场景分析

复现版本：rk3568 4.0Release版本

复现U盘格式：fat32

复现步骤：在Windows上创建一个文件，复制到fat32的U盘内，插入到rk3568板子，使用ls -l命令查看刚刚复制的文件，修改时间多了8个小时。

 

问题分析

经过实验，该问题只有在fat32格式的U盘+4.0及以下的版本才能复现，exfat、ntfs等格式不存在该问题。原因是fat32和exfat、ntfs文件系统对时间戳的存储不一样：fat32将本地时间存储为文件的时间戳，本地时间已经将时区偏移计算在内了；而exfat、ntfs等将UTC时间存储为文件的时间戳。而Linux底层都是使用UTC时间的。因此exfat、ntfs等格式不存在这个问题。

4.0.10.13版本问题记录

4.1.7.8版本问题已修复记录

初步可确认是fat32格式不兼容的问题，从现象上看是时间戳多加了8小时，因为默认设置的UTC+8的时区。问题的具体原因，我们在代码上处理时间戳的地方加上打印分析：  

 当我们查看fat32格式的U盘内的文件时，内核会调用对应文件系统驱动的.lookup函数

kernel/linux/linux-5.10/fs/fat/namei_msdos.c

/***** Get inode using directory and name */
static struct dentry *msdos_lookup(struct inode *dir, struct dentry *dentry,
				   unsigned int flags)
{
	struct super_block *sb = dir->i_sb;
	struct fat_slot_info sinfo;
	struct inode *inode;
	int err;

	mutex_lock(&MSDOS_SB(sb)->s_lock);
	err = msdos_find(dir, dentry->d_name.name, dentry->d_name.len, &sinfo);
	switch (err) {
	case -ENOENT:
		inode = NULL;
		break;
	case 0:
		inode = fat_build_inode(sb, sinfo.de, sinfo.i_pos);
		brelse(sinfo.bh);
		break;
	default:
		inode = ERR_PTR(err);
	}
	mutex_unlock(&MSDOS_SB(sb)->s_lock);
	return d_splice_alias(inode, dentry);
}

该函数先搜索到对应文件或目录，成功后调用fat_build_inode函数填充inode节点，继续看fat_build_inode函数

kernel/linux/linux-5.10/fs/fat/inode.c

struct inode *fat_build_inode(struct super_block *sb,
			struct msdos_dir_entry *de, loff_t i_pos)
{
	struct inode *inode;
	int err;

	fat_lock_build_inode(MSDOS_SB(sb));
	inode = fat_iget(sb, i_pos);
	if (inode)
		goto out;
	inode = new_inode(sb);
	if (!inode) {
		inode = ERR_PTR(-ENOMEM);
		goto out;
	}
	inode->i_ino = iunique(sb, MSDOS_ROOT_INO);
	inode_set_iversion(inode, 1);
	err = fat_fill_inode(inode, de);
	if (err) {
		iput(inode);
		inode = ERR_PTR(err);
		goto out;
	}
	fat_attach(inode, i_pos);
	insert_inode_hash(inode);
out:
	fat_unlock_build_inode(MSDOS_SB(sb));
	return inode;
}

该函数首先会从超级块中获取对应i_pos处的inode缓存，没有取到缓存则会调用fat_fill_inode函数构造一个inode节点，取到缓存则直接返回。我们接着看fat_fill_inode函数

/* doesn't deal with root inode */
int fat_fill_inode(struct inode *inode, struct msdos_dir_entry *de)
{
	struct msdos_sb_info *sbi = MSDOS_SB(inode->i_sb);
	int error;

	...

	fat_time_fat2unix(sbi, &inode->i_mtime, de->time, de->date, 0);
	if (sbi->options.isvfat) {
		fat_time_fat2unix(sbi, &inode->i_ctime, de->ctime,
				  de->cdate, de->ctime_cs);
		fat_time_fat2unix(sbi, &inode->i_atime, 0, de->adate, 0);
	} else
		fat_truncate_time(inode, &inode->i_mtime, S_ATIME|S_CTIME);

	return 0;
}

该函数主要是填充 FAT 文件系统中 inode 结构体。我们只关心其中处理时间戳的部分，可以看到，inode节点的i_mtime、i_ctime和i_atime都是通过fat_time_fat2unix函数将fat的时间戳转换为UTC时间。接着追踪fat_time_fat2unix函数

kernel/linux/linux-5.10/fs/fat/misc.c

static inline int fat_tz_offset(struct msdos_sb_info *sbi)
{
	return (sbi->options.tz_set ?
	       -sbi->options.time_offset :
	       sys_tz.tz_minuteswest) * SECS_PER_MIN;
}

