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本文轉載自微信公眾號「三太子敖丙」，作者三太子敖丙 。轉載本文請聯系三太子敖丙公眾號。

前言

在實際業務開發中，會碰到夏令時，閏秒，時區轉換的問題，這些問題都需要從業務角度去考慮，保證用戶在任何地區看到的數據都一致的，這就需要MySQL數據庫、后端服務以及前端服務做相應的處理才能完成。

最近我也剛好在開發的時候遇到了，所幸就寫下這個比較冷門的文章，跟大家聊聊夏令時，閏秒，時區轉換在實際開發過程中的解決方案。

夏令時

夏令時介紹

夏令時(Daylight Saving Time：DST)：又稱"日光節約時制"，是一種為節約能源而人為規定地方時間的制度，在這一制度實行期間所采用的統一時間稱為“夏令時間”。

一般在天亮早的夏季人為將時間調快一小時，可以使人早起早睡，減少照明量，以充分利用光照資源，從而節約照明用電，除了夏令時外還有冬令時，采用的是本地的標準時間。

可以看到意大利是有夏令時制，夏令時的時間從3月28日到10月31日，冬令時(本地標準時間)是從11月1日到3月27日，在夏令時時段內，時間比標準時間快一個小時，例如羅馬市的時區GMT + 1:00，標準時間為10:00:00，在夏令時的時間就是11:00:00，冬令時的時間就是10:00:00。

CET (中歐標準時間) 是UTC + 01:00時區的名稱之一，比UTC(世界標準時間)提前1個小時，與UTC的時間偏差可寫為+01:00，在冬天使用，在夏季時使用CEST - 中歐夏令時間 (UTC + 02:00，提前一個小時)。

LInux時區

Linux服務器的系統時間的校準是通過NTP(Network Time Protocol)服務來實現，每隔一段時間會跟時鐘源進行校對，確保Linux系統時間的準確性，同時Linux操作系統支持不同國家及地區的時區設置，所有時區信息位于/usr/share/zoneinfo目錄下，如果需要設置時區，只需要將/etc/localtime軟鏈接到一個具體的地區即可，如果這個地區有DST機制，那么Linux會自動在DST和標準時間之間切換，不需要額外的代碼來處理。

## Linux支持的區域信息 
$ ls -ltr /usr/share/zoneinfo/ 
total 320 
lrwxrwxrwx  1 root root     3 10月 23 05:18 Zulu -> UCT 
-rw-r--r--  1 root root  1544 10月 23 05:18 W-SU 
-rw-r--r--  1 root root  1873 10月 23 05:18 WET 
lrwxrwxrwx  1 root root     3 10月 23 05:18 UTC -> UCT 
lrwxrwxrwx  1 root root     3 10月 23 05:18 Universal -> UCT 
-rw-r--r--  1 root root   127 10月 23 05:18 UCT 
-rw-r--r--  1 root root  1970 10月 23 05:18 CET 
## 前端服務所在Linux服務器的時區 
$ ls -ltr /etc/localtime  
lrwxrwxrwx 1 root root 33 11月  1 06:20 /etc/localtime -> /usr/share/zoneinfo/Asia/Shanghai 

通過zdump命令查看下意大利羅馬的時區屬性。

$ zdump -v /usr/share/zoneinfo/CET 
/usr/share/zoneinfo/CET  Sun Mar 28 00:59:59 2021 UT = Sun Mar 28 01:59:59 2021 CET isdst=0 gmtoff=3600 
/usr/share/zoneinfo/CET  Sun Mar 28 01:00:00 2021 UT = Sun Mar 28 03:00:00 2021 CEST isdst=1 gmtoff=7200 #2021年夏令時開始 
/usr/share/zoneinfo/CET  Sun Oct 31 00:59:59 2021 UT = Sun Oct 31 02:59:59 2021 CEST isdst=1 gmtoff=7200 #2021年夏令時結束 

