0233ed82cc62c3bb94492cb7480276096bfd87c2
[oweals/busybox.git] / networking / ntpd.c
1 /*
2  * NTP client/server, based on OpenNTPD 3.9p1
3  *
4  * Busybox port author: Adam Tkac (C) 2009 <vonsch@gmail.com>
5  *
6  * OpenNTPd 3.9p1 copyright holders:
7  *   Copyright (c) 2003, 2004 Henning Brauer <henning@openbsd.org>
8  *   Copyright (c) 2004 Alexander Guy <alexander.guy@andern.org>
9  *
10  * OpenNTPd code is licensed under ISC-style licence:
11  *
12  * Permission to use, copy, modify, and distribute this software for any
13  * purpose with or without fee is hereby granted, provided that the above
14  * copyright notice and this permission notice appear in all copies.
15  *
16  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS" AND THE AUTHOR DISCLAIMS ALL WARRANTIES
17  * WITH REGARD TO THIS SOFTWARE INCLUDING ALL IMPLIED WARRANTIES OF
18  * MERCHANTABILITY AND FITNESS. IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR
19  * ANY SPECIAL, DIRECT, INDIRECT, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES OR ANY DAMAGES
20  * WHATSOEVER RESULTING FROM LOSS OF MIND, USE, DATA OR PROFITS, WHETHER
21  * IN AN ACTION OF CONTRACT, NEGLIGENCE OR OTHER TORTIOUS ACTION, ARISING
22  * OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE USE OR PERFORMANCE OF THIS SOFTWARE.
23  ***********************************************************************
24  *
25  * Parts of OpenNTPD clock syncronization code is replaced by
26  * code which is based on ntp-4.2.6, which carries the following
27  * copyright notice:
28  *
29  * Copyright (c) University of Delaware 1992-2009
30  *
31  * Permission to use, copy, modify, and distribute this software and
32  * its documentation for any purpose with or without fee is hereby
33  * granted, provided that the above copyright notice appears in all
34  * copies and that both the copyright notice and this permission
35  * notice appear in supporting documentation, and that the name
36  * University of Delaware not be used in advertising or publicity
37  * pertaining to distribution of the software without specific,
38  * written prior permission. The University of Delaware makes no
39  * representations about the suitability this software for any
40  * purpose. It is provided "as is" without express or implied warranty.
41  ***********************************************************************
42  */
43
44 //usage:#define ntpd_trivial_usage
45 //usage:        "[-dnqNw"IF_FEATURE_NTPD_SERVER("l -I IFACE")"] [-S PROG] [-p PEER]..."
46 //usage:#define ntpd_full_usage "\n\n"
47 //usage:       "NTP client/server\n"
48 //usage:     "\n        -d      Verbose"
49 //usage:     "\n        -n      Do not daemonize"
50 //usage:     "\n        -q      Quit after clock is set"
51 //usage:     "\n        -N      Run at high priority"
52 //usage:     "\n        -w      Do not set time (only query peers), implies -n"
53 //usage:     "\n        -S PROG Run PROG after stepping time, stratum change, and every 11 mins"
54 //usage:     "\n        -p PEER Obtain time from PEER (may be repeated)"
55 //usage:        IF_FEATURE_NTPD_CONF(
56 //usage:     "\n                If -p is not given, 'server HOST' lines"
57 //usage:     "\n                from /etc/ntp.conf are used"
58 //usage:        )
59 //usage:        IF_FEATURE_NTPD_SERVER(
60 //usage:     "\n        -l      Also run as server on port 123"
61 //usage:     "\n        -I IFACE Bind server to IFACE, implies -l"
62 //usage:        )
63
64 // -l and -p options are not compatible with "standard" ntpd:
65 // it has them as "-l logfile" and "-p pidfile".
66 // -S and -w are not compat either, "standard" ntpd has no such opts.
67
68 #include "libbb.h"
69 #include <math.h>
70 #include <netinet/ip.h> /* For IPTOS_LOWDELAY definition */
71 #include <sys/resource.h> /* setpriority */
72 #include <sys/timex.h>
73 #ifndef IPTOS_LOWDELAY
74 # define IPTOS_LOWDELAY 0x10
75 #endif
76
77
78 /* Verbosity control (max level of -dddd options accepted).
79  * max 6 is very talkative (and bloated). 3 is non-bloated,
80  * production level setting.
81  */
82 #define MAX_VERBOSE     3
83
84
85 /* High-level description of the algorithm:
86  *
87  * We start running with very small poll_exp, BURSTPOLL,
88  * in order to quickly accumulate INITIAL_SAMPLES datapoints
89  * for each peer. Then, time is stepped if the offset is larger
90  * than STEP_THRESHOLD, otherwise it isn't; anyway, we enlarge
91  * poll_exp to MINPOLL and enter frequency measurement step:
92  * we collect new datapoints but ignore them for WATCH_THRESHOLD
93  * seconds. After WATCH_THRESHOLD seconds we look at accumulated
94  * offset and estimate frequency drift.
95  *
96  * (frequency measurement step seems to not be strictly needed,
97  * it is conditionally disabled with USING_INITIAL_FREQ_ESTIMATION
98  * define set to 0)
99  *
100  * After this, we enter "steady state": we collect a datapoint,
101  * we select the best peer, if this datapoint is not a new one
102  * (IOW: if this datapoint isn't for selected peer), sleep
103  * and collect another one; otherwise, use its offset to update
104  * frequency drift, if offset is somewhat large, reduce poll_exp,
105  * otherwise increase poll_exp.
106  *
107  * If offset is larger than STEP_THRESHOLD, which shouldn't normally
108  * happen, we assume that something "bad" happened (computer
109  * was hibernated, someone set totally wrong date, etc),
110  * then the time is stepped, all datapoints are discarded,
111  * and we go back to steady state.
112  *
113  * Made some changes to speed up re-syncing after our clock goes bad
114  * (tested with suspending my laptop):
115  * - if largish offset (>= STEP_THRESHOLD * 8 == 1 sec) is seen
116  *   from a peer, schedule next query for this peer soon
117  *   without drastically lowering poll interval for everybody.
118  *   This makes us collect enough data for step much faster:
119  *   e.g. at poll = 10 (1024 secs), step was done within 5 minutes
120  *   after first reply which indicated that our clock is 14 seconds off.
121  * - on step, do not discard d_dispersion data of the existing datapoints,
122  *   do not clear reachable_bits. This prevents discarding first ~8
123  *   datapoints after the step.
124  */
125
126 #define INITIAL_SAMPLES    4    /* how many samples do we want for init */
127 #define BAD_DELAY_GROWTH   4    /* drop packet if its delay grew by more than this */
128
129 #define RETRY_INTERVAL    32    /* on send/recv error, retry in N secs (need to be power of 2) */
130 #define NOREPLY_INTERVAL 512    /* sent, but got no reply: cap next query by this many seconds */
131 #define RESPONSE_INTERVAL 16    /* wait for reply up to N secs */
132
133 /* Step threshold (sec). std ntpd uses 0.128.
134  * Using exact power of 2 (1/8) results in smaller code
135  */
136 #define STEP_THRESHOLD  0.125
137 /* Stepout threshold (sec). std ntpd uses 900 (11 mins (!)) */
138 #define WATCH_THRESHOLD 128
139 /* NB: set WATCH_THRESHOLD to ~60 when debugging to save time) */
140 //UNUSED: #define PANIC_THRESHOLD 1000    /* panic threshold (sec) */
141
142 /*
143  * If we got |offset| > BIGOFF from a peer, cap next query interval
144  * for this peer by this many seconds:
145  */
146 #define BIGOFF          (STEP_THRESHOLD * 8)
147 #define BIGOFF_INTERVAL (1 << 7) /* 128 s */
148
149 #define FREQ_TOLERANCE  0.000015 /* frequency tolerance (15 PPM) */
150 #define BURSTPOLL       0       /* initial poll */
151 #define MINPOLL         5       /* minimum poll interval. std ntpd uses 6 (6: 64 sec) */
152 /*
153  * If offset > discipline_jitter * POLLADJ_GATE, and poll interval is > 2^BIGPOLL,
154  * then it is decreased _at once_. (If <= 2^BIGPOLL, it will be decreased _eventually_).
155  */
156 #define BIGPOLL         9       /* 2^9 sec ~= 8.5 min */
157 #define MAXPOLL         12      /* maximum poll interval (12: 1.1h, 17: 36.4h). std ntpd uses 17 */
158 /*
159  * Actively lower poll when we see such big offsets.
160  * With STEP_THRESHOLD = 0.125, it means we try to sync more aggressively
161  * if offset increases over ~0.04 sec
162  */
163 //#define POLLDOWN_OFFSET (STEP_THRESHOLD / 3)
164 #define MINDISP         0.01    /* minimum dispersion (sec) */
165 #define MAXDISP         16      /* maximum dispersion (sec) */
166 #define MAXSTRAT        16      /* maximum stratum (infinity metric) */
167 #define MAXDIST         1       /* distance threshold (sec) */
168 #define MIN_SELECTED    1       /* minimum intersection survivors */
169 #define MIN_CLUSTERED   3       /* minimum cluster survivors */
170
171 #define MAXDRIFT        0.000500 /* frequency drift we can correct (500 PPM) */
172
173 /* Poll-adjust threshold.
174  * When we see that offset is small enough compared to discipline jitter,
175  * we grow a counter: += MINPOLL. When counter goes over POLLADJ_LIMIT,
176  * we poll_exp++. If offset isn't small, counter -= poll_exp*2,
177  * and when it goes below -POLLADJ_LIMIT, we poll_exp--.
178  * (Bumped from 30 to 40 since otherwise I often see poll_exp going *2* steps down)
179  */
180 #define POLLADJ_LIMIT   40
181 /* If offset < discipline_jitter * POLLADJ_GATE, then we decide to increase
182  * poll interval (we think we can't improve timekeeping
183  * by staying at smaller poll).
184  */
185 #define POLLADJ_GATE    4
186 #define TIMECONST_HACK_GATE 2
187 /* Compromise Allan intercept (sec). doc uses 1500, std ntpd uses 512 */
188 #define ALLAN           512
189 /* PLL loop gain */
190 #define PLL             65536
191 /* FLL loop gain [why it depends on MAXPOLL??] */
192 #define FLL             (MAXPOLL + 1)
193 /* Parameter averaging constant */
194 #define AVG             4
195
196
197 enum {
198         NTP_VERSION     = 4,
199         NTP_MAXSTRATUM  = 15,
200
201         NTP_DIGESTSIZE     = 16,
202         NTP_MSGSIZE_NOAUTH = 48,
203         NTP_MSGSIZE        = (NTP_MSGSIZE_NOAUTH + 4 + NTP_DIGESTSIZE),
204
205         /* Status Masks */
206         MODE_MASK       = (7 << 0),
207         VERSION_MASK    = (7 << 3),
208         VERSION_SHIFT   = 3,
209         LI_MASK         = (3 << 6),
210
211         /* Leap Second Codes (high order two bits of m_status) */
212         LI_NOWARNING    = (0 << 6),    /* no warning */
213         LI_PLUSSEC      = (1 << 6),    /* add a second (61 seconds) */
214         LI_MINUSSEC     = (2 << 6),    /* minus a second (59 seconds) */
215         LI_ALARM        = (3 << 6),    /* alarm condition */
216
217         /* Mode values */
218         MODE_RES0       = 0,    /* reserved */
219         MODE_SYM_ACT    = 1,    /* symmetric active */
220         MODE_SYM_PAS    = 2,    /* symmetric passive */
221         MODE_CLIENT     = 3,    /* client */
222         MODE_SERVER     = 4,    /* server */
223         MODE_BROADCAST  = 5,    /* broadcast */
224         MODE_RES1       = 6,    /* reserved for NTP control message */
225         MODE_RES2       = 7,    /* reserved for private use */
226 };
227
228 //TODO: better base selection
229 #define OFFSET_1900_1970 2208988800UL  /* 1970 - 1900 in seconds */
230
231 #define NUM_DATAPOINTS  8
232
233 typedef struct {
234         uint32_t int_partl;
235         uint32_t fractionl;
236 } l_fixedpt_t;
237
238 typedef struct {
239         uint16_t int_parts;
240         uint16_t fractions;
241 } s_fixedpt_t;
242
243 typedef struct {
244         uint8_t     m_status;     /* status of local clock and leap info */
245         uint8_t     m_stratum;
246         uint8_t     m_ppoll;      /* poll value */
247         int8_t      m_precision_exp;
248         s_fixedpt_t m_rootdelay;
249         s_fixedpt_t m_rootdisp;
250         uint32_t    m_refid;
251         l_fixedpt_t m_reftime;
252         l_fixedpt_t m_orgtime;
253         l_fixedpt_t m_rectime;
254         l_fixedpt_t m_xmttime;
255         uint32_t    m_keyid;
256         uint8_t     m_digest[NTP_DIGESTSIZE];
257 } msg_t;
258
259 typedef struct {
260         double d_offset;
261         double d_recv_time;
262         double d_dispersion;
263 } datapoint_t;
264
265 typedef struct {
266         len_and_sockaddr *p_lsa;
267         char             *p_dotted;
268         int              p_fd;
269         int              datapoint_idx;
270         uint32_t         lastpkt_refid;
271         uint8_t          lastpkt_status;
272         uint8_t          lastpkt_stratum;
273         uint8_t          reachable_bits;
274         /* when to send new query (if p_fd == -1)
275          * or when receive times out (if p_fd >= 0): */
276         double           next_action_time;
277         double           p_xmttime;
278         double           p_raw_delay;
279         /* p_raw_delay is set even by "high delay" packets */
280         /* lastpkt_delay isn't */
281         double           lastpkt_recv_time;
282         double           lastpkt_delay;
283         double           lastpkt_rootdelay;
284         double           lastpkt_rootdisp;
285         /* produced by filter algorithm: */
286         double           filter_offset;
287         double           filter_dispersion;
288         double           filter_jitter;
289         datapoint_t      filter_datapoint[NUM_DATAPOINTS];
290         /* last sent packet: */
291         msg_t            p_xmt_msg;
292 } peer_t;
293
294
295 #define USING_KERNEL_PLL_LOOP          1
296 #define USING_INITIAL_FREQ_ESTIMATION  0
297
298 enum {
299         OPT_n = (1 << 0),
300         OPT_q = (1 << 1),
301         OPT_N = (1 << 2),
302         OPT_x = (1 << 3),
303         /* Insert new options above this line. */
304         /* Non-compat options: */
305         OPT_w = (1 << 4),
306         OPT_p = (1 << 5),
307         OPT_S = (1 << 6),
308         OPT_l = (1 << 7) * ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER,
309         OPT_I = (1 << 8) * ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER,
310         /* We hijack some bits for other purposes */
311         OPT_qq = (1 << 31),
312 };
313
314 struct globals {
315         double   cur_time;
316         /* total round trip delay to currently selected reference clock */
317         double   rootdelay;
318         /* reference timestamp: time when the system clock was last set or corrected */
319         double   reftime;
320         /* total dispersion to currently selected reference clock */
321         double   rootdisp;
322
323         double   last_script_run;
324         char     *script_name;
325         llist_t  *ntp_peers;
326 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
327         int      listen_fd;
328         char     *if_name;
329 # define G_listen_fd (G.listen_fd)
330 #else
331 # define G_listen_fd (-1)
332 #endif
333         unsigned verbose;
334         unsigned peer_cnt;
335         /* refid: 32-bit code identifying the particular server or reference clock
336          * in stratum 0 packets this is a four-character ASCII string,
337          * called the kiss code, used for debugging and monitoring
338          * in stratum 1 packets this is a four-character ASCII string
339          * assigned to the reference clock by IANA. Example: "GPS "
340          * in stratum 2+ packets, it's IPv4 address or 4 first bytes
341          * of MD5 hash of IPv6
342          */
343         uint32_t refid;
344         uint8_t  ntp_status;
345         /* precision is defined as the larger of the resolution and time to
346          * read the clock, in log2 units.  For instance, the precision of a
347          * mains-frequency clock incrementing at 60 Hz is 16 ms, even when the
348          * system clock hardware representation is to the nanosecond.
