Precíziós óraszinkronizáció a BME-től

A Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Méréstechnika és Információs Rendszerek tanszéke és az Intel fejlesztési együttműködésének köszönhetően költséghatékonyan, hálózaton keresztül lehet nagy pontosságú óraszinkronizációs feladatokat megoldani számítógépek között.

Egy brit mondás szerint „Ha az embernek egy órája van, akkor tudja, hogy mennyi az idő, ha kettő, akkor már bizonytalanságban él.”Sajnos a modern elosztott informatikai rendszerekben kettőnél lényegesen több óránk van, melyek magukra hagyva össze-vissza járnak, de az ilyen rendszerekben nem engedhetjük meg magunknak azt, hogy bizonytalanok legyünk a pontos idő tekintetében.

A modern számítástechnikában ugyanis előszeretettel alkalmazott elosztott rendszerekben az automatikus óraszinkronizáció kényelmi szerepén felül az elvégzett feladatok egyidejűségének vizsgálata, és bizonyos esetekben azok egyidejűségének biztosítása alapvető feladat. A gyakorlatban ezt úgy lehet megvalósítani, hogy a rendszert alkotó összes végpont óráját egyeztetik egy vagy több referenciához. Az egyidejűség vizsgálatát ma már a meglévő kommunikációs csatornák felhasználásával igyekszenek megvalósítani, hiszen ez költséghatékonyabb, és a kisebb bonyolultság miatt a karbantartása is egyszerűbb.

A legismertebb és a legszélesebb körben használt szabványrendszer az óraszinkronizációs probléma megoldására az NTP (Network Time Protocol), de sajnos ennek a legfőbb hiányossága a kis pontossága. Legjobb esetben néhány milliszekundumos pontosság érhető el vele, ami sok alkalmazásban nem elégséges.

A pontosság növelésére jelent meg az IEEE 1588 szabvány, amely alkalmazásával a mikroszekundumnál kisebb hibával is képesek egy referenciaóra által jelzett időhöz igazodni a számítógépek (megfelelő hardveres és szoftveres támogatással), méghozzá méréstechnika igényességgel. Az IEEE 1588 elsősorban üzleti informatikában tranzakciók pontos globális időbélyeggel történő ellátására, a számítási felhő (cloud computing) megvalósítása és üzemeltetése során, valamint beágyazott rendszerekben kerülhet alkalmazásra.

A Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetemnek ehhez a kutatásához az Intel szolgáltatta a megfelelő IEEE 1588 hardvertámogatással rendelkező Ethernet hálózati kártyákat és a megvalósításhoz szükséges háttérinformációkat. Az egyetem átalakította a meglévő Linux drivert és az IEEE 1588-at szoftveresen támogató Precision Time Protocol daemon (PTPd) programot, majd méréseket végzett az elkészült megoldás teljesítményének vizsgálata céljából.

A mérések alapján kimondható, hogy az egy mikroszekundumos pontosság biztosítható. A módosított szoftver elérhető az interneten szabad forráskódú programként. A tanszéken az Intellel kiépült kapcsolat eredményeképpen létrejött egy laboratórium is, ahol az IEEE 1588 alapú óraszinkronizációval kapcsolatos további kutatások folytatódnak.