UNIX秒、TAI (SI)秒、跃秒和真实世界代码

Question

我最近读了很多关于UNIX时间的文章，其中大部分内容不连贯，很多内容相互矛盾。我正在尝试协调UNIX Time (此后，为了简单起见，UXT)、TAI和UTC之间的转换，为此，我需要正确地理解UXT。问题是，我似乎找不到其他人了。

以下是我最努力的解释，通过冗长的研究，从无数的来源重构而来.这在某些地方也是错误的。我正在寻找一个全面的分析和点对点验证/反驳以下内容。本质上，修复以下内容，使其工作。

1. TAI是一个单调递增的时间标准。它标记SI秒，忽略DST和闰秒。
2. UTC与TAI相同，但由一个整数的leap秒(对时间字符串的转换反映为60秒)进行校正，以便在距UT1 (天文时间标准)0.9SI秒的范围内。
3. UXT是自1970-01-01 :00:00 UTC以来UNIX秒的计数。每天总有86400秒。然而，UXT与UTC有关。
4. 这怎麽可能？好的，UNIX秒需要与SI秒不同，而且由于闰秒并不是完全规则的，所以UNIX秒不能是一个定义良好的时间长度。
5. 在§4.15 UNIX规范别名中，从UTC到UXT的转换会将不同的UTC时间转换为相同的UXT时间戳，从而有效地使UNIX秒与SI秒相同(除了UNIX闰秒，即两个SI秒)。 在实践中，实际发生的事情各不相同。大多数计算机基于远程服务器进行同步，因此它们在同步期间隐式地处理闰秒更新。
6. 所有这一切都意味着，虽然每个单独的UXT时间戳都可以很容易地转换为/从UTC (分别使用gmtime或§4.15 )，但您实际上不能通过算术来找到使用它们的任何东西。特别是difftime返回UNIX秒，所以您不能对它做任何事情，包括将它添加到不同的时间戳中，除非您知道所有相关的闰秒都在哪里。

我想到目前为止我能理解。

1. 但是现在我们来看看实际的代码，它根本不做任何事情。我可以理解人们使用difftime测量持续时间，只是希望它足够好(或者不知道有问题)，但是计时库也是错误的。 作为一个例子，libtai提供了从UXT：TAI := 4,611,686,018,427,387,914 + UXT到TAI的转换(tai_now.c:7)。因为TAI是SI秒，而UXT是UNIX秒，所以不能这样做。然而，由于libtai显式地处理跳跃秒，这似乎不合理，这是一个粗心大意的错误。，，这不是libtai特有的。你可以看到这类事情到处都是。

因此:第1-6点与第7点不一致，也就是说，大量的现有代码与它所代表的时间标准相矛盾。哪里出了问题？

Answer 1

一个问题是，大多数文档都没有使用能够区分时间尺度而没有歧义句的词汇。我建议http://www.ucolick.org/~sla/leapsecs/picktwo.html作为对这个问题的介绍，在历史上有两种不相关的秒--一种是地球居民的日历日的细分，另一种是在特定的参照系中测量的固定的持续时间。任何时候，跨越1970年前后日期的图书馆都试图利用这两种类型的秒，最终提供的答案类似于声称提供arcsin(-2)的函数--也就是说，涉及到的复杂性需要仔细解释和定义被认为重要的东西。

Answer 2

你说得对，这个烂摊子糟透了。我的结论是：

UXT和UTC是相同的，除了在闰秒。在那里，UTC数到60，UTX只是“挂起”一秒钟。

Answer 3

对你的心理健康最好的是假设每天都有86,400秒，无一例外，这对大多数人来说已经足够了。如果你现在花时间，减去5,000乘以86,400秒，你就会得到同样的时间，分钟和秒，5000天前。

现在Posix时间是UTC，但随着闰秒的移除。这意味着它总是非常接近UT1 (太阳时间)，最多0.9秒。最好的心理模型是，每次在UTC中添加或删除一个闰秒，在Posix中，我们将有一个2秒长的秒，或者一个0秒长的秒。你可以观察到，如果你恰好使用一个秒表，那么就会出现一个闰秒--根据Posix的说法，某一分钟会根据你的秒表需要61或59秒。或者，如果您的计算机显示一个秒的时钟，那么秒数就会静止一秒钟，或者在某个时间点跳转两秒。在确切的时刻之外，闰秒被移除，你不能观察到这一点。在Posix系统中没有跟踪这些更改。

这什么时候出了问题？根据Posix时间，如果有一场100米的比赛，就在正确的时间点，你记录开始和结束的时间，有人可以在他们开始后9.317秒完成比赛。实际上是10.317秒。因此，如果你有物理数据，那么时间间隔可能是错误的一秒。

你怎么能修好它？修正它的唯一方法是有一个表，说明何时插入闰秒，并使用这个表将“没有闰秒的UTC”更改为TAI。

请注意，Posix时间实际上并不是没有闰秒的UTC，但是您的系统提供了关于UTC是什么的最佳信息。您可以“手动”更改计算机上的时钟，Posix时间将被关闭。您的计算机上的时钟可能有点不准确，并由时间服务器纠正，在这种情况下，它将漂移可能每天离开世界协调时，然后纠正回来。

我有一个应用程序，这是一个问题，iOS (通常在Posix中)有一个sysctl调用，返回启动时间。该函数返回一个更改的日期，当您的时钟改变时，除了每秒一秒钟的更改外。它还会在重新启动计算机时返回更改的日期。因此，您可以存储最后一个已知值，并在启动时间更改时询问时间服务器。