Android5.x(NTP和NITZ)时间同步
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NTP和NITZ的简介
NITZ:Network Identity and Time Zone(网络标识和时区),NITZ是一种GSM/WCDMA基地台方式,必须插入SIM卡,且需要运营商支持,从运营商处获取时间和时区信息。中国大陆运营商基本是不支持的。
NTP:Network Time Protocol(网络时间协议),用来同步网络中各个计算机的时间的协议。在Android设备中,NTP更新时间往往是通过网络(GPRS或WIFI)向NTP服务器获取时间(不包含时区信息)。
NITZ更新时间流程
NITZ更新时间依赖运营商,当运营商基站发出更新时间的消息,基站附近的手机接收到对应消息后,会通过RIL层上报UNSOL_NITZ_TIME_RECEIVED事件,此时ServiceStateTracker便会处理相关时间更新流程,相关时序图如下:
由于NITZ主要依赖于运营商,但在国内移动和联通貌似不怎么好用,在这里就不在详细说了,简单总结下如下:
1、在ServiceStateTracker构造方法里调用setOnNITZTime注册RIL事件RIL_UNSOL_NITZ_TIME_RECEIVED
2、RIL层上报RIL_UNSOL_NITZ_TIME_RECEIVED,在ServiceStateTracker的handleMessage里处理
3、调用ServiceStateTracker的setTimeFromNITZString设置时间和时区,在setAndBroadcastNetworkSetTime里调用setCurrentTimeMillis设置系统时间,并发送广播通知NetworkTimeUpdateService
NTP时间更新流程
NTP时间更新是通过网络(即GPRS或WIFI)去获取时间,在NetworkTimeUpdateService实现的,整体流程如下:
在SystemServer中, 会启动NetworkTimeUpdateService服务:
//frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.javaprivate void startOtherServices() {try {// ......if (!disableNetwork && !disableNetworkTime) {try {Slog.i(TAG, "NetworkTimeUpdateService");networkTimeUpdater = new NetworkTimeUpdateService(context);} catch (Throwable e) {reportWtf("starting NetworkTimeUpdate service", e);}}// ......} // ......mActivityManagerService.systemReady(new Runnable() {@Overridepublic void run() {// ......try {if (networkTimeUpdaterF != null) networkTimeUpdaterF.systemRunning();} catch (Throwable e) {reportWtf("Notifying NetworkTimeService running", e);}// ......}}
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即SystemServer中会调用networkTimeUpdaterF.systemRunning()注册各种监听, 如下:
//frameworks/base/services/core/java/com/android/server/NetworkTimeUpdateService.javapublic void systemRunning() {registerForTelephonyIntents();registerForAlarms();registerForConnectivityIntents();HandlerThread thread = new HandlerThread(TAG);thread.start();mHandler = new MyHandler(thread.getLooper());// Check the network time on the new threadmHandler.obtainMessage(EVENT_POLL_NETWORK_TIME).sendToTarget();mSettingsObserver = new SettingsObserver(mHandler, EVENT_AUTO_TIME_CHANGED);mSettingsObserver.observe(mContext);}
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在registerForTelephonyIntents中监听如下动作:
- ACTION_NETWORK_SET_TIME
- ACTION_NETWORK_SET_TIMEZONE
在registerForAlarms中监听什么 ?
在registerForConnectivityIntents中监听网络状态改变(CONNECTIVITY_ACTION)的广播.
