Schaltsekunde 2015: Die unbegründete Angst vor dem Zeitsprung
Als in der Nacht vom 30. Juni auf den 1. Juli 2012 die Schaltsekunde eingefügt wurde, fielen reihenweise Webseiten aus und Anwendungen hängten sich auf, darunter auch das Flugbuchungssystem Amadeus. Die australische Fluglinie Quantas, die aufgrund der geografischen Lage zuerst von der Schaltsekunde betroffen war, musste 50 Flüge verschieben. Bereits am nächsten Tag war die Ursache für viele der Ausfälle gefunden: ein Fehler im Linux-Kernel. Einige wollen die Schaltsekunde ganz abschaffen, um solche Probleme gar nicht erst aufkommen zu lassen.
Heute Nacht wurden dennoch die nächste Schaltsekunde hinzugerechnet. Um die Atomuhren an gut 70 nationalen Zeitinstituten parallel zur Sonnenuhrzeit UT1 zu halten – also dem Tag-Nacht-Rhythmus der Erdrotation -, wird in manchen Jahren der letzte Juni- oder der letzte Dezembertag um eine Sekunde verlängert. Diese Atomuhren geben die Weltzeit UTC vor. Die Schaltsekunde im Sommer 2015 ist die 26. seit 1972.
Zwei statt nur einer Sekunde
In der Nacht zum 1. Juli dauerte also die Zeit von 01:59:59 bis 02:00:00 Uhr deutscher Zeit zwei Sekunden. Für Rechner gab es zusätzlich die Sekunde 01:59:60, bevor auf 02:00:00 umgeschaltet wurde. Sowohl die zusätzliche Sekunde als auch die nächste Sekunde erhielten vom Betriebssystem denselben Zeitstempel.
Der Zeitgeber für Software ist natürlich das Betriebssystem, das die zusätzliche Sekunde korrekt verarbeiten muss. Und das Betriebssystem synchronisiert die korrekte Zeit normalerweise regelmäßig über das Network Time Protokoll (NTP) mit zahlreichen Servern, die als zentrale Zeitgeber dienen.
2012: das Jahr der Ausfälle
NTP-Server vermelden dem System im Laufe des Tages vor dem Einfügen der Schaltsekunde die bevorstehende Umstellung, damit das Betriebssystem entsprechend reagieren kann. Entweder zählt es die 59. Sekunde zweimal und vermeidet so die eigentlich ungültige 60. Sekunde oder es entfernt sie komplett.
2012 klappte das noch nicht ganz. Ein Fehler im Zeitgeber Hrtimer im Zusammenspiel mit dem Timekeeping-System führte zu einer inkonsistenten Systemzeit. Das wiederum brachte Software wie die Datenbank MySQL und zahlreiche Java-Anwendungen wie Hadoop und Elasticsearch aus dem Tritt. Das führte dazu, dass die Systemlast der betroffenen Server ausuferte. So kaskadierte der Fehler weiter und führte zum Ausfall zahlreicher Webseiten, etwa Reddit oder dem Gawker-Netzwerk. Aber auch Applikationen wie Mozillas Firefox und Thunderbird funktionierten nicht mehr korrekt. In einigen Fällen half eine manuelle Neusynchronisierung der Systemzeit mit dem Befehl date -u -s "$(date -u -R)". In anderen Fällen mussten die Systeme neu gestartet werden.
Zu allem Überfluss meldeten einige fehlerhaft konfigurierte NTP-Server am letzten Julitag 2012 eine weitere Schaltsekunde, was wieder zu einigen Ausfällen führte.
2015 passierte das nicht mehr.
2015: das Jahr ohne Ausfälle
Die Linux-Entwickler haben seit dem Debakel 2012 längst die Fehler im Hrtimer, im NTP, im Timekeeping-Modul, in der Speicherverwaltung und im Netzwerk-Stack behoben. Sie geben seit Beginn des Jahres Entwarnung. Dennoch hatten Distributoren wie Red Hat und Suse eigens Webseiten eingerichtet, die über das Problem informieren und Hinweise gaben, wie es sich vermeiden lässt. Der wichtigste Tipp: die automatische Synchronisierung mit den NTP-Servern aktivieren, damit das System über die korrekte Zeit informiert wird.
Aber auch bei Linux-Systemen, die über das Internet über den Zeitsprung informiert werden, hätte es zu Fehlern kommen können. So wies Red Hat darauf hin(öffnet im neuen Fenster), dass bereits die Meldung der NTP-Server über die bevorstehende Schaltsekunde die etwas älteren Distributionen RHEL 4 und 5 zum Absturz hätte bringen können. Der Fehler wurde in kernel-2.6.9-89.EL (RHEL4) und kernel-2.6.18-164.el5 (RHEL5) behoben. Hier war auch besonders wichtig, das Paket Tzdata aktuell zu halten.