349          *
350          * Delays, jitters of various kinds are clamped down to precision.
351          *
352          * If precision_sec is too large, discipline_jitter gets clamped to it
353          * and if offset is smaller than discipline_jitter * POLLADJ_GATE, poll
354          * interval grows even though we really can benefit from staying at
355          * smaller one, collecting non-lagged datapoits and correcting offset.
356          * (Lagged datapoits exist when poll_exp is large but we still have
357          * systematic offset error - the time distance between datapoints
358          * is significant and older datapoints have smaller offsets.
359          * This makes our offset estimation a bit smaller than reality)
360          * Due to this effect, setting G_precision_sec close to
361          * STEP_THRESHOLD isn't such a good idea - offsets may grow
362          * too big and we will step. I observed it with -6.
363          *
364          * OTOH, setting precision_sec far too small would result in futile
365          * attempts to syncronize to an unachievable precision.
366          *
367          * -6 is 1/64 sec, -7 is 1/128 sec and so on.
368          * -8 is 1/256 ~= 0.003906 (worked well for me --vda)
369          * -9 is 1/512 ~= 0.001953 (let's try this for some time)
370          */
371 #define G_precision_exp  -9
372         /*
373          * G_precision_exp is used only for construction outgoing packets.
374          * It's ok to set G_precision_sec to a slightly different value
375          * (One which is "nicer looking" in logs).
376          * Exact value would be (1.0 / (1 << (- G_precision_exp))):
377          */
378 #define G_precision_sec  0.002
379         uint8_t  stratum;
380
381 #define STATE_NSET      0       /* initial state, "nothing is set" */
382 //#define STATE_FSET    1       /* frequency set from file */
383 //#define STATE_SPIK    2       /* spike detected */
384 //#define STATE_FREQ    3       /* initial frequency */
385 #define STATE_SYNC      4       /* clock synchronized (normal operation) */
386         uint8_t  discipline_state;      // doc calls it c.state
387         uint8_t  poll_exp;              // s.poll
388         int      polladj_count;         // c.count
389         long     kernel_freq_drift;
390         peer_t   *last_update_peer;
391         double   last_update_offset;    // c.last
392         double   last_update_recv_time; // s.t
393         double   discipline_jitter;     // c.jitter
394         /* Since we only compare it with ints, can simplify code
395          * by not making this variable floating point:
396          */
397         unsigned offset_to_jitter_ratio;
398         //double   cluster_offset;        // s.offset
399         //double   cluster_jitter;        // s.jitter
400 #if !USING_KERNEL_PLL_LOOP
401         double   discipline_freq_drift; // c.freq
402         /* Maybe conditionally calculate wander? it's used only for logging */
403         double   discipline_wander;     // c.wander
404 #endif
405 };
406 #define G (*ptr_to_globals)
407
408 static const int const_IPTOS_LOWDELAY = IPTOS_LOWDELAY;
409
410
411 #define VERB1 if (MAX_VERBOSE && G.verbose)
412 #define VERB2 if (MAX_VERBOSE >= 2 && G.verbose >= 2)
413 #define VERB3 if (MAX_VERBOSE >= 3 && G.verbose >= 3)
414 #define VERB4 if (MAX_VERBOSE >= 4 && G.verbose >= 4)
415 #define VERB5 if (MAX_VERBOSE >= 5 && G.verbose >= 5)
416 #define VERB6 if (MAX_VERBOSE >= 6 && G.verbose >= 6)
417
418
419 static double LOG2D(int a)
420 {
421         if (a < 0)
422                 return 1.0 / (1UL << -a);
423         return 1UL << a;
424 }
425 static ALWAYS_INLINE double SQUARE(double x)
426 {
427         return x * x;
428 }
429 static ALWAYS_INLINE double MAXD(double a, double b)
430 {
431         if (a > b)
432                 return a;
433         return b;
434 }
435 static ALWAYS_INLINE double MIND(double a, double b)
436 {
437         if (a < b)
438                 return a;
439         return b;
440 }
441 static NOINLINE double my_SQRT(double X)
442 {
443         union {
444                 float   f;
445                 int32_t i;
446         } v;
447         double invsqrt;
448         double Xhalf = X * 0.5;
449
450         /* Fast and good approximation to 1/sqrt(X), black magic */
451         v.f = X;
452         /*v.i = 0x5f3759df - (v.i >> 1);*/
453         v.i = 0x5f375a86 - (v.i >> 1); /* - this constant is slightly better */
454         invsqrt = v.f; /* better than 0.2% accuracy */
455
456         /* Refining it using Newton's method: x1 = x0 - f(x0)/f'(x0)
457          * f(x) = 1/(x*x) - X  (f==0 when x = 1/sqrt(X))
458          * f'(x) = -2/(x*x*x)
459          * f(x)/f'(x) = (X - 1/(x*x)) / (2/(x*x*x)) = X*x*x*x/2 - x/2
460          * x1 = x0 - (X*x0*x0*x0/2 - x0/2) = 1.5*x0 - X*x0*x0*x0/2 = x0*(1.5 - (X/2)*x0*x0)
461          */
462         invsqrt = invsqrt * (1.5 - Xhalf * invsqrt * invsqrt); /* ~0.05% accuracy */
463         /* invsqrt = invsqrt * (1.5 - Xhalf * invsqrt * invsqrt); 2nd iter: ~0.0001% accuracy */
464         /* With 4 iterations, more than half results will be exact,
465          * at 6th iterations result stabilizes with about 72% results exact.
466          * We are well satisfied with 0.05% accuracy.
467          */
468
469         return X * invsqrt; /* X * 1/sqrt(X) ~= sqrt(X) */
470 }
471 static ALWAYS_INLINE double SQRT(double X)
472 {
473         /* If this arch doesn't use IEEE 754 floats, fall back to using libm */
474         if (sizeof(float) != 4)
475                 return sqrt(X);
476
477         /* This avoids needing libm, saves about 0.5k on x86-32 */
478         return my_SQRT(X);
479 }
480
481 static double
482 gettime1900d(void)
483 {
484         struct timeval tv;
485         gettimeofday(&tv, NULL); /* never fails */
486         G.cur_time = tv.tv_sec + (1.0e-6 * tv.tv_usec) + OFFSET_1900_1970;
487         return G.cur_time;
488 }
489
490 static void
491 d_to_tv(double d, struct timeval *tv)
492 {
493         tv->tv_sec = (long)d;
494         tv->tv_usec = (d - tv->tv_sec) * 1000000;
495 }
496
497 static double
498 lfp_to_d(l_fixedpt_t lfp)
499 {
500         double ret;
501         lfp.int_partl = ntohl(lfp.int_partl);
502         lfp.fractionl = ntohl(lfp.fractionl);
503         ret = (double)lfp.int_partl + ((double)lfp.fractionl / UINT_MAX);
504         return ret;
505 }
506 static double
507 sfp_to_d(s_fixedpt_t sfp)
508 {
509         double ret;
510         sfp.int_parts = ntohs(sfp.int_parts);
511         sfp.fractions = ntohs(sfp.fractions);
512         ret = (double)sfp.int_parts + ((double)sfp.fractions / USHRT_MAX);
513         return ret;
514 }
515 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
516 static l_fixedpt_t
517 d_to_lfp(double d)
518 {
519         l_fixedpt_t lfp;
520         lfp.int_partl = (uint32_t)d;
521         lfp.fractionl = (uint32_t)((d - lfp.int_partl) * UINT_MAX);
522         lfp.int_partl = htonl(lfp.int_partl);
523         lfp.fractionl = htonl(lfp.fractionl);
524         return lfp;
525 }
526 static s_fixedpt_t
527 d_to_sfp(double d)
528 {
529         s_fixedpt_t sfp;
530         sfp.int_parts = (uint16_t)d;
531         sfp.fractions = (uint16_t)((d - sfp.int_parts) * USHRT_MAX);
532         sfp.int_parts = htons(sfp.int_parts);
533         sfp.fractions = htons(sfp.fractions);
534         return sfp;
535 }
536 #endif
537
538 static double
539 dispersion(const datapoint_t *dp)
540 {
541         return dp->d_dispersion + FREQ_TOLERANCE * (G.cur_time - dp->d_recv_time);
542 }
543
544 static double
545 root_distance(peer_t *p)
546 {
547         /* The root synchronization distance is the maximum error due to
548          * all causes of the local clock relative to the primary server.
549          * It is defined as half the total delay plus total dispersion
550          * plus peer jitter.
551          */
552         return MAXD(MINDISP, p->lastpkt_rootdelay + p->lastpkt_delay) / 2
553                 + p->lastpkt_rootdisp
554                 + p->filter_dispersion
555                 + FREQ_TOLERANCE * (G.cur_time - p->lastpkt_recv_time)
556                 + p->filter_jitter;
557 }
558
559 static void
560 set_next(peer_t *p, unsigned t)
561 {
562         p->next_action_time = G.cur_time + t;
563 }
564
565 /*
566  * Peer clock filter and its helpers
567  */
568 static void
569 filter_datapoints(peer_t *p)
570 {
571         int i, idx;
572         double sum, wavg;
573         datapoint_t *fdp;
574
575 #if 0
576 /* Simulations have shown that use of *averaged* offset for p->filter_offset
577  * is in fact worse than simply using last received one: with large poll intervals
578  * (>= 2048) averaging code uses offset values which are outdated by hours,
579  * and time/frequency correction goes totally wrong when fed essentially bogus offsets.
580  */
581         int got_newest;
582         double minoff, maxoff, w;
583         double x = x; /* for compiler */
584         double oldest_off = oldest_off;
585         double oldest_age = oldest_age;
586         double newest_off = newest_off;
587         double newest_age = newest_age;
588
589         fdp = p->filter_datapoint;
590
591         minoff = maxoff = fdp[0].d_offset;
592         for (i = 1; i < NUM_DATAPOINTS; i++) {
593                 if (minoff > fdp[i].d_offset)
594                         minoff = fdp[i].d_offset;
595                 if (maxoff < fdp[i].d_offset)
596                         maxoff = fdp[i].d_offset;
597         }
598
599         idx = p->datapoint_idx; /* most recent datapoint's index */
600         /* Average offset:
601          * Drop two outliers and take weighted average of the rest:
602          * most_recent/2 + older1/4 + older2/8 ... + older5/32 + older6/32
603          * we use older6/32, not older6/64 since sum of weights should be 1:
604          * 1/2 + 1/4 + 1/8 + 1/16 + 1/32 + 1/32 = 1
605          */
606         wavg = 0;
607         w = 0.5;
608         /*                     n-1
609          *                     ---    dispersion(i)
610          * filter_dispersion =  \     -------------
611          *                      /       (i+1)
612          *                     ---     2
613          *                     i=0
614          */
615         got_newest = 0;
616         sum = 0;
617         for (i = 0; i < NUM_DATAPOINTS; i++) {
618                 VERB5 {
619                         bb_error_msg("datapoint[%d]: off:%f disp:%f(%f) age:%f%s",
620                                 i,
621                                 fdp[idx].d_offset,
622                                 fdp[idx].d_dispersion, dispersion(&fdp[idx]),
623                                 G.cur_time - fdp[idx].d_recv_time,
624                                 (minoff == fdp[idx].d_offset || maxoff == fdp[idx].d_offset)
625                                         ? " (outlier by offset)" : ""
626                         );
627                 }
628
629                 sum += dispersion(&fdp[idx]) / (2 << i);
630
631                 if (minoff == fdp[idx].d_offset) {
632                         minoff -= 1; /* so that we don't match it ever again */
633                 } else
634                 if (maxoff == fdp[idx].d_offset) {
635                         maxoff += 1;
636                 } else {
637                         oldest_off = fdp[idx].d_offset;
638                         oldest_age = G.cur_time - fdp[idx].d_recv_time;
639                         if (!got_newest) {
640                                 got_newest = 1;
641                                 newest_off = oldest_off;
642                                 newest_age = oldest_age;
643                         }
644                         x = oldest_off * w;
645                         wavg += x;
646                         w /= 2;
647                 }
648
649                 idx = (idx - 1) & (NUM_DATAPOINTS - 1);
650         }
651         p->filter_dispersion = sum;
652         wavg += x; /* add another older6/64 to form older6/32 */
653         /* Fix systematic underestimation with large poll intervals.
