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:        IF_FEATURE_NTPD_SERVER(
  54 //usage:     "\n        -l      Run as server on port 123"
  55 //usage:     "\n        -I IFACE Bind server to IFACE, implies -l"
  56 //usage:        )
  57 //usage:     "\n        -S PROG Run PROG after stepping time, stratum change, and every 11 mins"
  58 //usage:     "\n        -p PEER Obtain time from PEER (may be repeated)"
  59 //usage:        IF_FEATURE_NTPD_CONF(
  60 //usage:     "\n                If -p is not given, read /etc/ntp.conf"
  61 //usage:        )
  62
  63 // -l and -p options are not compatible with "standard" ntpd:
  64 // it has them as "-l logfile" and "-p pidfile".
  65 // -S and -w are not compat either, "standard" ntpd has no such opts.
  66
  67 #include "libbb.h"
  68 #include <math.h>
  69 #include <netinet/ip.h> /* For IPTOS_LOWDELAY definition */
  70 #include <sys/resource.h> /* setpriority */
  71 #include <sys/timex.h>
  72 #ifndef IPTOS_LOWDELAY
  73 # define IPTOS_LOWDELAY 0x10
  74 #endif
  75
  76
  77 /* Verbosity control (max level of -dddd options accepted).
  78  * max 6 is very talkative (and bloated). 3 is non-bloated,
  79  * production level setting.
  80  */
  81 #define MAX_VERBOSE     3
  82
  83
  84 /* High-level description of the algorithm:
  85  *
  86  * We start running with very small poll_exp, BURSTPOLL,
  87  * in order to quickly accumulate INITIAL_SAMPLES datapoints
  88  * for each peer. Then, time is stepped if the offset is larger
  89  * than STEP_THRESHOLD, otherwise it isn't; anyway, we enlarge
  90  * poll_exp to MINPOLL and enter frequency measurement step:
  91  * we collect new datapoints but ignore them for WATCH_THRESHOLD
  92  * seconds. After WATCH_THRESHOLD seconds we look at accumulated
  93  * offset and estimate frequency drift.
  94  *
  95  * (frequency measurement step seems to not be strictly needed,
  96  * it is conditionally disabled with USING_INITIAL_FREQ_ESTIMATION
  97  * define set to 0)
  98  *
  99  * After this, we enter "steady state": we collect a datapoint,
 100  * we select the best peer, if this datapoint is not a new one
 101  * (IOW: if this datapoint isn't for selected peer), sleep
 102  * and collect another one; otherwise, use its offset to update
 103  * frequency drift, if offset is somewhat large, reduce poll_exp,
 104  * otherwise increase poll_exp.
 105  *
 106  * If offset is larger than STEP_THRESHOLD, which shouldn't normally
 107  * happen, we assume that something "bad" happened (computer
 108  * was hibernated, someone set totally wrong date, etc),
 109  * then the time is stepped, all datapoints are discarded,
 110  * and we go back to steady state.
 111  *
 112  * Made some changes to speed up re-syncing after our clock goes bad
 113  * (tested with suspending my laptop):
 114  * - if largish offset (>= STEP_THRESHOLD * 8 == 1 sec) is seen
 115  *   from a peer, schedule next query for this peer soon
 116  *   without drastically lowering poll interval for everybody.
 117  *   This makes us collect enough data for step much faster:
 118  *   e.g. at poll = 10 (1024 secs), step was done within 5 minutes
 119  *   after first reply which indicated that our clock is 14 seconds off.
 120  * - on step, do not discard d_dispersion data of the existing datapoints,
 121  *   do not clear reachable_bits. This prevents discarding first ~8
 122  *   datapoints after the step.
 123  */
 124
 125 #define INITIAL_SAMPLES    4    /* how many samples do we want for init */
 126 #define BAD_DELAY_GROWTH   4    /* drop packet if its delay grew by more than this */
 127
 128 #define RETRY_INTERVAL    32    /* on send/recv error, retry in N secs (need to be power of 2) */
 129 #define NOREPLY_INTERVAL 512    /* sent, but got no reply: cap next query by this many seconds */
 130 #define RESPONSE_INTERVAL 16    /* wait for reply up to N secs */
 131
 132 /* Step threshold (sec). std ntpd uses 0.128.