在SettingsObserver里监听Settings.Global.AUTO_TIME值的改变, 在这个值发生变化时, 发EVENT_AUTO_TIME_CHANGE消息
在监听到上述动作/广播后, 会在MyHandler中得到处理, 即调用onPollNetworkTime(), 如下:
private void onPollNetworkTime(int event) {// If Automatic time is not set, don't bother.if (!isAutomaticTimeRequested()) return;final long refTime = SystemClock.elapsedRealtime();// If NITZ time was received less than mPollingIntervalMs time ago,// no need to sync to NTP.if (mNitzTimeSetTime != NOT_SET && refTime - mNitzTimeSetTime < mPollingIntervalMs) {resetAlarm(mPollingIntervalMs);return;}final long currentTime = System.currentTimeMillis();if (DBG) Log.d(TAG, "System time = " + currentTime);// Get the NTP timeif (mLastNtpFetchTime == NOT_SET || refTime >= mLastNtpFetchTime + mPollingIntervalMs|| event == EVENT_AUTO_TIME_CHANGED) {if (DBG) Log.d(TAG, "Before Ntp fetch");// force refresh NTP cache when outdatedif (mTime.getCacheAge() >= mPollingIntervalMs) {/* M: For multiple NTP server retry */// mTime.forceRefresh();int index = mTryAgainCounter % mNtpServers.size();if (DBG) Log.d(TAG, "mTryAgainCounter = " + mTryAgainCounter + ";mNtpServers.size() = " + mNtpServers.size() + ";index = " + index+ ";mNtpServers = " + mNtpServers.get(index));if (mTime instanceof NtpTrustedTime) {((NtpTrustedTime)mTime).setServer(mNtpServers.get(index));mTime.forceRefresh();((NtpTrustedTime)mTime).setServer(mDefaultServer);} else {mTime.forceRefresh();}/* M: For multiple NTP server retry */}// only update when NTP time is freshif (mTime.getCacheAge() < mPollingIntervalMs) {final long ntp = mTime.currentTimeMillis();mTryAgainCounter = 0;// If the clock is more than N seconds off or this is the first time it's been// fetched since boot, set the current time.if (Math.abs(ntp - currentTime) > mTimeErrorThresholdMs|| mLastNtpFetchTime == NOT_SET) {// Set the system timeif (DBG && mLastNtpFetchTime == NOT_SET&& Math.abs(ntp - currentTime) <= mTimeErrorThresholdMs) {Log.d(TAG, "For initial setup, rtc = " + currentTime);}if (DBG) Log.d(TAG, "Ntp time to be set = " + ntp);// Make sure we don't overflow, since it's going to be converted to an intif (ntp / 1000 < Integer.MAX_VALUE) {SystemClock.setCurrentTimeMillis(ntp);}} else {if (DBG) Log.d(TAG, "Ntp time is close enough = " + ntp);}mLastNtpFetchTime = SystemClock.elapsedRealtime();} else {// Try again shortlymTryAgainCounter++;if (mTryAgainTimesMax < 0 || mTryAgainCounter <= mTryAgainTimesMax) {resetAlarm(mPollingIntervalShorterMs);} else {// Try much latermTryAgainCounter = 0;resetAlarm(mPollingIntervalMs);}return;}}resetAlarm(mPollingIntervalMs);}
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没有太复杂的逻辑, 就是网络获取时间, 并与本机时间比较, 如果时间差大于mTimeErrorThresholdMs值, 就更新本机时间.