654          * Imagine that we still have a bit of uncorrected drift,
655          * and poll interval is big (say, 100 sec). Offsets form a progression:
656          * 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 - 0.7 is most recent.
657          * The algorithm above drops 0.0 and 0.7 as outliers,
658          * and then we have this estimation, ~25% off from 0.7:
659          * 0.1/32 + 0.2/32 + 0.3/16 + 0.4/8 + 0.5/4 + 0.6/2 = 0.503125
660          */
661         x = oldest_age - newest_age;
662         if (x != 0) {
663                 x = newest_age / x; /* in above example, 100 / (600 - 100) */
664                 if (x < 1) { /* paranoia check */
665                         x = (newest_off - oldest_off) * x; /* 0.5 * 100/500 = 0.1 */
666                         wavg += x;
667                 }
668         }
669         p->filter_offset = wavg;
670
671 #else
672
673         fdp = p->filter_datapoint;
674         idx = p->datapoint_idx; /* most recent datapoint's index */
675
676         /* filter_offset: simply use the most recent value */
677         p->filter_offset = fdp[idx].d_offset;
678
679         /*                     n-1
680          *                     ---    dispersion(i)
681          * filter_dispersion =  \     -------------
682          *                      /       (i+1)
683          *                     ---     2
684          *                     i=0
685          */
686         wavg = 0;
687         sum = 0;
688         for (i = 0; i < NUM_DATAPOINTS; i++) {
689                 sum += dispersion(&fdp[idx]) / (2 << i);
690                 wavg += fdp[idx].d_offset;
691                 idx = (idx - 1) & (NUM_DATAPOINTS - 1);
692         }
693         wavg /= NUM_DATAPOINTS;
694         p->filter_dispersion = sum;
695 #endif
696
697         /*                  +-----                 -----+ ^ 1/2
698          *                  |       n-1                 |
699          *                  |       ---                 |
700          *                  |  1    \                2  |
701          * filter_jitter =  | --- * /  (avg-offset_j)   |
702          *                  |  n    ---                 |
703          *                  |       j=0                 |
704          *                  +-----                 -----+
705          * where n is the number of valid datapoints in the filter (n > 1);
706          * if filter_jitter < precision then filter_jitter = precision
707          */
708         sum = 0;
709         for (i = 0; i < NUM_DATAPOINTS; i++) {
710                 sum += SQUARE(wavg - fdp[i].d_offset);
711         }
712         sum = SQRT(sum / NUM_DATAPOINTS);
713         p->filter_jitter = sum > G_precision_sec ? sum : G_precision_sec;
714
715         VERB4 bb_error_msg("filter offset:%+f disp:%f jitter:%f",
716                         p->filter_offset,
717                         p->filter_dispersion,
718                         p->filter_jitter);
719 }
720
721 static void
722 reset_peer_stats(peer_t *p, double offset)
723 {
724         int i;
725         bool small_ofs = fabs(offset) < 16 * STEP_THRESHOLD;
726
727         /* Used to set p->filter_datapoint[i].d_dispersion = MAXDISP
728          * and clear reachable bits, but this proved to be too agressive:
729          * after step (tested with suspinding laptop for ~30 secs),
730          * this caused all previous data to be considered invalid,
731          * making us needing to collect full ~8 datapoins per peer
732          * after step in order to start trusting them.
733          * In turn, this was making poll interval decrease even after
734          * step was done. (Poll interval decreases already before step
735          * in this scenario, because we see large offsets and end up with
736          * no good peer to select).
737          */
738
739         for (i = 0; i < NUM_DATAPOINTS; i++) {
740                 if (small_ofs) {
741                         p->filter_datapoint[i].d_recv_time += offset;
742                         if (p->filter_datapoint[i].d_offset != 0) {
743                                 p->filter_datapoint[i].d_offset -= offset;
744                                 //bb_error_msg("p->filter_datapoint[%d].d_offset %f -> %f",
745                                 //      i,
746                                 //      p->filter_datapoint[i].d_offset + offset,
747                                 //      p->filter_datapoint[i].d_offset);
748                         }
749                 } else {
750                         p->filter_datapoint[i].d_recv_time  = G.cur_time;
751                         p->filter_datapoint[i].d_offset     = 0;
752                         /*p->filter_datapoint[i].d_dispersion = MAXDISP;*/
753                 }
754         }
755         if (small_ofs) {
756                 p->lastpkt_recv_time += offset;
757         } else {
758                 /*p->reachable_bits = 0;*/
759                 p->lastpkt_recv_time = G.cur_time;
760         }
761         filter_datapoints(p); /* recalc p->filter_xxx */
762         VERB6 bb_error_msg("%s->lastpkt_recv_time=%f", p->p_dotted, p->lastpkt_recv_time);
763 }
764
765 static void
766 add_peers(const char *s)
767 {
768         peer_t *p;
769
770         p = xzalloc(sizeof(*p));
771         p->p_lsa = xhost2sockaddr(s, 123);
772         p->p_dotted = xmalloc_sockaddr2dotted_noport(&p->p_lsa->u.sa);
773         p->p_fd = -1;
774         p->p_xmt_msg.m_status = MODE_CLIENT | (NTP_VERSION << 3);
775         p->next_action_time = G.cur_time; /* = set_next(p, 0); */
776         reset_peer_stats(p, 16 * STEP_THRESHOLD);
777
778         llist_add_to(&G.ntp_peers, p);
779         G.peer_cnt++;
780 }
781
782 static int
783 do_sendto(int fd,
784                 const struct sockaddr *from, const struct sockaddr *to, socklen_t addrlen,
785                 msg_t *msg, ssize_t len)
786 {
787         ssize_t ret;
788
789         errno = 0;
790         if (!from) {
791                 ret = sendto(fd, msg, len, MSG_DONTWAIT, to, addrlen);
792         } else {
793                 ret = send_to_from(fd, msg, len, MSG_DONTWAIT, to, from, addrlen);
794         }
795         if (ret != len) {
796                 bb_perror_msg("send failed");
797                 return -1;
798         }
799         return 0;
800 }
801
802 static void
803 send_query_to_peer(peer_t *p)
804 {
805         /* Why do we need to bind()?
806          * See what happens when we don't bind:
807          *
808          * socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_IP) = 3
809          * setsockopt(3, SOL_IP, IP_TOS, [16], 4) = 0
810          * gettimeofday({1259071266, 327885}, NULL) = 0
811          * sendto(3, "xxx", 48, MSG_DONTWAIT, {sa_family=AF_INET, sin_port=htons(123), sin_addr=inet_addr("10.34.32.125")}, 16) = 48
812          * ^^^ we sent it from some source port picked by kernel.
813          * time(NULL)              = 1259071266
814          * write(2, "ntpd: entering poll 15 secs\n", 28) = 28
815          * poll([{fd=3, events=POLLIN}], 1, 15000) = 1 ([{fd=3, revents=POLLIN}])
816          * recv(3, "yyy", 68, MSG_DONTWAIT) = 48
817          * ^^^ this recv will receive packets to any local port!
818          *
819          * Uncomment this and use strace to see it in action:
820          */
821 #define PROBE_LOCAL_ADDR /* { len_and_sockaddr lsa; lsa.len = LSA_SIZEOF_SA; getsockname(p->query.fd, &lsa.u.sa, &lsa.len); } */
822
823         if (p->p_fd == -1) {
824                 int fd, family;
825                 len_and_sockaddr *local_lsa;
826
827                 family = p->p_lsa->u.sa.sa_family;
828                 p->p_fd = fd = xsocket_type(&local_lsa, family, SOCK_DGRAM);
829                 /* local_lsa has "null" address and port 0 now.
830                  * bind() ensures we have a *particular port* selected by kernel
831                  * and remembered in p->p_fd, thus later recv(p->p_fd)
832                  * receives only packets sent to this port.
833                  */
834                 PROBE_LOCAL_ADDR
835                 xbind(fd, &local_lsa->u.sa, local_lsa->len);
836                 PROBE_LOCAL_ADDR
837 #if ENABLE_FEATURE_IPV6
838                 if (family == AF_INET)
839 #endif
840                         setsockopt(fd, IPPROTO_IP, IP_TOS, &const_IPTOS_LOWDELAY, sizeof(const_IPTOS_LOWDELAY));
841                 free(local_lsa);
842         }
843
844         /* Emit message _before_ attempted send. Think of a very short
845          * roundtrip networks: we need to go back to recv loop ASAP,
846          * to reduce delay. Printing messages after send works against that.
847          */
848         VERB1 bb_error_msg("sending query to %s", p->p_dotted);
849
850         /*
851          * Send out a random 64-bit number as our transmit time.  The NTP
852          * server will copy said number into the originate field on the
853          * response that it sends us.  This is totally legal per the SNTP spec.
854          *
855          * The impact of this is two fold: we no longer send out the current
856          * system time for the world to see (which may aid an attacker), and
857          * it gives us a (not very secure) way of knowing that we're not
858          * getting spoofed by an attacker that can't capture our traffic
859          * but can spoof packets from the NTP server we're communicating with.
860          *
861          * Save the real transmit timestamp locally.
862          */
863         p->p_xmt_msg.m_xmttime.int_partl = rand();
864         p->p_xmt_msg.m_xmttime.fractionl = rand();
865         p->p_xmttime = gettime1900d();
866
867         /* Were doing it only if sendto worked, but
868          * loss of sync detection needs reachable_bits updated
869          * even if sending fails *locally*:
870          * "network is unreachable" because cable was pulled?
871          * We still need to declare "unsync" if this condition persists.
872          */
873         p->reachable_bits <<= 1;
874
875         if (do_sendto(p->p_fd, /*from:*/ NULL, /*to:*/ &p->p_lsa->u.sa, /*addrlen:*/ p->p_lsa->len,
876                         &p->p_xmt_msg, NTP_MSGSIZE_NOAUTH) == -1
877         ) {
878                 close(p->p_fd);
879                 p->p_fd = -1;
880                 /*
881                  * We know that we sent nothing.
882                  * We can retry *soon* without fearing
883                  * that we are flooding the peer.
884                  */
885                 set_next(p, RETRY_INTERVAL);
886                 return;
887         }
888
889         set_next(p, RESPONSE_INTERVAL);
890 }
891
892
893 /* Note that there is no provision to prevent several run_scripts
894  * to be started in quick succession. In fact, it happens rather often
895  * if initial syncronization results in a step.
896  * You will see "step" and then "stratum" script runs, sometimes
897  * as close as only 0.002 seconds apart.
898  * Script should be ready to deal with this.
899  */
900 static void run_script(const char *action, double offset)
901 {
902         char *argv[3];
903         char *env1, *env2, *env3, *env4;
904
905         G.last_script_run = G.cur_time;
906
907         if (!G.script_name)
908                 return;
909
910         argv[0] = (char*) G.script_name;
911         argv[1] = (char*) action;
912         argv[2] = NULL;
913
914         VERB1 bb_error_msg("executing '%s %s'", G.script_name, action);
915
916         env1 = xasprintf("%s=%u", "stratum", G.stratum);
917         putenv(env1);
918         env2 = xasprintf("%s=%ld", "freq_drift_ppm", G.kernel_freq_drift);
919         putenv(env2);
920         env3 = xasprintf("%s=%u", "poll_interval", 1 << G.poll_exp);
921         putenv(env3);
922         env4 = xasprintf("%s=%f", "offset", offset);
923         putenv(env4);
924         /* Other items of potential interest: selected peer,
925          * rootdelay, reftime, rootdisp, refid, ntp_status,
926          * last_update_offset, last_update_recv_time, discipline_jitter,
927          * how many peers have reachable_bits = 0?
928          */
929
930         /* Don't want to wait: it may run hwclock --systohc, and that
931          * may take some time (seconds): */
932         /*spawn_and_wait(argv);*/
933         spawn(argv);
934
935         unsetenv("stratum");
936         unsetenv("freq_drift_ppm");
937         unsetenv("poll_interval");
938         unsetenv("offset");
939         free(env1);
940         free(env2);
941         free(env3);
942         free(env4);
943 }
944
945 static NOINLINE void
946 step_time(double offset)
947 {
948         llist_t *item;
949         double dtime;
950         struct timeval tvc, tvn;
951         char buf[sizeof("yyyy-mm-dd hh:mm:ss") + /*paranoia:*/ 4];
952         time_t tval;
953
954         gettimeofday(&tvc, NULL); /* never fails */
955         dtime = tvc.tv_sec + (1.0e-6 * tvc.tv_usec) + offset;
956         d_to_tv(dtime, &tvn);
957         if (settimeofday(&tvn, NULL) == -1)
958                 bb_perror_msg_and_die("settimeofday");
959
960         VERB2 {
961                 tval = tvc.tv_sec;
962                 strftime_YYYYMMDDHHMMSS(buf, sizeof(buf), &tval);
963                 bb_error_msg("current time is %s.%06u", buf, (unsigned)tvc.tv_usec);
964         }
965         tval = tvn.tv_sec;
966         strftime_YYYYMMDDHHMMSS(buf, sizeof(buf), &tval);
967         bb_error_msg("setting time to %s.%06u (offset %+fs)", buf, (unsigned)tvn.tv_usec, offset);
968
969         /* Correct various fields which contain time-relative values: */
970
971         /* Globals: */
972         G.cur_time += offset;
973         G.last_update_recv_time += offset;
974         G.last_script_run += offset;
975
976         /* p->lastpkt_recv_time, p->next_action_time and such: */
977         for (item = G.ntp_peers; item != NULL; item = item->link) {
978                 peer_t *pp = (peer_t *) item->data;
979                 reset_peer_stats(pp, offset);
980                 //bb_error_msg("offset:%+f pp->next_action_time:%f -> %f",
981                 //      offset, pp->next_action_time, pp->next_action_time + offset);
982                 pp->next_action_time += offset;
983                 if (pp->p_fd >= 0) {
984                         /* We wait for reply from this peer too.
