RTC（Real-Time Clock） 的功能通常由硬件和软件两部分共同实现。RTC 是一个独立于操作系统的硬件模块，通常用于提供系统时间，即使在系统关闭的情况下，也能够保留当前的时间。
RTC 在 Linux 中的工作原理
1. 硬件层（RTC 芯片）
- 硬件 RTC：硬件 RTC 是一种独立的硬件电路，它通常使用一块小型的电池（如纽扣电池）来确保即使在电源断开时，时间依然能够保持。
- 时钟源：硬件 RTC 通常提供秒级、分钟级、小时级等时间信息，并且通过 I2C、SPI、MMIO 或其他总线与主机通信。
- 电池备份：硬件 RTC 通常会有一个小电池，保证即使在设备关闭或重启时，也能够维持时间。
2. 操作系统层（Linux RTC 驱动）
- RTC 驱动：Linux 内核提供了 RTC 驱动来与硬件进行通信，通常通过 rtc 驱动模块来实现对硬件 RTC 的访问。这个驱动负责读取硬件 RTC 提供的时间，并将其提供给操作系统使用。常见的 RTC 驱动模块包括 rtc-pcf8563、rtc-ds3231 等。
- 时间同步：系统时间由 Linux 内核管理，操作系统会根据硬件 RTC 提供的时间来设置系统时间，并在每次系统启动时从硬件 RTC 读取当前时间。
3. 软件层（系统时间与 RTC 时间同步）
- RTC 与系统时间同步：在 Linux 中，系统时间通常由 ntpd 或 chrony 等时间同步工具来维持准确性。系统时间与 RTC 时间会定期进行同步。
- hwclock 命令：Linux 提供了 hwclock 命令来读取或设置 RTC 时间。通过该命令可以直接从硬件 RTC 读取时间或设置时间。
- 获取 RTC 时间：
sudo hwclock --show
- 设置 RTC 时间：
sudo hwclock --set --date="YYYY-MM-DD HH:MM:SS"
- time 命令：time 命令返回当前系统时间，但这通常是基于操作系统的时钟，不直接依赖于 RTC。
4. RTC 电源管理
- 由于 RTC 通常有电池备份，因此它可以在系统关闭时继续保持时间。电池也会防止 RTC 时间丢失，避免需要重新设置系统时间。
- 在系统启动时，Linux 会从硬件 RTC 读取时间，并设置系统时钟。如果 ntpd 或其他同步工具启用，系统时间会定期与网络时间进行同步。
配置与管理
- 启动时读取 RTC 时间：Linux 系统通常会在启动时从 RTC 获取当前时间，方法是通过启动时加载的 RTC 驱动模块进行通信，确保系统时间的准确性。
- 系统时间与 RTC 时间的更新：如果系统时间发生变化（例如通过 date 或同步服务调整时间），Linux 会更新 RTC 的时间，确保 RTC 保持正确。
简化的思维逻辑图
用于描述 Linux 系统中 RTC 计时的工作原理：
+-------------------+
| 系统启动 |
+-------------------+
|
v
+---------------------------+
| 初始化硬件 RTC 驱动 |
| (读取硬件时钟设置) |
+---------------------------+
|
v
+-----------------------------------+
| 从硬件 RTC 获取当前时间 |
| (硬件 RTC 芯片，电池保持) |
+-----------------------------------+
|
v
+---------------------------------------+
| 设置系统时间为硬件 RTC 时间 |
| (通过内核或命令行工具设置) |
+---------------------------------------+
|
v
+-----------------------------------+
| 使用同步工具 (ntpd/chrony) |
| 保持系统时间同步 |
+-----------------------------------+
|
v
+-------------------------------+
| 系统时间与 RTC 时间同步 |
| (通过 hwclock 命令) |
+-------------------------------+
|
v
+----------------------------------------+
| 如果系统时间有变化，则更新 RTC 时间 |
| (通过 hwclock --set) |
+----------------------------------------+
|
v
+-------------------+
| 系统关闭或重启 |
+-------------------+
|
v
+--------------------------------------+
| RTC 继续保持时间，即使没有电源供应 |
+--------------------------------------+
图解说明：
- 1. 系统启动：当系统启动时，Linux 内核会初始化硬件 RTC 驱动并与硬件 RTC 进行通信。
- 2. 读取硬件 RTC 时间：硬件 RTC 芯片会返回当前时间，操作系统会读取并设置系统时间为硬件 RTC 提供的时间。
- 3. 同步工具：例如 ntpd 或 chrony 等时间同步工具会与网络时间服务器同步，从而保持系统时间的准确性。
- 4. 时间同步与更新：如果系统时间发生变化（例如通过网络同步工具或手动修改），Linux 会更新 RTC 的时间，确保 RTC 保持准确。
- 5. 电池备份：即使系统关闭，硬件 RTC 仍然会保留时间（电池支持），当系统重启时，它会再次读取 RTC 时间。
相关概念：
- 硬件 RTC：通常是通过 I2C、SPI 或 MMIO 与主机连接，确保系统时间保持准确，即使在断电的情况下。
- 同步工具：ntpd 和 chrony 等工具用于从网络获取标准时间并将其同步到本地系统时钟。
- hwclock：Linux 提供的命令行工具，可以手动或自动同步系统时间与硬件 RTC。