夏令时的坑：你的数据库真的能正确处理时间跳变吗？

作者：TDengine

2025-03-28
北京
本文字数：6129 字
阅读完需：约 20 分钟

定义

时区

时区是地球上使用相同标准时间的区域。由于地球的自转，为了保证各地的时间与当地的日出日落相协调，全球划分为多个时区。

IANA 时区

IANA（Internet Assigned Numbers Authority）时区数据库，也称为 tz database，提供全球时区信息的标准参考。它是现代各类系统和软件处理时区相关操作的基础。

IANA 使用“区域/城市”格式（如 Europe/Berlin）来明确标识时区。

时序数据库 TDengine 在不同组件中均支持使用 IANA 时区（除 Windows taos.cfg 时区设置外）。

标准时间与当地时间

标准时间是根据地球上某个固定经线确定的时间。它为各个时区提供了一个统一的参考点。

格林尼治标准时间（GMT）：历史上使用的参考时间，位于 0°经线。
协调世界时（UTC）：现代的时间标准，类似于 GMT，但更加精确。

标准时间与时区的关系：

基准：标准时间（如 UTC）是时区设定的基准点。
偏移量：不同时区通过相对于标准时间的偏移量来定义。例如，UTC+1 表示比 UTC 快 1 小时。
区域划分：全球被划分为多个时区，每个时区使用一个或多个标准时间。

相对于标准时间，每个地区根据其所在时区设定其当地时间：

时区偏移：当地时间等于标准时间加上该时区的偏移量。例如，UTC+2 表示比 UTC 时间快 2 小时。
夏令时（DST）：某些地区在特定时间段调整当地时间，例如将时钟拨快一小时。详见下节。

夏令时

夏令时（Daylight Saving Time，DST）是一种通过将时间提前一小时，以充分利用日光、节约能源的制度。通常在春季开始，秋季结束。夏令时的具体开始和结束时间因地区而异。以下均以柏林时间为例，对夏令时和夏令时的影响做说明。

按照这个规则，可以看到：

柏林当地时间 2024 年 3 月 31 日 02:00:00 到 03:00:00 （不含 03:00:00）之间的时间不存在（跳变）。
柏林当地时间 2024 年 10 月 27 日 02:00:00 到 03:00:00 （不含 03:00:00）之间的时间出现了两次。

夏令时与 IANA 时区数据库

记录规则：IANA 时区数据库详细记录了各地的夏令时规则，包括开始和结束的日期与时间。
自动调整：许多操作系统和软件利用 IANA 数据库来自动处理夏令时的调整。
历史变更：IANA 数据库还追踪历史上的夏令时变化，以确保准确性。

夏令时与时间戳转换

时间戳转为当地时间是确定的。例如，1729990654 为柏林时间 夏令时 2024-10-27 02:57:34，1729994254 为柏林时间 冬令时 2024-10-27 02:57:34 （这两个本地时间除时间偏移量外是一样的）。
不指定时间偏移量时，当地时间转为时间戳是不确定的。夏令时跳过的时间不存在会造成无法转换成时间戳，如柏林时间 2024-03-31 02:34:56 不存在，所以无法转换为时间戳。夏令时结束时重复导致无法确定是哪个时间戳，如 2024-10-27 02:57:34 不指定时间偏移量无法确定 是 1729990654 还是 1729994254。指定时间偏移量才能确定时间戳，如 2024-10-27 02:57:34 CEST(+02:00) ，指定了夏令时 2024-10-27 02:57:34 时间戳 1729990654 。

RFC3339 时间格式

RFC 3339 是一种互联网时间格式标准，用于表示日期和时间。它基于 ISO 8601 标准，但更具体地规定了一些格式细节。

其格式如下：

基本格式：YYYY-MM-DDTHH:MM:SSZ
时区表示：
Z 表示协调世界时（UTC）。
偏移量格式，例如 +02:00，表示与 UTC 的时差。

通过明确的时区偏移，RFC 3339 格式可以在全球范围内准确地解析和比较时间。

RFC 3339 的优势：

标准化：提供统一的格式，方便跨系统数据交换。
清晰性：明确时区信息，避免时间误解。

TDengine 在 REST API 和 Explorer UI 中，均使用 RFC3339 格式进行展示。在 SQL 语句中，可使用 RFC3339 格式写入时间戳数据：

insert into t1 values('2024-10-27T01:59:59.000Z', 0);select * from t1 where ts >= '2024-10-27T01:59:59.000Z';