985                          * But due to step we are doing, reply's data is no longer
986                          * useful (in fact, it'll be bogus). Stop waiting for it.
987                          */
988                         close(pp->p_fd);
989                         pp->p_fd = -1;
990                         set_next(pp, RETRY_INTERVAL);
991                 }
992         }
993 }
994
995 static void clamp_pollexp_and_set_MAXSTRAT(void)
996 {
997         if (G.poll_exp < MINPOLL)
998                 G.poll_exp = MINPOLL;
999         if (G.poll_exp > BIGPOLL)
1000                 G.poll_exp = BIGPOLL;
1001         G.polladj_count = 0;
1002         G.stratum = MAXSTRAT;
1003 }
1004
1005
1006 /*
1007  * Selection and clustering, and their helpers
1008  */
1009 typedef struct {
1010         peer_t *p;
1011         int    type;
1012         double edge;
1013         double opt_rd; /* optimization */
1014 } point_t;
1015 static int
1016 compare_point_edge(const void *aa, const void *bb)
1017 {
1018         const point_t *a = aa;
1019         const point_t *b = bb;
1020         if (a->edge < b->edge) {
1021                 return -1;
1022         }
1023         return (a->edge > b->edge);
1024 }
1025 typedef struct {
1026         peer_t *p;
1027         double metric;
1028 } survivor_t;
1029 static int
1030 compare_survivor_metric(const void *aa, const void *bb)
1031 {
1032         const survivor_t *a = aa;
1033         const survivor_t *b = bb;
1034         if (a->metric < b->metric) {
1035                 return -1;
1036         }
1037         return (a->metric > b->metric);
1038 }
1039 static int
1040 fit(peer_t *p, double rd)
1041 {
1042         if ((p->reachable_bits & (p->reachable_bits-1)) == 0) {
1043                 /* One or zero bits in reachable_bits */
1044                 VERB4 bb_error_msg("peer %s unfit for selection: unreachable", p->p_dotted);
1045                 return 0;
1046         }
1047 #if 0 /* we filter out such packets earlier */
1048         if ((p->lastpkt_status & LI_ALARM) == LI_ALARM
1049          || p->lastpkt_stratum >= MAXSTRAT
1050         ) {
1051                 VERB4 bb_error_msg("peer %s unfit for selection: bad status/stratum", p->p_dotted);
1052                 return 0;
1053         }
1054 #endif
1055         /* rd is root_distance(p) */
1056         if (rd > MAXDIST + FREQ_TOLERANCE * (1 << G.poll_exp)) {
1057                 VERB4 bb_error_msg("peer %s unfit for selection: root distance too high", p->p_dotted);
1058                 return 0;
1059         }
1060 //TODO
1061 //      /* Do we have a loop? */
1062 //      if (p->refid == p->dstaddr || p->refid == s.refid)
1063 //              return 0;
1064         return 1;
1065 }
1066 static peer_t*
1067 select_and_cluster(void)
1068 {
1069         peer_t     *p;
1070         llist_t    *item;
1071         int        i, j;
1072         int        size = 3 * G.peer_cnt;
1073         /* for selection algorithm */
1074         point_t    point[size];
1075         unsigned   num_points, num_candidates;
1076         double     low, high;
1077         unsigned   num_falsetickers;
1078         /* for cluster algorithm */
1079         survivor_t survivor[size];
1080         unsigned   num_survivors;
1081
1082         /* Selection */
1083
1084         num_points = 0;
1085         item = G.ntp_peers;
1086         while (item != NULL) {
1087                 double rd, offset;
1088
1089                 p = (peer_t *) item->data;
1090                 rd = root_distance(p);
1091                 offset = p->filter_offset;
1092                 if (!fit(p, rd)) {
1093                         item = item->link;
1094                         continue;
1095                 }
1096
1097                 VERB5 bb_error_msg("interval: [%f %f %f] %s",
1098                                 offset - rd,
1099                                 offset,
1100                                 offset + rd,
1101                                 p->p_dotted
1102                 );
1103                 point[num_points].p = p;
1104                 point[num_points].type = -1;
1105                 point[num_points].edge = offset - rd;
1106                 point[num_points].opt_rd = rd;
1107                 num_points++;
1108                 point[num_points].p = p;
1109                 point[num_points].type = 0;
1110                 point[num_points].edge = offset;
1111                 point[num_points].opt_rd = rd;
1112                 num_points++;
1113                 point[num_points].p = p;
1114                 point[num_points].type = 1;
1115                 point[num_points].edge = offset + rd;
1116                 point[num_points].opt_rd = rd;
1117                 num_points++;
1118                 item = item->link;
1119         }
1120         num_candidates = num_points / 3;
1121         if (num_candidates == 0) {
1122                 VERB3 bb_error_msg("no valid datapoints%s", ", no peer selected");
1123                 return NULL;
1124         }
1125 //TODO: sorting does not seem to be done in reference code
1126         qsort(point, num_points, sizeof(point[0]), compare_point_edge);
1127
1128         /* Start with the assumption that there are no falsetickers.
1129          * Attempt to find a nonempty intersection interval containing
1130          * the midpoints of all truechimers.
1131          * If a nonempty interval cannot be found, increase the number
1132          * of assumed falsetickers by one and try again.
1133          * If a nonempty interval is found and the number of falsetickers
1134          * is less than the number of truechimers, a majority has been found
1135          * and the midpoint of each truechimer represents
1136          * the candidates available to the cluster algorithm.
1137          */
1138         num_falsetickers = 0;
1139         while (1) {
1140                 int c;
1141                 unsigned num_midpoints = 0;
1142
1143                 low = 1 << 9;
1144                 high = - (1 << 9);
1145                 c = 0;
1146                 for (i = 0; i < num_points; i++) {
1147                         /* We want to do:
1148                          * if (point[i].type == -1) c++;
1149                          * if (point[i].type == 1) c--;
1150                          * and it's simpler to do it this way:
1151                          */
1152                         c -= point[i].type;
1153                         if (c >= num_candidates - num_falsetickers) {
1154                                 /* If it was c++ and it got big enough... */
1155                                 low = point[i].edge;
1156                                 break;
1157                         }
1158                         if (point[i].type == 0)
1159                                 num_midpoints++;
1160                 }
1161                 c = 0;
1162                 for (i = num_points-1; i >= 0; i--) {
1163                         c += point[i].type;
1164                         if (c >= num_candidates - num_falsetickers) {
1165                                 high = point[i].edge;
1166                                 break;
1167                         }
1168                         if (point[i].type == 0)
1169                                 num_midpoints++;
1170                 }
1171                 /* If the number of midpoints is greater than the number
1172                  * of allowed falsetickers, the intersection contains at
1173                  * least one truechimer with no midpoint - bad.
1174                  * Also, interval should be nonempty.
1175                  */
1176                 if (num_midpoints <= num_falsetickers && low < high)
1177                         break;
1178                 num_falsetickers++;
1179                 if (num_falsetickers * 2 >= num_candidates) {
1180                         VERB3 bb_error_msg("falsetickers:%d, candidates:%d%s",
1181                                         num_falsetickers, num_candidates,
1182                                         ", no peer selected");
1183                         return NULL;
1184                 }
1185         }
1186         VERB4 bb_error_msg("selected interval: [%f, %f]; candidates:%d falsetickers:%d",
1187                         low, high, num_candidates, num_falsetickers);
1188
1189         /* Clustering */
1190
1191         /* Construct a list of survivors (p, metric)
1192          * from the chime list, where metric is dominated
1193          * first by stratum and then by root distance.
1194          * All other things being equal, this is the order of preference.
1195          */
1196         num_survivors = 0;
1197         for (i = 0; i < num_points; i++) {
1198                 if (point[i].edge < low || point[i].edge > high)
1199                         continue;
1200                 p = point[i].p;
1201                 survivor[num_survivors].p = p;
1202                 /* x.opt_rd == root_distance(p); */
1203                 survivor[num_survivors].metric = MAXDIST * p->lastpkt_stratum + point[i].opt_rd;
1204                 VERB5 bb_error_msg("survivor[%d] metric:%f peer:%s",
1205                         num_survivors, survivor[num_survivors].metric, p->p_dotted);
1206                 num_survivors++;
1207         }
1208         /* There must be at least MIN_SELECTED survivors to satisfy the
1209          * correctness assertions. Ordinarily, the Byzantine criteria
1210          * require four survivors, but for the demonstration here, one
1211          * is acceptable.
1212          */
1213         if (num_survivors < MIN_SELECTED) {
1214                 VERB3 bb_error_msg("survivors:%d%s",
1215                                 num_survivors,
1216                                 ", no peer selected");
1217                 return NULL;
1218         }
1219
1220 //looks like this is ONLY used by the fact that later we pick survivor[0].
1221 //we can avoid sorting then, just find the minimum once!
1222         qsort(survivor, num_survivors, sizeof(survivor[0]), compare_survivor_metric);
1223
1224         /* For each association p in turn, calculate the selection
1225          * jitter p->sjitter as the square root of the sum of squares
1226          * (p->offset - q->offset) over all q associations. The idea is
1227          * to repeatedly discard the survivor with maximum selection
1228          * jitter until a termination condition is met.
1229          */
1230         while (1) {
1231                 unsigned max_idx = max_idx;
1232                 double max_selection_jitter = max_selection_jitter;
1233                 double min_jitter = min_jitter;
1234
1235                 if (num_survivors <= MIN_CLUSTERED) {
1236                         VERB4 bb_error_msg("num_survivors %d <= %d, not discarding more",
1237                                         num_survivors, MIN_CLUSTERED);
1238                         break;
1239                 }
1240
1241                 /* To make sure a few survivors are left
1242                  * for the clustering algorithm to chew on,
1243                  * we stop if the number of survivors
1244                  * is less than or equal to MIN_CLUSTERED (3).
1245                  */
1246                 for (i = 0; i < num_survivors; i++) {
1247                         double selection_jitter_sq;
1248
1249                         p = survivor[i].p;
1250                         if (i == 0 || p->filter_jitter < min_jitter)
1251                                 min_jitter = p->filter_jitter;
1252
1253                         selection_jitter_sq = 0;
1254                         for (j = 0; j < num_survivors; j++) {
1255                                 peer_t *q = survivor[j].p;
1256                                 selection_jitter_sq += SQUARE(p->filter_offset - q->filter_offset);
1257                         }
1258                         if (i == 0 || selection_jitter_sq > max_selection_jitter) {
1259                                 max_selection_jitter = selection_jitter_sq;
1260                                 max_idx = i;
1261                         }
1262                         VERB6 bb_error_msg("survivor %d selection_jitter^2:%f",
1263                                         i, selection_jitter_sq);
1264                 }
1265                 max_selection_jitter = SQRT(max_selection_jitter / num_survivors);
1266                 VERB5 bb_error_msg("max_selection_jitter (at %d):%f min_jitter:%f",
1267                                 max_idx, max_selection_jitter, min_jitter);
1268
1269                 /* If the maximum selection jitter is less than the
1270                  * minimum peer jitter, then tossing out more survivors
1271                  * will not lower the minimum peer jitter, so we might
1272                  * as well stop.
1273                  */
1274                 if (max_selection_jitter < min_jitter) {
1275                         VERB4 bb_error_msg("max_selection_jitter:%f < min_jitter:%f, num_survivors:%d, not discarding more",
1276                                         max_selection_jitter, min_jitter, num_survivors);
1277                         break;
1278                 }
1279
1280                 /* Delete survivor[max_idx] from the list
1281                  * and go around again.
1282                  */
1283                 VERB6 bb_error_msg("dropping survivor %d", max_idx);
1284                 num_survivors--;
1285                 while (max_idx < num_survivors) {
1286                         survivor[max_idx] = survivor[max_idx + 1];
1287                         max_idx++;
1288                 }
1289         }
1290
1291         if (0) {
1292                 /* Combine the offsets of the clustering algorithm survivors
1293                  * using a weighted average with weight determined by the root
1294                  * distance. Compute the selection jitter as the weighted RMS
1295                  * difference between the first survivor and the remaining
1296                  * survivors. In some cases the inherent clock jitter can be
1297                  * reduced by not using this algorithm, especially when frequent
1298                  * clockhopping is involved. bbox: thus we don't do it.
1299                  */
1300                 double x, y, z, w;
1301                 y = z = w = 0;
1302                 for (i = 0; i < num_survivors; i++) {
1303                         p = survivor[i].p;
1304                         x = root_distance(p);
1305                         y += 1 / x;
1306                         z += p->filter_offset / x;
1307                         w += SQUARE(p->filter_offset - survivor[0].p->filter_offset) / x;
1308                 }
1309                 //G.cluster_offset = z / y;
1310                 //G.cluster_jitter = SQRT(w / y);
1311         }
1312
1313         /* Pick the best clock. If the old system peer is on the list
1314          * and at the same stratum as the first survivor on the list,
1315          * then don't do a clock hop. Otherwise, select the first
1316          * survivor on the list as the new system peer.
