networking/ntpd.c

   1 /*
   2  * NTP client/server, based on OpenNTPD 3.9p1
   3  *
   4  * Author: Adam Tkac <vonsch@gmail.com>
   5  *
   6  * Licensed under GPLv2, see file LICENSE in this tarball for details.
   7  *
   8  * Parts of OpenNTPD clock syncronization code is replaced by
   9  * code which is based on ntp-4.2.6, whuch carries the following
  10  * copyright notice:
  11  *
  12  ***********************************************************************
  13  *                                                                     *
  14  * Copyright (c) University of Delaware 1992-2009                      *
  15  *                                                                     *
  16  * Permission to use, copy, modify, and distribute this software and   *
  17  * its documentation for any purpose with or without fee is hereby     *
  18  * granted, provided that the above copyright notice appears in all    *
  19  * copies and that both the copyright notice and this permission       *
  20  * notice appear in supporting documentation, and that the name        *
  21  * University of Delaware not be used in advertising or publicity      *
  22  * pertaining to distribution of the software without specific,        *
  23  * written prior permission. The University of Delaware makes no       *
  24  * representations about the suitability this software for any         *
  25  * purpose. It is provided "as is" without express or implied          *
  26  * warranty.                                                           *
  27  *                                                                     *
  28  ***********************************************************************
  29  */
  30 #include "libbb.h"
  31 #include <math.h>
  32 #include <netinet/ip.h> /* For IPTOS_LOWDELAY definition */
  33 #include <sys/timex.h>
  34 #ifndef IPTOS_LOWDELAY
  35 # define IPTOS_LOWDELAY 0x10
  36 #endif
  37 #ifndef IP_PKTINFO
  38 # error "Sorry, your kernel has to support IP_PKTINFO"
  39 #endif
  40
  41
  42 /* Verbosity control (max level of -dddd options accepted).
  43  * max 5 is very talkative (and bloated). 2 is non-bloated,
  44  * production level setting.
  45  */
  46 #define MAX_VERBOSE     2
  47
  48
  49 #define RETRY_INTERVAL  5       /* on error, retry in N secs */
  50 #define RESPONSE_INTERVAL 15    /* wait for reply up to N secs */
  51
  52 #define FREQ_TOLERANCE  0.000015 /* % frequency tolerance (15 PPM) */
  53 #define BURSTPOLL       0
  54 #define MINPOLL         4       /* % minimum poll interval (6: 64 s) */
  55 #define MAXPOLL         12      /* % maximum poll interval (12: 1.1h, 17: 36.4h) (was 17) */
  56 #define MINDISP         0.01    /* % minimum dispersion (s) */
  57 #define MAXDISP         16      /* maximum dispersion (s) */
  58 #define MAXSTRAT        16      /* maximum stratum (infinity metric) */
  59 #define MAXDIST         1       /* % distance threshold (s) */
  60 #define MIN_SELECTED    1       /* % minimum intersection survivors */
  61 #define MIN_CLUSTERED   3       /* % minimum cluster survivors */
  62
  63 #define MAXDRIFT        0.000500 /* frequency drift we can correct (500 PPM) */
  64
  65 /* Clock discipline parameters and constants */
  66 #define STEP_THRESHOLD  0.128   /* step threshold (s) */
  67 #define WATCH_THRESHOLD 150     /* stepout threshold (s). std ntpd uses 900 (11 mins (!)) */
  68 /* NB: set WATCH_THRESHOLD to ~60 when debugging to save time) */
  69 #define PANIC_THRESHOLD 1000    /* panic threshold (s) */
  70
  71 /* Poll-adjust threshold.
  72  * When we see that offset is small enough compared to discipline jitter,
  73  * we grow a counter: += MINPOLL. When it goes over POLLADJ_LIMIT,
  74  * we poll_exp++. If offset isn't small, counter -= poll_exp*2,
  75  * and when it goes below -POLLADJ_LIMIT, we poll_exp--
  76  */
  77 #define POLLADJ_LIMIT   30
  78 /* If offset < POLLADJ_GATE * discipline_jitter, then we can increase
  79  * poll interval (we think we can't improve timekeeping
  80  * by staying at smaller poll).
  81  */
  82 #define POLLADJ_GATE    4
  83 /* Compromise Allan intercept (s). doc uses 1500, std ntpd uses 512 */
  84 #define ALLAN           512
  85 /* PLL loop gain */
  86 #define PLL             65536
  87 /* FLL loop gain [why it depends on MAXPOLL??] */
  88 #define FLL             (MAXPOLL + 1)
  89 /* Parameter averaging constant */
  90 #define AVG             4
  91
  92
  93 enum {
  94         NTP_VERSION     = 4,
  95         NTP_MAXSTRATUM  = 15,
  96
  97         NTP_DIGESTSIZE     = 16,
  98         NTP_MSGSIZE_NOAUTH = 48,
  99         NTP_MSGSIZE        = (NTP_MSGSIZE_NOAUTH + 4 + NTP_DIGESTSIZE),
 100
 101         /* Status Masks */
 102         MODE_MASK       = (7 << 0),
 103         VERSION_MASK    = (7 << 3),
 104         VERSION_SHIFT   = 3,
 105         LI_MASK         = (3 << 6),
 106
 107         /* Leap Second Codes (high order two bits of m_status) */
 108         LI_NOWARNING    = (0 << 6),    /* no warning */
 109         LI_PLUSSEC      = (1 << 6),    /* add a second (61 seconds) */
 110         LI_MINUSSEC     = (2 << 6),    /* minus a second (59 seconds) */
 111         LI_ALARM        = (3 << 6),    /* alarm condition */
 112
 113         /* Mode values */
 114         MODE_RES0       = 0,    /* reserved */
 115         MODE_SYM_ACT    = 1,    /* symmetric active */
 116         MODE_SYM_PAS    = 2,    /* symmetric passive */
 117         MODE_CLIENT     = 3,    /* client */
 118         MODE_SERVER     = 4,    /* server */
 119         MODE_BROADCAST  = 5,    /* broadcast */
 120         MODE_RES1       = 6,    /* reserved for NTP control message */
 121         MODE_RES2       = 7,    /* reserved for private use */
 122 };
 123
 124 //TODO: better base selection
 125 #define OFFSET_1900_1970 2208988800UL  /* 1970 - 1900 in seconds */
 126
 127 #define NUM_DATAPOINTS  8
 128
 129 typedef struct {
 130         uint32_t int_partl;
 131         uint32_t fractionl;
 132 } l_fixedpt_t;
 133
 134 typedef struct {
 135         uint16_t int_parts;
 136         uint16_t fractions;
 137 } s_fixedpt_t;
 138
 139 typedef struct {
 140         uint8_t     m_status;     /* status of local clock and leap info */
 141         uint8_t     m_stratum;
 142         uint8_t     m_ppoll;      /* poll value */
 143         int8_t      m_precision_exp;
 144         s_fixedpt_t m_rootdelay;
 145         s_fixedpt_t m_rootdisp;
 146         uint32_t    m_refid;
 147         l_fixedpt_t m_reftime;
 148         l_fixedpt_t m_orgtime;
 149         l_fixedpt_t m_rectime;
 150         l_fixedpt_t m_xmttime;
 151         uint32_t    m_keyid;
 152         uint8_t     m_digest[NTP_DIGESTSIZE];
 153 } msg_t;
 154
 155 typedef struct {
 156         double d_recv_time;
 157         double d_offset;
 158         double d_dispersion;
 159 } datapoint_t;
 160
 161 typedef struct {
 162         len_and_sockaddr *p_lsa;
 163         char             *p_dotted;
 164         /* when to send new query (if p_fd == -1)
 165          * or when receive times out (if p_fd >= 0): */
 166         int              p_fd;
 167         int              datapoint_idx;
 168         uint32_t         lastpkt_refid;
 169         uint8_t          lastpkt_status;
 170         uint8_t          lastpkt_stratum;
 171         uint8_t          reachable_bits;
 172         double           next_action_time;
 173         double           p_xmttime;
 174         double           lastpkt_recv_time;
 175         double           lastpkt_delay;
 176         double           lastpkt_rootdelay;
 177         double           lastpkt_rootdisp;
 178         /* produced by filter algorithm: */
 179         double           filter_offset;
 180         double           filter_dispersion;
 181         double           filter_jitter;
 182         datapoint_t      filter_datapoint[NUM_DATAPOINTS];
 183         /* last sent packet: */
 184         msg_t            p_xmt_msg;
 185 } peer_t;
 186
 187
 188 enum {
 189         OPT_n = (1 << 0),
 190         OPT_q = (1 << 1),
 191         OPT_N = (1 << 2),
 192         OPT_x = (1 << 3),
 193         /* Insert new options above this line. */
 194         /* Non-compat options: */
 195         OPT_p = (1 << 4),
 196         OPT_l = (1 << 5) * ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER,
 197 };
 198
 199 struct globals {
 200         double   cur_time;
 201         /* total round trip delay to currently selected reference clock */
 202         double   rootdelay;
 203         /* reference timestamp: time when the system clock was last set or corrected */
 204         double   reftime;
 205         /* total dispersion to currently selected reference clock */
 206         double   rootdisp;
 207         llist_t  *ntp_peers;
 208 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
 209         int      listen_fd;
 210 #endif
 211         unsigned verbose;
 212         unsigned peer_cnt;
 213         /* refid: 32-bit code identifying the particular server or reference clock
 214          *  in stratum 0 packets this is a four-character ASCII string,
 215          *  called the kiss code, used for debugging and monitoring
 216          *  in stratum 1 packets this is a four-character ASCII string
 217          *  assigned to the reference clock by IANA. Example: "GPS "
 218          *  in stratum 2+ packets, it's IPv4 address or 4 first bytes of MD5 hash of IPv6
 219          */
 220         uint32_t refid;
 221         uint8_t  ntp_status;
 222         /* precision is defined as the larger of the resolution and time to
 223          * read the clock, in log2 units.  For instance, the precision of a
 224          * mains-frequency clock incrementing at 60 Hz is 16 ms, even when the
 225          * system clock hardware representation is to the nanosecond.
 226          *
 227          * Delays, jitters of various kinds are clamper down to precision.
 228          *
 229          * If precision_sec is too large, discipline_jitter gets clamped to it
 230          * and if offset is much smaller than discipline_jitter, poll interval
 231          * grows even though we really can benefit from staying at smaller one,
 232          * collecting non-lagged datapoits and correcting the offset.
 233          * (Lagged datapoits exist when poll_exp is large but we still have
 234          * systematic offset error - the time distance between datapoints
 235          * is significat and older datapoints have smaller offsets.
 236          * This makes our offset estimation a bit smaller than reality)
 237          * Due to this effect, setting G_precision_sec close to
 238          * STEP_THRESHOLD isn't such a good idea - offsets may grow
 239          * too big and we will step. I observed it with -6.
 240          *
 241          * OTOH, setting precision too small would result in futile attempts
 242          * to syncronize to the unachievable precision.
 243          *
 244          * -6 is 1/64 sec, -7 is 1/128 sec and so on.