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未定义行为

未定义行为（Undefined Behavior）是指特定代码或操作没有明确规定的结果，也不会对该结果作出兼容性的保证。在 TDengine 中，用户不可依赖当前未定义的行为进行判断或应用。

夏令时在 TDengine 中的写入与查询

我们使用下表来展示夏令时在写入和查询中的影响。

表头说明

TIMESTAMP：TDengine 中使用 64 位整数来存储原始时间戳。
UTC：时间戳对应的 UTC 时间表示。
Europe/Berlin：表示时区 Europe/Berlin 对应的 RFC3339 格式时间。
Local：表示时区 Europe/Berlin 对应的当地时间（不含时区）。

表格分析

在夏令时开始（柏林时间 3 月 31 日 02:00 ）时，时间直接从 02:00 跳到 03:00（往后跳一小时）。
浅绿色是夏令时开始前一小时的时间戳；
深绿色是夏令时开始后一小时的时间戳；
红色为 TDengine 数据库中插入了不存在的当地时间：
使用 SQL INSERT INTO t1 values('2024-03-31 02:59:59',..) 插入 2024-03-31 02:00:00 到 2024-03-31 02:59:59 的数据会被自动调整为 -1000（在 TDengine 中属于未定义行为，当前该值与数据库精度 precision 有关，毫秒数据库为 -1000，微秒数据库为 -1000000，纳秒数据库为 -1000000000），因为那一时刻在本地时间中不存在；
在夏令时结束（柏林时间 10 月 27 日 03:00）时，时间从 03:00 跳到 02:00 （往前跳一小时）。
浅蓝色表示时钟跳变前一小时的时间戳；
深蓝色表示时钟跳变后一小时内的时间戳，其无时区的当地时间与上一小时一致。
紫色表示时钟跳变一小时后的时间戳；
当地时间变化：可见，由于夏令时的调整而导致了当地时间的变化，可能导致某些时间段出现重复或缺失。
UTC 时间不变：UTC 时间保持不变，确保了时间的一致性和顺序性。
RFC3339：RFC3339 格式时间显示了时间偏移量的变化，在夏令时开始后变为 +02:00，结束后变为 +01:00 。
条件查询：
夏令时开始时，跳过的时间（[03-31 02:00:00,03-31 03:00:00)）不存在，所以在使用该时间进行查询时，行为不确定：SELECT ts FROM t1 WHERE ts BETWEEN '2024-03-31 02:00:00' AND '2024-03-31 02:59:59' （不存在的本地时间戳被转换为 -1000）:

taos> SELECT ts FROM t1 WHERE ts BETWEEN '2024-03-31 02:00:00' AND  '2024-03-31 02:59:59';       ts       |================= -1000 |Query OK, 1 row(s) in set (0.003635s)

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当不存在的时间戳与存在的时间戳共同使用时，其结果同样不符合预期，以下为起始本地时间不存在：

taos> SELECT ts, to_iso8601(ts,'Z') FROM t1 WHERE ts BETWEEN '2024-03-31 02:00:00' AND  '2024-03-31 03:59:59';       ts       |       to_iso8601(ts,'Z')       |================================================== -1000 | 1969-12-31T23:59:59.000Z       | 1711843200000 | 2024-03-31T00:00:00.000Z       | 1711846799000 | 2024-03-31T00:59:59.000Z       | 1711846800000 | 2024-03-31T01:00:00.000Z       | 1711846801000 | 2024-03-31T01:00:01.000Z       |Query OK, 5 row(s) in set (0.003339s)

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以下语句中第一个 SQL 查询截止时间不存在，第二个截止时间存在，第一个 SQL 查询结果不符合预期：

taos> SELECT ts, to_iso8601(ts,'Z') FROM t1 WHERE ts BETWEEN '2024-03-31 01:00:00' AND  '2024-03-31 02:00:00';Query OK, 0 row(s) in set (0.000930s)
taos> SELECT ts, to_iso8601(ts,'Z') FROM t1 WHERE ts BETWEEN '2024-03-31 01:00:00' AND  '2024-03-31 01:59:59';       ts       |       to_iso8601(ts,'Z')       |================================================== 1711843200000 | 2024-03-31T00:00:00.000Z       | 1711846799000 | 2024-03-31T00:59:59.000Z       |Query OK, 2 row(s) in set (0.001227s)