1317          */
1318         p = survivor[0].p;
1319         if (G.last_update_peer
1320          && G.last_update_peer->lastpkt_stratum <= p->lastpkt_stratum
1321         ) {
1322                 /* Starting from 1 is ok here */
1323                 for (i = 1; i < num_survivors; i++) {
1324                         if (G.last_update_peer == survivor[i].p) {
1325                                 VERB5 bb_error_msg("keeping old synced peer");
1326                                 p = G.last_update_peer;
1327                                 goto keep_old;
1328                         }
1329                 }
1330         }
1331         G.last_update_peer = p;
1332  keep_old:
1333         VERB4 bb_error_msg("selected peer %s filter_offset:%+f age:%f",
1334                         p->p_dotted,
1335                         p->filter_offset,
1336                         G.cur_time - p->lastpkt_recv_time
1337         );
1338         return p;
1339 }
1340
1341
1342 /*
1343  * Local clock discipline and its helpers
1344  */
1345 static void
1346 set_new_values(int disc_state, double offset, double recv_time)
1347 {
1348         /* Enter new state and set state variables. Note we use the time
1349          * of the last clock filter sample, which must be earlier than
1350          * the current time.
1351          */
1352         VERB4 bb_error_msg("disc_state=%d last update offset=%f recv_time=%f",
1353                         disc_state, offset, recv_time);
1354         G.discipline_state = disc_state;
1355         G.last_update_offset = offset;
1356         G.last_update_recv_time = recv_time;
1357 }
1358 /* Return: -1: decrease poll interval, 0: leave as is, 1: increase */
1359 static NOINLINE int
1360 update_local_clock(peer_t *p)
1361 {
1362         int rc;
1363         struct timex tmx;
1364         /* Note: can use G.cluster_offset instead: */
1365         double offset = p->filter_offset;
1366         double recv_time = p->lastpkt_recv_time;
1367         double abs_offset;
1368 #if !USING_KERNEL_PLL_LOOP
1369         double freq_drift;
1370 #endif
1371 #if !USING_KERNEL_PLL_LOOP || USING_INITIAL_FREQ_ESTIMATION
1372         double since_last_update;
1373 #endif
1374         double etemp, dtemp;
1375
1376         abs_offset = fabs(offset);
1377
1378 #if 0
1379         /* If needed, -S script can do it by looking at $offset
1380          * env var and killing parent */
1381         /* If the offset is too large, give up and go home */
1382         if (abs_offset > PANIC_THRESHOLD) {
1383                 bb_error_msg_and_die("offset %f far too big, exiting", offset);
1384         }
1385 #endif
1386
1387         /* If this is an old update, for instance as the result
1388          * of a system peer change, avoid it. We never use
1389          * an old sample or the same sample twice.
1390          */
1391         if (recv_time <= G.last_update_recv_time) {
1392                 VERB3 bb_error_msg("update from %s: same or older datapoint, not using it",
1393                         p->p_dotted);
1394                 return 0; /* "leave poll interval as is" */
1395         }
1396
1397         /* Clock state machine transition function. This is where the
1398          * action is and defines how the system reacts to large time
1399          * and frequency errors.
1400          */
1401 #if !USING_KERNEL_PLL_LOOP || USING_INITIAL_FREQ_ESTIMATION
1402         since_last_update = recv_time - G.reftime;
1403 #endif
1404 #if !USING_KERNEL_PLL_LOOP
1405         freq_drift = 0;
1406 #endif
1407 #if USING_INITIAL_FREQ_ESTIMATION
1408         if (G.discipline_state == STATE_FREQ) {
1409                 /* Ignore updates until the stepout threshold */
1410                 if (since_last_update < WATCH_THRESHOLD) {
1411                         VERB4 bb_error_msg("measuring drift, datapoint ignored, %f sec remains",
1412                                         WATCH_THRESHOLD - since_last_update);
1413                         return 0; /* "leave poll interval as is" */
1414                 }
1415 # if !USING_KERNEL_PLL_LOOP
1416                 freq_drift = (offset - G.last_update_offset) / since_last_update;
1417 # endif
1418         }
1419 #endif
1420
1421         /* There are two main regimes: when the
1422          * offset exceeds the step threshold and when it does not.
1423          */
1424         if (abs_offset > STEP_THRESHOLD) {
1425 #if 0
1426                 double remains;
1427
1428 // This "spike state" seems to be useless, peer selection already drops
1429 // occassional "bad" datapoints. If we are here, there were _many_
1430 // large offsets. When a few first large offsets are seen,
1431 // we end up in "no valid datapoints, no peer selected" state.
1432 // Only when enough of them are seen (which means it's not a fluke),
1433 // we end up here. Looks like _our_ clock is off.
1434                 switch (G.discipline_state) {
1435                 case STATE_SYNC:
1436                         /* The first outlyer: ignore it, switch to SPIK state */
1437                         VERB3 bb_error_msg("update from %s: offset:%+f, spike%s",
1438                                 p->p_dotted, offset,
1439                                 "");
1440                         G.discipline_state = STATE_SPIK;
1441                         return -1; /* "decrease poll interval" */
1442
1443                 case STATE_SPIK:
1444                         /* Ignore succeeding outlyers until either an inlyer
1445                          * is found or the stepout threshold is exceeded.
1446                          */
1447                         remains = WATCH_THRESHOLD - since_last_update;
1448                         if (remains > 0) {
1449                                 VERB3 bb_error_msg("update from %s: offset:%+f, spike%s",
1450                                         p->p_dotted, offset,
1451                                         ", datapoint ignored");
1452                                 return -1; /* "decrease poll interval" */
1453                         }
1454                         /* fall through: we need to step */
1455                 } /* switch */
1456 #endif
1457
1458                 /* Step the time and clamp down the poll interval.
1459                  *
1460                  * In NSET state an initial frequency correction is
1461                  * not available, usually because the frequency file has
1462                  * not yet been written. Since the time is outside the
1463                  * capture range, the clock is stepped. The frequency
1464                  * will be set directly following the stepout interval.
1465                  *
1466                  * In FSET state the initial frequency has been set
1467                  * from the frequency file. Since the time is outside
1468                  * the capture range, the clock is stepped immediately,
1469                  * rather than after the stepout interval. Guys get
1470                  * nervous if it takes 17 minutes to set the clock for
1471                  * the first time.
1472                  *
1473                  * In SPIK state the stepout threshold has expired and
1474                  * the phase is still above the step threshold. Note
1475                  * that a single spike greater than the step threshold
1476                  * is always suppressed, even at the longer poll
1477                  * intervals.
1478                  */
1479                 VERB4 bb_error_msg("stepping time by %+f; poll_exp=MINPOLL", offset);
1480                 step_time(offset);
1481                 if (option_mask32 & OPT_q) {
1482                         /* We were only asked to set time once. Done. */
1483                         exit(0);
1484                 }
1485
1486                 clamp_pollexp_and_set_MAXSTRAT();
1487
1488                 run_script("step", offset);
1489
1490                 recv_time += offset;
1491
1492 #if USING_INITIAL_FREQ_ESTIMATION
1493                 if (G.discipline_state == STATE_NSET) {
1494                         set_new_values(STATE_FREQ, /*offset:*/ 0, recv_time);
1495                         return 1; /* "ok to increase poll interval" */
1496                 }
1497 #endif
1498                 abs_offset = offset = 0;
1499                 set_new_values(STATE_SYNC, offset, recv_time);
1500
1501         } else { /* abs_offset <= STEP_THRESHOLD */
1502
1503                 /* The ratio is calculated before jitter is updated to make
1504                  * poll adjust code more sensitive to large offsets.
1505                  */
1506                 G.offset_to_jitter_ratio = abs_offset / G.discipline_jitter;
1507
1508                 /* Compute the clock jitter as the RMS of exponentially
1509                  * weighted offset differences. Used by the poll adjust code.
1510                  */
1511                 etemp = SQUARE(G.discipline_jitter);
1512                 dtemp = SQUARE(offset - G.last_update_offset);
1513                 G.discipline_jitter = SQRT(etemp + (dtemp - etemp) / AVG);
1514                 if (G.discipline_jitter < G_precision_sec)
1515                         G.discipline_jitter = G_precision_sec;
1516
1517                 switch (G.discipline_state) {
1518                 case STATE_NSET:
1519                         if (option_mask32 & OPT_q) {
1520                                 /* We were only asked to set time once.
1521                                  * The clock is precise enough, no need to step.
1522                                  */
1523                                 exit(0);
1524                         }
1525 #if USING_INITIAL_FREQ_ESTIMATION
1526                         /* This is the first update received and the frequency
1527                          * has not been initialized. The first thing to do
1528                          * is directly measure the oscillator frequency.
1529                          */
1530                         set_new_values(STATE_FREQ, offset, recv_time);
1531 #else
1532                         set_new_values(STATE_SYNC, offset, recv_time);
1533 #endif
1534                         VERB4 bb_error_msg("transitioning to FREQ, datapoint ignored");
1535                         return 0; /* "leave poll interval as is" */
1536
1537 #if 0 /* this is dead code for now */
1538                 case STATE_FSET:
1539                         /* This is the first update and the frequency
1540                          * has been initialized. Adjust the phase, but
1541                          * don't adjust the frequency until the next update.
1542                          */
1543                         set_new_values(STATE_SYNC, offset, recv_time);
1544                         /* freq_drift remains 0 */
1545                         break;
1546 #endif
1547
1548 #if USING_INITIAL_FREQ_ESTIMATION
1549                 case STATE_FREQ:
1550                         /* since_last_update >= WATCH_THRESHOLD, we waited enough.
1551                          * Correct the phase and frequency and switch to SYNC state.
1552                          * freq_drift was already estimated (see code above)
1553                          */
1554                         set_new_values(STATE_SYNC, offset, recv_time);
1555                         break;
1556 #endif
1557
1558                 default:
1559 #if !USING_KERNEL_PLL_LOOP
1560                         /* Compute freq_drift due to PLL and FLL contributions.
1561                          *
1562                          * The FLL and PLL frequency gain constants
1563                          * depend on the poll interval and Allan
1564                          * intercept. The FLL is not used below one-half
1565                          * the Allan intercept. Above that the loop gain
1566                          * increases in steps to 1 / AVG.
1567                          */
1568                         if ((1 << G.poll_exp) > ALLAN / 2) {
1569                                 etemp = FLL - G.poll_exp;
1570                                 if (etemp < AVG)
1571                                         etemp = AVG;
1572                                 freq_drift += (offset - G.last_update_offset) / (MAXD(since_last_update, ALLAN) * etemp);
1573                         }
1574                         /* For the PLL the integration interval
1575                          * (numerator) is the minimum of the update
1576                          * interval and poll interval. This allows
1577                          * oversampling, but not undersampling.
1578                          */
1579                         etemp = MIND(since_last_update, (1 << G.poll_exp));
1580                         dtemp = (4 * PLL) << G.poll_exp;
1581                         freq_drift += offset * etemp / SQUARE(dtemp);
1582 #endif
1583                         set_new_values(STATE_SYNC, offset, recv_time);
1584                         break;
1585                 }
1586                 if (G.stratum != p->lastpkt_stratum + 1) {
1587                         G.stratum = p->lastpkt_stratum + 1;
1588                         run_script("stratum", offset);
1589                 }
1590         }
1591
1592         G.reftime = G.cur_time;
1593         G.ntp_status = p->lastpkt_status;
1594         G.refid = p->lastpkt_refid;
1595         G.rootdelay = p->lastpkt_rootdelay + p->lastpkt_delay;
1596         dtemp = p->filter_jitter; // SQRT(SQUARE(p->filter_jitter) + SQUARE(G.cluster_jitter));
1597         dtemp += MAXD(p->filter_dispersion + FREQ_TOLERANCE * (G.cur_time - p->lastpkt_recv_time) + abs_offset, MINDISP);
1598         G.rootdisp = p->lastpkt_rootdisp + dtemp;
1599         VERB4 bb_error_msg("updating leap/refid/reftime/rootdisp from peer %s", p->p_dotted);
1600
1601         /* We are in STATE_SYNC now, but did not do adjtimex yet.
1602          * (Any other state does not reach this, they all return earlier)
1603          * By this time, freq_drift and offset are set
1604          * to values suitable for adjtimex.
1605          */
1606 #if !USING_KERNEL_PLL_LOOP
1607         /* Calculate the new frequency drift and frequency stability (wander).
1608          * Compute the clock wander as the RMS of exponentially weighted
1609          * frequency differences. This is not used directly, but can,
1610          * along with the jitter, be a highly useful monitoring and
1611          * debugging tool.
1612          */
1613         dtemp = G.discipline_freq_drift + freq_drift;
1614         G.discipline_freq_drift = MAXD(MIND(MAXDRIFT, dtemp), -MAXDRIFT);
1615         etemp = SQUARE(G.discipline_wander);
1616         dtemp = SQUARE(dtemp);
1617         G.discipline_wander = SQRT(etemp + (dtemp - etemp) / AVG);
1618
1619         VERB4 bb_error_msg("discipline freq_drift=%.9f(int:%ld corr:%e) wander=%f",
1620                         G.discipline_freq_drift,
1621                         (long)(G.discipline_freq_drift * 65536e6),
1622                         freq_drift,
1623                         G.discipline_wander);
1624 #endif
1625         VERB4 {
1626                 memset(&tmx, 0, sizeof(tmx));
1627                 if (adjtimex(&tmx) < 0)
1628                         bb_perror_msg_and_die("adjtimex");
1629                 bb_error_msg("p adjtimex freq:%ld offset:%+ld status:0x%x tc:%ld",
1630                                 tmx.freq, tmx.offset, tmx.status, tmx.constant);
1631         }
1632
1633         memset(&tmx, 0, sizeof(tmx));
1634 #if 0
1635 //doesn't work, offset remains 0 (!) in kernel:
1636 //ntpd:  set adjtimex freq:1786097 tmx.offset:77487
1637 //ntpd: prev adjtimex freq:1786097 tmx.offset:0
1638 //ntpd:  cur adjtimex freq:1786097 tmx.offset:0
1639         tmx.modes = ADJ_FREQUENCY | ADJ_OFFSET;
1640         /* 65536 is one ppm */
1641         tmx.freq = G.discipline_freq_drift * 65536e6;
1642 #endif
1643         tmx.modes = ADJ_OFFSET | ADJ_STATUS | ADJ_TIMECONST;// | ADJ_MAXERROR | ADJ_ESTERROR;
1644         tmx.offset = (offset * 1000000); /* usec */
1645         tmx.status = STA_PLL;
1646         if (G.ntp_status & LI_PLUSSEC)
1647                 tmx.status |= STA_INS;
1648         if (G.ntp_status & LI_MINUSSEC)
1649                 tmx.status |= STA_DEL;
1650
1651         tmx.constant = (int)G.poll_exp - 4 > 0 ? (int)G.poll_exp - 4 : 0;
1652         /* EXPERIMENTAL.
