GNU C Library）

• Linux 系统中，glibc 是管理时区的核心库。
• glibc 提供了以下功能：
  • 从 /etc/localtime 读取时区信息。
  • 将 UTC 时间转换为本地时间。
  • 处理夏令时（DST）。

（2）systemd

• systemd 提供了 timedatectl 和 timesyncd 等服务。
• timedatectl 用于管理时区和时间同步。
• timesyncd 用于通过 NTP（网络时间协议）同步系统时间。

（3）NTP（网络时间协议）

• NTP 是一种用于同步计算机时间的协议。
• 时区信息通常不会通过 NTP 传输，但 NTP 服务会使用当前时区来调整本地时间。

（4）日志系统

• 如 rsyslog 或 journald，会根据时区记录时间戳。

（5）用户程序

• 大多数用户程序（如 date、cron、logrotate 等）会使用系统库或 libc 提供的时区功能。

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5. 硬件时钟（RTC）与时区的关系

  硬件时钟（Real-Time Clock, RTC）是计算机主板上的一个独立时钟，用于在系统断电时保存时间。

• 硬件时钟存储的是 UTC 时间。
• 内核启动阶段：
  • RTC驱动初始化时内核会将硬件时钟的 UTC 时间设置为系统时间。

static int rk808_rtc_probe(struct platform_device *pdev)rtc_register_device__rtc_register_device// 如果当前RTC设备被配置为系统的硬件时钟源，则同步硬件时钟到系统时钟#ifdef CONFIG_RTC_HCTOSYS_DEVICEif (!strcmp(dev_name(&rtc->dev), CONFIG_RTC_HCTOSYS_DEVICE))rtc_hctosys(rtc);#endifdev_info(rtc->dev.parent, "setting system clock to %ptR UTC (%lld)\n", &tm, (long long)tv64.tv_sec);

• 用户空间启动阶段：
  • 挂载根文件系统：内核挂载根文件系统（如 /），用户空间程序可以访问文件系统中的配置文件。
  • 读取时区配置：用户空间程序（如 glibc 和 systemd）从 /etc/localtime 或 TZ 环境变量中读取时区信息。
  • 时间转换：glibc 使用读取到的时区信息，将系统的 UTC 时间转换为本地时间。

#include <stdio.h>
#include <time.h>
#include <stdlib.h>int main() {// 定义一个 struct tm 结构体存储本地时间time_t t = time(NULL);  // 获取当前时间struct tm *local_time = localtime(&t);  // 将时间转换为本地时间// 定义一个 char 数组存储时区名称char tz_name[256];char tz_offset[256];// 获取当前时区名称（如 "CST" 或 "UTC"）strftime(tz_name, sizeof(tz_name), "%Z", local_time);// 获取当前时区的 UTC 偏移量（如 "+0800" 或 "-0500"）strftime(tz_offset, sizeof(tz_offset), "%z", local_time);// 打印时区信息printf("当前时区名称: %s\n", tz_name);printf("当前时区的 UTC 偏移量: %s\n", tz_offset);return 0;
}

二、RTC时间设置

1. 硬件时钟（RTC）的时间存储

• UTC 模式：如果硬件时钟配置为存储 UTC 时间，hwclock -w 会将当前的系统时间（UTC 时间）写入硬件时钟。
• 本地时间模式：如果硬件时钟配置为存储本地时间，hwclock -w 会将当前的系统时间（本地时间）写入硬件时钟。

2. hwclock 命令的行为

• 默认行为：hwclock -w 命令会将当前的系统时间写入硬件时钟。默认情况下，hwclock 会读取 /etc/adjtime 文件来确定硬件时钟是存储 UTC 时间还是本地时间。
• -u 选项：如果使用 hwclock -w -u，则假设硬件时钟存储的是 UTC 时间。
• -l 选项：如果使用 hwclock -w -l，则假设硬件时钟存储的是本地时间。

3. 时区转换

• 系统时间：date 命令显示的是本地时间，这个时间是根据 /etc/localtime 文件中的时区信息从系统时间（UTC 时间）转换而来的。
• 硬件时钟：hwclock -w 命令会根据硬件时钟的配置将系统时间写入硬件时钟，但不会进行额外的时区转换。

4. 具体操作示例

假设您的系统时间是正确的本地时间，硬件时钟配置为存储 UTC 时间：

1. 查看当前的系统时间和硬件时钟配置：

   date
   cat /etc/adjtime
   

   输出示例（假设 /etc/adjtime 文件内容为）：

   0.000000 1672531200 0.000000
   UTC
   

   这表明硬件时钟配置为存储 UTC 时间。

2. 将系统时间写入硬件时钟：

   ./busybox hwclock -w -u
   

   这会将当前的系统时间（UTC 时间）写入硬件时钟。

5. 如果硬件时钟配置为本地时间

6. 总结

• UTC 模式：如果硬件时钟配置为存储 UTC 时间，hwclock -w -u 会将系统时间（UTC 时间）写入硬件时钟。
• 本地时间模式：如果硬件时钟配置为存储本地时间，hwclock -w -l 会将系统时间（本地时间）写入硬件时钟。
• 默认行为：hwclock -w 会根据 /etc/adjtime 文件中的配置来决定硬件时钟的时间模式。