Erlang时间系统

Erlang系统中有两套时间系统。一个是操作系统时间，一个是虚拟机时间。我们知道，操作系统时间是非常不可靠的，
它依靠ntp跟网络上服服务器同步，也有可能被人为修改。如果依赖操作系统时间，程序可能出现异常的行为。
比如游戏中一个设定是每天0点进行结算，如果结算完一次这时操作系统时间调整回去了，结果又会结算一次。
因此ERTS在操作系统时间的基础之上引入了虚拟机时间。

在Erlang/OTP 18(ERTS 7.0)之前，获取时间的接口主要是两个：

erlang:now()返回虚拟机时间
os:timestamp()返回操作系统时间。

erlang:now()存在性能问题，因此很多软件被迫使用os:timestamp()来代替。但是操作系统时间又存在时间回退的问题。

18之前，操作系统时间变化时，只能通过时间纠正来慢慢系统时间对齐，这个调整的过程可能是非常漫长的。
1分钟的差异需要100分钟才能调整完。这段时间内的时间间隔，定时器都会受到影响，大约存在1%的偏差。

从OTP 18以后，把虚拟机时间分为了两个部分，time_offset和monotonic_time。前者用来跟操作系统对齐，
后者用来实现稳定的时间频率。同时引入了三种time warp mode。time correction加上time warp mode，
更好的处理系统时间的跳变。

基本概念

UT1：世界时
UTC：Coordinated Universal Time，协调世界时，对秒的定义跟UT1有差异，包含闰秒。UTC的一天可能为86399, 86400, 86401秒。
POSIX Time(aka Unix/Epoch time): Time since EPOCH (UTC 1970-01-01 00:00:00)，POSIX Time的一天刚好为86400秒。奇怪的是EPOCH被定义为UTC时间。
OS System Time：操作系统视角的POSIX time。存在时间跳跃。
Erlang System Time: Erlang运行时视角的POSIX time。跟操作系统时间可能有偏差。
Erlang monotonic time: events, timers, time interval, 单调，但是不严格单调递增。
Time offset: 通过时间偏移来同步操作系统时间，无需修改单调时间的频率。

时间单位：每秒多少个单位:

second，1
millisecond，1000
microsecond，1000000
nanosecond，1000000000
native，Erlang runtime system使用的单位，不同的操作系统会不一样。我的电脑里面，Windows下为1024000，CentOS下为1000000000。

时间单位之间的转化可以通过函数实现：
erlang:convert_time_unit(Time, FromUnit, ToUnit)。

Time Warp Mode

no_time_warp 默认方式，系统启动的时候就决定了time offset，以后也不会改变。
跟之前的系统兼容。因为offset不会变。所以只能通过调整monotonic_time的频率来接近系统时间。
这会造成monotonic_time的时间频率存在1%的误差。
multi_time_warp 直接改变offset来同步时间，monotonic_time保持相对的稳定，当系统时间发生跳变的时候，
可以通过erlang:monitor(time_offset, clock_service)来获得通知。
single_time_warp 主要用于嵌入式系统。
可以通过虚拟机标记+C no_time_mode | multi_time_warp | single_time_warp来配置。

Time Correction

可以通过虚拟机标记来配置是否开启：+c true | false
如果设置为true，Erlang通过加速和减速来跟操作系统时间同步。幅度最大是1%，也就是说，VM经历1秒实际上可能是0.99秒或者1.01秒。
当系统时间改变了1分钟，erlang会花100分钟来慢慢校正，并最终与系统时间同步。
如果设置为false，当操作系统时间落后时，虚拟机时间会停滞。直到操作系统时间追上来为止。这意味着重复调用erlang:monotonic_time()会返回相同的值。
当操作系统时间领先时，monotonic_time前跳。

可以通过函数erlang:system_info(time_correction).来查看时间纠正是否开启。
关闭这个选项不会获得任何好处，而且当发生时间跳变时，Erlang monotonic time可能向前跳或者停止。
所以这个选项一般都是打开的。

一般常用到的配置：

+c true +C no_time_warp offset保持不变，mono改变%1来追赶OS时间。跟18之前表现是一样的。
+c true +C multi_time_warp offset随着OS时间而变化，mono保持相对稳定的频率。