從上面的信息可以看到，2021年夏令時的開始時間是Sun Mar 28 01:00:00，結束時間為Sun Oct 31 00:59:59，isdst = 1說明當前處于DST時段，gmtoff=7200表示與格林治時間的offset，單位秒，即UTC + 02:00，也稱為CEST時間，這說明Linux操作系統已經自動實現了下夏令時DST的自動切換。

處理夏令時

舉個例子，意大利羅馬的客戶需要開發一個稅務系統，用于國內各地市的稅收記賬，由于意大利是有夏令時制，就需要考慮夏令時DST的處理，在開發的過程中，涉及時間問題的包括MySQL數據庫(mysql-server)，后端服務(backend-service)以及前端服務(frontend-service)三個方面，下面就從三個層面分析如何去處理DST。

前端處理

業務對前端的要求是：不管使用的是移動端還是PC端，都應該正確的顯示當時時間，包括有夏令時制的時間。

如果在中國的話，就比較好處理，沒有DST機制，統一使用東八區即GMT/UTC + 08:00即可，前端服務的時間直接取Linux服務服務器的系統時間，Linux的時區只需要設置為Asia/Shanghai即可，前端不需要做任何時間的轉入轉出。

**轉入：**指POST請求寫入數據，user —> frontend-service —> backend-service —> mysql-server，例如繳稅接口。

**轉出：**指GET請求查詢數據，mysql-server —> backend-service —> frontend-service —> user，例如查詢接口。

不過開心的是，Linux操作系統已經自動實現了DST轉換，在前端不需要做任何處理，設置Linux時區為CET。

# 修改LInux時區為CET，也可以通過timedatectl命令修改。 
$ ln -sf /usr/share/zoneinfo/CET /etc/localtime 

這樣在意大利國內的用戶的通過終端(移動端或PC端)，登錄系統繳稅或查詢時，用戶時間和前端服務的時間完全一致，即完成如下這一步的處理。

后端處理

我們了解了前端Linux服務器的時區設置為CET，就能自動處理意大利DST夏令時轉換了，后端Java程序部署在Linux服務器上，將其時區設置跟前端一樣，也是CET時區，后端只需要接收前端傳過來的值進行MySQL的CRUD操作即可，稅務表的結構如下：

CREATE TABLE `tax_form` ( 
  `id` bigint NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '主鍵id', 
  `tax_id` varchar(20) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '稅務編號', 
  `amount` decimal(12,4) NOT NULL DEFAULT '0.0000' COMMENT '納稅金額', 
  `tax_payer_id` varchar(20) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '納稅人編號', 
  `status` tinyint NOT NULL DEFAULT '0' COMMENT '繳稅狀態', 
  `audit_time` datetime NOT NULL DEFAULT '0000-00-00 00:00:00' COMMENT '審核時間', 
  `create_time` datetime NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '創建時間', 
  `update_time` datetime NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '修改時間', 
  PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE 
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_0900_ai_ci COMMENT='稅務記錄表'; 

主要看一下繳稅和審核接口，分別的對應的SQL語句如下：

繳稅

-- 繳稅接口的對應的SQL 
insert into tax_form(tax_id,amount,tax_payer_id,status) values('T001', 1234.56, 'U001', 0) 

審核

-- 修改審核狀態 
update tax_form set status = 1, audit_time = '2021-01-07 12:02:30' where  tax_payer_id = 'U001'; 

涉及時間的字段有兩類

**公共字段：**create_time，update_time這些是每個表必須有的時間字段，而且默認都是MySQL的CURRENT_TIMESTAMP，取的MySQL server的當前系統時間，而這個時間是跟MySQL的時區time_zone設置不同而變化的，同時MySQL也是支持夏令時DST自動轉換的。