 133  * Using exact power of 2 (1/8) results in smaller code
 134  */
 135 #define STEP_THRESHOLD  0.125
 136 /* Stepout threshold (sec). std ntpd uses 900 (11 mins (!)) */
 137 #define WATCH_THRESHOLD 128
 138 /* NB: set WATCH_THRESHOLD to ~60 when debugging to save time) */
 139 //UNUSED: #define PANIC_THRESHOLD 1000    /* panic threshold (sec) */
 140
 141 /*
 142  * If we got |offset| > BIGOFF from a peer, cap next query interval
 143  * for this peer by this many seconds:
 144  */
 145 #define BIGOFF          (STEP_THRESHOLD * 8)
 146 #define BIGOFF_INTERVAL (1 << 7) /* 128 s */
 147
 148 #define FREQ_TOLERANCE  0.000015 /* frequency tolerance (15 PPM) */
 149 #define BURSTPOLL       0       /* initial poll */
 150 #define MINPOLL         5       /* minimum poll interval. std ntpd uses 6 (6: 64 sec) */
 151 /*
 152  * If offset > discipline_jitter * POLLADJ_GATE, and poll interval is > 2^BIGPOLL,
 153  * then it is decreased _at once_. (If <= 2^BIGPOLL, it will be decreased _eventually_).
 154  */
 155 #define BIGPOLL         9       /* 2^9 sec ~= 8.5 min */
 156 #define MAXPOLL         12      /* maximum poll interval (12: 1.1h, 17: 36.4h). std ntpd uses 17 */
 157 /*
 158  * Actively lower poll when we see such big offsets.
 159  * With STEP_THRESHOLD = 0.125, it means we try to sync more aggressively
 160  * if offset increases over ~0.04 sec
 161  */
 162 //#define POLLDOWN_OFFSET (STEP_THRESHOLD / 3)
 163 #define MINDISP         0.01    /* minimum dispersion (sec) */
 164 #define MAXDISP         16      /* maximum dispersion (sec) */
 165 #define MAXSTRAT        16      /* maximum stratum (infinity metric) */
 166 #define MAXDIST         1       /* distance threshold (sec) */
 167 #define MIN_SELECTED    1       /* minimum intersection survivors */
 168 #define MIN_CLUSTERED   3       /* minimum cluster survivors */
 169
 170 #define MAXDRIFT        0.000500 /* frequency drift we can correct (500 PPM) */
 171
 172 /* Poll-adjust threshold.
 173  * When we see that offset is small enough compared to discipline jitter,
 174  * we grow a counter: += MINPOLL. When counter goes over POLLADJ_LIMIT,
 175  * we poll_exp++. If offset isn't small, counter -= poll_exp*2,
 176  * and when it goes below -POLLADJ_LIMIT, we poll_exp--.
 177  * (Bumped from 30 to 40 since otherwise I often see poll_exp going *2* steps down)
 178  */
 179 #define POLLADJ_LIMIT   40
 180 /* If offset < discipline_jitter * POLLADJ_GATE, then we decide to increase
 181  * poll interval (we think we can't improve timekeeping
 182  * by staying at smaller poll).
 183  */
 184 #define POLLADJ_GATE    4
 185 #define TIMECONST_HACK_GATE 2
 186 /* Compromise Allan intercept (sec). doc uses 1500, std ntpd uses 512 */
 187 #define ALLAN           512
 188 /* PLL loop gain */
 189 #define PLL             65536
 190 /* FLL loop gain [why it depends on MAXPOLL??] */
 191 #define FLL             (MAXPOLL + 1)
 192 /* Parameter averaging constant */
 193 #define AVG             4
 194
 195
 196 enum {
 197         NTP_VERSION     = 4,
 198         NTP_MAXSTRATUM  = 15,
 199
 200         NTP_DIGESTSIZE     = 16,
 201         NTP_MSGSIZE_NOAUTH = 48,
 202         NTP_MSGSIZE        = (NTP_MSGSIZE_NOAUTH + 4 + NTP_DIGESTSIZE),
 203
 204         /* Status Masks */
 205         MODE_MASK       = (7 << 0),
 206         VERSION_MASK    = (7 << 3),
 207         VERSION_SHIFT   = 3,
 208         LI_MASK         = (3 << 6),
 209
 210         /* Leap Second Codes (high order two bits of m_status) */
 211         LI_NOWARNING    = (0 << 6),    /* no warning */
 212         LI_PLUSSEC      = (1 << 6),    /* add a second (61 seconds) */
 213         LI_MINUSSEC     = (2 << 6),    /* minus a second (59 seconds) */
 214         LI_ALARM        = (3 << 6),    /* alarm condition */
 215
 216         /* Mode values */
 217         MODE_RES0       = 0,    /* reserved */
 218         MODE_SYM_ACT    = 1,    /* symmetric active */
 219         MODE_SYM_PAS    = 2,    /* symmetric passive */
 220         MODE_CLIENT     = 3,    /* client */
 221         MODE_SERVER     = 4,    /* server */
 222         MODE_BROADCAST  = 5,    /* broadcast */
 223         MODE_RES1       = 6,    /* reserved for NTP control message */
 224         MODE_RES2       = 7,    /* reserved for private use */
 225 };
 226
 227 //TODO: better base selection
 228 #define OFFSET_1900_1970 2208988800UL  /* 1970 - 1900 in seconds */
 229
 230 #define NUM_DATAPOINTS  8
 231
 232 typedef struct {
 233         uint32_t int_partl;
 234         uint32_t fractionl;
