如何在 Linux 系統(tǒng)中配置雙向?qū)r(shí)服務(wù)（同時(shí)支持 GPS 和 NTP）
在許多工業(yè)、通信和科研應(yīng)用場(chǎng)景中，時(shí)間同步至關(guān)重要。為了確保設(shè)備的時(shí)鐘準(zhǔn)確，通常會(huì)使用網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議（NTP）來(lái)同步設(shè)備時(shí)間。然而，如果系統(tǒng)不僅需要通過(guò) GPS 接收時(shí)間，還需要對(duì)其他設(shè)備提供 NTP 服務(wù)，Linux 系統(tǒng)可以通過(guò)適當(dāng)?shù)呐渲脕?lái)實(shí)現(xiàn)這一需求。
本文將詳細(xì)介紹如何在 Linux 系統(tǒng)中配置從 GPS 接收時(shí)間并提供 NTP 對(duì)時(shí)服務(wù)給其他設(shè)備的完整操作步驟。整個(gè)過(guò)程包括安裝和配置 GPS 時(shí)間源，以及配置 NTP 服務(wù)來(lái)同步和廣播時(shí)間。
一、準(zhǔn)備工作
1. 硬件需求
GPS 接收器：具有 NMEA 輸出接口，并能通過(guò)串口或 USB 連接到 Linux 系統(tǒng)。
Linux 服務(wù)器：安裝了標(biāo)準(zhǔn)的 Linux 發(fā)行版，如 Ubuntu 或 CentOS。
NTP 服務(wù)：Linux 系統(tǒng)需要安裝并配置 NTP 服務(wù)，以便對(duì)其他設(shè)備提供時(shí)間同步。
2. 軟件需求
gpsd：用于解析 GPS 接收器的數(shù)據(jù)。
ntpd：用于管理 NTP 協(xié)議時(shí)間同步。
二、安裝并配置 GPS 設(shè)備
1. 安裝 gpsd
`gpsd` 是 Linux 系統(tǒng)下的一個(gè)守護(hù)進(jìn)程，用于解析 GPS 接收器輸出的 NMEA 數(shù)據(jù)，并提供 GPS 時(shí)間信息給其他程序使用。
在大多數(shù) Linux 發(fā)行版中，你可以通過(guò)包管理器安裝 `gpsd`：
sudo apt update
sudo apt install gpsd gpsd-clients對(duì)于 CentOS 系統(tǒng)，使用以下命令：
sudo yum install gpsd gpsd-clients2. 連接并檢測(cè) GPS 設(shè)備
將 GPS 接收器通過(guò)串口或 USB 連接到系統(tǒng)后，可以使用 `dmesg` 命令確認(rèn)設(shè)備是否正確識(shí)別：
dmesg | grep tty輸出類(lèi)似以下內(nèi)容：
[ 1234.567890] usb 1-1: pl2303 converter now attached to ttyUSB0這表明 GPS 接收器已經(jīng)連接到 `ttyUSB0` 端口。
3. 配置 gpsd
編輯 `/etc/default/gpsd` 文件以指定 GPS 設(shè)備：
sudo nano /etc/default/gpsd修改以下內(nèi)容：
DEVICES="/dev/ttyUSB0"
GPSD_OPTIONS="-n"其中 `ttyUSB0` 是你的 GPS 設(shè)備的端口，`-n` 選項(xiàng)表示即使沒(méi)有客戶(hù)端連接，gpsd 也應(yīng)讀取 GPS 數(shù)據(jù)。
啟動(dòng)并啟用 gpsd：
sudo systemctl enable gpsd
sudo systemctl start gpsd4. 驗(yàn)證 GPS 數(shù)據(jù)
可以使用 `cgps` 工具來(lái)驗(yàn)證 GPS 是否正確工作：
cgps -s你應(yīng)該能夠看到 GPS 接收到的衛(wèi)星數(shù)據(jù)和時(shí)間信息。如果數(shù)據(jù)未顯示，檢查 GPS 設(shè)備連接情況以及 gpsd 服務(wù)狀態(tài)：
sudo systemctl status gpsd三、配置 NTP 服務(wù)
1. 安裝 NTP 服務(wù)