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夏令时结束时，跳变的时间（[10-27 02:00:00,10-27 03:00:00) 不包含 10-27 03:00:00）重复了两次，TDengine 在使用该区间内的时间戳进行查询时，也属于未定义行为。
查询 [2024-10-27 02:00:00, 2024-10-27 03:00:00] 之间的数据结果，包含了两次重复的时间戳和 2024-10-27 03:00:00 这个时间点的数据：

taos> SELECT ts, to_iso8601(ts,'Z'), TO_CHAR(ts, 'YYYY-MM-DD HH:mi:ss') FROM t1 WHERE ts BETWEEN '2024-10-27 02:00:00' AND  '2024-10-27 03:00:00';       ts       |       to_iso8601(ts,'Z')       | to_char(ts, 'YYYY-MM-DD HH:mi:ss') |======================================================================================= 1729987200000 | 2024-10-27T00:00:00.000Z       | 2024-10-27 02:00:00                | 1729990799000 | 2024-10-27T00:59:59.000Z       | 2024-10-27 02:59:59                | 1729990800000 | 2024-10-27T01:00:00.000Z       | 2024-10-27 02:00:00                | 1729994399000 | 2024-10-27T01:59:59.000Z       | 2024-10-27 02:59:59                | 1729994400000 | 2024-10-27T02:00:00.000Z       | 2024-10-27 03:00:00                |Query OK, 5 row(s) in set (0.001370s)

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但以下查询 [2024-10-27 02:00:00.000,2024-10-27 02:57:34.999] 区间只能查询到第一个2024-10-27 02:00:00 时间点的数据：

taos> SELECT ts, to_iso8601(ts,'Z'), TO_CHAR(ts, 'YYYY-MM-DD HH:mi:ss') FROM t1 WHERE ts >= '2024-10-27 02:00:00' AND ts <= '2024-10-27 02:57:00.999';       ts       |       to_iso8601(ts,'Z')       | to_char(ts, 'YYYY-MM-DD HH:mi:ss') |======================================================================================= 1729987200000 | 2024-10-27T00:00:00.000Z       | 2024-10-27 02:00:00                |Query OK, 1 row(s) in set (0.004480s)

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以下查询 [2024-10-27 02:00:01,2024-10-27 02:57:35] 却能查到 3 条数据（包含一条 02:59:59 的当地时间数据）：

taos> SELECT ts, to_iso8601(ts,'Z'), TO_CHAR(ts, 'YYYY-MM-DD HH:mi:ss') FROM t1 WHERE ts >= '2024-10-27 02:00:00' AND ts <= '2024-10-27 02:57:35';;           ts            |       to_iso8601(ts,'Z')       | to_char(ts, 'YYYY-MM-DD HH:mi:ss') |================================================================================================ 2024-10-27 02:00:00.000 | 2024-10-27T00:00:00.000Z       | 2024-10-27 02:00:00                | 2024-10-27 02:59:59.000 | 2024-10-27T00:59:59.000Z       | 2024-10-27 02:59:59                | 2024-10-27 02:00:00.000 | 2024-10-27T01:00:00.000Z       | 2024-10-27 02:00:00                |Query OK, 3 row(s) in set (0.004428s)

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总结与建议

总结

仅针对使用当地时间带来的影响作说明，使用 UNIX 时间戳或 RFC3339 无影响。

写入：
无法写入夏令时跳变时不存在的时间数据。
写入夏令时跳变时重复的时间是未定义行为。
查询：
查询条件指定夏令时开始时跳变的时间，其查询结果为未定义行为。
查询条件指定夏令时结束时重复的时间，其查询结果为未定义行为。
显示：
带时区显示不受影响。
显示当地时间是准确的，但夏令时结束时重复的时间会无法区分。
用户应谨慎使用不带时区的时间进行展示和应用。

