探索時區數據——從tzdata了解世界時區

一、什麼是tzdata

tzdata是Unix操作系統中的一個包含時區信息的資料庫，它是由ICANN(Internet Corporation for Assigned Names and Numbers)組織維護的，其中包括了全球各個時區的歷史時區偏移量、DST(Daylight Saving Time，夏令時)規則以及所有相關的時間記錄。它最初被稱為tz資料庫，後來根據FTP伺服器路徑的名字被重命名為tzdata。

在實際應用中，tzdata作為全球化應用程序和計算機操作系統的主要組成部分，它負責將時間轉換為正確的本地時間，對於涉及不同時區的交互應用程序，尤其是跨國際公司和跨宗教活動、在線會議等，時區數據是至關重要的。

二、時區數據的格式

tzdata文件是一系列地球上不同時區的描述。目前，時區數據規範版本號為2021a。其文件使用磁碟上的英文縮寫來標識時區，並以+/-hh:mm形式指定偏移量，存儲夏令時變化的規則。

例如，亞洲/上海時區使用的格式為：

# Rule  NAME    FROM    TO  TYPE    IN  ON  AT  SAVE    LETTER/S
Rule    China   1949    only    -   Oct  1   0:00    0   -
Rule    China   1986    only    -   May  4   0:00    1:00    D
Rule    China   1986    only    -   Sep 14   0:00    0   S
Rule    China   1987    only    -   Apr 12   0:00    1:00    D
Rule    China   1987    only    -   Sep 13   0:00    0   S
Rule    China   1988    only    -   Apr 10   0:00    1:00    D

每一行提供了一個規則，規則的格式如下：

RULE [name] [from] [to] [type] [in] [on] [at] [save] [letters]

其中，RULE是固定欄位，表示這是一個規則；[name]指被規則覆蓋區域的名稱（如 “China”）；[from]和[to]分別為時間範圍；[type]有兩種可能：”w”表示該規則在本地時間和標準時間之間有一個固定的偏移量，”s”表示規則的時間取決於日出日落。[in]表示 DST 開始時間與結束時間的說明（如「僅在線下周五」或「在某個月的第三個星期日之後」等）；[on]確定規則在什麼時間生效；[at]確定規則生效的準確時間；[save]表示夏令時期間本地時間與標準時間之間的小時數差異；[letters]是兩個字母的縮寫，表示要在夏令時期間顯示的字母簡寫。

三、時區數據更新

由於夏令時規則和歷史時區偏移量的變化是不可預見的，tzdata需要持續更新。ICANN每年都會發布一次tzdata更新，保證包含所有近期的規則和偏移量信息，並且，所有的時區和規則均按照數字順序列出。

如果需要實時更新tzdata，可以在伺服器上安裝zic程序，使用以下命令進行配置：

$ wget https://data.iana.org/time-zones/releases/tzdata2021a.tar.gz
$ tar -xzf tzdata2021a.tar.gz
$ sudo zic ./zoneinfo

其中，第一行命令下載最新的tzdata文件，第二行和第三行將tzdata文件解壓並將區域信息輸出到指定文件夾zoneinfo中。

四、應用時區數據

在實際應用中，我們可以使用標準化的API將本地時間與世界標準時間進行轉換，Python pandas模塊是用於數據操作和數據分析的常用庫，也提供了時區轉換的功能。我們可以使用以下代碼來將本地時間轉換為UTC：

import pandas as pd
import pytz

local_time = pd.Timestamp.now()
utc_time = local_time.tz_localize(pytz.timezone('Asia/Shanghai')).tz_convert(pytz.utc)

其中，pd.Timestamp.now()獲取當前本地時間，tz_localize()將本地時間轉換為指定時區的時間，tz_convert()將指定時區的時間轉換為UTC時間。

五、總結

tzdata作為一個全球有關時區相關信息的資料庫，在跨國公司和國際活動等實際應用中具有非常重要的地位。除此之外，時區轉換也是多數語言和框架常用的函數庫，Python pandas模塊就是其中之一。

在實際應用中，我們只需讀取zic輸出的時區數據文件或通過API獲取時區數據即可。而方式和具體實現則根據實際情況靈活選擇，唯一需要注意的是時區偏移量和DST規則在隨著時間的變化而變化，需要定期更新時區數據。