1. 目的

この記事では、AWS EC2上でAmazon Time Sync Service(ATSS)を使用する方法や周辺知識をまとめます。まずATSSの特徴をまとめたうえで、EC2インスタンスを使って、実際にATSSを使用して時刻同期を行う方法を、NTP、PTPそれぞれのプロトコルに対してまとめます。
ただし、この記事ではLinux系のOS以外については対象外としています。

2. Amazon Time Sync Service

Amazon Time Sync Service(ATSS)は、AWS内で時刻を同期するためのシステムで、具体的には各リージョンに配置されたNTPサーバーです。すべての情報が公開されているわけではないものの、以下のような特徴があります。

各NTPサーバーはリンクローカルアドレス内（IPv4：169.254.169.123）にある：
実際にStratum0のサーバー（原子時計）がどこにあるかはわからないものの、AWSは各リージョン内に高精度のStratum2やStratum3のNTPサーバーを持っており、これがATSSの核となっています。
これらのNTPサーバーはリンクローカルアドレス内にあるため、
１）EC2インスタンスからは、インターネットを経由せず接続できる
２）VPC外からはアクセスできない
という特徴があり、これらによって高精度の同期を実現しています。
主要なLinuxディストリビューションのAMIにはデフォルトでATSSを参照する仕組みがある：
後述しますが、主要なLinuxディストリビューションはchronyを使ってATSSのNTPサーバーを参照するようにデフォルトで設定されています。したがって、単にNTPで時刻を同期したいだけである場合は、何もしなくてもよいです。
デフォルトのプロトコルはNTP
ある種当然ですが、EC2はNTPを使ってATSSのサーバーと時刻同期を行います。前述の通り、ATSSのサーバーとの間はインターネットを通さず接続できるため、精度高く同期できるように設計されています。
PTPも利用可能
上記の通り、インターネット接続の必要がないことや、同期がリージョン内で済むことから、通常は閉じたネットワークで利用されることの多いPTPもAWSでは利用可能です。ただし、PTPを利用するには
１）特殊なNICが必要である
２）中継するネットワーク機器すべてがPTPに対応している必要がある
ため、以下のリージョン内の以下のインスタンスタイプでしか利用できません。
- リージョン:
  US East (N. Virginia), US East (Ohio), Asia Pacific (Malaysia), Asia Pacific (Tokyo), Europe (Stockholm)
- インスタンス:
  General purpose: M7a, M7g, M7gd, M7i, M8g
  Compute optimized: C7a, C7gd, C7i, C8g
  Memory optimized: R7a, R7g, R7gd, R7i, R8g, U7i-6tb, U7i-8tb, X8g

3. NTPでの同期方法

前述の通り、NTPによる時刻同期はデフォルトで設定済みです。これを確認するには、例えば、us-east-2(Ohio)/t2.micro/Ubuntu-22.04 LTSを起動した状態で

chronyc sources -v

を実行し、chronyが参照するNTPサーバソースを確認すると、以下のように参照しているNTPソース一覧が確認できます。

上記の169.254.169.123はATSSのDNSサーバーのIPアドレスなので、デフォルトでこのサーバーが参照されていることがわかります。

（参考）
Ubuntuではこの参照先は/etc/chrony/chrony.confによって設定されており、AWSの主要AMIではデフォルトで以下のように設定されています。

/etc/chrony/chrony.conf

(前略)
# Include configuration files found in /etc/chrony/conf.d.
confdir /etc/chrony/conf.d
(後略)

このコンフィグによって、/etc/chrony/conf.dにあるファイルもコンフィグに含めるように指定されています。そして、該当ディレクトリには以下のファイルがあります

/etc/chrony/conf.d/00-cpc.conf

## CLOUD_IMG: This file was created/modified by the Cloud Image build process
server 169.254.169.123 prefer iburst minpoll 4 maxpoll 4

これらのコンフィグによって、169.254.169.123（ATSSのNTPサーバー）が参照されるようになっています。

4. PTPでの同期方法

前述の通り、PTPは

リージョン:
US East (N. Virginia), US East (Ohio), Asia Pacific (Malaysia), Asia Pacific (Tokyo), Europe (Stockholm)
インスタンス:
General purpose: M7a, M7g, M7gd, M7i, M8g
Compute optimized: C7a, C7gd, C7i, C8g
Memory optimized: R7a, R7g, R7gd, R7i, R8g, U7i-6tb, U7i-8tb, X8g

でのみサポートされています。したがって、以下のステップを踏んでも、上記リージョン＆＆インスタンスでない限り使えないことに注意が必要です。なお、手順は以下の2つのWebサイトにも説明がありますが、これに従うだけでは使えなかったので注意が必要です。

環境
今回は、us-east-2(Ohio)/c7i.large/Ubuntu-22.04 LTSを使用しています。このフローもこの環境に対応したものです。OSが異なる場合は異なる対応が必要です。
ドライバのコンパイル
amzn-driversが提供しているElastic Network Adapter (ENA)をコンパイルしてロードします。Ubuntuのバージョンが3.13.0-31未満の場合、コンパイル時の環境変数として、カーネルのABIが必要になるため
バージョンの取得
```
uname -r
```
を実行し、バージョンを取得します。
例：
```
3.13.0-29-generic
```
を取得した場合は、29がABIになります。これを後述の<ABI>の部分に代入して使います。
コンパイル
```
sudo apt-get update
sudo apt install linux-headers-$(uname -r)
sudo apt-get install make gcc
git clone https://github.com/amzn/amzn-drivers.git
cd kernel/linux/ena
ENA_PHC_INCLUDE=1 make [UBUNTU_ABI=<ABI>]
```
ドライバのロード
以下のコマンドでコンパイルしたドライバに差し替えます。
ドライバのロード
```
sudo rmmod ena && sudo insmod ena.ko phc_enable=1
```
ここまで完了すると、PTPハードウェアクロックが登録され、PTPによる時刻同期を開始できるようになります。登録が成功している場合、/dev/ptp0というディレクトリができているので、
```
ls /dev/ptp0
```
等でディレクトリの存在を確認できれば成功です。
参照サーバの追加＋chronyの再起動
NTPの項でも説明した通り、chronyのコンフィグは/etc/chrony/chrony.confに記載されています。このファイルの任意の行に
参照方法の追加: /etc/chrony/chrony.conf
```
refclock PHC /dev/ptp0 poll 0 delay 0.000010 prefer
```
を追加することで、PTP Hardware Clock（PHC）を使用した参照が追加され、PTPでの同期を開始できます。さらに、以下のコマンドでchronyを再起動します。
chronyの再起動
```
sudo systemctl restart chronyd
```
この時点でPTPでの同期が開始されます。実際に
```
chronyc sources
```
を実行すると、以下の通り”PHC0”としてPTPで同期が行われていることが確認できます。

5. まとめ

Amazon Time Sync Service (ATSS)は、各リージョン内にある高位のNTPサーバーを使用することで高精度の時刻同期を達成するためのフレームワーク
ATSSはリンクローカルアドレス内にあるため、VPC内から高速で安定した通信を実現しており、このために安定した時刻同期を達成できている
主なAMIをもとにしたEC2インスタンスはデフォルトでNTPでATSSのサーバーと同期している
特定のリージョン・インスタンスタイプでは、マニュアル操作を行えばPTPでのより高精度な同期も行える

6. 参考