OS System Time

操作系统时间不是单调递增的。系统时间随时可以修改。比如我取了一个操作系统时间t1，
然后将系统时间改为1天前，再取一个系统时间t2，t2-t1的出来是个负值。

新API主要提供这三个接口来获取操作系统时间。

os:system_time() 返回native时间单位的操作系统时间os system time
os:system_time(Unit) 将操作系统时间转化为Unit时间单位。等价于 erlang:convert_time_unit(os:system_time(), native, Unit)。
os:timestamp() -> {MegaSecs, Secs, MicroSecs}
- calendar:now_to_universal_time/1
- calendar:now_to_local_time/1

比如计算年月日：

format_utc_timestamp() ->
    TS = {_,_,Micro} = os:timestamp(),
    { {Year,Month,Day},{Hour,Minute,Second} } = calendar:now_to_universal_time(TS),
    Mstr = element(Month,{"Jan","Feb","Mar","Apr","May","Jun","Jul","Aug","Sep","Oct","Nov","Dec"}),
    io_lib:format("~2w ~s ~4w ~2w:~2..0w:~2..0w.~6..0w",[Day,Mstr,Year,Hour,Minute,Second,Micro]).

另外，erlang:date()，erlang:localtime()等函数都是通过操作系统时间算出来的。
通过下面的接口可以看到操作系统接口调用的底层接口，比如Windows下面是这样的：

> erlang:system_info(os_system_time_source).
[{function,'GetSystemTime'},
 {resolution,100},
 {parallel,yes},
 {time,1558773547665408}]

> erlang:system_info(os_monotonic_time_source).
[{function,'GetTickCount64'},
 {resolution,100},
 {extended,no},
 {parallel,yes},
 {time,1191373658112}]

Erlang System Time

正是因为操作系统时间如此不可靠，我们需要一个经过纠正的虚拟机时间。
这个纠正的虚拟机时间具有以下特性：

Never jumps backwards or forwards
Never differs more than 1% in speed from OS Monotonic time
Attemps to be as close as possible to OS system time

jumping from 1970 to 2015 will take 4500 years to recover, which means all relative time will happen 1% faster for many years.

新API提供以下接口用于获取虚拟机时间：

erlang:system_time() 返回native时间单位的虚拟机时间erlang system time，虚拟机时间由两部分构成：time_offset和monotonic_time。
erlang:system_time() 等价于 erlang:monotonic_time() + erlang:time_offset()
erlang:system_time(Unit) 将erlang系统时间转化为Unit时间单位。等价于erlang:convert_time_unit(erlang:system_time(), native, Unit)
erlang:monotonic_time() 虚拟机内部的时间引擎。定时器、receive after定时器、BIF定时器、timer模块定时器都是由这个时间触发。
erlang:time_offset()
erlang:timestamp() -> {MegaSecs, Secs, MicroSecs} Erlang system time，这个函数的存在只是为了兼容现有的代码的时间格式。
Erlang system time可以通过上面的函数erlang:system_time/1更加高效的获取。这个函数等价于：

timestamp() ->
    ErlangSystemTime = erlang:system_time(microsecond),
    MegaSecs = ErlangSystemTime div 1000000000000,
    Secs = ErlangSystemTime div 1000000 - MegaSecs*1000000,
    MicroSecs = ErlangSystemTime rem 1000000,
    {MegaSecs, Secs, MicroSecs}.

使用指南

一个总的原则就是：不要使用erlang:now/0。根据不同的目的，选择不同的接口。

获取系统时间

使用erlang:system_time/1获取系统时间。如果需要erlang:now/0返回的数据格式，可以用erlang:timestamp/0。

测量时间差

使用erlang:monotonic_time/0之差来测量时间，结果是native时间单位，可以用erlang:convert_time_unit/3来转化为其他时间单位。
也可以直接使用erlang:monotonic_time/1之差来测量时间，不过这种方式会损失一定的精度。

事件的顺序

erlang:unique_integer([monotonic]). 严格单调递增。

唯一名字

erlang:unique_integer/0
erlang:unique_integer([positive])

随机数种子

erlang:monotonic_time()
erlang:time_offset()
erlang:unique_integer()

参考文档

http://learnyousomeerlang.com/time
erts-9.2/doc/html/time_correction.html