 245          */
 246 #define G_precision_exp  -8
 247 #define G_precision_sec  (1.0 / (1 << (- G_precision_exp)))
 248         uint8_t  stratum;
 249         /* Bool. After set to 1, never goes back to 0: */
 250         smallint adjtimex_was_done;
 251         smallint initial_poll_complete;
 252
 253         uint8_t  discipline_state;      // doc calls it c.state
 254         uint8_t  poll_exp;              // s.poll
 255         int      polladj_count;         // c.count
 256         long     kernel_freq_drift;
 257         double   last_update_offset;    // c.last
 258         double   last_update_recv_time; // s.t
 259         double   discipline_jitter;     // c.jitter
 260 //TODO: add s.jitter - grep for it here and see clock_combine() in doc
 261 #define USING_KERNEL_PLL_LOOP 1
 262 #if !USING_KERNEL_PLL_LOOP
 263         double   discipline_freq_drift; // c.freq
 264 //TODO: conditionally calculate wander? it's used only for logging
 265         double   discipline_wander;     // c.wander
 266 #endif
 267 };
 268 #define G (*ptr_to_globals)
 269
 270 static const int const_IPTOS_LOWDELAY = IPTOS_LOWDELAY;
 271
 272
 273 #define VERB1 if (MAX_VERBOSE && G.verbose)
 274 #define VERB2 if (MAX_VERBOSE >= 2 && G.verbose >= 2)
 275 #define VERB3 if (MAX_VERBOSE >= 3 && G.verbose >= 3)
 276 #define VERB4 if (MAX_VERBOSE >= 4 && G.verbose >= 4)
 277 #define VERB5 if (MAX_VERBOSE >= 5 && G.verbose >= 5)
 278
 279
 280 static double LOG2D(int a)
 281 {
 282         if (a < 0)
 283                 return 1.0 / (1UL << -a);
 284         return 1UL << a;
 285 }
 286 static ALWAYS_INLINE double SQUARE(double x)
 287 {
 288         return x * x;
 289 }
 290 static ALWAYS_INLINE double MAXD(double a, double b)
 291 {
 292         if (a > b)
 293                 return a;
 294         return b;
 295 }
 296 static ALWAYS_INLINE double MIND(double a, double b)
 297 {
 298         if (a < b)
 299                 return a;
 300         return b;
 301 }
 302 #define SQRT(x) (sqrt(x))
 303
 304 static double
 305 gettime1900d(void)
 306 {
 307         struct timeval tv;
 308         gettimeofday(&tv, NULL); /* never fails */
 309         G.cur_time = tv.tv_sec + (1.0e-6 * tv.tv_usec) + OFFSET_1900_1970;
 310         return G.cur_time;
 311 }
 312
 313 static void
 314 d_to_tv(double d, struct timeval *tv)
 315 {
 316         tv->tv_sec = (long)d;
 317         tv->tv_usec = (d - tv->tv_sec) * 1000000;
 318 }
 319
 320 static double
 321 lfp_to_d(l_fixedpt_t lfp)
 322 {
 323         double ret;
 324         lfp.int_partl = ntohl(lfp.int_partl);
 325         lfp.fractionl = ntohl(lfp.fractionl);
 326         ret = (double)lfp.int_partl + ((double)lfp.fractionl / UINT_MAX);
 327         return ret;
 328 }
 329 static double
 330 sfp_to_d(s_fixedpt_t sfp)
 331 {
 332         double ret;
 333         sfp.int_parts = ntohs(sfp.int_parts);
 334         sfp.fractions = ntohs(sfp.fractions);
 335         ret = (double)sfp.int_parts + ((double)sfp.fractions / USHRT_MAX);
 336         return ret;
 337 }
 338 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
 339 static l_fixedpt_t
 340 d_to_lfp(double d)
 341 {
 342         l_fixedpt_t lfp;
 343         lfp.int_partl = (uint32_t)d;
 344         lfp.fractionl = (uint32_t)((d - lfp.int_partl) * UINT_MAX);
 345         lfp.int_partl = htonl(lfp.int_partl);
 346         lfp.fractionl = htonl(lfp.fractionl);
 347         return lfp;
 348 }
 349 static s_fixedpt_t
 350 d_to_sfp(double d)
 351 {
 352         s_fixedpt_t sfp;
 353         sfp.int_parts = (uint16_t)d;
 354         sfp.fractions = (uint16_t)((d - sfp.int_parts) * USHRT_MAX);
 355         sfp.int_parts = htons(sfp.int_parts);
 356         sfp.fractions = htons(sfp.fractions);
 357         return sfp;
 358 }
 359 #endif
 360
 361 static double
 362 dispersion(const datapoint_t *dp)
 363 {
 364         return dp->d_dispersion + FREQ_TOLERANCE * (G.cur_time - dp->d_recv_time);
 365 }
 366
 367 static double
 368 root_distance(peer_t *p)
 369 {
 370         /* The root synchronization distance is the maximum error due to
 371          * all causes of the local clock relative to the primary server.
 372          * It is defined as half the total delay plus total dispersion
 373          * plus peer jitter.
 374          */
 375         return MAXD(MINDISP, p->lastpkt_rootdelay + p->lastpkt_delay) / 2
 376                 + p->lastpkt_rootdisp
 377                 + p->filter_dispersion
 378                 + FREQ_TOLERANCE * (G.cur_time - p->lastpkt_recv_time)
 379                 + p->filter_jitter;
 380 }
 381
 382 static void
 383 set_next(peer_t *p, unsigned t)
 384 {
 385         p->next_action_time = G.cur_time + t;
 386 }
 387
 388 /*
 389  * Peer clock filter and its helpers
 390  */
 391 static void
 392 filter_datapoints(peer_t *p)
 393 {
 394         int i, idx;
 395         int got_newest;
 396         double minoff, maxoff, wavg, sum, w;
 397         double x = x; /* for compiler */
 398         double oldest_off = oldest_off;
 399         double oldest_age = oldest_age;
 400         double newest_off = newest_off;
 401         double newest_age = newest_age;
 402
 403         minoff = maxoff = p->filter_datapoint[0].d_offset;
 404         for (i = 1; i < NUM_DATAPOINTS; i++) {
 405                 if (minoff > p->filter_datapoint[i].d_offset)
 406                         minoff = p->filter_datapoint[i].d_offset;
 407                 if (maxoff < p->filter_datapoint[i].d_offset)
 408                         maxoff = p->filter_datapoint[i].d_offset;
 409         }
 410
 411         idx = p->datapoint_idx; /* most recent datapoint */
 412         /* Average offset:
 413          * Drop two outliers and take weighted average of the rest:
 414          * most_recent/2 + older1/4 + older2/8 ... + older5/32 + older6/32
 415          * we use older6/32, not older6/64 since sum of weights should be 1:
 416          * 1/2 + 1/4 + 1/8 + 1/16 + 1/32 + 1/32 = 1
 417          */
 418         wavg = 0;
 419         w = 0.5;
 420         /*                     n-1
 421          *                     ---    dispersion(i)
 422          * filter_dispersion =  \     -------------
 423          *                      /       (i+1)
 424          *                     ---     2
 425          *                     i=0
 426          */
 427         got_newest = 0;
 428         sum = 0;
 429         for (i = 0; i < NUM_DATAPOINTS; i++) {
 430                 VERB4 {
 431                         bb_error_msg("datapoint[%d]: off:%f disp:%f(%f) age:%f%s",
 432                                 i,
 433                                 p->filter_datapoint[idx].d_offset,
 434                                 p->filter_datapoint[idx].d_dispersion, dispersion(&p->filter_datapoint[idx]),
 435                                 G.cur_time - p->filter_datapoint[idx].d_recv_time,
 436                                 (minoff == p->filter_datapoint[idx].d_offset || maxoff == p->filter_datapoint[idx].d_offset)
 437                                         ? " (outlier by offset)" : ""
 438                         );
 439                 }
 440
 441                 sum += dispersion(&p->filter_datapoint[idx]) / (2 << i);
 442
 443                 if (minoff == p->filter_datapoint[idx].d_offset) {
 444                         minoff -= 1; /* so that we don't match it ever again */
 445                 } else
 446                 if (maxoff == p->filter_datapoint[idx].d_offset) {
 447                         maxoff += 1;
 448                 } else {
 449                         oldest_off = p->filter_datapoint[idx].d_offset;
 450                         oldest_age = G.cur_time - p->filter_datapoint[idx].d_recv_time;
 451                         if (!got_newest) {
 452                                 got_newest = 1;
 453                                 newest_off = oldest_off;
 454                                 newest_age = oldest_age;
 455                         }
 456                         x = oldest_off * w;
 457                         wavg += x;
 458                         w /= 2;
 459                 }
 460
 461                 idx = (idx - 1) & (NUM_DATAPOINTS - 1);
 462         }
 463         p->filter_dispersion = sum;
 464         wavg += x; /* add another older6/64 to form older6/32 */
 465         /* Fix systematic underestimation with large poll intervals.
 466          * Imagine that we still have a bit of uncorrected drift,
 467          * and poll interval is big (say, 100 sec). Offsets form a progression:
 468          * 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 - 0.7 is most recent.