在大多數(shù) Linux 系統(tǒng)中，NTP 服務(wù)可以通過(guò)以下命令安裝：
sudo apt install ntp在 CentOS 上：
sudo yum install ntp2. 配置 NTP 使用 GPS 作為時(shí)間源
在 `/etc/ntp.conf` 文件中，將 GPS 配置為 NTP 的時(shí)間源。首先，注釋掉所有不必要的時(shí)間源配置，如：
#server 0.ubuntu.pool.ntp.org
#server 1.ubuntu.pool.ntp.org接著，添加以下內(nèi)容來(lái)使用 GPS 作為 NTP 時(shí)間源：
# GPS 時(shí)間源 (通過(guò) gpsd)
server 127.127.28.0 minpoll 4 maxpoll 4 prefer
fudge 127.127.28.0 time1 0.0 refid GPS
# GPS PPS 時(shí)間源 (精確時(shí)間脈沖)
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 數(shù)據(jù)源，`127.127.28.1` 是 GPS 的 PPS（脈沖信號(hào)）接口，用于更加精確的時(shí)間同步。
3. 啟動(dòng)并啟用 NTP 服務(wù)
保存配置文件后，啟動(dòng)并啟用 NTP 服務(wù)：
sudo systemctl enable ntp
sudo systemctl restart ntp4. 驗(yàn)證 NTP 狀態(tài)
可以使用 `ntpq -p` 命令來(lái)查看 NTP 同步狀態(tài)：
ntpq -p輸出內(nèi)容應(yīng)包含類(lèi)似以下的條目，顯示 GPS 作為時(shí)間源：
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，并提供時(shí)間同步服務(wù)，你會(huì)看到 `*` 表示 NTP 使用 GPS 作為首選時(shí)間源。
四、提供 NTP 對(duì)時(shí)服務(wù)給其他設(shè)備
一旦 NTP 服務(wù)成功通過(guò) GPS 獲取時(shí)間，你可以將這臺(tái) Linux 服務(wù)器作為 NTP 服務(wù)器，供局域網(wǎng)內(nèi)的其他設(shè)備同步時(shí)間。
1. 允許外部設(shè)備訪(fǎng)問(wèn) NTP 服務(wù)
在 `/etc/ntp.conf` 中，添加允許其他設(shè)備訪(fǎng)問(wèn)的配置。例如：
restrict default kod nomodify notrap nopeer noquery
restrict 192.168.1.0 mask 255.255.255.0 nomodify notrap以上配置允許 192.168.1.0/24 網(wǎng)絡(luò)段內(nèi)的設(shè)備訪(fǎng)問(wèn)這臺(tái) NTP 服務(wù)器。
2. 檢查防火墻設(shè)置
確保防火墻允許 NTP 端口 123 的 UDP 流量通過(guò)：
sudo ufw allow 123/udp對(duì)于 CentOS，使用 `firewalld`：
sudo firewall-cmd --permanent --add-service=ntp
sudo firewall-cmd --reload3. 驗(yàn)證其他設(shè)備的時(shí)間同步
在局域網(wǎng)中的另一臺(tái)設(shè)備上，運(yùn)行以下命令來(lái)同步時(shí)間：
sudo ntpdate 192.168.1.100其中 `192.168.1.100` 是配置了 NTP 服務(wù)的 Linux 服務(wù)器的 IP 地址。
通過(guò)本文的步驟，我們就可以在 Linux 系統(tǒng)中配置從 GPS 接收時(shí)間，同時(shí)通過(guò) NTP 服務(wù)將時(shí)間提供給其他設(shè)備。這一配置在工業(yè)、科研和通信等場(chǎng)景中具有廣泛應(yīng)用，能夠確保整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間同步性和精確性。