建议

为避免夏令时给查询和写入造成不必要的影响，在 TDengine 中，建议使用明确的时间偏移量进行写入和查询。

使用 UNIX 时间戳：使用 UNIX 时间戳可避免时区问题。

taos> insert into t1 values(1711846799000, 1)(1711846800000, 2);Insert OK, 2 row(s) affected (0.001434s)
taos> select * from t1 where ts between 1711846799000 and 1711846800000;       ts       |     v1      |=============================== 1711846799000 |           1 | 1711846800000 |           2 |Query OK, 2 row(s) in set (0.003503s)

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使用 RFC3339 时间格式：带时区偏移量的 RFC3339 时间格式可以有效避免夏令时的不确定性。

taos> insert into t1 values ('2024-10-27T02:00:00.000+02:00', 1)                            ('2024-10-27T02:59:59.000+02:00', 2)                            ('2024-10-27T02:00:00.000+01:00', 3)                            ('2024-10-27T02:59:59.000+01:00', 4);Insert OK, 4 row(s) affected (0.001514s)
taos> SELECT *,             to_iso8601(ts,'Z'),             to_char(ts, 'YYYY-MM-DD HH:mi:ss') FROM t1      WHERE ts >= '2024-10-27T02:00:00.000+02:00'        AND ts <= '2024-10-27T02:59:59.000+01:00';       ts      |     v1  |       to_iso8601(ts,'Z')       | to_char(ts, 'YYYY-MM-DD HH:mi:ss') |===================================================================================================== 1729987200000 |       1 | 2024-10-27T00:00:00.000Z       | 2024-10-27 02:00:00                | 1729990799000 |       2 | 2024-10-27T00:59:59.000Z       | 2024-10-27 02:59:59                | 1729990800000 |       3 | 2024-10-27T01:00:00.000Z       | 2024-10-27 02:00:00                | 1729994399000 |       4 | 2024-10-27T01:59:59.000Z       | 2024-10-27 02:59:59                |Query OK, 4 row(s) in set (0.004275s)
taos> SELECT *,             to_iso8601(ts,'Z'),             to_char(ts, 'YYYY-MM-DD HH:mi:ss') FROM t1      WHERE ts >= '2024-10-27T02:00:00.000+02:00'        AND ts <= '2024-10-27T02:59:59.000+02:00';       ts      |     v1  |       to_iso8601(ts,'Z')       | to_char(ts, 'YYYY-MM-DD HH:mi:ss') |===================================================================================================== 1729987200000 |       1 | 2024-10-27T00:00:00.000Z       | 2024-10-27 02:00:00                | 1729990799000 |       2 | 2024-10-27T00:59:59.000Z       | 2024-10-27 02:59:59                |Query OK, 2 row(s) in set (0.004275s)

复制代码

查询时注意时区设定：在查询和显示时，如果需要本地时间，务必考虑夏令时的影响。
taosAdapter：使用 REST API 时，支持设置 IANA 时区，结果使用 RFC3339 格式返回。

$ curl -uroot:taosdata 'localhost:6041/rest/sql?tz=Europe/Berlin'\  -d "select ts from tz1.t1"{"code":0,"column_meta":[["ts","TIMESTAMP",8]],"data":[["1970-01-01T00:59:59.000+01:00"],["2024-03-31T01:00:00.000+01:00"],["2024-03-31T01:59:59.000+01:00"],["2024-03-31T03:00:00.000+02:00"],["2024-03-31T03:00:01.000+02:00"],["2024-10-27T02:00:00.000+02:00"],["2024-10-27T02:59:59.000+02:00"],["2024-10-27T02:00:00.000+01:00"],["2024-10-27T02:59:59.000+01:00"],["2024-10-27T03:00:00.000+01:00"]],"rows":10}

复制代码

Explorer：使用 Explorer 页面进行 SQL 查询时，用户可配置客户端时区，以 RFC3339 格式显示。

更加详细的内容可查看官方技术文档：https://docs.taosdata.com/train-faq/dst/?utm_source=tech-blog&utm_medium=zimeiti&utm_campaign=2025-01-12

参考文档

DST: Wikipedia Daylight Saving Time
IANA Time Zone Database: https://www.iana.org/time-zones
RFC3339: https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc3339

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