Secondo intercalare

Un secondo intercalare è un aggiustamento di un secondo occasionalmente aggiunto (o teoricamente rimosso) dall’UTC per mantenere il tempo atomico entro 0,9 secondi dal tempo solare. La rotazione della Terra non è perfettamente regolare — l’attrito delle maree sta rallentando lentamente il pianeta, e le variazioni stagionali introducono oscillazioni più piccole. Gli orologi atomici battono a una frequenza perfettamente costante; il pianeta no.

Dal 1972, sono stati inseriti 27 secondi intercalari. Cadono sempre a mezzanotte del 30 giugno o del 31 dicembre UTC. Il minuto contenente il secondo intercalare ha 61 secondi (o, teoricamente, 59 se un secondo intercalare venisse mai rimosso — il che non è mai successo).

I secondi intercalari sono deprecati. Nel 2022 la Conferenza Generale dei Pesi e delle Misure ha votato per abbandonare la pratica entro il 2035, dopo decenni di difficoltà operative nei sistemi informatici. Dopo la deprecazione, l’UTC si allontanerà lentamente dal tempo solare — al ritmo attuale, di circa un secondo ogni pochi decenni.

La maggior parte del software gestisce i secondi intercalari tramite “smearing” — aggiungendo gradualmente millisecondi ai tick dell’orologio nel corso di diverse ore. Google e Cloudflare pubblicano i loro algoritmi di smearing; AWS usa uno smearing lineare di 24 ore centrato sull’evento di salto. Il tempo POSIX (la base dei timestamp Unix) finge che i secondi intercalari non esistano affatto — un timestamp Unix non può mai riferirsi al secondo intercalare stesso, il che significa che i timestamp vicino alla mezzanotte di un giorno di inserimento del salto sono ambigui se interpretati rigorosamente.

Perché sta avvenendo la deprecazione: il trading ad alta frequenza, il GPS e i database distribuiti assumono tutti che il tempo avanzi monotonicamente a una velocità costante. Un secondo intercalare rompe questa ipotesi. Il secondo intercalare del 2012 ha causato interruzioni su Reddit, LinkedIn, Mozilla, il sistema di prenotazione di Qantas e numerosi server Linux dove un bug del kernel causava spinlock della CPU. Il secondo intercalare del 2015 è stato meno distruttivo solo perché il settore ha trascorso tre anni a prepararsi. Gli astronomi, che vogliono effettivamente UT1 (tempo solare), hanno argomentato contro la deprecazione, ma hanno perso: il futuro del tempo civile è un tempo atomico in costante divergenza, con qualsiasi riconciliazione della rotazione terrestre spinta a un’unità molto più grande (un “secondo di salto del minuto” tra secoli è la proposta operativa). Riferimento: BIPM CGPM 2022 Risoluzione 4.

Esempio pratico

L’ultimo secondo intercalare è stato inserito alla fine di 2016-12-31 23:59:60 UTC. In una sequenza ITU-R rigorosa i secondi andavano 23:59:58 → 23:59:59 → 23:59:60 → 00:00:00. Con lo smearing lineare di 20 ore di Google, lo stesso intervallo di orologio a parete vedeva ogni secondo allungarsi di 1/72000 — quindi un server che faceva 1000 ops/secondo produceva 999,986 ops/secondo attraverso la finestra di smearing senza mai osservare un minuto da 61 secondi. Il timestamp Unix è passato da 1483228799 (23:59:59) direttamente a 1483228800 (00:00:00) sui sistemi POSIX, il che significa che il secondo intercalare non ha timestamp rappresentabile e qualsiasi evento verificatosi durante esso viene riportato come uno dei due secondi adiacenti.

Quando e perché è importante

Se costruisci qualsiasi sistema che ordina gli eventi per timestamp (database, log di audit, protocolli di consenso distribuito come Raft e Paxos), un orologio che va indietro o si ferma può violare invarianti che non sapevi di avere. Il secondo intercalare del 2012 ha esposto un bug del kernel Linux dove la gestione di hrtimer si bloccava, causando blocchi CPU su Reddit, Mozilla e parti significative dell’ecosistema Java (nodi Cassandra e Hadoop si sono bloccati simultaneamente in tutto il mondo). Il playbook difensivo oggi: preferisci CLOCK_MONOTONIC per la misurazione del tempo trascorso (immune ai secondi intercalari e alle variazioni NTP), usa una sorgente NTP con smearing come time.google.com per le letture dell’orologio a parete, e supponi che qualsiasi timestamp ricevuto da terze parti possa essere leggermente fuori attraverso un confine noto di secondo intercalare. Riferimento: RFC 8633 — Migliori pratiche correnti del Network Time Protocol.