 469          * The algorithm above drops 0.0 and 0.7 as outliers,
 470          * and then we have this estimation, ~25% off from 0.7:
 471          * 0.1/32 + 0.2/32 + 0.3/16 + 0.4/8 + 0.5/4 + 0.6/2 = 0.503125
 472          */
 473         x = oldest_age - newest_age;
 474         if (x != 0) {
 475                 x = newest_age / x; /* in above example, 100 / (600 - 100) */
 476                 if (x < 1) { /* paranoia check */
 477                         x = (newest_off - oldest_off) * x; /* 0.5 * 100/500 = 0.1 */
 478                         wavg += x;
 479                 }
 480         }
 481         p->filter_offset = wavg;
 482
 483         /*                  +-----                 -----+ ^ 1/2
 484          *                  |       n-1                 |
 485          *                  |       ---                 |
 486          *                  |  1    \                2  |
 487          * filter_jitter =  | --- * /  (avg-offset_j)   |
 488          *                  |  n    ---                 |
 489          *                  |       j=0                 |
 490          *                  +-----                 -----+
 491          * where n is the number of valid datapoints in the filter (n > 1);
 492          * if filter_jitter < precision then filter_jitter = precision
 493          */
 494         sum = 0;
 495         for (i = 0; i < NUM_DATAPOINTS; i++) {
 496                 sum += SQUARE(wavg - p->filter_datapoint[i].d_offset);
 497         }
 498         sum = SQRT(sum / NUM_DATAPOINTS);
 499         p->filter_jitter = sum > G_precision_sec ? sum : G_precision_sec;
 500
 501         VERB3 bb_error_msg("filter offset:%f(corr:%e) disp:%f jitter:%f",
 502                         p->filter_offset, x,
 503                         p->filter_dispersion,
 504                         p->filter_jitter);
 505
 506 }
 507
 508 static void
 509 reset_peer_stats(peer_t *p, double offset)
 510 {
 511         int i;
 512         for (i = 0; i < NUM_DATAPOINTS; i++) {
 513                 if (offset < 16 * STEP_THRESHOLD) {
 514                         p->filter_datapoint[i].d_recv_time -= offset;
 515                         if (p->filter_datapoint[i].d_offset != 0) {
 516                                 p->filter_datapoint[i].d_offset -= offset;
 517                         }
 518                 } else {
 519                         p->filter_datapoint[i].d_recv_time  = G.cur_time;
 520                         p->filter_datapoint[i].d_offset     = 0;
 521                         p->filter_datapoint[i].d_dispersion = MAXDISP;
 522                 }
 523         }
 524         if (offset < 16 * STEP_THRESHOLD) {
 525                 p->lastpkt_recv_time -= offset;
 526         } else {
 527                 p->reachable_bits = 0;
 528                 p->lastpkt_recv_time = G.cur_time;
 529         }
 530         filter_datapoints(p); /* recalc p->filter_xxx */
 531         p->next_action_time -= offset;
 532         VERB5 bb_error_msg("%s->lastpkt_recv_time=%f", p->p_dotted, p->lastpkt_recv_time);
 533 }
 534
 535 static void
 536 add_peers(char *s)
 537 {
 538         peer_t *p;
 539
 540         p = xzalloc(sizeof(*p));
 541         p->p_lsa = xhost2sockaddr(s, 123);
 542         p->p_dotted = xmalloc_sockaddr2dotted_noport(&p->p_lsa->u.sa);
 543         p->p_fd = -1;
 544         p->p_xmt_msg.m_status = MODE_CLIENT | (NTP_VERSION << 3);
 545         p->next_action_time = G.cur_time; /* = set_next(p, 0); */
 546         reset_peer_stats(p, 16 * STEP_THRESHOLD);
 547
 548         llist_add_to(&G.ntp_peers, p);
 549         G.peer_cnt++;
 550 }
 551
 552 static int
 553 do_sendto(int fd,
 554                 const struct sockaddr *from, const struct sockaddr *to, socklen_t addrlen,
 555                 msg_t *msg, ssize_t len)
 556 {
 557         ssize_t ret;
 558
 559         errno = 0;
 560         if (!from) {
 561                 ret = sendto(fd, msg, len, MSG_DONTWAIT, to, addrlen);
 562         } else {
 563                 ret = send_to_from(fd, msg, len, MSG_DONTWAIT, to, from, addrlen);
 564         }
 565         if (ret != len) {
 566                 bb_perror_msg("send failed");
 567                 return -1;
 568         }
 569         return 0;
 570 }
 571
 572 static void
 573 send_query_to_peer(peer_t *p)
 574 {
 575         /* Why do we need to bind()?
 576          * See what happens when we don't bind:
 577          *
 578          * socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_IP) = 3
 579          * setsockopt(3, SOL_IP, IP_TOS, [16], 4) = 0
 580          * gettimeofday({1259071266, 327885}, NULL) = 0
 581          * sendto(3, "xxx", 48, MSG_DONTWAIT, {sa_family=AF_INET, sin_port=htons(123), sin_addr=inet_addr("10.34.32.125")}, 16) = 48
 582          * ^^^ we sent it from some source port picked by kernel.
 583          * time(NULL)              = 1259071266
 584          * write(2, "ntpd: entering poll 15 secs\n", 28) = 28
 585          * poll([{fd=3, events=POLLIN}], 1, 15000) = 1 ([{fd=3, revents=POLLIN}])
 586          * recv(3, "yyy", 68, MSG_DONTWAIT) = 48
 587          * ^^^ this recv will receive packets to any local port!
 588          *
 589          * Uncomment this and use strace to see it in action:
 590          */
 591 #define PROBE_LOCAL_ADDR /* { len_and_sockaddr lsa; lsa.len = LSA_SIZEOF_SA; getsockname(p->query.fd, &lsa.u.sa, &lsa.len); } */
 592
 593         if (p->p_fd == -1) {
 594                 int fd, family;
 595                 len_and_sockaddr *local_lsa;
 596
 597                 family = p->p_lsa->u.sa.sa_family;
 598                 p->p_fd = fd = xsocket_type(&local_lsa, family, SOCK_DGRAM);
 599                 /* local_lsa has "null" address and port 0 now.
 600                  * bind() ensures we have a *particular port* selected by kernel
 601                  * and remembered in p->p_fd, thus later recv(p->p_fd)
 602                  * receives only packets sent to this port.
 603                  */
 604                 PROBE_LOCAL_ADDR
 605                 xbind(fd, &local_lsa->u.sa, local_lsa->len);
 606                 PROBE_LOCAL_ADDR
 607 #if ENABLE_FEATURE_IPV6
 608                 if (family == AF_INET)
 609 #endif
 610                         setsockopt(fd, IPPROTO_IP, IP_TOS, &const_IPTOS_LOWDELAY, sizeof(const_IPTOS_LOWDELAY));
 611                 free(local_lsa);
 612         }
 613
 614         /*
 615          * Send out a random 64-bit number as our transmit time.  The NTP
 616          * server will copy said number into the originate field on the
 617          * response that it sends us.  This is totally legal per the SNTP spec.
 618          *
 619          * The impact of this is two fold: we no longer send out the current
 620          * system time for the world to see (which may aid an attacker), and
 621          * it gives us a (not very secure) way of knowing that we're not
 622          * getting spoofed by an attacker that can't capture our traffic
 623          * but can spoof packets from the NTP server we're communicating with.
 624          *
 625          * Save the real transmit timestamp locally.
 626          */
 627         p->p_xmt_msg.m_xmttime.int_partl = random();
 628         p->p_xmt_msg.m_xmttime.fractionl = random();
 629         p->p_xmttime = gettime1900d();
 630
 631         if (do_sendto(p->p_fd, /*from:*/ NULL, /*to:*/ &p->p_lsa->u.sa, /*addrlen:*/ p->p_lsa->len,
 632                         &p->p_xmt_msg, NTP_MSGSIZE_NOAUTH) == -1
 633         ) {
 634                 close(p->p_fd);
 635                 p->p_fd = -1;
 636                 set_next(p, RETRY_INTERVAL);
 637                 return;
 638         }
 639
 640         p->reachable_bits <<= 1;
 641         VERB1 bb_error_msg("sent query to %s", p->p_dotted);
 642         set_next(p, RESPONSE_INTERVAL);
 643 }
 644
 645
 646 static NOINLINE void
 647 step_time(double offset)
 648 {
 649         llist_t *item;
 650         double dtime;
 651         struct timeval tv;
 652         char buf[80];
 653         time_t tval;
 654
 655         gettimeofday(&tv, NULL); /* never fails */
 656         dtime = offset + tv.tv_sec;
 657         dtime += 1.0e-6 * tv.tv_usec;
 658         d_to_tv(dtime, &tv);
 659
 660         if (settimeofday(&tv, NULL) == -1)
 661                 bb_perror_msg_and_die("settimeofday");
 662
 663         tval = tv.tv_sec;
 664         strftime(buf, sizeof(buf), "%a %b %e %H:%M:%S %Z %Y", localtime(&tval));
 665
 666         bb_error_msg("setting clock to %s (offset %fs)", buf, offset);
 667
 668         /* Correct various fields which contain time-relative values: */
 669
 670         /* p->lastpkt_recv_time, p->next_action_time and such: */
 671         for (item = G.ntp_peers; item != NULL; item = item->link) {
 672                 peer_t *pp = (peer_t *) item->data;
 673                 reset_peer_stats(pp, offset);
 674         }
 675         /* Globals: */
 676         G.cur_time -= offset;
 677         G.last_update_recv_time -= offset;
 678 }
 679
 680
 681 /*
 682  * Selection and clustering, and their helpers
 683  */
 684 typedef struct {
 685         peer_t *p;
 686         int    type;
 687         double edge;
 688 } point_t;
 689 static int
 690 compare_point_edge(const void *aa, const void *bb)
 691 {
 692         const point_t *a = aa;
 693         const point_t *b = bb;
 694         if (a->edge < b->edge) {
 695                 return -1;
 696         }
 697         return (a->edge > b->edge);
 698 }
 699 typedef struct {
 700         peer_t *p;
 701         double metric;
 702 } survivor_t;
 703 static int
 704 compare_survivor_metric(const void *aa, const void *bb)
 705 {
 706         const survivor_t *a = aa;
 707         const survivor_t *b = bb;
 708         if (a->metric < b->metric) {
 709                 return -1;
 710         }
 711         return (a->metric > b->metric);
 712 }
 713 static int
 714 fit(peer_t *p, double rd)
 715 {
 716         if ((p->reachable_bits & (p->reachable_bits-1)) == 0) {
 717                 /* One or zero bits in reachable_bits */
 718                 VERB3 bb_error_msg("peer %s unfit for selection: unreachable", p->p_dotted);
 719                 return 0;
 720         }
 721 #if 0   /* we filter out such packets earlier */
 722         if ((p->lastpkt_status & LI_ALARM) == LI_ALARM
 723          || p->lastpkt_stratum >= MAXSTRAT
 724         ) {
 725                 VERB3 bb_error_msg("peer %s unfit for selection: bad status/stratum", p->p_dotted);
 726                 return 0;
 727         }
 728 #endif
 729         /* rd is root_distance(p) */
 730         if (rd > MAXDIST + FREQ_TOLERANCE * (1 << G.poll_exp)) {
 731                 VERB3 bb_error_msg("peer %s unfit for selection: root distance too high", p->p_dotted);
 732                 return 0;
 733         }
 734 //TODO
 735 //      /* Do we have a loop? */
 736 //      if (p->refid == p->dstaddr || p->refid == s.refid)
 737 //              return 0;
 738         return 1;
 739 }
 740 static peer_t*
 741 select_and_cluster(void)
 742 {
 743         llist_t    *item;
 744         int        i, j;
 745         int        size = 3 * G.peer_cnt;
 746         /* for selection algorithm */
 747         point_t    point[size];
 748         unsigned   num_points, num_candidates;
 749         double     low, high;
 750         unsigned   num_falsetickers;
 751         /* for cluster algorithm */
 752         survivor_t survivor[size];
 753         unsigned   num_survivors;
 754
 755         /* Selection */
 756
 757         num_points = 0;
 758         item = G.ntp_peers;
 759         if (G.initial_poll_complete) while (item != NULL) {
 760                 peer_t *p = (peer_t *) item->data;
 761                 double rd = root_distance(p);
 762                 double offset = p->filter_offset;
 763
 764                 if (!fit(p, rd)) {
 765                         item = item->link;
 766                         continue;
 767                 }
 768
 769                 VERB4 bb_error_msg("interval: [%f %f %f] %s",
 770                                 offset - rd,
 771                                 offset,
 772                                 offset + rd,
 773                                 p->p_dotted
 774                 );
 775                 point[num_points].p = p;
 776                 point[num_points].type = -1;
 777                 point[num_points].edge = offset - rd;
 778                 num_points++;
 779                 point[num_points].p = p;
 780                 point[num_points].type = 0;
 781                 point[num_points].edge = offset;
 782                 num_points++;
 783                 point[num_points].p = p;
 784                 point[num_points].type = 1;
 785                 point[num_points].edge = offset + rd;
 786                 num_points++;
 787                 item = item->link;
 788         }
 789         num_candidates = num_points / 3;
 790         if (num_candidates == 0) {
 791                 VERB3 bb_error_msg("no valid datapoints, no peer selected");
 792                 return NULL;
 793         }
 794 //TODO: sorting does not seem to be done in reference code
 795         qsort(point, num_points, sizeof(point[0]), compare_point_edge);
 796
 797         /* Start with the assumption that there are no falsetickers.