業務字段：audit_time審核時間屬性是由前端頁面傳到后端進行處理，后端無需做任何轉換。

MySQL處理

MySQL也是支持夏令時DST機制，不過設置時區time_zone只能設置為地區(類似Linux設置時區一樣)，不能石永紅MySQL設置的時區的相關變量

mysql> show variables like '%zone%'; 
+------------------+--------+ 
| Variable_name    | Value  | 
+------------------+--------+ 
| system_time_zone | CST    |   -- 數據庫服務器的當前時區，不可修改，CST這里指的是中國標準時間(China Standard Time UTC+08:00，即東八區) 
| time_zone        | SYSTEM |   -- 數據庫時區，默認跟服務器保持一致，可修改。 

目前是東八區，修改為意大利時區，即東一區。

mysql> select now(); 
+---------------------+ 
| now()               | 
+---------------------+ 
| 2021-01-07 13:43:31  
-- 修改數據庫時區為零時區，即。 
mysql> set time_zone = 'CET'; 
ERROR 1298 (HY000): Unknown or incorrect time zone: 'CET' 
-- 嘗試通過+0:00方式修改，可以成功修改。 
mysql> set time_zone = '+1:00'; 
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec) 

MySQL存儲時區信息的數據字典

mysql> show tables from mysql like '%time_zone%'; 
+-------------------------------+ 
| Tables_in_mysql (%time_zone%) | 
+-------------------------------+ 
| time_zone                     |   -- 時區信息 
| time_zone_leap_second         |   -- 時區閏秒信息 
| time_zone_name                |   -- 時區名 
| time_zone_transition          |   -- 時區轉換 
| time_zone_transition_type     |   -- 時區轉換類型 

默認情況下，這些表都是空的，需要通過MySQL專門提供的命令mysql_tzinfo_to_sql導入，數據會被插入到表time_zone相關的表中。

# Linux下的時區信息/usr/share/zoneinfo通過命令mysql_tzinfo_to_sql加載到相關的time_zone表中。 
$ mysql_tzinfo_to_sql /usr/share/zoneinfo | mysql -u root mysql 

執行完成之后，看一下表中的數據，再嘗試設置時區為CET。

mysql> select * from mysql.time_zone_name where name like '%CET%'; 
+------+--------------+ 
| Name | Time_zone_id | 
+------+--------------+ 
| CET  |          373 | 
-- 設置時區為CET 
mysql> set time_zone = 'CET'; 
Query OK, 0 rows affected (0.02 sec) 
mysql> select now(); 
+---------------------+ 
| now()               | 
+---------------------+ 
| 2021-01-07 10:00:36 | 

而且也支持時區轉換，例如將北京時間轉換成羅馬時間。

-- 北京時間17:00:00轉換成CET的羅馬時間就是10:00:00 
mysql> select convert_tz('2021-01-07 17:00:00', 'Asia/Shanghai', 'CET') as time; 
+---------------------+ 
| time                | 
+---------------------+ 
| 2021-01-07 10:00:00 | 

我們要解決的問題是：MySQL設置time_zone='CET'后是否能自動實現DST轉換，如果可以的話，那么用戶端、前端服務、后端服務以及MySQL服務器時區就統一為CET，同時都能自動處理DST，從上面的zdump -v /usr/share/zoneinfo/CET命令輸出可以看到，2021年意大利的夏令時從3月28號01:59:59號開始，也就是時間調快一小時。

-- 01:59:59時間點，沒有發生DST切換。 
mysql> select convert_tz('2021-03-28 01:59:59', '+1:00', 'CET') as time; 
+---------------------+ 
| time                | 
+---------------------+ 
| 2021-03-28 01:59:59 |  
-- 02:00:00時間點，確實發生DST切換，從02:00:00調快了一小時變成了03:00:00 
mysql> select convert_tz('2021-03-28 02:00:00', '+1:00', 'CET') as time; 
+---------------------+ 
| time                | 
+---------------------+ 
| 2021-03-28 03:00:00 | 
-- 將+1:00時間換成CET，結果也是一樣的，發生了DST切換。 
mysql> select convert_tz('2021-03-28 02:00:00', 'CET', 'CET') as time; 
+---------------------+ 
| time                | 
+---------------------+ 
| 2021-03-28 03:00:00 | 