1653          * The below if statement should be unnecessary, but...
1654          * It looks like Linux kernel's PLL is far too gentle in changing
1655          * tmx.freq in response to clock offset. Offset keeps growing
1656          * and eventually we fall back to smaller poll intervals.
1657          * We can make correction more agressive (about x2) by supplying
1658          * PLL time constant which is one less than the real one.
1659          * To be on a safe side, let's do it only if offset is significantly
1660          * larger than jitter.
1661          */
1662         if (tmx.constant > 0 && G.offset_to_jitter_ratio >= TIMECONST_HACK_GATE)
1663                 tmx.constant--;
1664
1665         //tmx.esterror = (uint32_t)(clock_jitter * 1e6);
1666         //tmx.maxerror = (uint32_t)((sys_rootdelay / 2 + sys_rootdisp) * 1e6);
1667         rc = adjtimex(&tmx);
1668         if (rc < 0)
1669                 bb_perror_msg_and_die("adjtimex");
1670         /* NB: here kernel returns constant == G.poll_exp, not == G.poll_exp - 4.
1671          * Not sure why. Perhaps it is normal.
1672          */
1673         VERB4 bb_error_msg("adjtimex:%d freq:%ld offset:%+ld status:0x%x",
1674                                 rc, tmx.freq, tmx.offset, tmx.status);
1675         G.kernel_freq_drift = tmx.freq / 65536;
1676         VERB2 bb_error_msg("update from:%s offset:%+f jitter:%f clock drift:%+.3fppm tc:%d",
1677                         p->p_dotted, offset, G.discipline_jitter, (double)tmx.freq / 65536, (int)tmx.constant);
1678
1679         return 1; /* "ok to increase poll interval" */
1680 }
1681
1682
1683 /*
1684  * We've got a new reply packet from a peer, process it
1685  * (helpers first)
1686  */
1687 static unsigned
1688 poll_interval(int upper_bound)
1689 {
1690         unsigned interval, r, mask;
1691         interval = 1 << G.poll_exp;
1692         if (interval > upper_bound)
1693                 interval = upper_bound;
1694         mask = ((interval-1) >> 4) | 1;
1695         r = rand();
1696         interval += r & mask; /* ~ random(0..1) * interval/16 */
1697         VERB4 bb_error_msg("chose poll interval:%u (poll_exp:%d)", interval, G.poll_exp);
1698         return interval;
1699 }
1700 static void
1701 adjust_poll(int count)
1702 {
1703         G.polladj_count += count;
1704         if (G.polladj_count > POLLADJ_LIMIT) {
1705                 G.polladj_count = 0;
1706                 if (G.poll_exp < MAXPOLL) {
1707                         G.poll_exp++;
1708                         VERB4 bb_error_msg("polladj: discipline_jitter:%f ++poll_exp=%d",
1709                                         G.discipline_jitter, G.poll_exp);
1710                 }
1711         } else if (G.polladj_count < -POLLADJ_LIMIT || (count < 0 && G.poll_exp > BIGPOLL)) {
1712                 G.polladj_count = 0;
1713                 if (G.poll_exp > MINPOLL) {
1714                         llist_t *item;
1715
1716                         G.poll_exp--;
1717                         /* Correct p->next_action_time in each peer
1718                          * which waits for sending, so that they send earlier.
1719                          * Old pp->next_action_time are on the order
1720                          * of t + (1 << old_poll_exp) + small_random,
1721                          * we simply need to subtract ~half of that.
1722                          */
1723                         for (item = G.ntp_peers; item != NULL; item = item->link) {
1724                                 peer_t *pp = (peer_t *) item->data;
1725                                 if (pp->p_fd < 0)
1726                                         pp->next_action_time -= (1 << G.poll_exp);
1727                         }
1728                         VERB4 bb_error_msg("polladj: discipline_jitter:%f --poll_exp=%d",
1729                                         G.discipline_jitter, G.poll_exp);
1730                 }
1731         } else {
1732                 VERB4 bb_error_msg("polladj: count:%d", G.polladj_count);
1733         }
1734 }
1735 static NOINLINE void
1736 recv_and_process_peer_pkt(peer_t *p)
1737 {
1738         int         rc;
1739         ssize_t     size;
1740         msg_t       msg;
1741         double      T1, T2, T3, T4;
1742         double      offset;
1743         double      prev_delay, delay;
1744         unsigned    interval;
1745         datapoint_t *datapoint;
1746         peer_t      *q;
1747
1748         offset = 0;
1749
1750         /* We can recvfrom here and check from.IP, but some multihomed
1751          * ntp servers reply from their *other IP*.
1752          * TODO: maybe we should check at least what we can: from.port == 123?
1753          */
1754  recv_again:
1755         size = recv(p->p_fd, &msg, sizeof(msg), MSG_DONTWAIT);
1756         if (size < 0) {
1757                 if (errno == EINTR)
1758                         /* Signal caught */
1759                         goto recv_again;
1760                 if (errno == EAGAIN)
1761                         /* There was no packet after all
1762                          * (poll() returning POLLIN for a fd
1763                          * is not a ironclad guarantee that data is there)
1764                          */
1765                         return;
1766                 /*
1767                  * If you need a different handling for a specific
1768                  * errno, always explain it in comment.
1769                  */
1770                 bb_perror_msg_and_die("recv(%s) error", p->p_dotted);
1771         }
1772
1773         if (size != NTP_MSGSIZE_NOAUTH && size != NTP_MSGSIZE) {
1774                 bb_error_msg("malformed packet received from %s", p->p_dotted);
1775                 return;
1776         }
1777
1778         if (msg.m_orgtime.int_partl != p->p_xmt_msg.m_xmttime.int_partl
1779          || msg.m_orgtime.fractionl != p->p_xmt_msg.m_xmttime.fractionl
1780         ) {
1781                 /* Somebody else's packet */
1782                 return;
1783         }
1784
1785         /* We do not expect any more packets from this peer for now.
1786          * Closing the socket informs kernel about it.
1787          * We open a new socket when we send a new query.
1788          */
1789         close(p->p_fd);
1790         p->p_fd = -1;
1791
1792         if ((msg.m_status & LI_ALARM) == LI_ALARM
1793          || msg.m_stratum == 0
1794          || msg.m_stratum > NTP_MAXSTRATUM
1795         ) {
1796                 bb_error_msg("reply from %s: peer is unsynced", p->p_dotted);
1797                 /*
1798                  * Stratum 0 responses may have commands in 32-bit m_refid field:
1799                  * "DENY", "RSTR" - peer does not like us at all,
1800                  * "RATE" - peer is overloaded, reduce polling freq.
1801                  * If poll interval is small, increase it.
1802                  */
1803                 if (G.poll_exp < BIGPOLL)
1804                         goto increase_interval;
1805                 goto pick_normal_interval;
1806         }
1807
1808 //      /* Verify valid root distance */
1809 //      if (msg.m_rootdelay / 2 + msg.m_rootdisp >= MAXDISP || p->lastpkt_reftime > msg.m_xmt)
1810 //              return;                 /* invalid header values */
1811
1812         /*
1813          * From RFC 2030 (with a correction to the delay math):
1814          *
1815          * Timestamp Name          ID   When Generated
1816          * ------------------------------------------------------------
1817          * Originate Timestamp     T1   time request sent by client
1818          * Receive Timestamp       T2   time request received by server
1819          * Transmit Timestamp      T3   time reply sent by server
1820          * Destination Timestamp   T4   time reply received by client
1821          *
1822          * The roundtrip delay and local clock offset are defined as
1823          *
1824          * delay = (T4 - T1) - (T3 - T2); offset = ((T2 - T1) + (T3 - T4)) / 2
1825          */
1826         T1 = p->p_xmttime;
1827         T2 = lfp_to_d(msg.m_rectime);
1828         T3 = lfp_to_d(msg.m_xmttime);
1829         T4 = G.cur_time;
1830
1831         /* The delay calculation is a special case. In cases where the
1832          * server and client clocks are running at different rates and
1833          * with very fast networks, the delay can appear negative. In
1834          * order to avoid violating the Principle of Least Astonishment,
1835          * the delay is clamped not less than the system precision.
1836          */
1837         delay = (T4 - T1) - (T3 - T2);
1838         if (delay < G_precision_sec)
1839                 delay = G_precision_sec;
1840         /*
1841          * If this packet's delay is much bigger than the last one,
1842          * it's better to just ignore it than use its much less precise value.
1843          */
1844         prev_delay = p->p_raw_delay;
1845         p->p_raw_delay = delay;
1846         if (p->reachable_bits && delay > prev_delay * BAD_DELAY_GROWTH) {
1847                 bb_error_msg("reply from %s: delay %f is too high, ignoring", p->p_dotted, delay);
1848                 goto pick_normal_interval;
1849         }
1850
1851         p->lastpkt_delay = delay;
1852         p->lastpkt_recv_time = T4;
1853         VERB6 bb_error_msg("%s->lastpkt_recv_time=%f", p->p_dotted, p->lastpkt_recv_time);
1854         p->lastpkt_status = msg.m_status;
1855         p->lastpkt_stratum = msg.m_stratum;
1856         p->lastpkt_rootdelay = sfp_to_d(msg.m_rootdelay);
1857         p->lastpkt_rootdisp = sfp_to_d(msg.m_rootdisp);
1858         p->lastpkt_refid = msg.m_refid;
1859
1860         p->datapoint_idx = p->reachable_bits ? (p->datapoint_idx + 1) % NUM_DATAPOINTS : 0;
1861         datapoint = &p->filter_datapoint[p->datapoint_idx];
1862         datapoint->d_recv_time = T4;
1863         datapoint->d_offset    = offset = ((T2 - T1) + (T3 - T4)) / 2;
1864         datapoint->d_dispersion = LOG2D(msg.m_precision_exp) + G_precision_sec;
1865         if (!p->reachable_bits) {
1866                 /* 1st datapoint ever - replicate offset in every element */
1867                 int i;
1868                 for (i = 0; i < NUM_DATAPOINTS; i++) {
1869                         p->filter_datapoint[i].d_offset = offset;
1870                 }
1871         }
1872
1873         p->reachable_bits |= 1;
1874         if ((MAX_VERBOSE && G.verbose) || (option_mask32 & OPT_w)) {
1875                 bb_error_msg("reply from %s: offset:%+f delay:%f status:0x%02x strat:%d refid:0x%08x rootdelay:%f reach:0x%02x",
1876                         p->p_dotted,
1877                         offset,
1878                         p->lastpkt_delay,
1879                         p->lastpkt_status,
1880                         p->lastpkt_stratum,
1881                         p->lastpkt_refid,
1882                         p->lastpkt_rootdelay,
1883                         p->reachable_bits
1884                         /* not shown: m_ppoll, m_precision_exp, m_rootdisp,
1885                          * m_reftime, m_orgtime, m_rectime, m_xmttime
1886                          */
1887                 );
1888         }
1889
1890         /* Muck with statictics and update the clock */
1891         filter_datapoints(p);
1892         q = select_and_cluster();
1893         rc = 0;
1894         if (q) {
1895                 if (!(option_mask32 & OPT_w)) {
1896                         rc = update_local_clock(q);
1897 #if 0
1898 //Disabled this because there is a case where largish offsets
1899 //are unavoidable: if network round-trip delay is, say, ~0.6s,
1900 //error in offset estimation would be ~delay/2 ~= 0.3s.
1901 //Thus, offsets will be usually in -0.3...0.3s range.
1902 //In this case, this code would keep poll interval small,
1903 //but it won't be helping.
1904 //BIGOFF check below deals with a case of seeing multi-second offsets.
1905
1906                         /* If drift is dangerously large, immediately
1907                          * drop poll interval one step down.
1908                          */
1909                         if (fabs(q->filter_offset) >= POLLDOWN_OFFSET) {
1910                                 VERB4 bb_error_msg("offset:%+f > POLLDOWN_OFFSET", q->filter_offset);
1911                                 adjust_poll(-POLLADJ_LIMIT * 3);
1912                                 rc = 0;
1913                         }
1914 #endif
1915                 }
1916         } else {
1917                 /* No peer selected.
1918                  * If poll interval is small, increase it.
1919                  */
1920                 if (G.poll_exp < BIGPOLL)
1921                         goto increase_interval;
1922         }
1923
1924         if (rc != 0) {
1925                 /* Adjust the poll interval by comparing the current offset
1926                  * with the clock jitter. If the offset is less than
1927                  * the clock jitter times a constant, then the averaging interval
1928                  * is increased, otherwise it is decreased. A bit of hysteresis
1929                  * helps calm the dance. Works best using burst mode.
