wireshark - 使用 tcpdump 捕获时以太网适配器时钟同步

Question

设置和观察

我有一台配备 Intel i350 T2 NIC 的 PC，我想使用 tcpdump 在两个接口(interface)上同时捕获。两个接口(interface)都连接到一个 100mbit HUB(原文如此!)，它“同时”将来自外部流量源的各种流量转发到两个接口(interface)，因此我可以测量各个以太网 MAC 完成的时间戳的差异。

同时捕获:

user@rt:~$ sudo tcpdump -j adapter --time-stamp-precision nano -B 1048576 -i eth2 -w test_eth2.pcap
user@rt:~$ sudo tcpdump -j adapter --time-stamp-precision nano -B 1048576 -i eth3 -w test_eth3.pcap

之后，我将两个文件合并在一起以比较时间戳:

user@rt:~$ mergecap -F nseclibpcap -w merged.pcap test_eth2.pcap test_eth3.pcap

然后 Wireshark 向我显示，对于几个数据包，我得到了大约 20-40 纳秒的重复帧的时间戳差异(这对我的应用程序来说已经足够了!)。但也有很多帧在比较各自的副本时显示出高达几十微秒的差异。

环境

user@rt:~$ lsb_release -a
No LSB modules are available.
Distributor ID: Ubuntu
Description:    Ubuntu 15.04
Release:        15.04
Codename:       vivid

user@rt:~$ uname -r
3.19.0-28-generic

user@rt:~$ lscpu | grep "Model name"
Model name:            Intel(R) Core(TM) i7-4790 CPU @ 3.60GHz

问题

1. 适配器时钟如何/由谁同步到 CLOCK_REALTIME(我推测)
2. 这种同步多久发生一次。
3. 是否有一些可以在不付出太多努力的情况下进行调整的空间？
4. 是否可以使用例如phc2sys 将所有适配器时钟同步到 CLOCK_REALTIME？
5. (4) 会干扰 (1) 完成的机制吗？

感谢帮助或指出我的错误!

Answer 1

快速浏览一下 igb_ethtool.c，您的 NIC 似乎确实能够进行硬件时间戳。您观察到的抖动 (20-40ns) 正好在从同步到以太网时钟的预期 PHY 抖动范围内。 (对于 100Mbit，时钟为 25MHz 或 40ns。)

到目前为止看起来很棒，感谢英特尔。没有多少 NIC/驱动程序具有此功能。

现在是不好的部分:我怀疑目前是否有任何东西正在将 CLOCK_REALTIME 同步到 NIC 适配器时钟。时钟可能以稍微不同的频率自由运行。这些振荡器通常指定为 50ppm，典型漂移约为 5ppm，这意味着它们每秒漂移约 5us，随室温而变化。使用纳秒精度时请记住这一点。如果您的系统使用 NTP，您甚至可能会看到发生 NTP 漂移调整。

但好消息是您可能不需要同步它们，除非您真的想要绝对时间戳。您的 NIC 完全支持硬件时间戳的主要原因可能是为了支持 IEEE1588 PTP(精确时间协议(protocol))。如果您需要亚微秒精度的绝对时间，您应该查看此协议(protocol)和/或购买 GPS 接收器。

如果您只需要相对时间戳，您可以尝试使用 -j adapter_unsynced 而不是 -j adapter，或者您可以尝试阻止 NTP 尝试漂移校正你的系统时钟。如果这一切都失败了，你可以尝试启动 linuxptp ，即使您没有 PTP 网络，它也可以正确同步 NIC 和系统时间。

最后...您正在使用 HUB，这意味着以太网以半双工模式运行，这意味着...冲突。除非你的 NIC 绝对安静。我想理论上这应该无关紧要，因为您在两个 NIC 中观察到相同的冲突，并且帧不会延迟或排队，具体取决于它们采用的路径。但是，由于如今半双工非常罕见，因此 NIC 时间戳支持可能并未考虑到这一点。这种实现中的典型错误是例如返回前一帧的时间戳而不是当前帧。