從上面的結果可以看到，當time_zone設置成地區/城市，系統會自動解決夏令時DSTQ切換問題，如果設置time_zone='+1:00’這種方式就失去了夏令時機制，目前在MySQL數據庫中，在初始化time_zone相關表元數據以后，MySQL就可以自己完成夏令時的修正，不需要額外的服務處理。

對于AWS RDS的來說，time_zone是可以選擇地區/城市的，也就是支持夏令時的自動切換。

處理夏令時總結

通過上面的分析可以知道，Linux服務器和MySQL服務器都可以自動處理DST切換，前提是需要設置Linux的時區和MySQL時區為地區，例如都設置為CET。

閏秒

指為保持協調世界時接近于世界時時刻，由國際計量局統一規定在年底或年中(也可能在季末)對協調世界時增加或減少1秒的調整。最近一次閏秒在北京時間2017年1月1日7時59分59秒(時鐘顯示07:59:60)出現。

在實際的業務系統，受閏秒影響的有Linux服務器，Java代碼以及MySQL數據庫，我們來看看它們分別是怎么解決的LeapSecond問題的。

Linux服務器

對于大多數新的linux內核(2.6.x內核以后是支持LeapSecond，在這之前可能會導致Linux Kernel Crash)，在設計時都是支持閏秒的，Linux操作系統時間是通過NTP服務來和時鐘源來進行同步，NTP會一級一級地下發閏秒事件通知直到最邊緣的NTP服務器，然后NTP就會把閏秒通知給客戶端的操作系統，由操作系統來處理閏秒通知。

對于閏秒2017-01-01 07:59:60，Linux內核需要處理這個時間，就需要做一些特定的處理，一般會有以下三種方案。

• 后退一秒
• 停止一秒
• 真正的增加一秒

第一種方式會導致一些基于timestamp的消息通知亂序了，而第二種會導致出現兩個一模一樣的timestamp，而最后一種不會出現timestamp的問題，也是后面Linux內核選擇的處理方案。

mysql> select UNIX_TIMESTAMP('2017-01-01 07:59:59') as nts; 
+------------+ 
| nts        | 
+------------+ 
| 1483257599 | 
$ date -d '@1483257599' --utc 
Sun Jan  1 07:59:59 UTC 2017 
$ date -d '@1483257600' --utc 
Sun Jan  1 08:00:00 UTC 2017 

從這里可以看到，Linux采用的是第三種方案：真正的增加一秒，這也符合業務系統的需求。

Java代碼

Java代碼的System.currentTimeMillis()會產生閏秒60，是取決于Linux操作系統的，在Linux Kernel 2.6.x之后已經fix了LeapSecond問題。

MySQL數據庫

上面看到了在MySQL下已經有了mysql.time_zone_leap_second數據字典，說明已經支持了LeapSecond，處理方案跟Linux類似。

-- 創建一張測試表存儲timestamp時間戳 
CREATE TABLE ls(   
id bigint NOT NULL COMMENT 'id', 
ts TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP, 
PRIMARY KEY (id)); 
-- 設置數據庫時區為UTC 
mysql> set time_zone = 'UTC'; 
mysql> set timestamp = 1483257599;  --對應時間：2017-01-01 07:59:59 
mysql> insert into ls(id) values(1); 
mysql> set timestamp = 1483257600;  --對應時間：2017-01-01 07:59:60 
mysql> insert into ls(id) values(2); 
-- 可以看到MySQL對閏秒進行了處理，將07:59:60轉換成了08:00:00。 
mysql> select id, ts, unix_timestamp(ts) from ls; 
+----+---------------------+--------------------+ 
| id | ts                  | unix_timestamp(ts) | 
+----+---------------------+--------------------+ 
|  1 | 2017-01-01 07:59:59 |         1483257599 | 
|  2 | 2017-01-01 08:00:00 |         1483257600 | 
-- 通過閏秒時間查詢會報錯 
mysql> select * from ls where ts = '2017-01-01 07:59:60'; 
ERROR 1525 (HY000): Incorrect TIMESTAMP value: '2017-01-01 07:59:60' 
mysql> select * from ls where ts = '2017-01-01 08:00:00'; 
+----+---------------------+ 
| id | ts                  | 
+----+---------------------+ 
|  2 | 2017-01-01 08:00:00 | 