 798          * Attempt to find a nonempty intersection interval containing
 799          * the midpoints of all truechimers.
 800          * If a nonempty interval cannot be found, increase the number
 801          * of assumed falsetickers by one and try again.
 802          * If a nonempty interval is found and the number of falsetickers
 803          * is less than the number of truechimers, a majority has been found
 804          * and the midpoint of each truechimer represents
 805          * the candidates available to the cluster algorithm.
 806          */
 807         num_falsetickers = 0;
 808         while (1) {
 809                 int c;
 810                 unsigned num_midpoints = 0;
 811
 812                 low = 1 << 9;
 813                 high = - (1 << 9);
 814                 c = 0;
 815                 for (i = 0; i < num_points; i++) {
 816                         /* We want to do:
 817                          * if (point[i].type == -1) c++;
 818                          * if (point[i].type == 1) c--;
 819                          * and it's simpler to do it this way:
 820                          */
 821                         c -= point[i].type;
 822                         if (c >= num_candidates - num_falsetickers) {
 823                                 /* If it was c++ and it got big enough... */
 824                                 low = point[i].edge;
 825                                 break;
 826                         }
 827                         if (point[i].type == 0)
 828                                 num_midpoints++;
 829                 }
 830                 c = 0;
 831                 for (i = num_points-1; i >= 0; i--) {
 832                         c += point[i].type;
 833                         if (c >= num_candidates - num_falsetickers) {
 834                                 high = point[i].edge;
 835                                 break;
 836                         }
 837                         if (point[i].type == 0)
 838                                 num_midpoints++;
 839                 }
 840                 /* If the number of midpoints is greater than the number
 841                  * of allowed falsetickers, the intersection contains at
 842                  * least one truechimer with no midpoint - bad.
 843                  * Also, interval should be nonempty.
 844                  */
 845                 if (num_midpoints <= num_falsetickers && low < high)
 846                         break;
 847                 num_falsetickers++;
 848                 if (num_falsetickers * 2 >= num_candidates) {
 849                         VERB3 bb_error_msg("too many falsetickers:%d (candidates:%d), no peer selected",
 850                                         num_falsetickers, num_candidates);
 851                         return NULL;
 852                 }
 853         }
 854         VERB3 bb_error_msg("selected interval: [%f, %f]; candidates:%d falsetickers:%d",
 855                         low, high, num_candidates, num_falsetickers);
 856
 857         /* Clustering */
 858
 859         /* Construct a list of survivors (p, metric)
 860          * from the chime list, where metric is dominated
 861          * first by stratum and then by root distance.
 862          * All other things being equal, this is the order of preference.
 863          */
 864         num_survivors = 0;
 865         for (i = 0; i < num_points; i++) {
 866                 peer_t *p;
 867
 868                 if (point[i].edge < low || point[i].edge > high)
 869                         continue;
 870                 p = point[i].p;
 871                 survivor[num_survivors].p = p;
 872 //TODO: save root_distance in point_t and reuse here?
 873                 survivor[num_survivors].metric = MAXDIST * p->lastpkt_stratum + root_distance(p);
 874                 VERB4 bb_error_msg("survivor[%d] metric:%f peer:%s",
 875                         num_survivors, survivor[num_survivors].metric, p->p_dotted);
 876                 num_survivors++;
 877         }
 878         /* There must be at least MIN_SELECTED survivors to satisfy the
 879          * correctness assertions. Ordinarily, the Byzantine criteria
 880          * require four survivors, but for the demonstration here, one
 881          * is acceptable.
 882          */
 883         if (num_survivors < MIN_SELECTED) {
 884                 VERB3 bb_error_msg("num_survivors %d < %d, no peer selected",
 885                                 num_survivors, MIN_SELECTED);
 886                 return NULL;
 887         }
 888
 889 //looks like this is ONLY used by the fact that later we pick survivor[0].
 890 //we can avoid sorting then, just find the minimum once!
 891         qsort(survivor, num_survivors, sizeof(survivor[0]), compare_survivor_metric);
 892
 893         /* For each association p in turn, calculate the selection
 894          * jitter p->sjitter as the square root of the sum of squares
 895          * (p->offset - q->offset) over all q associations. The idea is
 896          * to repeatedly discard the survivor with maximum selection
 897          * jitter until a termination condition is met.
 898          */
 899         while (1) {
 900                 unsigned max_idx = max_idx;
 901                 double max_selection_jitter = max_selection_jitter;
 902                 double min_jitter = min_jitter;
 903
 904                 if (num_survivors <= MIN_CLUSTERED) {
 905                         bb_error_msg("num_survivors %d <= %d, not discarding more",
 906                                         num_survivors, MIN_CLUSTERED);
 907                         break;
 908                 }
 909
 910                 /* To make sure a few survivors are left
 911                  * for the clustering algorithm to chew on,
 912                  * we stop if the number of survivors
 913                  * is less than or equal to MIN_CLUSTERED (3).
 914                  */
 915                 for (i = 0; i < num_survivors; i++) {
 916                         double selection_jitter_sq;
 917                         peer_t *p = survivor[i].p;
 918
 919                         if (i == 0 || p->filter_jitter < min_jitter)
 920                                 min_jitter = p->filter_jitter;
 921
 922                         selection_jitter_sq = 0;
 923                         for (j = 0; j < num_survivors; j++) {
 924                                 peer_t *q = survivor[j].p;
 925                                 selection_jitter_sq += SQUARE(p->filter_offset - q->filter_offset);
 926                         }
 927                         if (i == 0 || selection_jitter_sq > max_selection_jitter) {
 928                                 max_selection_jitter = selection_jitter_sq;
 929                                 max_idx = i;
 930                         }
 931                         VERB5 bb_error_msg("survivor %d selection_jitter^2:%f",
 932                                         i, selection_jitter_sq);
 933                 }
 934                 max_selection_jitter = SQRT(max_selection_jitter / num_survivors);
 935                 VERB4 bb_error_msg("max_selection_jitter (at %d):%f min_jitter:%f",
 936                                 max_idx, max_selection_jitter, min_jitter);
 937
 938                 /* If the maximum selection jitter is less than the
 939                  * minimum peer jitter, then tossing out more survivors
 940                  * will not lower the minimum peer jitter, so we might
 941                  * as well stop.
 942                  */
 943                 if (max_selection_jitter < min_jitter) {
 944                         VERB3 bb_error_msg("max_selection_jitter:%f < min_jitter:%f, num_survivors:%d, not discarding more",
 945                                         max_selection_jitter, min_jitter, num_survivors);
 946                         break;
 947                 }
 948
 949                 /* Delete survivor[max_idx] from the list
 950                  * and go around again.
 951                  */
 952                 VERB5 bb_error_msg("dropping survivor %d", max_idx);
 953                 num_survivors--;
 954                 while (max_idx < num_survivors) {
 955                         survivor[max_idx] = survivor[max_idx + 1];
 956                         max_idx++;
 957                 }
 958         }
 959
 960         /* Pick the best clock. If the old system peer is on the list
 961          * and at the same stratum as the first survivor on the list,
 962          * then don't do a clock hop. Otherwise, select the first
 963          * survivor on the list as the new system peer.
 964          */
 965 //TODO - see clock_combine()
 966         VERB3 bb_error_msg("selected peer %s filter_offset:%f age:%f",
 967                         survivor[0].p->p_dotted,
 968                         survivor[0].p->filter_offset,
 969                         G.cur_time - survivor[0].p->lastpkt_recv_time
 970         );
 971         return survivor[0].p;
 972 }
 973
 974
 975 /*
 976  * Local clock discipline and its helpers
 977  */
 978 static void
 979 set_new_values(int disc_state, double offset, double recv_time)
 980 {
 981         /* Enter new state and set state variables. Note we use the time
 982          * of the last clock filter sample, which must be earlier than
 983          * the current time.
 984          */
 985         VERB3 bb_error_msg("disc_state=%d last update offset=%f recv_time=%f",
 986                         disc_state, offset, recv_time);
 987         G.discipline_state = disc_state;
 988         G.last_update_offset = offset;
 989         G.last_update_recv_time = recv_time;
 990 }
 991 /* Clock state definitions */
 992 #define STATE_NSET      0       /* initial state, "nothing is set" */
 993 #define STATE_FSET      1       /* frequency set from file */
 994 #define STATE_SPIK      2       /* spike detected */
 995 #define STATE_FREQ      3       /* initial frequency */
 996 #define STATE_SYNC      4       /* clock synchronized (normal operation) */
 997 /* Return: -1: decrease poll interval, 0: leave as is, 1: increase */
 998 static NOINLINE int
 999 update_local_clock(peer_t *p)
1000 {
1001         int rc;
1002         long old_tmx_offset;
1003         struct timex tmx;
1004         double offset = p->filter_offset;
1005         double recv_time = p->lastpkt_recv_time;
1006         double abs_offset;
1007 #if !USING_KERNEL_PLL_LOOP
1008         double freq_drift;
1009 #endif
1010         double since_last_update;
1011         double etemp, dtemp;
1012
1013         abs_offset = fabs(offset);
1014
1015         /* If the offset is too large, give up and go home */
1016         if (abs_offset > PANIC_THRESHOLD) {
1017                 bb_error_msg_and_die("offset %f far too big, exiting", offset);
1018         }
1019
1020         /* If this is an old update, for instance as the result
1021          * of a system peer change, avoid it. We never use
1022          * an old sample or the same sample twice.
1023          */
1024         if (recv_time <= G.last_update_recv_time) {
1025                 VERB3 bb_error_msg("same or older datapoint: %f >= %f, not using it",
1026                                 G.last_update_recv_time, recv_time);
1027                 return 0; /* "leave poll interval as is" */
1028         }
1029
1030         /* Clock state machine transition function. This is where the
1031          * action is and defines how the system reacts to large time
1032          * and frequency errors.
1033          */
1034         since_last_update = recv_time - G.reftime;
1035 #if !USING_KERNEL_PLL_LOOP
1036         freq_drift = 0;
1037 #endif
1038         if (G.discipline_state == STATE_FREQ) {
1039                 /* Ignore updates until the stepout threshold */
1040                 if (since_last_update < WATCH_THRESHOLD) {
1041                         VERB3 bb_error_msg("measuring drift, datapoint ignored, %f sec remains",
1042                                         WATCH_THRESHOLD - since_last_update);
1043                         return 0; /* "leave poll interval as is" */
1044                 }
1045 #if !USING_KERNEL_PLL_LOOP
1046                 freq_drift = (offset - G.last_update_offset) / since_last_update;
1047 #endif
1048         }
1049
1050         /* There are two main regimes: when the
1051          * offset exceeds the step threshold and when it does not.
