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如何在 Linux 系统中配置双向对时服务(同时支持 GPS 和 NTP)

2024-11-29 17:54

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本文将详细介绍如何在 Linux 系统中配置从 GPS 接收时间并提供 NTP 对时服务给其他设备的完整操作步骤。整个过程包括安装和配置 GPS 时间源,以及配置 NTP 服务来同步和广播时间。

一、准备工作

1. 硬件需求

GPS 接收器:具有 NMEA 输出接口,并能通过串口或 USB 连接到 Linux 系统。

Linux 服务器:安装了标准的 Linux 发行版,如 Ubuntu 或 CentOS。

NTP 服务:Linux 系统需要安装并配置 NTP 服务,以便对其他设备提供时间同步。

2. 软件需求

gpsd:用于解析 GPS 接收器的数据。

ntpd:用于管理 NTP 协议时间同步。

二、安装并配置 GPS 设备

1. 安装 gpsd

`gpsd` 是 Linux 系统下的一个守护进程,用于解析 GPS 接收器输出的 NMEA 数据,并提供 GPS 时间信息给其他程序使用。

在大多数 Linux 发行版中,你可以通过包管理器安装 `gpsd`:

sudo apt update
sudo apt install gpsd gpsd-clients

对于 CentOS 系统,使用以下命令:

sudo yum install gpsd gpsd-clients

2. 连接并检测 GPS 设备

将 GPS 接收器通过串口或 USB 连接到系统后,可以使用 `dmesg` 命令确认设备是否正确识别:

dmesg | grep tty

输出类似以下内容:

[ 1234.567890] usb 1-1: pl2303 converter now attached to ttyUSB0

这表明 GPS 接收器已经连接到 `ttyUSB0` 端口。

3. 配置 gpsd

编辑 `/etc/default/gpsd` 文件以指定 GPS 设备:

sudo nano /etc/default/gpsd

修改以下内容:

DEVICES="/dev/ttyUSB0"
GPSD_OPTIONS="-n"

其中 `ttyUSB0` 是你的 GPS 设备的端口,`-n` 选项表示即使没有客户端连接,gpsd 也应读取 GPS 数据。

启动并启用 gpsd:

sudo systemctl enable gpsd
sudo systemctl start gpsd

4. 验证 GPS 数据

可以使用 `cgps` 工具来验证 GPS 是否正确工作:

cgps -s

你应该能够看到 GPS 接收到的卫星数据和时间信息。如果数据未显示,检查 GPS 设备连接情况以及 gpsd 服务状态:

sudo systemctl status gpsd

三、配置 NTP 服务

1. 安装 NTP 服务

在大多数 Linux 系统中,NTP 服务可以通过以下命令安装:

sudo apt install ntp

在 CentOS 上:

sudo yum install ntp

2. 配置 NTP 使用 GPS 作为时间源

在 `/etc/ntp.conf` 文件中,将 GPS 配置为 NTP 的时间源。首先,注释掉所有不必要的时间源配置,如:

#server 0.ubuntu.pool.ntp.org
#server 1.ubuntu.pool.ntp.org

接着,添加以下内容来使用 GPS 作为 NTP 时间源:

# GPS 时间源 (通过 gpsd)
server 127.127.28.0 minpoll 4 maxpoll 4 prefer
fudge 127.127.28.0 time1 0.0 refid GPS
# GPS PPS 时间源 (精确时间脉冲)
server 127.127.28.1 minpoll 4 maxpoll 4
fudge 127.127.28.1 refid PPS

在上面的配置中,`127.127.28.0` 是 gpsd 提供的 NMEA 数据源,`127.127.28.1` 是 GPS 的 PPS(脉冲信号)接口,用于更加精确的时间同步。

3. 启动并启用 NTP 服务

保存配置文件后,启动并启用 NTP 服务:

sudo systemctl enable ntp
sudo systemctl restart ntp

4. 验证 NTP 状态

可以使用 `ntpq -p` 命令来查看 NTP 同步状态:

ntpq -p

输出内容应包含类似以下的条目,显示 GPS 作为时间源:

remote           refid      st t when poll reach   delay   offset  jitter
==============================================================================
*GPS_NMEA(0)     .GPS.            0 l    5   64  377    0.000    0.000   0.001

如果 GPS 正常工作,并提供时间同步服务,你会看到 `*` 表示 NTP 使用 GPS 作为首选时间源。

四、提供 NTP 对时服务给其他设备

一旦 NTP 服务成功通过 GPS 获取时间,你可以将这台 Linux 服务器作为 NTP 服务器,供局域网内的其他设备同步时间。

1. 允许外部设备访问 NTP 服务

在 `/etc/ntp.conf` 中,添加允许其他设备访问的配置。例如:

restrict default kod nomodify notrap nopeer noquery
restrict 192.168.1.0 mask 255.255.255.0 nomodify notrap

以上配置允许 192.168.1.0/24 网络段内的设备访问这台 NTP 服务器。

2. 检查防火墙设置

确保防火墙允许 NTP 端口 123 的 UDP 流量通过:

sudo ufw allow 123/udp

对于 CentOS,使用 `firewalld`:

sudo firewall-cmd --permanent --add-service=ntp
sudo firewall-cmd --reload

3. 验证其他设备的时间同步

在局域网中的另一台设备上,运行以下命令来同步时间:

sudo ntpdate 192.168.1.100

其中 `192.168.1.100` 是配置了 NTP 服务的 Linux 服务器的 IP 地址。

通过本文的步骤,我们就可以在 Linux 系统中配置从 GPS 接收时间,同时通过 NTP 服务将时间提供给其他设备。这一配置在工业、科研和通信等场景中具有广泛应用,能够确保整个网络的时间同步性和精确性。


来源:微技术之家内容投诉

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