Linux 时区

[一、Linux 中的时区](#一、Linux 中的时区)
- [1. 什么是时区？](#1. 什么是时区？)
- [2. Linux 中的时区存储位置](#2. Linux 中的时区存储位置)
- [3. 时区的管理和使用](#3. 时区的管理和使用)
- - （1）时区的设置
  - （2）时区的使用
- [4. 关键程序和库对时区的使用](#4. 关键程序和库对时区的使用)
- - [（1）`glibc`（GNU C Library）](#（1）glibc（GNU C Library）)
  - （2）`systemd`
  - （3）NTP（网络时间协议）
  - （4）日志系统
  - （5）用户程序
- [5. 硬件时钟（RTC）与时区的关系](#5. 硬件时钟（RTC）与时区的关系)
二、RTC时间设置
- [1. 硬件时钟（RTC）的时间存储](#1. 硬件时钟（RTC）的时间存储)
- [2. `hwclock` 命令的行为](#2. hwclock 命令的行为)
- [3. 时区转换](#3. 时区转换)
- [4. 具体操作示例](#4. 具体操作示例)
- [5. 如果硬件时钟配置为本地时间](#5. 如果硬件时钟配置为本地时间)
- [6. 总结](#6. 总结)

一、Linux 中的时区

在 Linux 系统中，时区是一个非常重要的概念，它决定了系统如何显示和处理时间。时区的管理和使用涉及到内核、系统库、用户空间程序等多个层次。以下是详细的讲解：

1. 什么是时区？

（1）时区的定义

时区是指地球上某个区域采用的统一时间标准。由于地球是圆的，且自转一周为 24 小时，因此需要将地球划分为 24 个时区，每个时区相差 1 小时。
协调世界时（UTC） 是国际标准时间，所有时区的时间都是基于 UTC 进行加减得到的。

（2）时区的例子

UTC+0：英国伦敦、冰岛雷克雅未克等。
UTC+8：中国北京、香港、澳门、台湾等。
UTC-5：美国纽约、加拿大渥太华等。

（3）夏令时（DST）

一些国家和地区会在夏季调整时钟，通常是将时间提前 1 小时，称为夏令时（Daylight Saving Time, DST）。

2. Linux 中的时区存储位置

在 Linux 系统中，时区的设置和管理涉及到以下几个关键点：

（1）系统时区文件

时区信息通常存储在 /usr/share/zoneinfo 目录下。
每个时区对应一个文件，例如：
- /usr/share/zoneinfo/Asia/Shanghai 表示中国标准时间（UTC+8）。
- /usr/share/zoneinfo/America/New_York 表示美国纽约时间（UTC-5）。

（2）系统时区配置文件

/etc/timezone：包含当前系统时区的名称。
/etc/localtime：符号链接到 /usr/share/zoneinfo 目录下的时区文件，例如：
bash 复制代码
```
/etc/localtime -> /usr/share/zoneinfo/Asia/Shanghai
```

（3）内核时区

内核本身不直接管理时区，但会通过系统调用和库函数使用时区信息。
内核的时间通常以 UTC 表示，除非应用程序明确要求使用本地时间。

3. 时区的管理和使用

（1）时区的设置

使用 timedatectl 命令可以查看和设置时区：

bash 复制代码

timedatectl

输出示例：

   Local time: 2024-12-29 16:00:00 CST
   Universal time: 2024-12-29 08:00:00 UTC
         RTC time: 2024-12-29 08:00:00
        Time zone: Asia/Shanghai (CST, +0800)

设置时区的命令：

bash 复制代码

sudo timedatectl set-timezone Asia/Shanghai

（2）时区的使用

用户空间程序 ：大多数应用程序通过系统库（如 libc）获取当前时区，并根据时区显示本地时间。
- 例如，date 命令会根据时区显示本地时间：
内核：内核的时间通常是 UTC，只有在应用程序请求时才会转换为本地时间。
- 例如，日志系统（如 syslog）会根据时区记录时间戳。

4. 关键程序和库对时区的使用

（1）`glibc`（GNU C Library）

Linux 系统中，glibc 是管理时区的核心库。
glibc 提供了以下功能：
- 从 /etc/localtime 读取时区信息。
- 将 UTC 时间转换为本地时间。
- 处理夏令时（DST）。

（2）`systemd`

systemd 提供了 timedatectl 和 timesyncd 等服务。
timedatectl 用于管理时区和时间同步。
timesyncd 用于通过 NTP（网络时间协议）同步系统时间。

（3）NTP（网络时间协议）

NTP 是一种用于同步计算机时间的协议。
时区信息通常不会通过 NTP 传输，但 NTP 服务会使用当前时区来调整本地时间。

（4）日志系统

如 rsyslog 或 journald，会根据时区记录时间戳。

（5）用户程序

大多数用户程序（如 date、cron、logrotate 等）会使用系统库或 libc 提供的时区功能。

5. 硬件时钟（RTC）与时区的关系

硬件时钟（Real-Time Clock, RTC）是计算机主板上的一个独立时钟，用于在系统断电时保存时间。

硬件时钟存储的是 UTC 时间。
内核启动阶段：
- RTC驱动初始化时内核会将硬件时钟的 UTC 时间设置为系统时间。

c 复制代码

static int rk808_rtc_probe(struct platform_device *pdev)
	rtc_register_device
		__rtc_register_device
			// 如果当前RTC设备被配置为系统的硬件时钟源，则同步硬件时钟到系统时钟
			#ifdef CONFIG_RTC_HCTOSYS_DEVICE
				if (!strcmp(dev_name(&rtc->dev), CONFIG_RTC_HCTOSYS_DEVICE))
					rtc_hctosys(rtc);
			#endif
				dev_info(rtc->dev.parent, "setting system clock to %ptR UTC (%lld)\n", &tm, (long long)tv64.tv_sec);

用户空间启动阶段：
- 挂载根文件系统：内核挂载根文件系统（如 /），用户空间程序可以访问文件系统中的配置文件。
- 读取时区配置：用户空间程序（如 glibc 和 systemd）从 /etc/localtime 或 TZ 环境变量中读取时区信息。
- 时间转换：glibc 使用读取到的时区信息，将系统的 UTC 时间转换为本地时间。