1052          */
1053         if (abs_offset > STEP_THRESHOLD) {
1054                 switch (G.discipline_state) {
1055                 case STATE_SYNC:
1056                         /* The first outlyer: ignore it, switch to SPIK state */
1057                         VERB3 bb_error_msg("offset:%f - spike detected", offset);
1058                         G.discipline_state = STATE_SPIK;
1059                         return -1; /* "decrease poll interval" */
1060
1061                 case STATE_SPIK:
1062                         /* Ignore succeeding outlyers until either an inlyer
1063                          * is found or the stepout threshold is exceeded.
1064                          */
1065                         if (since_last_update < WATCH_THRESHOLD) {
1066                                 VERB3 bb_error_msg("spike detected, datapoint ignored, %f sec remains",
1067                                                 WATCH_THRESHOLD - since_last_update);
1068                                 return -1; /* "decrease poll interval" */
1069                         }
1070                         /* fall through: we need to step */
1071                 } /* switch */
1072
1073                 /* Step the time and clamp down the poll interval.
1074                  *
1075                  * In NSET state an initial frequency correction is
1076                  * not available, usually because the frequency file has
1077                  * not yet been written. Since the time is outside the
1078                  * capture range, the clock is stepped. The frequency
1079                  * will be set directly following the stepout interval.
1080                  *
1081                  * In FSET state the initial frequency has been set
1082                  * from the frequency file. Since the time is outside
1083                  * the capture range, the clock is stepped immediately,
1084                  * rather than after the stepout interval. Guys get
1085                  * nervous if it takes 17 minutes to set the clock for
1086                  * the first time.
1087                  *
1088                  * In SPIK state the stepout threshold has expired and
1089                  * the phase is still above the step threshold. Note
1090                  * that a single spike greater than the step threshold
1091                  * is always suppressed, even at the longer poll
1092                  * intervals.
1093                  */
1094                 VERB3 bb_error_msg("stepping time by %f; poll_exp=MINPOLL", offset);
1095                 step_time(offset);
1096                 if (option_mask32 & OPT_q) {
1097                         /* We were only asked to set time once. Done. */
1098                         exit(0);
1099                 }
1100
1101                 G.polladj_count = 0;
1102                 G.poll_exp = MINPOLL;
1103                 G.stratum = MAXSTRAT;
1104                 if (G.discipline_state == STATE_NSET) {
1105                         set_new_values(STATE_FREQ, /*offset:*/ 0, recv_time);
1106                         return 1; /* "ok to increase poll interval" */
1107                 }
1108                 set_new_values(STATE_SYNC, /*offset:*/ 0, recv_time);
1109
1110         } else { /* abs_offset <= STEP_THRESHOLD */
1111
1112                 if (G.poll_exp < MINPOLL && G.initial_poll_complete) {
1113                         VERB3 bb_error_msg("small offset:%f, disabling burst mode", offset);
1114                         G.polladj_count = 0;
1115                         G.poll_exp = MINPOLL;
1116                 }
1117
1118                 /* Compute the clock jitter as the RMS of exponentially
1119                  * weighted offset differences. Used by the poll adjust code.
1120                  */
1121                 etemp = SQUARE(G.discipline_jitter);
1122                 dtemp = SQUARE(MAXD(fabs(offset - G.last_update_offset), G_precision_sec));
1123                 G.discipline_jitter = SQRT(etemp + (dtemp - etemp) / AVG);
1124                 VERB3 bb_error_msg("discipline jitter=%f", G.discipline_jitter);
1125
1126                 switch (G.discipline_state) {
1127                 case STATE_NSET:
1128                         if (option_mask32 & OPT_q) {
1129                                 /* We were only asked to set time once.
1130                                  * The clock is precise enough, no need to step.
1131                                  */
1132                                 exit(0);
1133                         }
1134                         /* This is the first update received and the frequency
1135                          * has not been initialized. The first thing to do
1136                          * is directly measure the oscillator frequency.
1137                          */
1138                         set_new_values(STATE_FREQ, offset, recv_time);
1139                         VERB3 bb_error_msg("transitioning to FREQ, datapoint ignored");
1140                         return 0; /* "leave poll interval as is" */
1141
1142 #if 0 /* this is dead code for now */
1143                 case STATE_FSET:
1144                         /* This is the first update and the frequency
1145                          * has been initialized. Adjust the phase, but
1146                          * don't adjust the frequency until the next update.
1147                          */
1148                         set_new_values(STATE_SYNC, offset, recv_time);
1149                         /* freq_drift remains 0 */
1150                         break;
1151 #endif
1152
1153                 case STATE_FREQ:
1154                         /* since_last_update >= WATCH_THRESHOLD, we waited enough.
1155                          * Correct the phase and frequency and switch to SYNC state.
1156                          * freq_drift was already estimated (see code above)
1157                          */
1158                         set_new_values(STATE_SYNC, offset, recv_time);
1159                         break;
1160
1161                 default:
1162 #if !USING_KERNEL_PLL_LOOP
1163                         /* Compute freq_drift due to PLL and FLL contributions.
1164                          *
1165                          * The FLL and PLL frequency gain constants
1166                          * depend on the poll interval and Allan
1167                          * intercept. The FLL is not used below one-half
1168                          * the Allan intercept. Above that the loop gain
1169                          * increases in steps to 1 / AVG.
1170                          */
1171                         if ((1 << G.poll_exp) > ALLAN / 2) {
1172                                 etemp = FLL - G.poll_exp;
1173                                 if (etemp < AVG)
1174                                         etemp = AVG;
1175                                 freq_drift += (offset - G.last_update_offset) / (MAXD(since_last_update, ALLAN) * etemp);
1176                         }
1177                         /* For the PLL the integration interval
1178                          * (numerator) is the minimum of the update
1179                          * interval and poll interval. This allows
1180                          * oversampling, but not undersampling.
1181                          */
1182                         etemp = MIND(since_last_update, (1 << G.poll_exp));
1183                         dtemp = (4 * PLL) << G.poll_exp;
1184                         freq_drift += offset * etemp / SQUARE(dtemp);
1185 #endif
1186                         set_new_values(STATE_SYNC, offset, recv_time);
1187                         break;
1188                 }
1189                 G.stratum = p->lastpkt_stratum + 1;
1190         }
1191
1192         G.reftime = G.cur_time;
1193         G.ntp_status = p->lastpkt_status;
1194         G.refid = p->lastpkt_refid;
1195         G.rootdelay = p->lastpkt_rootdelay + p->lastpkt_delay;
1196         dtemp = p->filter_jitter; // SQRT(SQUARE(p->filter_jitter) + SQUARE(s.jitter));
1197         dtemp += MAXD(p->filter_dispersion + FREQ_TOLERANCE * (G.cur_time - p->lastpkt_recv_time) + abs_offset, MINDISP);
1198         G.rootdisp = p->lastpkt_rootdisp + dtemp;
1199         VERB3 bb_error_msg("updating leap/refid/reftime/rootdisp from peer %s", p->p_dotted);
1200
1201         /* We are in STATE_SYNC now, but did not do adjtimex yet.
1202          * (Any other state does not reach this, they all return earlier)
1203          * By this time, freq_drift and G.last_update_offset are set
1204          * to values suitable for adjtimex.
1205          */
1206 #if !USING_KERNEL_PLL_LOOP
1207         /* Calculate the new frequency drift and frequency stability (wander).
1208          * Compute the clock wander as the RMS of exponentially weighted
1209          * frequency differences. This is not used directly, but can,
1210          * along with the jitter, be a highly useful monitoring and
1211          * debugging tool.
1212          */
1213         dtemp = G.discipline_freq_drift + freq_drift;
1214         G.discipline_freq_drift = MAXD(MIND(MAXDRIFT, dtemp), -MAXDRIFT);
1215         etemp = SQUARE(G.discipline_wander);
1216         dtemp = SQUARE(dtemp);
1217         G.discipline_wander = SQRT(etemp + (dtemp - etemp) / AVG);
1218
1219         VERB3 bb_error_msg("discipline freq_drift=%.9f(int:%ld corr:%e) wander=%f",
1220                         G.discipline_freq_drift,
1221                         (long)(G.discipline_freq_drift * 65536e6),
1222                         freq_drift,
1223                         G.discipline_wander);
1224 #endif
1225         VERB3 {
1226                 memset(&tmx, 0, sizeof(tmx));
1227                 if (adjtimex(&tmx) < 0)
1228                         bb_perror_msg_and_die("adjtimex");
1229                 VERB3 bb_error_msg("p adjtimex freq:%ld offset:%ld constant:%ld status:0x%x",
1230                                 tmx.freq, tmx.offset, tmx.constant, tmx.status);
1231         }
1232
1233         old_tmx_offset = 0;
1234         if (!G.adjtimex_was_done) {
1235                 G.adjtimex_was_done = 1;
1236                 /* When we use adjtimex for the very first time,
1237                  * we need to ADD to pre-existing tmx.offset - it may be !0
1238                  */
1239                 memset(&tmx, 0, sizeof(tmx));
1240                 if (adjtimex(&tmx) < 0)
1241                         bb_perror_msg_and_die("adjtimex");
1242                 old_tmx_offset = tmx.offset;
1243         }
1244         memset(&tmx, 0, sizeof(tmx));
1245 #if 0
1246 //doesn't work, offset remains 0 (!) in kernel:
1247 //ntpd:  set adjtimex freq:1786097 tmx.offset:77487
1248 //ntpd: prev adjtimex freq:1786097 tmx.offset:0
1249 //ntpd:  cur adjtimex freq:1786097 tmx.offset:0
1250         tmx.modes = ADJ_FREQUENCY | ADJ_OFFSET;
1251         /* 65536 is one ppm */
1252         tmx.freq = G.discipline_freq_drift * 65536e6;
1253         tmx.offset = G.last_update_offset * 1000000; /* usec */
1254 #endif
1255         tmx.modes = ADJ_OFFSET | ADJ_STATUS | ADJ_TIMECONST;// | ADJ_MAXERROR | ADJ_ESTERROR;
1256         tmx.offset = (G.last_update_offset * 1000000) /* usec */
1257                         /* + (G.last_update_offset < 0 ? -0.5 : 0.5) - too small to bother */
1258                         + old_tmx_offset; /* almost always 0 */
1259         tmx.status = STA_PLL;
1260         if (G.ntp_status & LI_PLUSSEC)
1261                 tmx.status |= STA_INS;
1262         if (G.ntp_status & LI_MINUSSEC)
1263                 tmx.status |= STA_DEL;
1264         tmx.constant = G.poll_exp - 4;
1265         //tmx.esterror = (u_int32)(clock_jitter * 1e6);
1266         //tmx.maxerror = (u_int32)((sys_rootdelay / 2 + sys_rootdisp) * 1e6);
1267         rc = adjtimex(&tmx);
1268         if (rc < 0)
1269                 bb_perror_msg_and_die("adjtimex");
1270         /* NB: here kernel returns constant == G.poll_exp, not == G.poll_exp - 4.