/* Convert a FAT time/date pair to a UNIX date (seconds since 1 1 70). */
void fat_time_fat2unix(struct msdos_sb_info *sbi, struct timespec64 *ts,
		       __le16 __time, __le16 __date, u8 time_cs)
{
	u16 time = le16_to_cpu(__time), date = le16_to_cpu(__date);
	time64_t second;
	long day, leap_day, month, year;

	year  = date >> 9;
	month = max(1, (date >> 5) & 0xf);
	day   = max(1, date & 0x1f) - 1;

	leap_day = (year + 3) / 4;
	if (year > YEAR_2100)		/* 2100 isn't leap year */
		leap_day--;
	if (IS_LEAP_YEAR(year) && month > 2)
		leap_day++;

	second =  (time & 0x1f) << 1;
	second += ((time >> 5) & 0x3f) * SECS_PER_MIN;
	second += (time >> 11) * SECS_PER_HOUR;
	second += (time64_t)(year * 365 + leap_day
		   + days_in_year[month] + day
		   + DAYS_DELTA) * SECS_PER_DAY;

    printk("ts->tv_nsec:%lld, tz_set:%d tz_timeoffset:%d sys_tz.tz_minuteswest:%d\n",
            second, sbi->options.tz_set, sbi->options.time_offset, sys_tz.tz_minuteswest);
	second += fat_tz_offset(sbi);
    printk("ts->tv_nsec:%lld, tz_set:%d tz_timeoffset:%d sys_tz.tz_minuteswest:%d\n",
            second, sbi->options.tz_set, sbi->options.time_offset, sys_tz.tz_minuteswest);

	if (time_cs) {
		ts->tv_sec = second + (time_cs / 100);
		ts->tv_nsec = (time_cs % 100) * 10000000;
	} else {
		ts->tv_sec = second;
		ts->tv_nsec = 0;
	}
}

可以看到，fat文件系统驱动里已经考虑到了本地时间转换成UTC时间时要计算时区偏移，根据超级块中的options.tz_set选项来选择要采用哪一个的时区偏移。options.tz_set该选项的值在文件系统挂载时就已经初始化了。有兴趣的可以自行查看fat的mount函数。

为了对比，我们可以在4.0和4.1版本的内核中都添加上述的打印，编译烧录后查看对应的打印。

4.0版本的打印：可以看到，挂载时没有设置时区相关信息，sys_tz的tz_minuteswest成员也是0

 4.1版本的打印：可以看到，挂载时同样没有设置时区相关信息，但是sys_tz的tz_minuteswest成员是-540（该值对应于UTC+9时区，UTC+8时区应该为-480）

 通过对比可以看到，在4.1版本上，内核里得知了时区信息，对fat文件系统驱动的时间戳进行了修正，所以能够显示正确的时间。

 

按照上面的结论，我们跟踪sys_tz.tz_minuteswest变量在什么地方进行赋值。幸运的是，搜索没花费什么时间。整个内核中只有一处地方有对sys_tz变量赋值。该内核ji对应于c库的settimeofday函数。

kernel/linux/linux-5.10/kernel/time/time.c

int do_sys_settimeofday64(const struct timespec64 *tv, const struct timezone *tz)
{
	static int firsttime = 1;
	int error = 0;

	if (tv && !timespec64_valid_settod(tv))
		return -EINVAL;

	error = security_settime64(tv, tz);
	if (error)
		return error;

	if (tz) {
		/* Verify we're within the +-15 hrs range */
		if (tz->tz_minuteswest > 15*60 || tz->tz_minuteswest < -15*60)
			return -EINVAL;

		sys_tz = *tz;
		update_vsyscall_tz();
		if (firsttime) {
			firsttime = 0;
			if (!tv)
				timekeeping_warp_clock();
		}
	}
	if (tv)
		return do_settimeofday64(tv);
	return 0;
}

SYSCALL_DEFINE2(settimeofday, struct __kernel_old_timeval __user *, tv,
		struct timezone __user *, tz)
{
	struct timespec64 new_ts;
	struct timezone new_tz;

	if (tv) {
		if (get_user(new_ts.tv_sec, &tv->tv_sec) ||
		    get_user(new_ts.tv_nsec, &tv->tv_usec))
			return -EFAULT;

		if (new_ts.tv_nsec > USEC_PER_SEC || new_ts.tv_nsec < 0)
			return -EINVAL;

		new_ts.tv_nsec *= NSEC_PER_USEC;
	}
	if (tz) {
		if (copy_from_user(&new_tz, tz, sizeof(*tz)))
			return -EFAULT;
	}

	return do_sys_settimeofday64(tv ? &new_ts : NULL, tz ? &new_tz : NULL);
}

对此，我们先进行一个简单的总结：

U盘文件最后修改时间和PC相比多了8小时问题本质是系统没有将时区信息通知到内核，导致fat文件系统无法对时间戳进行修正，所以才显示多了8小时。

所以，要解决该问题，我们只需要将时区信息通过settimeofday函数通知给内核即可。

问题修复

目前已知的信息：鸿蒙上时区信息由时间时区子系统进行管理，可以通过系统变量：persist.time.timezone 来设置当前系统的时区，时区信息可以通过settimeofday函数通知到内核；所以方向就很明显了，在时间时区子系统内找到对应的地方添加获取persist.time.timezone的值，并将值设置下去即可。

 

在阅读了时间时区子系统的部分源码后，发现在time_zone_info.cpp这个文件中，已经实现了上述逻辑，只需对比4.0和4.1的修改即可找到问题的修复方法。

这里直接将社区的提交贴出：

fix:modify timezone · d97c684 · OpenHarmony/time_time_service - Gitee.com

Pass timezone to kernel · 8f01b77 · OpenHarmony/third_party_musl - Gitee.com

添加上述修改后，上述问题成功修复，其他场景未验证。