UTC和RTC

理解时间：硬件时间、系统时间（UTC时间）、本地时间、时区与夏令时
处理和管理时间是计算机科学的重要方面，但也是最复杂和容易混淆的方面之一。本文将详细介绍硬件时间、系统时间（UTC时间）、本地时间、时区和夏令时，希望能帮助读者更好地理解这些概念。

1. 硬件时间（RTC time）

1.1 硬件时间简介

硬件时间，也被称为实时时钟（RTC），是指计算机主板上的一个独立于操作系统的设备，它在电源关闭甚至断电情况下也能保持运行。其功能是记录当前的日期和时间。

1.2 如何使用硬件时间

大部分操作系统在启动时会从RTC读取时间，然后设置系统时间。同样，操作系统也可以将系统时间写回到RTC中。

在Unix和类Unix系统中，hwclock命令可以用来查询和设置RTC时间。例如：

# 查询硬件时间

hwclock --show

# 将系统时间设置为硬件时间

hwclock --systohc

# 将硬件时间设置为系统时间

hwclock --hctosys

在Windows系统中，可以通过日期和时间设置对话框或time命令查询和设置RTC时间。

2. 系统时间（UTC时间）（Universal time）

2.1 系统时间简介

系统时间是计算机内部使用的时间，它通常在启动时从RTC设置，然后由系统时钟进行跟踪。系统时钟是操作系统内核的一部分，可以以毫秒或纳秒级别提供精确时间。

2.2 UTC时间

系统时间通常使用协调世界时（UTC）表示。UTC是一种基于原子时钟的时间标准，全球各地的科学家通过精密测量来维护它。它与格林尼治标准时间（GMT）非常接近，但不受地球自转速度变化的影响。

在Unix和类Unix系统中，date命令可以用来查询和设置系统时间：

# 查询系统时间（UTC）

date -u

# 查询本地时间（由系统时间UTC和时区共同决定）

date

# 设置本地时间（后面那串是本地时间）（设置本地时间会同样设置系统时间，只不过会自动帮你做时区转换）

date -s "2022-01-01 00:00:00"

# 直接设置系统时间（不推荐，一般通过设置本地时间来设置系统时间，因为这样设置你还得把后面那串时间计算一下时区）

date -u -s "2022-01-01 00:00:00"

在Windows系统中，可以通过日期和时间设置对话框或time命令查询和设置系统时间。

2、hwclock源码

//LA.QSSI.12.0.r1/external/toybox/toys/other/hwclock.c

/* hwclock.c - get and set the hwclock
 *
 * Copyright 2014 Bilal Qureshi <bilal.jmi@gmail.com>
 *
 * No standard, but see Documentation/rtc.txt in the linux kernel source..
 *
USE_HWCLOCK(NEWTOY(hwclock, ">0(fast)f(rtc):u(utc)l(localtime)t(systz)s(hctosys)r(show)w(systohc)[-ul][!rtsw]", TOYFLAG_SBIN))

config HWCLOCK
bool "hwclock"
  default y
  help
    usage: hwclock [-rswtluf]

    Get/set the hardware clock.

    -f FILE     Use specified device file instead of /dev/rtc0 (--rtc)
    -l  Hardware clock uses localtime (--localtime)
    -r  Show hardware clock time (--show)
    -s  Set system time from hardware clock (--hctosys)
    -t  Set the system time based on the current timezone (--systz)
    -u  Hardware clock uses UTC (--utc)
    -w  Set hardware clock from system time (--systohc)
*/
#define FOR_hwclock
#include "toys.h"
#include <linux/rtc.h>

GLOBALS(
  char *f;
)

void hwclock_main()
{
  struct timezone tzone;
  struct timeval timeval;
  struct tm tm;
  int fd = -1, utc;

  if (FLAG(u)) utc = 1;
else if (FLAG(l)) utc = 0;
  else utc = !readfile("/etc/adjtime", toybuf, sizeof(toybuf)) ||
    !!strstr(toybuf, "UTC");

  if (!FLAG(t)) {
    if (!TT.f) TT.f = "/dev/rtc0";
    fd = xopen(TT.f, O_WRONLY*FLAG(w));

    // Get current time in seconds from rtc device. todo: get subsecond time
    if (!FLAG(w)) {
      xioctl(fd, RTC_RD_TIME, &tm);
      timeval.tv_sec = xmktime(&tm, utc);
      timeval.tv_usec = 0; // todo: fixit
    }
  }

  if (FLAG(w) || FLAG(t)) {
    if (gettimeofday(&timeval, 0)) perror_exit("gettimeofday failed");
    if (!(utc ? gmtime_r : localtime_r)(&timeval.tv_sec, &tm))
      error_exit(utc ? "gmtime_r failed" : "localtime_r failed");
  }

  if (FLAG(w)) {
 /* The value of tm_isdst is positive if daylight saving time is in effect,
     * zero if it is not and negative if the information is not available.
     * todo: so why isn't this negative...? */
    tm.tm_isdst = 0;
    xioctl(fd, RTC_SET_TIME, &tm);
  } else if (FLAG(s)) {
    tzone.tz_minuteswest = timezone / 60 - 60 * daylight;
  } else if (FLAG(t)) {
 // Adjust seconds for timezone and daylight saving time
    // extern long timezone is defined in header sys/time.h
    tzone.tz_minuteswest = timezone / 60;
    if (tm.tm_isdst) tzone.tz_minuteswest -= 60;
    if (!utc) timeval.tv_sec += tzone.tz_minuteswest * 60;
  } else {
    strftime(toybuf, sizeof(toybuf), "%F %T%z", &tm);
    xputs(toybuf);
}
  if (FLAG(t) || FLAG(s)) {
    tzone.tz_dsttime = 0;
    if (settimeofday(&timeval, &tzone)) perror_exit("settimeofday failed");
  }

  xclose(fd);
}