 235 } l_fixedpt_t;
 236
 237 typedef struct {
 238         uint16_t int_parts;
 239         uint16_t fractions;
 240 } s_fixedpt_t;
 241
 242 typedef struct {
 243         uint8_t     m_status;     /* status of local clock and leap info */
 244         uint8_t     m_stratum;
 245         uint8_t     m_ppoll;      /* poll value */
 246         int8_t      m_precision_exp;
 247         s_fixedpt_t m_rootdelay;
 248         s_fixedpt_t m_rootdisp;
 249         uint32_t    m_refid;
 250         l_fixedpt_t m_reftime;
 251         l_fixedpt_t m_orgtime;
 252         l_fixedpt_t m_rectime;
 253         l_fixedpt_t m_xmttime;
 254         uint32_t    m_keyid;
 255         uint8_t     m_digest[NTP_DIGESTSIZE];
 256 } msg_t;
 257
 258 typedef struct {
 259         double d_offset;
 260         double d_recv_time;
 261         double d_dispersion;
 262 } datapoint_t;
 263
 264 typedef struct {
 265         len_and_sockaddr *p_lsa;
 266         char             *p_dotted;
 267         int              p_fd;
 268         int              datapoint_idx;
 269         uint32_t         lastpkt_refid;
 270         uint8_t          lastpkt_status;
 271         uint8_t          lastpkt_stratum;
 272         uint8_t          reachable_bits;
 273         /* when to send new query (if p_fd == -1)
 274          * or when receive times out (if p_fd >= 0): */
 275         double           next_action_time;
 276         double           p_xmttime;
 277         double           p_raw_delay;
 278         /* p_raw_delay is set even by "high delay" packets */
 279         /* lastpkt_delay isn't */
 280         double           lastpkt_recv_time;
 281         double           lastpkt_delay;
 282         double           lastpkt_rootdelay;
 283         double           lastpkt_rootdisp;
 284         /* produced by filter algorithm: */
 285         double           filter_offset;
 286         double           filter_dispersion;
 287         double           filter_jitter;
 288         datapoint_t      filter_datapoint[NUM_DATAPOINTS];
 289         /* last sent packet: */
 290         msg_t            p_xmt_msg;
 291 } peer_t;
 292
 293
 294 #define USING_KERNEL_PLL_LOOP          1
 295 #define USING_INITIAL_FREQ_ESTIMATION  0
 296
 297 enum {
 298         OPT_n = (1 << 0),
 299         OPT_q = (1 << 1),
 300         OPT_N = (1 << 2),
 301         OPT_x = (1 << 3),
 302         /* Insert new options above this line. */
 303         /* Non-compat options: */
 304         OPT_w = (1 << 4),
 305         OPT_p = (1 << 5),
 306         OPT_S = (1 << 6),
 307         OPT_l = (1 << 7) * ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER,
 308         OPT_I = (1 << 8) * ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER,
 309         /* We hijack some bits for other purposes */
 310         OPT_qq = (1 << 31),
 311 };
 312
 313 struct globals {
 314         double   cur_time;
 315         /* total round trip delay to currently selected reference clock */
 316         double   rootdelay;
 317         /* reference timestamp: time when the system clock was last set or corrected */
 318         double   reftime;
 319         /* total dispersion to currently selected reference clock */
 320         double   rootdisp;
 321
 322         double   last_script_run;
 323         char     *script_name;
 324         llist_t  *ntp_peers;
 325 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
 326         int      listen_fd;
 327         char     *if_name;
 328 # define G_listen_fd (G.listen_fd)
 329 #else
 330 # define G_listen_fd (-1)
 331 #endif
 332         unsigned verbose;
 333         unsigned peer_cnt;
 334         /* refid: 32-bit code identifying the particular server or reference clock
 335          * in stratum 0 packets this is a four-character ASCII string,
 336          * called the kiss code, used for debugging and monitoring
 337          * in stratum 1 packets this is a four-character ASCII string
 338          * assigned to the reference clock by IANA. Example: "GPS "
 339          * in stratum 2+ packets, it's IPv4 address or 4 first bytes
 340          * of MD5 hash of IPv6
 341          */
 342         uint32_t refid;
 343         uint8_t  ntp_status;
 344         /* precision is defined as the larger of the resolution and time to
 345          * read the clock, in log2 units.  For instance, the precision of a
 346          * mains-frequency clock incrementing at 60 Hz is 16 ms, even when the
 347          * system clock hardware representation is to the nanosecond.