1271          * Not sure why. Perhaps it is normal.
1272          */
1273         VERB3 bb_error_msg("adjtimex:%d freq:%ld offset:%ld constant:%ld status:0x%x",
1274                                 rc, tmx.freq, tmx.offset, tmx.constant, tmx.status);
1275 #if 0
1276         VERB3 {
1277                 /* always gives the same output as above msg */
1278                 memset(&tmx, 0, sizeof(tmx));
1279                 if (adjtimex(&tmx) < 0)
1280                         bb_perror_msg_and_die("adjtimex");
1281                 VERB3 bb_error_msg("c adjtimex freq:%ld offset:%ld constant:%ld status:0x%x",
1282                                 tmx.freq, tmx.offset, tmx.constant, tmx.status);
1283         }
1284 #endif
1285         if (G.kernel_freq_drift != tmx.freq / 65536) {
1286                 G.kernel_freq_drift = tmx.freq / 65536;
1287                 VERB2 bb_error_msg("kernel clock drift: %ld ppm", G.kernel_freq_drift);
1288         }
1289
1290         return 1; /* "ok to increase poll interval" */
1291 }
1292
1293
1294 /*
1295  * We've got a new reply packet from a peer, process it
1296  * (helpers first)
1297  */
1298 static unsigned
1299 retry_interval(void)
1300 {
1301         /* Local problem, want to retry soon */
1302         unsigned interval, r;
1303         interval = RETRY_INTERVAL;
1304         r = random();
1305         interval += r % (unsigned)(RETRY_INTERVAL / 4);
1306         VERB3 bb_error_msg("chose retry interval:%u", interval);
1307         return interval;
1308 }
1309 static unsigned
1310 poll_interval(int exponent)
1311 {
1312         unsigned interval, r;
1313         exponent = G.poll_exp + exponent;
1314         if (exponent < 0)
1315                 exponent = 0;
1316         interval = 1 << exponent;
1317         r = random();
1318         interval += ((r & (interval-1)) >> 4) + ((r >> 8) & 1); /* + 1/16 of interval, max */
1319         VERB3 bb_error_msg("chose poll interval:%u (poll_exp:%d exp:%d)", interval, G.poll_exp, exponent);
1320         return interval;
1321 }
1322 static NOINLINE void
1323 recv_and_process_peer_pkt(peer_t *p)
1324 {
1325         int         rc;
1326         ssize_t     size;
1327         msg_t       msg;
1328         double      T1, T2, T3, T4;
1329         unsigned    interval;
1330         datapoint_t *datapoint;
1331         peer_t      *q;
1332
1333         /* We can recvfrom here and check from.IP, but some multihomed
1334          * ntp servers reply from their *other IP*.
1335          * TODO: maybe we should check at least what we can: from.port == 123?
1336          */
1337         size = recv(p->p_fd, &msg, sizeof(msg), MSG_DONTWAIT);
1338         if (size == -1) {
1339                 bb_perror_msg("recv(%s) error", p->p_dotted);
1340                 if (errno == EHOSTUNREACH || errno == EHOSTDOWN
1341                  || errno == ENETUNREACH || errno == ENETDOWN
1342                  || errno == ECONNREFUSED || errno == EADDRNOTAVAIL
1343                  || errno == EAGAIN
1344                 ) {
1345 //TODO: always do this?
1346                         set_next(p, retry_interval());
1347                         goto close_sock;
1348                 }
1349                 xfunc_die();
1350         }
1351
1352         if (size != NTP_MSGSIZE_NOAUTH && size != NTP_MSGSIZE) {
1353                 bb_error_msg("malformed packet received from %s", p->p_dotted);
1354                 goto bail;
1355         }
1356
1357         if (msg.m_orgtime.int_partl != p->p_xmt_msg.m_xmttime.int_partl
1358          || msg.m_orgtime.fractionl != p->p_xmt_msg.m_xmttime.fractionl
1359         ) {
1360                 goto bail;
1361         }
1362
1363         if ((msg.m_status & LI_ALARM) == LI_ALARM
1364          || msg.m_stratum == 0
1365          || msg.m_stratum > NTP_MAXSTRATUM
1366         ) {
1367 // TODO: stratum 0 responses may have commands in 32-bit m_refid field:
1368 // "DENY", "RSTR" - peer does not like us at all
1369 // "RATE" - peer is overloaded, reduce polling freq
1370                 interval = poll_interval(0);
1371                 bb_error_msg("reply from %s: not synced, next query in %us", p->p_dotted, interval);
1372                 goto close_sock;
1373         }
1374
1375 //      /* Verify valid root distance */
1376 //      if (msg.m_rootdelay / 2 + msg.m_rootdisp >= MAXDISP || p->lastpkt_reftime > msg.m_xmt)
1377 //              return;                 /* invalid header values */
1378
1379         p->lastpkt_status = msg.m_status;
1380         p->lastpkt_stratum = msg.m_stratum;
1381         p->lastpkt_rootdelay = sfp_to_d(msg.m_rootdelay);
1382         p->lastpkt_rootdisp = sfp_to_d(msg.m_rootdisp);
1383         p->lastpkt_refid = msg.m_refid;
1384
1385         /*
1386          * From RFC 2030 (with a correction to the delay math):
1387          *
1388          * Timestamp Name          ID   When Generated
1389          * ------------------------------------------------------------
1390          * Originate Timestamp     T1   time request sent by client
1391          * Receive Timestamp       T2   time request received by server
1392          * Transmit Timestamp      T3   time reply sent by server
1393          * Destination Timestamp   T4   time reply received by client
1394          *
1395          * The roundtrip delay and local clock offset are defined as
1396          *
1397          * delay = (T4 - T1) - (T3 - T2); offset = ((T2 - T1) + (T3 - T4)) / 2
1398          */
1399         T1 = p->p_xmttime;
1400         T2 = lfp_to_d(msg.m_rectime);
1401         T3 = lfp_to_d(msg.m_xmttime);
1402         T4 = G.cur_time;
1403
1404         p->lastpkt_recv_time = T4;
1405
1406         VERB5 bb_error_msg("%s->lastpkt_recv_time=%f", p->p_dotted, p->lastpkt_recv_time);
1407         p->datapoint_idx = p->reachable_bits ? (p->datapoint_idx + 1) % NUM_DATAPOINTS : 0;
1408         datapoint = &p->filter_datapoint[p->datapoint_idx];
1409         datapoint->d_recv_time = T4;
1410         datapoint->d_offset    = ((T2 - T1) + (T3 - T4)) / 2;
1411         /* The delay calculation is a special case. In cases where the
1412          * server and client clocks are running at different rates and
1413          * with very fast networks, the delay can appear negative. In
1414          * order to avoid violating the Principle of Least Astonishment,
1415          * the delay is clamped not less than the system precision.
1416          */
1417         p->lastpkt_delay = (T4 - T1) - (T3 - T2);
1418         if (p->lastpkt_delay < G_precision_sec)
1419                 p->lastpkt_delay = G_precision_sec;
1420         datapoint->d_dispersion = LOG2D(msg.m_precision_exp) + G_precision_sec;
1421         if (!p->reachable_bits) {
1422                 /* 1st datapoint ever - replicate offset in every element */
1423                 int i;
1424                 for (i = 1; i < NUM_DATAPOINTS; i++) {
1425                         p->filter_datapoint[i].d_offset = datapoint->d_offset;
1426                 }
1427         }
1428
1429         p->reachable_bits |= 1;
1430         VERB1 {
1431                 bb_error_msg("reply from %s: reach 0x%02x offset %f delay %f",
1432                         p->p_dotted,
1433                         p->reachable_bits,
1434                         datapoint->d_offset, p->lastpkt_delay);
1435         }
1436
1437         /* Muck with statictics and update the clock */
1438         filter_datapoints(p);
1439         q = select_and_cluster();
1440         rc = -1;
1441         if (q)
1442                 rc = update_local_clock(q);
1443
1444         if (rc != 0) {
1445                 /* Adjust the poll interval by comparing the current offset
1446                  * with the clock jitter. If the offset is less than
1447                  * the clock jitter times a constant, then the averaging interval
1448                  * is increased, otherwise it is decreased. A bit of hysteresis
1449                  * helps calm the dance. Works best using burst mode.
1450                  */
1451                 VERB4 if (rc > 0) {
1452                         bb_error_msg("offset:%f POLLADJ_GATE*discipline_jitter:%f poll:%s",
1453                                 q->filter_offset, POLLADJ_GATE * G.discipline_jitter,
1454                                 fabs(q->filter_offset) < POLLADJ_GATE * G.discipline_jitter
1455                                         ? "grows" : "falls"
1456                         );
1457                 }
1458                 if (rc > 0 && fabs(q->filter_offset) < POLLADJ_GATE * G.discipline_jitter) {
1459                         /* was += G.poll_exp but it is a bit
1460                          * too optimistic for my taste at high poll_exp's */
1461                         G.polladj_count += MINPOLL;
1462                         if (G.polladj_count > POLLADJ_LIMIT) {
1463                                 G.polladj_count = 0;
1464                                 if (G.poll_exp < MAXPOLL) {
1465                                         G.poll_exp++;
1466                                         VERB3 bb_error_msg("polladj: discipline_jitter:%f ++poll_exp=%d",
1467                                                         G.discipline_jitter, G.poll_exp);
1468                                 }
1469                         } else {
1470                                 VERB3 bb_error_msg("polladj: incr:%d", G.polladj_count);
1471                         }
1472                 } else {
1473                         G.polladj_count -= G.poll_exp * 2;
1474                         if (G.polladj_count < -POLLADJ_LIMIT) {
1475                                 G.polladj_count = 0;
1476                                 if (G.poll_exp > MINPOLL) {
1477                                         llist_t *item;
1478
1479                                         G.poll_exp--;
1480                                         /* Correct p->next_action_time in each peer
1481                                          * which waits for sending, so that they send earlier.
1482                                          * Old pp->next_action_time are on the order
1483                                          * of t + (1 << old_poll_exp) + small_random,
1484                                          * we simply need to subtract ~half of that.
1485                                          */
1486                                         for (item = G.ntp_peers; item != NULL; item = item->link) {
1487                                                 peer_t *pp = (peer_t *) item->data;
1488                                                 if (pp->p_fd < 0)
1489                                                         pp->next_action_time -= (1 << G.poll_exp);
1490                                         }
1491                                         VERB3 bb_error_msg("polladj: discipline_jitter:%f --poll_exp=%d",
1492                                                         G.discipline_jitter, G.poll_exp);
1493                                 }
1494                         } else {
1495                                 VERB3 bb_error_msg("polladj: decr:%d", G.polladj_count);
1496                         }
1497                 }
1498         }
1499
1500         /* Decide when to send new query for this peer */
1501         interval = poll_interval(0);
1502         set_next(p, interval);
1503
1504  close_sock:
1505         /* We do not expect any more packets from this peer for now.