这里涉及到几个阈值:
mPollingIntervalMs: 当NTP时间获取成功后,再次请求NTP时间的间隔
mPollingIntervalShorterMs: 当NTP时间获取失败后,再次请求NTP时间的间隔
mTimeErrorThresholdMs: 当NTP时间和系统时间不相同时,如果时间差大于此阀值,则更新系统时间
mTryAgainCounter: Retry的最大次数
这几个值都是在系统资源的config.xml配置的:
//frameworks/base/core/res/res/values/config.xml<!-- Remote server that can provide NTP responses. --><string translatable="false" name="config_ntpServer">2.android.pool.ntp.org</string><!-- Normal polling frequency in milliseconds --><integer name="config_ntpPollingInterval">864000000</integer><!-- Try-again polling interval in milliseconds, in case the network request failed --><integer name="config_ntpPollingIntervalShorter">60000</integer><!-- Number of times to try again with the shorter interval, before backingoff until the normal polling interval. A value < 0 indicates infinite. --><integer name="config_ntpRetry">3</integer><!-- If the time difference is greater than this threshold in milliseconds,then update the time. --><integer name="config_ntpThreshold">5000</integer><!-- Timeout to wait for NTP server response. --><integer name="config_ntpTimeout">20000</integer>
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更新时间的关键是调用 mTime.forceRefresh(), 即NtpTrustedTime类的forceRefresh()方法, 如下:
//frameworks/base/core/java/android/util/NtpTrustedTime.javapublic boolean forceRefresh() {// ......final SntpClient client = new SntpClient();if (client.requestTime(mServer, (int) mTimeout)) {mHasCache = true;mCachedNtpTime = client.getNtpTime();mCachedNtpElapsedRealtime = client.getNtpTimeReference();mCachedNtpCertainty = client.getRoundTripTime() / 2;return true;}}
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即调用SntpClient, 通过UDP方式向NTP Server获取时间:
//frameworks/base/core/java/android/net/SntpClient.javapublic boolean requestTime(String host, int timeout) {DatagramSocket socket = null;try {socket = new DatagramSocket();socket.setSoTimeout(timeout);InetAddress address = InetAddress.getByName(host);byte[] buffer = new byte[NTP_PACKET_SIZE];DatagramPacket request = new DatagramPacket(buffer, buffer.length, address, NTP_PORT);// set mode = 3 (client) and version = 3// mode is in low 3 bits of first byte// version is in bits 3-5 of first bytebuffer[0] = NTP_MODE_CLIENT | (NTP_VERSION << 3);// get current time and write it to the request packetlong requestTime = System.currentTimeMillis();long requestTicks = SystemClock.elapsedRealtime();writeTimeStamp(buffer, TRANSMIT_TIME_OFFSET, requestTime);socket.send(request);// read the responseDatagramPacket response = new DatagramPacket(buffer, buffer.length);socket.receive(response);long responseTicks = SystemClock.elapsedRealtime();long responseTime = requestTime + (responseTicks - requestTicks);// extract the resultslong originateTime = readTimeStamp(buffer, ORIGINATE_TIME_OFFSET);long receiveTime = readTimeStamp(buffer, RECEIVE_TIME_OFFSET);long transmitTime = readTimeStamp(buffer, TRANSMIT_TIME_OFFSET);long roundTripTime = responseTicks - requestTicks - (transmitTime - receiveTime);long clockOffset = ((receiveTime - originateTime) + (transmitTime - responseTime))/2;// save our results - use the times on this side of the network latency// (response rather than request time)mNtpTime = responseTime + clockOffset;mNtpTimeReference = responseTicks;mRoundTripTime = roundTripTime;} catch (Exception e) {if (false) Log.d(TAG, "request time failed: " + e);return false;} finally {if (socket != null) {socket.close();}}return true;}
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上面requestTime()代码涉及到NTP取时的校正问题, 请参考NTP协议与计算
如果遇到NTP无法更新的问题, 需要分析logcat, 看看是否有SocketException或unknown host之类的网络错误. 可能的原因:
- 网络不可用
- NTP Server连接不上
总结
- NITZ的优先级要高于NTP的优先级,当NITZ更新系统时间后,NTP即使触发更新条件,也会检查NITZ更新时间距今是否超过864000000毫秒(10天,config_ntpPollingInterval),若不满10天,则重设Alarm并取消此次NTP更新请求。
- NITZ主要依赖于运营商上报,NTP则主要依赖于网络环境,NITZ通过被动接收获取时间,NTP通过访问NTP Server主动获取网络时间,最后都是通过调用SystemClock.setCurrentTimeMillis更新本机时间。
参考:
- Android中时间维护
- Android 7.1.1时间更新NITZ和NTP详解
- Android中通过NTP服务器获取时间功能源码分析
Android5.x(NTP和NITZ)时间同步相关推荐
- 嵌入式的时间概念:GMT,UTC,CST,DST,RTC,NTP,SNTP,NITZ
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