1930                  */
1931                 if (rc > 0 && G.offset_to_jitter_ratio <= POLLADJ_GATE) {
1932                         /* was += G.poll_exp but it is a bit
1933                          * too optimistic for my taste at high poll_exp's */
1934  increase_interval:
1935                         adjust_poll(MINPOLL);
1936                 } else {
1937                         adjust_poll(-G.poll_exp * 2);
1938                 }
1939         }
1940
1941         /* Decide when to send new query for this peer */
1942  pick_normal_interval:
1943         interval = poll_interval(INT_MAX);
1944         if (fabs(offset) >= BIGOFF && interval > BIGOFF_INTERVAL) {
1945                 /* If we are synced, offsets are less than STEP_THRESHOLD,
1946                  * or at the very least not much larger than it.
1947                  * Now we see a largish one.
1948                  * Either this peer is feeling bad, or packet got corrupted,
1949                  * or _our_ clock is wrong now and _all_ peers will show similar
1950                  * largish offsets too.
1951                  * I observed this with laptop suspend stopping clock.
1952                  * In any case, it makes sense to make next request soonish:
1953                  * cases 1 and 2: get a better datapoint,
1954                  * case 3: allows to resync faster.
1955                  */
1956                 interval = BIGOFF_INTERVAL;
1957         }
1958
1959         set_next(p, interval);
1960 }
1961
1962 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
1963 static NOINLINE void
1964 recv_and_process_client_pkt(void /*int fd*/)
1965 {
1966         ssize_t          size;
1967         //uint8_t          version;
1968         len_and_sockaddr *to;
1969         struct sockaddr  *from;
1970         msg_t            msg;
1971         uint8_t          query_status;
1972         l_fixedpt_t      query_xmttime;
1973
1974         to = get_sock_lsa(G_listen_fd);
1975         from = xzalloc(to->len);
1976
1977         size = recv_from_to(G_listen_fd, &msg, sizeof(msg), MSG_DONTWAIT, from, &to->u.sa, to->len);
1978         if (size != NTP_MSGSIZE_NOAUTH && size != NTP_MSGSIZE) {
1979                 char *addr;
1980                 if (size < 0) {
1981                         if (errno == EAGAIN)
1982                                 goto bail;
1983                         bb_perror_msg_and_die("recv");
1984                 }
1985                 addr = xmalloc_sockaddr2dotted_noport(from);
1986                 bb_error_msg("malformed packet received from %s: size %u", addr, (int)size);
1987                 free(addr);
1988                 goto bail;
1989         }
1990
1991         query_status = msg.m_status;
1992         query_xmttime = msg.m_xmttime;
1993
1994         /* Build a reply packet */
1995         memset(&msg, 0, sizeof(msg));
1996         msg.m_status = G.stratum < MAXSTRAT ? (G.ntp_status & LI_MASK) : LI_ALARM;
1997         msg.m_status |= (query_status & VERSION_MASK);
1998         msg.m_status |= ((query_status & MODE_MASK) == MODE_CLIENT) ?
1999                         MODE_SERVER : MODE_SYM_PAS;
2000         msg.m_stratum = G.stratum;
2001         msg.m_ppoll = G.poll_exp;
2002         msg.m_precision_exp = G_precision_exp;
2003         /* this time was obtained between poll() and recv() */
2004         msg.m_rectime = d_to_lfp(G.cur_time);
2005         msg.m_xmttime = d_to_lfp(gettime1900d()); /* this instant */
2006         if (G.peer_cnt == 0) {
2007                 /* we have no peers: "stratum 1 server" mode. reftime = our own time */
2008                 G.reftime = G.cur_time;
2009         }
2010         msg.m_reftime = d_to_lfp(G.reftime);
2011         msg.m_orgtime = query_xmttime;
2012         msg.m_rootdelay = d_to_sfp(G.rootdelay);
2013 //simple code does not do this, fix simple code!
2014         msg.m_rootdisp = d_to_sfp(G.rootdisp);
2015         //version = (query_status & VERSION_MASK); /* ... >> VERSION_SHIFT - done below instead */
2016         msg.m_refid = G.refid; // (version > (3 << VERSION_SHIFT)) ? G.refid : G.refid3;
2017
2018         /* We reply from the local address packet was sent to,
2019          * this makes to/from look swapped here: */
2020         do_sendto(G_listen_fd,
2021                 /*from:*/ &to->u.sa, /*to:*/ from, /*addrlen:*/ to->len,
2022                 &msg, size);
2023
2024  bail:
2025         free(to);
2026         free(from);
2027 }
2028 #endif
2029
2030 /* Upstream ntpd's options:
2031  *
2032  * -4   Force DNS resolution of host names to the IPv4 namespace.
2033  * -6   Force DNS resolution of host names to the IPv6 namespace.
2034  * -a   Require cryptographic authentication for broadcast client,
2035  *      multicast client and symmetric passive associations.
2036  *      This is the default.
2037  * -A   Do not require cryptographic authentication for broadcast client,
2038  *      multicast client and symmetric passive associations.
2039  *      This is almost never a good idea.
2040  * -b   Enable the client to synchronize to broadcast servers.
2041  * -c conffile
2042  *      Specify the name and path of the configuration file,
2043  *      default /etc/ntp.conf
2044  * -d   Specify debugging mode. This option may occur more than once,
2045  *      with each occurrence indicating greater detail of display.
2046  * -D level
2047  *      Specify debugging level directly.
2048  * -f driftfile
2049  *      Specify the name and path of the frequency file.
2050  *      This is the same operation as the "driftfile FILE"
2051  *      configuration command.
2052  * -g   Normally, ntpd exits with a message to the system log
2053  *      if the offset exceeds the panic threshold, which is 1000 s
2054  *      by default. This option allows the time to be set to any value
2055  *      without restriction; however, this can happen only once.
2056  *      If the threshold is exceeded after that, ntpd will exit
2057  *      with a message to the system log. This option can be used
2058  *      with the -q and -x options. See the tinker command for other options.
2059  * -i jaildir
2060  *      Chroot the server to the directory jaildir. This option also implies
2061  *      that the server attempts to drop root privileges at startup
2062  *      (otherwise, chroot gives very little additional security).
2063  *      You may need to also specify a -u option.
2064  * -k keyfile
2065  *      Specify the name and path of the symmetric key file,
2066  *      default /etc/ntp/keys. This is the same operation
2067  *      as the "keys FILE" configuration command.
2068  * -l logfile
2069  *      Specify the name and path of the log file. The default
2070  *      is the system log file. This is the same operation as
2071  *      the "logfile FILE" configuration command.
2072  * -L   Do not listen to virtual IPs. The default is to listen.
2073  * -n   Don't fork.
2074  * -N   To the extent permitted by the operating system,
2075  *      run the ntpd at the highest priority.
2076  * -p pidfile
2077  *      Specify the name and path of the file used to record the ntpd
2078  *      process ID. This is the same operation as the "pidfile FILE"
2079  *      configuration command.
2080  * -P priority
2081  *      To the extent permitted by the operating system,
2082  *      run the ntpd at the specified priority.
2083  * -q   Exit the ntpd just after the first time the clock is set.
2084  *      This behavior mimics that of the ntpdate program, which is
2085  *      to be retired. The -g and -x options can be used with this option.
2086  *      Note: The kernel time discipline is disabled with this option.
2087  * -r broadcastdelay
2088  *      Specify the default propagation delay from the broadcast/multicast
2089  *      server to this client. This is necessary only if the delay
2090  *      cannot be computed automatically by the protocol.
2091  * -s statsdir
2092  *      Specify the directory path for files created by the statistics
2093  *      facility. This is the same operation as the "statsdir DIR"
2094  *      configuration command.
2095  * -t key
2096  *      Add a key number to the trusted key list. This option can occur
2097  *      more than once.
2098  * -u user[:group]
2099  *      Specify a user, and optionally a group, to switch to.
2100  * -v variable
2101  * -V variable
2102  *      Add a system variable listed by default.
2103  * -x   Normally, the time is slewed if the offset is less than the step
2104  *      threshold, which is 128 ms by default, and stepped if above
2105  *      the threshold. This option sets the threshold to 600 s, which is
2106  *      well within the accuracy window to set the clock manually.
2107  *      Note: since the slew rate of typical Unix kernels is limited
2108  *      to 0.5 ms/s, each second of adjustment requires an amortization
2109  *      interval of 2000 s. Thus, an adjustment as much as 600 s
2110  *      will take almost 14 days to complete. This option can be used
2111  *      with the -g and -q options. See the tinker command for other options.
2112  *      Note: The kernel time discipline is disabled with this option.
2113  */
2114
2115 /* By doing init in a separate function we decrease stack usage
2116  * in main loop.
2117  */
2118 static NOINLINE void ntp_init(char **argv)
2119 {
2120         unsigned opts;
2121         llist_t *peers;
2122
2123         srand(getpid());
2124
2125         if (getuid())
2126                 bb_error_msg_and_die(bb_msg_you_must_be_root);
2127
2128         /* Set some globals */
2129         G.discipline_jitter = G_precision_sec;
2130         G.stratum = MAXSTRAT;
2131         if (BURSTPOLL != 0)
2132                 G.poll_exp = BURSTPOLL; /* speeds up initial sync */
2133         G.last_script_run = G.reftime = G.last_update_recv_time = gettime1900d(); /* sets G.cur_time too */
2134
2135         /* Parse options */
2136         peers = NULL;
2137         opt_complementary = "dd:p::wn"         /* -d: counter; -p: list; -w implies -n */
2138                 IF_FEATURE_NTPD_SERVER(":Il"); /* -I implies -l */
2139         opts = getopt32(argv,
2140                         "nqNx" /* compat */
2141                         "wp:S:"IF_FEATURE_NTPD_SERVER("l") /* NOT compat */
2142                         IF_FEATURE_NTPD_SERVER("I:") /* compat */
2143                         "d" /* compat */
2144                         "46aAbgL", /* compat, ignored */
2145                         &peers,&G.script_name,
2146 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
2147                         &G.if_name,
2148 #endif
2149                         &G.verbose);
2150
2151 //      if (opts & OPT_x) /* disable stepping, only slew is allowed */
2152 //              G.time_was_stepped = 1;
2153         if (peers) {
2154                 while (peers)
2155                         add_peers(llist_pop(&peers));
2156         }
2157 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_CONF
2158         else {
2159                 parser_t *parser;
2160                 char *token[3];
2161
2162                 parser = config_open("/etc/ntp.conf");
2163                 while (config_read(parser, token, 3, 1, "# \t", PARSE_NORMAL)) {
2164                         if (strcmp(token[0], "server") == 0 && token[1]) {
2165                                 add_peers(token[1]);
2166                                 continue;
2167                         }
2168                         bb_error_msg("skipping %s:%u: unimplemented command '%s'",
2169                                 "/etc/ntp.conf", parser->lineno, token[0]
2170                         );
2171                 }
2172                 config_close(parser);
2173         }
2174 #endif
2175         if (G.peer_cnt == 0) {
2176                 if (!(opts & OPT_l))
2177                         bb_show_usage();
2178                 /* -l but no peers: "stratum 1 server" mode */
2179                 G.stratum = 1;
2180         }
2181 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
2182         G_listen_fd = -1;
2183         if (opts & OPT_l) {
2184                 G_listen_fd = create_and_bind_dgram_or_die(NULL, 123);
2185                 if (opts & OPT_I) {
2186                         if (setsockopt_bindtodevice(G_listen_fd, G.if_name))
2187                                 xfunc_die();
2188                 }
2189                 socket_want_pktinfo(G_listen_fd);
2190                 setsockopt(G_listen_fd, IPPROTO_IP, IP_TOS, &const_IPTOS_LOWDELAY, sizeof(const_IPTOS_LOWDELAY));
2191         }
2192 #endif
2193         if (!(opts & OPT_n)) {
2194                 bb_daemonize_or_rexec(DAEMON_DEVNULL_STDIO, argv);
2195                 logmode = LOGMODE_NONE;
2196         }
2197         /* I hesitate to set -20 prio. -15 should be high enough for timekeeping */
2198         if (opts & OPT_N)
2199                 setpriority(PRIO_PROCESS, 0, -15);
2200
2201         /* If network is up, syncronization occurs in ~10 seconds.
2202          * We give "ntpd -q" 10 seconds to get first reply,
2203          * then another 50 seconds to finish syncing.
2204          *
2205          * I tested ntpd 4.2.6p1 and apparently it never exits
2206          * (will try forever), but it does not feel right.
2207          * The goal of -q is to act like ntpdate: set time
2208          * after a reasonably small period of polling, or fail.
2209          */
2210         if (opts & OPT_q) {
2211                 option_mask32 |= OPT_qq;
2212                 alarm(10);
2213         }
2214
2215         bb_signals(0
2216                 | (1 << SIGTERM)
2217                 | (1 << SIGINT)
2218                 | (1 << SIGALRM)
2219                 , record_signo
2220         );
2221         bb_signals(0
2222                 | (1 << SIGPIPE)
2223                 | (1 << SIGCHLD)
2224                 , SIG_IGN
2225         );
2226 }
2227
2228 int ntpd_main(int argc UNUSED_PARAM, char **argv) MAIN_EXTERNALLY_VISIBLE;
2229 int ntpd_main(int argc UNUSED_PARAM, char **argv)
2230 {
2231 #undef G
2232         struct globals G;
2233         struct pollfd *pfd;
2234         peer_t **idx2peer;
2235         unsigned cnt;
2236
2237         memset(&G, 0, sizeof(G));
2238         SET_PTR_TO_GLOBALS(&G);
2239
2240         ntp_init(argv);
2241
2242         /* If ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER, + 1 for listen_fd: */
2243         cnt = G.peer_cnt + ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER;
2244         idx2peer = xzalloc(sizeof(idx2peer[0]) * cnt);
2245         pfd = xzalloc(sizeof(pfd[0]) * cnt);
2246
2247         /* Countdown: we never sync before we sent INITIAL_SAMPLES+1
2248          * packets to each peer.