1506          * Closing the socket informs kernel about it.
1507          * We open a new socket when we send a new query.
1508          */
1509         close(p->p_fd);
1510         p->p_fd = -1;
1511  bail:
1512         return;
1513 }
1514
1515 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
1516 static NOINLINE void
1517 recv_and_process_client_pkt(void /*int fd*/)
1518 {
1519         ssize_t          size;
1520         uint8_t          version;
1521         len_and_sockaddr *to;
1522         struct sockaddr  *from;
1523         msg_t            msg;
1524         uint8_t          query_status;
1525         l_fixedpt_t      query_xmttime;
1526
1527         to = get_sock_lsa(G.listen_fd);
1528         from = xzalloc(to->len);
1529
1530         size = recv_from_to(G.listen_fd, &msg, sizeof(msg), MSG_DONTWAIT, from, &to->u.sa, to->len);
1531         if (size != NTP_MSGSIZE_NOAUTH && size != NTP_MSGSIZE) {
1532                 char *addr;
1533                 if (size < 0) {
1534                         if (errno == EAGAIN)
1535                                 goto bail;
1536                         bb_perror_msg_and_die("recv");
1537                 }
1538                 addr = xmalloc_sockaddr2dotted_noport(from);
1539                 bb_error_msg("malformed packet received from %s: size %u", addr, (int)size);
1540                 free(addr);
1541                 goto bail;
1542         }
1543
1544         query_status = msg.m_status;
1545         query_xmttime = msg.m_xmttime;
1546
1547         /* Build a reply packet */
1548         memset(&msg, 0, sizeof(msg));
1549         msg.m_status = G.stratum < MAXSTRAT ? G.ntp_status : LI_ALARM;
1550         msg.m_status |= (query_status & VERSION_MASK);
1551         msg.m_status |= ((query_status & MODE_MASK) == MODE_CLIENT) ?
1552                          MODE_SERVER : MODE_SYM_PAS;
1553         msg.m_stratum = G.stratum;
1554         msg.m_ppoll = G.poll_exp;
1555         msg.m_precision_exp = G_precision_exp;
1556         /* this time was obtained between poll() and recv() */
1557         msg.m_rectime = d_to_lfp(G.cur_time);
1558         msg.m_xmttime = d_to_lfp(gettime1900d()); /* this instant */
1559         msg.m_reftime = d_to_lfp(G.reftime);
1560         msg.m_orgtime = query_xmttime;
1561         msg.m_rootdelay = d_to_sfp(G.rootdelay);
1562 //simple code does not do this, fix simple code!
1563         msg.m_rootdisp = d_to_sfp(G.rootdisp);
1564         version = (query_status & VERSION_MASK); /* ... >> VERSION_SHIFT - done below instead */
1565         msg.m_refid = G.refid; // (version > (3 << VERSION_SHIFT)) ? G.refid : G.refid3;
1566
1567         /* We reply from the local address packet was sent to,
1568          * this makes to/from look swapped here: */
1569         do_sendto(G.listen_fd,
1570                 /*from:*/ &to->u.sa, /*to:*/ from, /*addrlen:*/ to->len,
1571                 &msg, size);
1572
1573  bail:
1574         free(to);
1575         free(from);
1576 }
1577 #endif
1578
1579 /* Upstream ntpd's options:
1580  *
1581  * -4   Force DNS resolution of host names to the IPv4 namespace.
1582  * -6   Force DNS resolution of host names to the IPv6 namespace.
1583  * -a   Require cryptographic authentication for broadcast client,
1584  *      multicast client and symmetric passive associations.
1585  *      This is the default.
1586  * -A   Do not require cryptographic authentication for broadcast client,
1587  *      multicast client and symmetric passive associations.
1588  *      This is almost never a good idea.
1589  * -b   Enable the client to synchronize to broadcast servers.
1590  * -c conffile
1591  *      Specify the name and path of the configuration file,
1592  *      default /etc/ntp.conf
1593  * -d   Specify debugging mode. This option may occur more than once,
1594  *      with each occurrence indicating greater detail of display.
1595  * -D level
1596  *      Specify debugging level directly.
1597  * -f driftfile
1598  *      Specify the name and path of the frequency file.
1599  *      This is the same operation as the "driftfile FILE"
1600  *      configuration command.
1601  * -g   Normally, ntpd exits with a message to the system log
1602  *      if the offset exceeds the panic threshold, which is 1000 s
1603  *      by default. This option allows the time to be set to any value
1604  *      without restriction; however, this can happen only once.
1605  *      If the threshold is exceeded after that, ntpd will exit
1606  *      with a message to the system log. This option can be used
1607  *      with the -q and -x options. See the tinker command for other options.
1608  * -i jaildir
1609  *      Chroot the server to the directory jaildir. This option also implies
1610  *      that the server attempts to drop root privileges at startup
1611  *      (otherwise, chroot gives very little additional security).
1612  *      You may need to also specify a -u option.
1613  * -k keyfile
1614  *      Specify the name and path of the symmetric key file,
1615  *      default /etc/ntp/keys. This is the same operation
1616  *      as the "keys FILE" configuration command.
1617  * -l logfile
1618  *      Specify the name and path of the log file. The default
1619  *      is the system log file. This is the same operation as
1620  *      the "logfile FILE" configuration command.
1621  * -L   Do not listen to virtual IPs. The default is to listen.
1622  * -n   Don't fork.
1623  * -N   To the extent permitted by the operating system,
1624  *      run the ntpd at the highest priority.
1625  * -p pidfile
1626  *      Specify the name and path of the file used to record the ntpd
1627  *      process ID. This is the same operation as the "pidfile FILE"
1628  *      configuration command.
1629  * -P priority
1630  *      To the extent permitted by the operating system,
1631  *      run the ntpd at the specified priority.
1632  * -q   Exit the ntpd just after the first time the clock is set.
1633  *      This behavior mimics that of the ntpdate program, which is
1634  *      to be retired. The -g and -x options can be used with this option.
1635  *      Note: The kernel time discipline is disabled with this option.
1636  * -r broadcastdelay
1637  *      Specify the default propagation delay from the broadcast/multicast
1638  *      server to this client. This is necessary only if the delay
1639  *      cannot be computed automatically by the protocol.
1640  * -s statsdir
1641  *      Specify the directory path for files created by the statistics
1642  *      facility. This is the same operation as the "statsdir DIR"
1643  *      configuration command.
1644  * -t key
1645  *      Add a key number to the trusted key list. This option can occur
1646  *      more than once.
1647  * -u user[:group]
1648  *      Specify a user, and optionally a group, to switch to.
1649  * -v variable
1650  * -V variable
1651  *      Add a system variable listed by default.
1652  * -x   Normally, the time is slewed if the offset is less than the step
1653  *      threshold, which is 128 ms by default, and stepped if above
1654  *      the threshold. This option sets the threshold to 600 s, which is
1655  *      well within the accuracy window to set the clock manually.
1656  *      Note: since the slew rate of typical Unix kernels is limited
1657  *      to 0.5 ms/s, each second of adjustment requires an amortization
1658  *      interval of 2000 s. Thus, an adjustment as much as 600 s
1659  *      will take almost 14 days to complete. This option can be used
1660  *      with the -g and -q options. See the tinker command for other options.
1661  *      Note: The kernel time discipline is disabled with this option.
1662  */
1663
1664 /* By doing init in a separate function we decrease stack usage
1665  * in main loop.
1666  */
1667 static NOINLINE void ntp_init(char **argv)
1668 {
1669         unsigned opts;
1670         llist_t *peers;
1671
1672         srandom(getpid());
1673
1674         if (getuid())
1675                 bb_error_msg_and_die(bb_msg_you_must_be_root);
1676
1677         /* Set some globals */
1678         G.stratum = MAXSTRAT;
1679         if (BURSTPOLL != 0)
1680                 G.poll_exp = BURSTPOLL; /* speeds up initial sync */
1681         G.reftime = G.last_update_recv_time = gettime1900d(); /* sets G.cur_time too */
1682
1683         /* Parse options */
1684         peers = NULL;
1685         opt_complementary = "dd:p::"; /* d: counter, p: list */
1686         opts = getopt32(argv,
1687                         "nqNx" /* compat */
1688                         "p:"IF_FEATURE_NTPD_SERVER("l") /* NOT compat */
1689                         "d" /* compat */
1690                         "46aAbgL", /* compat, ignored */
1691                         &peers, &G.verbose);
1692         if (!(opts & (OPT_p|OPT_l)))
1693                 bb_show_usage();
1694 //      if (opts & OPT_x) /* disable stepping, only slew is allowed */
1695 //              G.time_was_stepped = 1;
1696         while (peers)
1697                 add_peers(llist_pop(&peers));
1698         if (!(opts & OPT_n)) {
1699                 bb_daemonize_or_rexec(DAEMON_DEVNULL_STDIO, argv);
1700                 logmode = LOGMODE_NONE;
1701         }
1702 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
1703         G.listen_fd = -1;
1704         if (opts & OPT_l) {
1705                 G.listen_fd = create_and_bind_dgram_or_die(NULL, 123);
1706                 socket_want_pktinfo(G.listen_fd);
1707                 setsockopt(G.listen_fd, IPPROTO_IP, IP_TOS, &const_IPTOS_LOWDELAY, sizeof(const_IPTOS_LOWDELAY));
1708         }
1709 #endif
1710         /* I hesitate to set -20 prio. -15 should be high enough for timekeeping */
1711         if (opts & OPT_N)
1712                 setpriority(PRIO_PROCESS, 0, -15);
1713
1714         bb_signals((1 << SIGTERM) | (1 << SIGINT), record_signo);
1715         bb_signals((1 << SIGPIPE) | (1 << SIGHUP), SIG_IGN);
1716 }
1717
1718 int ntpd_main(int argc UNUSED_PARAM, char **argv) MAIN_EXTERNALLY_VISIBLE;
1719 int ntpd_main(int argc UNUSED_PARAM, char **argv)
1720 {
1721 #undef G
1722         struct globals G;
1723         struct pollfd *pfd;
1724         peer_t **idx2peer;
1725         unsigned cnt;
1726
1727         memset(&G, 0, sizeof(G));
1728         SET_PTR_TO_GLOBALS(&G);
1729
1730         ntp_init(argv);
1731
1732         /* If ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER, + 1 for listen_fd: */
1733         cnt = G.peer_cnt + ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER;
1734         idx2peer = xzalloc(sizeof(idx2peer[0]) * cnt);
1735         pfd = xzalloc(sizeof(pfd[0]) * cnt);
1736
1737         /* Countdown: we never sync before we sent 5 packets to each peer
1738          * NB: if some peer is not responding, we may end up sending
1739          * fewer packets to it and more to other peers.
1740          * NB2: sync usually happens using 5-1=4 packets, since last reply
1741          * does not come back instantaneously.