跨境系統的時間處理

上面介紹的意大利羅馬的稅務系統，其實屬于政企業務，只服務于國內的用戶的需求，不涉及海外用戶的請求，相對來說地區和人員都比較固定，但是像這種跨境電商巨頭ebay，它服務的用戶遍布全球各地，而且每個地區的時區不同，同時每個時區的夏令時DST的起始時間也不一樣，我們要解決的是要根據客戶所在地區顯示正確的時間(包括DST)，跟前面的DST處理一樣也涉及到三端處理：前端服務(frontend-service)，后端服務(backend-service)以及MySQL數據庫(mysql-server)。

從這個圖上可以看到，前端服務的UI層跟用戶所在的地區時間要完全一致，至于后端服務和MySQL如何處理時間，對于用戶來說根本不關心的，這就要求前端必須要根據不同地區，不同時區，不同夏令時DST產生不同的時間的用戶進行轉換處理，不同地區的時間轉換目前前端(Vue/React)已經有現成的插件可直接使用。

同時希望只在前端處理用戶時間的轉入和轉出，后端和MySQL數據庫不做任何修改就能完成業務處理和數據存儲。

北京用戶在UTC + 8也就是東八區，而羅馬用戶在UTC + 1東一區，都是在UTC的基礎上做處理，那我們就可以將時區都設置為UTC，然后根據用戶所在地區進行相應的處理。

MySQL處理

設置MySQL數據庫的時區為UTC，不管用戶來自哪個地區存儲在數據庫的時間都是UTC，包括公共時間字段(創建時間，修改時間)以及業務時間字段(交易開始時間，交易結束時間)。

-- 設置數據庫時區為UTC，即零時區

-- 設置數據庫時區為UTC，即零時區 
set global time_zone = 'UTC' 

后端處理

MySQL時區是UTC，那么后端服務的所在的Linux Server時區統一設置為UTC，跟MySQL保持一致，這樣后端就不需要做任何轉換。

前端處理

前端拿到標準時區UTC的數據，統一根據用戶所在時區進行轉換，這樣保證與后端數據時區的一致性，前端根據實際情況進行渲染。一般來講，前端將時間數據傳遞到后端，后端封裝成timestamp后存儲在MySQL中對應timestamp類型(MySQL中的timestamp是不區分時區的，例如數據庫是UTC 02:00:00，北京用戶使用ebay在CST 10:00:00下單，數據庫中的訂單表的create_time就應該存儲2020-12-03 10:00:00)，同時前端查詢數據的也要做相應的轉換處理。

定時任務

后端服務一般都會一些定時任務，這個時間一般取自Linux OS的時間，跟前端沒關系，基于Linux的UTC時區做相應的調整即可。

總結

上面介紹了夏令時，閏秒以及跨境系統的時間處理問題，主要涉及到MySQL數據庫，后端服務以及前端服務三個層面，對于夏令時，閏秒的轉換處理，Linux和MySQL都可以自動完成處理，不需要額外轉換;對于跨境系統的時間處理，通過設置Linux和MySQL時區為UTC，只需要前端服務處理不同地區用戶時間問題，降低了系統改造的風險，今天就聊這么多，希望對大家有所幫助。