Red Hat Summit第20章 ptp4l を使用した PTP の設定
20.1. PTP の概要
Precision Time Protocol (PTP) は、ネットワーク内でのクロック同期に使用されるプロトコルです。ハードウェアサポートと合わせて使用すると PTP はマイクロ秒以下の正確性があり、これは NTP で得られる正確性よるもはるかに優れています。PTP サポートは、カーネルとユーザースペースに分けられます。Red Hat Enterprise Linux のカーネルには PTP クロックのサポートが含まれており、これはネットワークドライバーが提供しています。実際のプロトコル実装は linuxptp と呼ばれ、これは Linux の IEEE 標準 1588 に準拠した PTPv2 実装です。
linuxptp パッケージには、クロック同期用の ptp4l および phc2sys プログラムが含まれています。ptp4l プログラムは、PTP 境界クロックと通常のクロックを実装します。ハードウェアタイムスタンプでは PTP ハードウェアクロックのマスタークロックとの同期に使用され、ソフトウェアタイムスタンプではシステムクロックのマスタークロックとの同期に使用されます。phc2sys プログラムは、システムクロックを network interface card (NIC) 上の PTP ハードウェアクロックと同期するハードウェアタイムスタンプでのみ必要となります。
20.1.1. PTP を理解する
PTP で同期するクロックは、マスター/スレーブ階層で組織されています。スレーブはマスターと同期し、このマスターは別のマスターのスレーブとなっています。この階層は、best master clock (BMC) アルゴリズムで作成され、自動的に更新されます。クロックにポートが 1 つしかない場合は、マスター または スレーブ にすることができます。このようなクロックは 通常のクロック (OC) と呼ばれます。クロックにポートが 1 つしかない場合、これはマスターにもスレーブにもなることができ、boundary クロック (BC) と呼ばれます。トップレベルのマスターは、Global Positioning System (GPS) のタイムソースを使用して同期できる グランドマスタークロック と呼ばれます。GPS ベースの時間ソースを使うことで、高度の正確性を保って異なるネットワークが同期可能になります。
図20.1 PTP グランドマスター、境界、スレーブの各クロック
20.1.2. PTP の利点
PTP が Network Time Protocol (NTP) よりも優れている点の 1 つは、様々な network interface controllers (NIC) およびネットワークスイッチにあるハードウェアサポートです。この特化されたハードウェアにより、PTP はメッセージ送信の遅れを説明でき、時間同期の精度を大幅に高められます。ネットワーク内で PTP 以外に対応するハードウェアコンポーネントを使用することは可能ですが、その場合、変動が増えたり、遅れが非対称となったりして、同期が不正確になります。これにより、通信パスで使用される複数の非 PTP 対応コンポーネントが追加されます。可能な限りの精度を実現するには、PTP クロック間の全ネットワークコンポーネントが PTP ハードウェアを有効にすることが推奨されます。ネットワークハードウェアが PTP に対応していない大規模なネットワークでの時間同期は、NTP に適している場合があります。
ハードウェア PTP サポートでは、NIC には独自のオンボードクロックがあります。これは受信および送信の PTP メッセージのタイムスタンプで使用されます。PTP マスターに同期しているオンボードクロックで、コンピューターのシステムクロックは NIC 上の PTP ハードウェアクロックに同期されます。ソフトウェア PTP サポートでは、システムクロックは PTP メッセージのタイムスタンプに使用され、PTP マスターに直接同期します。ソフトウェア PTP サポートではオペレーティングシステムによる追加の PTP パケット処理を必要としますが、ハードウェア PTP サポートでは、NIC が PTP パケットの送受信時の瞬間にタイムスタンプができるので、より優れた正確性が得られます。
