Время Unix и дополнительные секунды

Количество секунд в день фиксировано с помощью временных меток Unix.

Временное число Unix равно нулю в эпоху Unix и увеличивается ровно на 86400 в день с эпохи.

Таким образом, он не может представлять дополнительные секунды. ОС замедлит часы, чтобы приспособиться к этому. Что касается временных меток Unix, дополнительных секунд просто не существует.

Время Unix легко работать, но некоторые временные метки не являются реальным временем, а некоторые временные метки не уникальны.

То есть есть несколько повторяющихся меток времени, представляющих две разные секунды во времени, потому что в unix-time шестидесятой секунде, возможно, придется повторить себя (поскольку не может быть шестьдесят первой секунды). Теоретически они также могут быть пробелами в будущем, потому что шестидесятой секунды не должно быть, хотя до сих пор не было выпущено пропуска дополнительных секунд.

Обоснование unix time: оно определено так, чтобы с ним было легко работать. Добавить поддержку дополнительных секунд в стандартные библиотеки очень сложно. Например, вы хотите представить в базе данных 1 января 2050 года. Никто на земле не знает, сколько секунд до этой даты по всемирному координированному времени! Дата не может быть сохранена как отметка времени в формате UTC, потому что IAU не знает, сколько дополнительных секунд нам придется добавить в следующие десятилетия (они так же хороши, как и случайные). Итак, как программист может выполнять арифметику дат, если промежуток времени, который пройдет между любыми двумя датами в будущем, известен не раньше, чем годом или двумя раньше? Время в Unix простое: мы уже знаем временную метку на 1 января 2050 года (а именно, 80 лет * количество секунд в году). С UTC чрезвычайно сложно работать круглый год, тогда как со временем unix сложно работать только в тот момент, когда возникает дополнительная секунда.

Как бы то ни было, я никогда не встречал программиста, который соглашался бы с дополнительными секундами. Их явно следует отменить.

Здесь и в других местах много обсуждают дополнительные секунды, но это не сложная проблема, потому что она не имеет ничего общего с UTC, GMT, UT1, TAI или любым другим стандартом времени. Время POSIX (Unix) по определению определяется стандартом IEEE Std 1003.1 "POSIX", доступен здесь.

Стандарт однозначен: время POSIX не включает дополнительные секунды.

Всемирное координированное время (UTC) включает дополнительные секунды. Однако во времени POSIX (секунды с начала эпохи) дополнительные секунды игнорируются (не применяются), чтобы обеспечить простой и совместимый метод вычисления разницы во времени. Поэтому время POSIX с разбивкой по шкале не обязательно является временем в формате UTC, несмотря на его внешний вид.

Стандарт подробно описывает важные детали, недвусмысленно заявляя, что время POSIX не включает дополнительные секунды, в частности:

Практически невозможно предписать, чтобы соответствующая реализация имела фиксированное отношение к каким-либо конкретным официальным часам (рассмотрите изолированные системы или системы, выполняющие «повторы», устанавливая часы на некоторое произвольное время).

Поскольку дополнительные секунды определяются комитетом, включение дополнительных секунд в POSIX-время - это не просто «плохая идея», это невозможно, учитывая, что стандарт допускает соответствующие реализации, не имеющие доступа к сети.

В другом месте в этом вопросе @Pacerier сказал, что время POSIX включает в себя дополнительные секунды, и что каждое время POSIX может соответствовать более чем одному времени UTC. Хотя это, безусловно, одна из возможных интерпретаций метки времени POSIX, это ни в коем случае не указано в стандарте. Его аргументы в основном сводятся к ласковым словам, неприменимым к стандарту, определяющему время POSIX.

Теперь все становится сложнее. Как указано в стандарте, время POSIX может не соответствовать времени UTC:

Поэтому время POSIX с разбивкой по шкале не обязательно является временем в формате UTC, несмотря на его внешний вид.

Однако на практике это так. Чтобы понять суть проблемы, вы должны понимать стандарты времени. GMT и UT1 основаны на астрономическом положении Земли во Вселенной. TAI основан на фактическом количестве времени, которое проходит во Вселенной, которое измеряется физическими (атомными) реакциями. В TAI каждая секунда - это «секунда SI», которые имеют одинаковую длину. В UTC каждая секунда является секундой в системе СИ, но при необходимости добавляются дополнительные секунды, чтобы вернуть часы в пределах 0,9 секунды от GMT / UT1. Стандарты времени GMT и UT1 определены эмпирическими измерениями положения и движения Земли во Вселенной, и эти эмпирические измерения не могут быть предсказаны никакими средствами (ни научной теорией, ни приближением). Таким образом, дополнительные секунды также непредсказуемы.

Теперь стандарт POSIX также указывает, что намерение состоит в том, чтобы все временные метки POSIX были совместимы (означают одно и то же) в разных реализациях. Одно из решений состоит в том, чтобы все согласились с тем, что каждая секунда POSIX равна одной секунде SI, и в этом случае время POSIX эквивалентно TAI (с указанной эпохой), и никому не нужно связываться с кем-либо, кроме своих атомных часов. Однако мы этого не сделали, вероятно, потому, что хотели, чтобы метки времени POSIX были метками времени в формате UTC.

Используя очевидную лазейку в стандарте POSIX, реализации намеренно замедляют или ускоряют секунды, чтобы время POSIX больше не использовало секунды SI, чтобы оставаться синхронизированными со временем UTC. При чтении стандарта становится ясно, что это было не то, что было задумано, потому что это невозможно сделать с изолированными системами, которые, следовательно, не могут взаимодействовать с другими машинами (их временные метки без дополнительных секунд означают что-то другое для других машин с дополнительными секундами). Читать:

[...] важно, чтобы интерпретация названий времени и секунд с момента значений эпохи была согласованной во всех соответствующих системах; то есть важно, чтобы все соответствующие системы интерпретировали «536457599 секунд с эпохи» как 59 секунд, 59 минут, 23 часа 31 декабря 1986 года, независимо от точности представления системы о текущем времени. Выражение дано для обеспечения последовательной интерпретации, а не для попытки указать календарь. [...] Эта неуказанная секунда номинально равна секунде Международной системы (СИ) по продолжительности.

«Лазейка», позволяющая такое поведение:

Обратите внимание, что как практическое следствие этого длина секунды, измеренная каким-либо внешним стандартом, не указывается.

Таким образом, реализации злоупотребляют этой свободой, намеренно изменяя ее на то, что по определению не может взаимодействовать между изолированными или не участвующими системами. В качестве альтернативы реализация может просто повторять POSIX раз, как если бы время не прошло. См. этот ответ Unix StackExchange для получения подробной информации обо всех современных реализациях.

Фух, это сбивало с толку ... Настоящая головоломка!

Поскольку оба других ответа содержат много вводящей в заблуждение информации, я добавлю это.

Томас прав в том, что количество секунд временной метки Unix Epoch в день фиксировано. Это означает, что в дни, когда есть дополнительная секунда, секунда непосредственно перед полуночью (61-я секунда минуты по всемирному координированному времени перед полуночью) получает ту же метку времени, что и предыдущая секунда.

Эта временная метка "воспроизводится", если хотите. Таким образом, одна и та же временная метка unix будет использоваться для двух секунд реального мира. Это также означает, что если вы получаете дробные эпохи unix, вся секунда будет повторяться.

X86399.0, X86399.5, X86400.0, X86400.5, X86400.0, X86400.5, затем X86401.0.

Таким образом, время unix не может однозначно представлять дополнительные секунды - временная метка дополнительной секунды также является меткой времени предыдущей реальной секунды.