Aktuelle Linux-Kernel haben den Fehler nicht
Auch RHEL 6 hätte zum Absturz gebracht werden können, weil die Interaktion mit dem NMI Watchdog nicht korrekt funktioniert. Hier sollte mindestens der Linux-Kernel 2.6.32-279.5.2.el6 installiert sein. Außerdem wird davon abgeraten, den NTP-Daemon mit dem Parameter -x zu verwenden.
Suse informiert(öffnet im neuen Fenster), dass sein Enterprise Linux in Version 10 oder früheren Versionen sowie Enterprise Linux 12 für die Umstellung gewappnet waren. Bei Suse Enterprise Linux 11 sollten die aktuellen Versionen der zur Verfügung gestellten Linux-Kernel eingespielt werden. Bei Service Pack muss das mindestens Kernel 2.6.32.590.7 und bei Service Pack 2 mindestens Kernel 3.0.380.5 sein. Bei Suse Enterprise Linux 11 mit Service Pack 3 sollte ebenfalls das aktuelle Maintenance Release installiert sein, um auch künftig solche Fehler zu vermeiden.
Nachtschicht für Administratoren
Bei Ubuntu hätten Benutzer der LTS-Version 12.04 betroffen sein können(öffnet im neuen Fenster). Hier sollte mindestens der Linux-Kernel mit der Versionsnummer 3.2.0-29.46 laufen, aktuell ist es Version 3.2.0-86.
Es gibt aber auch Bibliotheken, die die Schaltsekunde nicht korrekt verarbeiten, einige für die Programmiersprache Python. Auch Echtzeit-Kernel und -Anwendungen sind zumindest anfällig, wenn nicht schnell genug reagiert wird. Administratoren sollten deshalb auch bei künftigen Schaltsekunden auf der Hut sein, falls die Fehler nicht zwischenzeitlich behoben werden.
Für Privatfirmen sind die Schaltsekunden vor allem mit Mehrkosten für die Umstellung von Hand verbunden.
Ist ein Leben ohne Schaltsekunde möglich?
Inzwischen gibt es viel Widerstand gegen das 1972 eingeführte Zeitsystem. Erstmals im Jahr 2001 wurde von den USA die Abschaffung der Schaltsekunden als Arbeitsthema vorgeschlagen. "Es ist nicht normal, dass eine so konkrete Frage 14 Jahre auf der Agenda steht, aber die Parteien waren und sind verbissen", sagt Andreas Bauch von der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) in Braunschweig der Nachrichtenagentur dpa.
Bei der diesjährigen Weltfunkkonferenz der Internationalen Fernmeldeunion (ITU) im November in Genf werden die Kritiker erneut einen Versuch starten. Vor allem die USA und Frankreich befürworteten eine Abschaffung der Schaltsekunde, sagt Bauch. Zu den Ländern, die die Schaltsekunde beibehalten wollen, zählen Großbritannien, Russland und Kanada.
Der Tag wird zur Nacht
Hauptargument für eine Abschaffung der Schaltsekunden sei, dass Fehlerrisiken und Mehraufwand wegfielen, erklärt Wolfgang Dick vom Erdrotationsdienst IERS. "Allerdings ist auch klar: Irgendwann muss man korrigieren, schon eine Stunde Differenz ist im Tag-Nacht-Rhythmus des Menschen deutlich spürbar." Denkbar sei das Einschieben einer Schaltminute alle 100 Jahre oder einer Schaltstunde nach entsprechend längerer Frist. "Allerdings wüsste nach so langer Zeit niemand mehr, wo überall es ein Problem geben könnte und Anpassungen in Systemen nötig sind", sagt Dick.
Die Briten stemmen sich auch deshalb gegen eine Abschaffung, weil dann ein Nationalheiligtum weiter an Bedeutung verlöre: der Greenwich-Meridian, dessen mittlere Sonnenzeit lange maßgeblich für die Weltzeit war. Ein weiteres, ebenfalls eher philosophisches Argument in der Debatte: Die Abschaffung der Schaltsekunden hieße, dass das Leben zum ersten Mal in der gesamten Menschheitsgeschichte von der Sonnenzeit abgekoppelt würde.
Im Moment sind die Lager von Gegnern und Befürwortern etwa gleich groß. Für eine Änderung des Weltzeitsystems müssten sich aber alle einig sein. Dick ist darum überzeugt: "Ein einstimmiger Beschluss wird im November 2015 nicht durchzusetzen sein."
Nachtrag vom 1. Juli 2015, 9:30 Uhr
Die Implementierung der Schaltsekunde lief erwartungsgemäß problemlos ab. Uns liegen bislang keine Hinweise auf Ausfälle vor. Wir haben den Text entsprechend angepasst.
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