1742          */
1743         cnt = G.peer_cnt * 5;
1744
1745         while (!bb_got_signal) {
1746                 llist_t *item;
1747                 unsigned i, j;
1748                 int nfds, timeout;
1749                 double nextaction;
1750
1751                 /* Nothing between here and poll() blocks for any significant time */
1752
1753                 nextaction = G.cur_time + 3600;
1754
1755                 i = 0;
1756 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
1757                 if (G.listen_fd != -1) {
1758                         pfd[0].fd = G.listen_fd;
1759                         pfd[0].events = POLLIN;
1760                         i++;
1761                 }
1762 #endif
1763                 /* Pass over peer list, send requests, time out on receives */
1764                 for (item = G.ntp_peers; item != NULL; item = item->link) {
1765                         peer_t *p = (peer_t *) item->data;
1766
1767                         if (p->next_action_time <= G.cur_time) {
1768                                 if (p->p_fd == -1) {
1769                                         /* Time to send new req */
1770                                         if (--cnt == 0) {
1771                                                 G.initial_poll_complete = 1;
1772                                         }
1773                                         send_query_to_peer(p);
1774                                 } else {
1775                                         /* Timed out waiting for reply */
1776                                         close(p->p_fd);
1777                                         p->p_fd = -1;
1778                                         timeout = poll_interval(-2); /* -2: try a bit sooner */
1779                                         bb_error_msg("timed out waiting for %s, reach 0x%02x, next query in %us",
1780                                                         p->p_dotted, p->reachable_bits, timeout);
1781                                         set_next(p, timeout);
1782                                 }
1783                         }
1784
1785                         if (p->next_action_time < nextaction)
1786                                 nextaction = p->next_action_time;
1787
1788                         if (p->p_fd >= 0) {
1789                                 /* Wait for reply from this peer */
1790                                 pfd[i].fd = p->p_fd;
1791                                 pfd[i].events = POLLIN;
1792                                 idx2peer[i] = p;
1793                                 i++;
1794                         }
1795                 }
1796
1797                 timeout = nextaction - G.cur_time;
1798                 if (timeout < 0)
1799                         timeout = 0;
1800                 timeout++; /* (nextaction - G.cur_time) rounds down, compensating */
1801
1802                 /* Here we may block */
1803                 VERB2 bb_error_msg("poll %us, sockets:%u", timeout, i);
1804                 nfds = poll(pfd, i, timeout * 1000);
1805                 gettime1900d(); /* sets G.cur_time */
1806                 if (nfds <= 0)
1807                         continue;
1808
1809                 /* Process any received packets */
1810                 j = 0;
1811 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
1812                 if (G.listen_fd != -1) {
1813                         if (pfd[0].revents /* & (POLLIN|POLLERR)*/) {
1814                                 nfds--;
1815                                 recv_and_process_client_pkt(/*G.listen_fd*/);
1816                                 gettime1900d(); /* sets G.cur_time */
1817                         }
1818                         j = 1;
1819                 }
1820 #endif
1821                 for (; nfds != 0 && j < i; j++) {
1822                         if (pfd[j].revents /* & (POLLIN|POLLERR)*/) {
1823                                 nfds--;
1824                                 recv_and_process_peer_pkt(idx2peer[j]);
1825                                 gettime1900d(); /* sets G.cur_time */
1826                         }
1827                 }
1828         } /* while (!bb_got_signal) */
1829
1830         kill_myself_with_sig(bb_got_signal);
1831 }
1832
1833
1834
1835
1836
1837
1838 /*** openntpd-4.6 uses only adjtime, not adjtimex ***/
1839
1840 /*** ntp-4.2.6/ntpd/ntp_loopfilter.c - adjtimex usage ***/
1841
1842 #if 0
1843 static double
1844 direct_freq(double fp_offset)
1845 {
1846
1847 #ifdef KERNEL_PLL
1848         /*
1849          * If the kernel is enabled, we need the residual offset to
1850          * calculate the frequency correction.
1851          */
1852         if (pll_control && kern_enable) {
1853                 memset(&ntv, 0, sizeof(ntv));
1854                 ntp_adjtime(&ntv);
1855 #ifdef STA_NANO
1856                 clock_offset = ntv.offset / 1e9;
1857 #else /* STA_NANO */
1858                 clock_offset = ntv.offset / 1e6;
1859 #endif /* STA_NANO */
1860                 drift_comp = FREQTOD(ntv.freq);
1861         }
1862 #endif /* KERNEL_PLL */
1863         set_freq((fp_offset - clock_offset) / (current_time - clock_epoch) + drift_comp);
1864         wander_resid = 0;
1865         return drift_comp;
1866 }
1867
1868 static void
1869 set_freq(double freq) /* frequency update */
1870 {
1871         char tbuf[80];
1872
1873         drift_comp = freq;
1874
1875 #ifdef KERNEL_PLL
1876         /*
1877          * If the kernel is enabled, update the kernel frequency.
1878          */
1879         if (pll_control && kern_enable) {
1880                 memset(&ntv, 0, sizeof(ntv));
1881                 ntv.modes = MOD_FREQUENCY;
1882                 ntv.freq = DTOFREQ(drift_comp);
1883                 ntp_adjtime(&ntv);
1884                 snprintf(tbuf, sizeof(tbuf), "kernel %.3f PPM", drift_comp * 1e6);
1885                 report_event(EVNT_FSET, NULL, tbuf);
1886         } else {
1887                 snprintf(tbuf, sizeof(tbuf), "ntpd %.3f PPM", drift_comp * 1e6);
1888                 report_event(EVNT_FSET, NULL, tbuf);
1889         }
1890 #else /* KERNEL_PLL */
1891         snprintf(tbuf, sizeof(tbuf), "ntpd %.3f PPM", drift_comp * 1e6);
1892         report_event(EVNT_FSET, NULL, tbuf);
1893 #endif /* KERNEL_PLL */
1894 }
1895
1896 ...
1897 ...
1898 ...
1899
1900 #ifdef KERNEL_PLL
1901         /*
1902          * This code segment works when clock adjustments are made using
1903          * precision time kernel support and the ntp_adjtime() system
1904          * call. This support is available in Solaris 2.6 and later,
1905          * Digital Unix 4.0 and later, FreeBSD, Linux and specially
1906          * modified kernels for HP-UX 9 and Ultrix 4. In the case of the
1907          * DECstation 5000/240 and Alpha AXP, additional kernel
1908          * modifications provide a true microsecond clock and nanosecond
1909          * clock, respectively.
1910          *
1911          * Important note: The kernel discipline is used only if the
1912          * step threshold is less than 0.5 s, as anything higher can
1913          * lead to overflow problems. This might occur if some misguided
1914          * lad set the step threshold to something ridiculous.
1915          */
1916         if (pll_control && kern_enable) {
1917
1918 #define MOD_BITS (MOD_OFFSET | MOD_MAXERROR | MOD_ESTERROR | MOD_STATUS | MOD_TIMECONST)
1919
1920                 /*
1921                  * We initialize the structure for the ntp_adjtime()
1922                  * system call. We have to convert everything to
1923                  * microseconds or nanoseconds first. Do not update the
1924                  * system variables if the ext_enable flag is set. In
1925                  * this case, the external clock driver will update the
1926                  * variables, which will be read later by the local
1927                  * clock driver. Afterwards, remember the time and
1928                  * frequency offsets for jitter and stability values and
1929                  * to update the frequency file.
1930                  */
1931                 memset(&ntv,  0, sizeof(ntv));
1932                 if (ext_enable) {
1933                         ntv.modes = MOD_STATUS;
1934                 } else {
1935 #ifdef STA_NANO
1936                         ntv.modes = MOD_BITS | MOD_NANO;
1937 #else /* STA_NANO */
1938                         ntv.modes = MOD_BITS;
1939 #endif /* STA_NANO */
1940                         if (clock_offset < 0)
1941                                 dtemp = -.5;
1942                         else
1943                                 dtemp = .5;
1944 #ifdef STA_NANO
1945                         ntv.offset = (int32)(clock_offset * 1e9 + dtemp);
1946                         ntv.constant = sys_poll;
1947 #else /* STA_NANO */
1948                         ntv.offset = (int32)(clock_offset * 1e6 + dtemp);
1949                         ntv.constant = sys_poll - 4;
1950 #endif /* STA_NANO */
1951                         ntv.esterror = (u_int32)(clock_jitter * 1e6);
1952                         ntv.maxerror = (u_int32)((sys_rootdelay / 2 + sys_rootdisp) * 1e6);
1953                         ntv.status = STA_PLL;
1954
1955                         /*
1956                          * Enable/disable the PPS if requested.
1957                          */
1958                         if (pps_enable) {
1959                                 if (!(pll_status & STA_PPSTIME))
1960                                         report_event(EVNT_KERN,
1961                                             NULL, "PPS enabled");
1962                                 ntv.status |= STA_PPSTIME | STA_PPSFREQ;
1963                         } else {
1964                                 if (pll_status & STA_PPSTIME)
1965                                         report_event(EVNT_KERN,
1966                                             NULL, "PPS disabled");
1967                                 ntv.status &= ~(STA_PPSTIME |
1968                                     STA_PPSFREQ);
1969                         }
1970                         if (sys_leap == LEAP_ADDSECOND)
1971                                 ntv.status |= STA_INS;
1972                         else if (sys_leap == LEAP_DELSECOND)
1973                                 ntv.status |= STA_DEL;
1974                 }
1975
1976                 /*
1977                  * Pass the stuff to the kernel. If it squeals, turn off
1978                  * the pps. In any case, fetch the kernel offset,
1979                  * frequency and jitter.
1980                  */
1981                 if (ntp_adjtime(&ntv) == TIME_ERROR) {
1982                         if (!(ntv.status & STA_PPSSIGNAL))
1983                                 report_event(EVNT_KERN, NULL,
1984                                     "PPS no signal");
1985                 }
1986                 pll_status = ntv.status;
1987 #ifdef STA_NANO
1988                 clock_offset = ntv.offset / 1e9;
1989 #else /* STA_NANO */
1990                 clock_offset = ntv.offset / 1e6;
1991 #endif /* STA_NANO */
1992                 clock_frequency = FREQTOD(ntv.freq);
1993
1994                 /*
1995                  * If the kernel PPS is lit, monitor its performance.
1996                  */
1997                 if (ntv.status & STA_PPSTIME) {
1998 #ifdef STA_NANO
1999                         clock_jitter = ntv.jitter / 1e9;
2000 #else /* STA_NANO */
2001                         clock_jitter = ntv.jitter / 1e6;
2002 #endif /* STA_NANO */
2003                 }
2004
2005 #if defined(STA_NANO) && NTP_API == 4
2006                 /*
2007                  * If the TAI changes, update the kernel TAI.
2008                  */
2009                 if (loop_tai != sys_tai) {
2010                         loop_tai = sys_tai;
2011                         ntv.modes = MOD_TAI;
2012                         ntv.constant = sys_tai;
2013                         ntp_adjtime(&ntv);
2014                 }
2015 #endif /* STA_NANO */
2016         }
2017 #endif /* KERNEL_PLL */
2018 #endif