2249          * NB: if some peer is not responding, we may end up sending
2250          * fewer packets to it and more to other peers.
2251          * NB2: sync usually happens using INITIAL_SAMPLES packets,
2252          * since last reply does not come back instantaneously.
2253          */
2254         cnt = G.peer_cnt * (INITIAL_SAMPLES + 1);
2255
2256         write_pidfile(CONFIG_PID_FILE_PATH "/ntpd.pid");
2257
2258         while (!bb_got_signal) {
2259                 llist_t *item;
2260                 unsigned i, j;
2261                 int nfds, timeout;
2262                 double nextaction;
2263
2264                 /* Nothing between here and poll() blocks for any significant time */
2265
2266                 nextaction = G.cur_time + 3600;
2267
2268                 i = 0;
2269 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
2270                 if (G_listen_fd != -1) {
2271                         pfd[0].fd = G_listen_fd;
2272                         pfd[0].events = POLLIN;
2273                         i++;
2274                 }
2275 #endif
2276                 /* Pass over peer list, send requests, time out on receives */
2277                 for (item = G.ntp_peers; item != NULL; item = item->link) {
2278                         peer_t *p = (peer_t *) item->data;
2279
2280                         if (p->next_action_time <= G.cur_time) {
2281                                 if (p->p_fd == -1) {
2282                                         /* Time to send new req */
2283                                         if (--cnt == 0) {
2284                                                 VERB4 bb_error_msg("disabling burst mode");
2285                                                 G.polladj_count = 0;
2286                                                 G.poll_exp = MINPOLL;
2287                                         }
2288                                         send_query_to_peer(p);
2289                                 } else {
2290                                         /* Timed out waiting for reply */
2291                                         close(p->p_fd);
2292                                         p->p_fd = -1;
2293                                         /* If poll interval is small, increase it */
2294                                         if (G.poll_exp < BIGPOLL)
2295                                                 adjust_poll(MINPOLL);
2296                                         timeout = poll_interval(NOREPLY_INTERVAL);
2297                                         bb_error_msg("timed out waiting for %s, reach 0x%02x, next query in %us",
2298                                                         p->p_dotted, p->reachable_bits, timeout);
2299                                         set_next(p, timeout);
2300                                 }
2301                         }
2302
2303                         if (p->next_action_time < nextaction)
2304                                 nextaction = p->next_action_time;
2305
2306                         if (p->p_fd >= 0) {
2307                                 /* Wait for reply from this peer */
2308                                 pfd[i].fd = p->p_fd;
2309                                 pfd[i].events = POLLIN;
2310                                 idx2peer[i] = p;
2311                                 i++;
2312                         }
2313                 }
2314
2315                 timeout = nextaction - G.cur_time;
2316                 if (timeout < 0)
2317                         timeout = 0;
2318                 timeout++; /* (nextaction - G.cur_time) rounds down, compensating */
2319
2320                 /* Here we may block */
2321                 VERB2 {
2322                         if (i > (ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER && G_listen_fd != -1)) {
2323                                 /* We wait for at least one reply.
2324                                  * Poll for it, without wasting time for message.
2325                                  * Since replies often come under 1 second, this also
2326                                  * reduces clutter in logs.
2327                                  */
2328                                 nfds = poll(pfd, i, 1000);
2329                                 if (nfds != 0)
2330                                         goto did_poll;
2331                                 if (--timeout <= 0)
2332                                         goto did_poll;
2333                         }
2334                         bb_error_msg("poll:%us sockets:%u interval:%us", timeout, i, 1 << G.poll_exp);
2335                 }
2336                 nfds = poll(pfd, i, timeout * 1000);
2337  did_poll:
2338                 gettime1900d(); /* sets G.cur_time */
2339                 if (nfds <= 0) {
2340                         if (!bb_got_signal /* poll wasn't interrupted by a signal */
2341                          && G.cur_time - G.last_script_run > 11*60
2342                         ) {
2343                                 /* Useful for updating battery-backed RTC and such */
2344                                 run_script("periodic", G.last_update_offset);
2345                                 gettime1900d(); /* sets G.cur_time */
2346                         }
2347                         goto check_unsync;
2348                 }
2349
2350                 /* Process any received packets */
2351                 j = 0;
2352 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
2353                 if (G.listen_fd != -1) {
2354                         if (pfd[0].revents /* & (POLLIN|POLLERR)*/) {
2355                                 nfds--;
2356                                 recv_and_process_client_pkt(/*G.listen_fd*/);
2357                                 gettime1900d(); /* sets G.cur_time */
2358                         }
2359                         j = 1;
2360                 }
2361 #endif
2362                 for (; nfds != 0 && j < i; j++) {
2363                         if (pfd[j].revents /* & (POLLIN|POLLERR)*/) {
2364                                 /*
2365                                  * At init, alarm was set to 10 sec.
2366                                  * Now we did get a reply.
2367                                  * Increase timeout to 50 seconds to finish syncing.
2368                                  */
2369                                 if (option_mask32 & OPT_qq) {
2370                                         option_mask32 &= ~OPT_qq;
2371                                         alarm(50);
2372                                 }
2373                                 nfds--;
2374                                 recv_and_process_peer_pkt(idx2peer[j]);
2375                                 gettime1900d(); /* sets G.cur_time */
2376                         }
2377                 }
2378
2379  check_unsync:
2380                 if (G.ntp_peers && G.stratum != MAXSTRAT) {
2381                         for (item = G.ntp_peers; item != NULL; item = item->link) {
2382                                 peer_t *p = (peer_t *) item->data;
2383                                 if (p->reachable_bits)
2384                                         goto have_reachable_peer;
2385                         }
2386                         /* No peer responded for last 8 packets, panic */
2387                         clamp_pollexp_and_set_MAXSTRAT();
2388                         run_script("unsync", 0.0);
2389  have_reachable_peer: ;
2390                 }
2391         } /* while (!bb_got_signal) */
2392
2393         remove_pidfile(CONFIG_PID_FILE_PATH "/ntpd.pid");
2394         kill_myself_with_sig(bb_got_signal);
2395 }
2396
2397
2398
2399
2400
2401
2402 /*** openntpd-4.6 uses only adjtime, not adjtimex ***/
2403
2404 /*** ntp-4.2.6/ntpd/ntp_loopfilter.c - adjtimex usage ***/
2405
2406 #if 0
2407 static double
2408 direct_freq(double fp_offset)
2409 {
2410 #ifdef KERNEL_PLL
2411         /*
2412          * If the kernel is enabled, we need the residual offset to
2413          * calculate the frequency correction.
2414          */
2415         if (pll_control && kern_enable) {
2416                 memset(&ntv, 0, sizeof(ntv));
2417                 ntp_adjtime(&ntv);
2418 #ifdef STA_NANO
2419                 clock_offset = ntv.offset / 1e9;
2420 #else /* STA_NANO */
2421                 clock_offset = ntv.offset / 1e6;
2422 #endif /* STA_NANO */
2423                 drift_comp = FREQTOD(ntv.freq);
2424         }
2425 #endif /* KERNEL_PLL */
2426         set_freq((fp_offset - clock_offset) / (current_time - clock_epoch) + drift_comp);
2427         wander_resid = 0;
2428         return drift_comp;
2429 }
2430
2431 static void
2432 set_freq(double freq) /* frequency update */
2433 {
2434         char tbuf[80];
2435
2436         drift_comp = freq;
2437
2438 #ifdef KERNEL_PLL
2439         /*
2440          * If the kernel is enabled, update the kernel frequency.
2441          */
2442         if (pll_control && kern_enable) {
2443                 memset(&ntv, 0, sizeof(ntv));
2444                 ntv.modes = MOD_FREQUENCY;
2445                 ntv.freq = DTOFREQ(drift_comp);
2446                 ntp_adjtime(&ntv);
2447                 snprintf(tbuf, sizeof(tbuf), "kernel %.3f PPM", drift_comp * 1e6);
2448                 report_event(EVNT_FSET, NULL, tbuf);
2449         } else {
2450                 snprintf(tbuf, sizeof(tbuf), "ntpd %.3f PPM", drift_comp * 1e6);
2451                 report_event(EVNT_FSET, NULL, tbuf);
2452         }
2453 #else /* KERNEL_PLL */
2454         snprintf(tbuf, sizeof(tbuf), "ntpd %.3f PPM", drift_comp * 1e6);
2455         report_event(EVNT_FSET, NULL, tbuf);
2456 #endif /* KERNEL_PLL */
2457 }
2458
2459 ...
2460 ...
2461 ...
2462
2463 #ifdef KERNEL_PLL
2464         /*
2465          * This code segment works when clock adjustments are made using
2466          * precision time kernel support and the ntp_adjtime() system
2467          * call. This support is available in Solaris 2.6 and later,
2468          * Digital Unix 4.0 and later, FreeBSD, Linux and specially
2469          * modified kernels for HP-UX 9 and Ultrix 4. In the case of the
2470          * DECstation 5000/240 and Alpha AXP, additional kernel
2471          * modifications provide a true microsecond clock and nanosecond
2472          * clock, respectively.
2473          *
2474          * Important note: The kernel discipline is used only if the
2475          * step threshold is less than 0.5 s, as anything higher can
2476          * lead to overflow problems. This might occur if some misguided
2477          * lad set the step threshold to something ridiculous.
2478          */
2479         if (pll_control && kern_enable) {
2480
2481 #define MOD_BITS (MOD_OFFSET | MOD_MAXERROR | MOD_ESTERROR | MOD_STATUS | MOD_TIMECONST)
2482
2483                 /*
2484                  * We initialize the structure for the ntp_adjtime()
2485                  * system call. We have to convert everything to
2486                  * microseconds or nanoseconds first. Do not update the
2487                  * system variables if the ext_enable flag is set. In
2488                  * this case, the external clock driver will update the
2489                  * variables, which will be read later by the local
2490                  * clock driver. Afterwards, remember the time and
2491                  * frequency offsets for jitter and stability values and
2492                  * to update the frequency file.
2493                  */
2494                 memset(&ntv,  0, sizeof(ntv));
2495                 if (ext_enable) {
2496                         ntv.modes = MOD_STATUS;
2497                 } else {
2498 #ifdef STA_NANO
2499                         ntv.modes = MOD_BITS | MOD_NANO;
2500 #else /* STA_NANO */
2501                         ntv.modes = MOD_BITS;
2502 #endif /* STA_NANO */
2503                         if (clock_offset < 0)
2504                                 dtemp = -.5;
2505                         else
2506                                 dtemp = .5;
2507 #ifdef STA_NANO
2508                         ntv.offset = (int32)(clock_offset * 1e9 + dtemp);
2509                         ntv.constant = sys_poll;
2510 #else /* STA_NANO */
2511                         ntv.offset = (int32)(clock_offset * 1e6 + dtemp);
2512                         ntv.constant = sys_poll - 4;
2513 #endif /* STA_NANO */
2514                         ntv.esterror = (u_int32)(clock_jitter * 1e6);
2515                         ntv.maxerror = (u_int32)((sys_rootdelay / 2 + sys_rootdisp) * 1e6);
2516                         ntv.status = STA_PLL;
2517
2518                         /*
2519                          * Enable/disable the PPS if requested.
2520                          */
2521                         if (pps_enable) {
2522                                 if (!(pll_status & STA_PPSTIME))
2523                                         report_event(EVNT_KERN,
2524                                                 NULL, "PPS enabled");
2525                                 ntv.status |= STA_PPSTIME | STA_PPSFREQ;
2526                         } else {
2527                                 if (pll_status & STA_PPSTIME)
2528                                         report_event(EVNT_KERN,
2529                                                 NULL, "PPS disabled");
2530                                 ntv.status &= ~(STA_PPSTIME | STA_PPSFREQ);
2531                         }
2532                         if (sys_leap == LEAP_ADDSECOND)
2533                                 ntv.status |= STA_INS;
2534                         else if (sys_leap == LEAP_DELSECOND)
2535                                 ntv.status |= STA_DEL;
2536                 }
2537
2538                 /*
2539                  * Pass the stuff to the kernel. If it squeals, turn off
2540                  * the pps. In any case, fetch the kernel offset,
2541                  * frequency and jitter.
2542                  */
2543                 if (ntp_adjtime(&ntv) == TIME_ERROR) {
2544                         if (!(ntv.status & STA_PPSSIGNAL))
2545                                 report_event(EVNT_KERN, NULL,
2546                                                 "PPS no signal");
2547                 }
2548                 pll_status = ntv.status;
2549 #ifdef STA_NANO
2550                 clock_offset = ntv.offset / 1e9;
2551 #else /* STA_NANO */
2552                 clock_offset = ntv.offset / 1e6;
2553 #endif /* STA_NANO */
2554                 clock_frequency = FREQTOD(ntv.freq);
2555
2556                 /*
2557                  * If the kernel PPS is lit, monitor its performance.
2558                  */
2559                 if (ntv.status & STA_PPSTIME) {
2560 #ifdef STA_NANO
2561                         clock_jitter = ntv.jitter / 1e9;
2562 #else /* STA_NANO */
2563                         clock_jitter = ntv.jitter / 1e6;
2564 #endif /* STA_NANO */
2565                 }
2566
2567 #if defined(STA_NANO) && NTP_API == 4
2568                 /*
2569                  * If the TAI changes, update the kernel TAI.
2570                  */
2571                 if (loop_tai != sys_tai) {
2572                         loop_tai = sys_tai;
2573                         ntv.modes = MOD_TAI;
2574                         ntv.constant = sys_tai;
2575                         ntp_adjtime(&ntv);
2576                 }
2577 #endif /* STA_NANO */
2578         }
2579 #endif /* KERNEL_PLL */
2580 #endif