 348          *
 349          * Delays, jitters of various kinds are clamped down to precision.
 350          *
 351          * If precision_sec is too large, discipline_jitter gets clamped to it
 352          * and if offset is smaller than discipline_jitter * POLLADJ_GATE, poll
 353          * interval grows even though we really can benefit from staying at
 354          * smaller one, collecting non-lagged datapoits and correcting offset.
 355          * (Lagged datapoits exist when poll_exp is large but we still have
 356          * systematic offset error - the time distance between datapoints
 357          * is significant and older datapoints have smaller offsets.
 358          * This makes our offset estimation a bit smaller than reality)
 359          * Due to this effect, setting G_precision_sec close to
 360          * STEP_THRESHOLD isn't such a good idea - offsets may grow
 361          * too big and we will step. I observed it with -6.
 362          *
 363          * OTOH, setting precision_sec far too small would result in futile
 364          * attempts to syncronize to an unachievable precision.
 365          *
 366          * -6 is 1/64 sec, -7 is 1/128 sec and so on.
 367          * -8 is 1/256 ~= 0.003906 (worked well for me --vda)
 368          * -9 is 1/512 ~= 0.001953 (let's try this for some time)
 369          */
 370 #define G_precision_exp  -9
 371         /*
 372          * G_precision_exp is used only for construction outgoing packets.
 373          * It's ok to set G_precision_sec to a slightly different value
 374          * (One which is "nicer looking" in logs).
 375          * Exact value would be (1.0 / (1 << (- G_precision_exp))):
 376          */
 377 #define G_precision_sec  0.002
 378         uint8_t  stratum;
 379         /* Bool. After set to 1, never goes back to 0: */
 380         smallint initial_poll_complete;
 381
 382 #define STATE_NSET      0       /* initial state, "nothing is set" */
 383 //#define STATE_FSET    1       /* frequency set from file */
 384 //#define STATE_SPIK    2       /* spike detected */
 385 //#define STATE_FREQ    3       /* initial frequency */
 386 #define STATE_SYNC      4       /* clock synchronized (normal operation) */
 387         uint8_t  discipline_state;      // doc calls it c.state
 388         uint8_t  poll_exp;              // s.poll
 389         int      polladj_count;         // c.count
 390         long     kernel_freq_drift;
 391         peer_t   *last_update_peer;
 392         double   last_update_offset;    // c.last
 393         double   last_update_recv_time; // s.t
 394         double   discipline_jitter;     // c.jitter
 395         /* Since we only compare it with ints, can simplify code
 396          * by not making this variable floating point:
 397          */
 398         unsigned offset_to_jitter_ratio;
 399         //double   cluster_offset;        // s.offset
 400         //double   cluster_jitter;        // s.jitter
 401 #if !USING_KERNEL_PLL_LOOP
 402         double   discipline_freq_drift; // c.freq
 403         /* Maybe conditionally calculate wander? it's used only for logging */
 404         double   discipline_wander;     // c.wander
 405 #endif
 406 };
 407 #define G (*ptr_to_globals)
 408
 409 static const int const_IPTOS_LOWDELAY = IPTOS_LOWDELAY;
 410
 411
 412 #define VERB1 if (MAX_VERBOSE && G.verbose)
 413 #define VERB2 if (MAX_VERBOSE >= 2 && G.verbose >= 2)
 414 #define VERB3 if (MAX_VERBOSE >= 3 && G.verbose >= 3)
 415 #define VERB4 if (MAX_VERBOSE >= 4 && G.verbose >= 4)
 416 #define VERB5 if (MAX_VERBOSE >= 5 && G.verbose >= 5)
 417 #define VERB6 if (MAX_VERBOSE >= 6 && G.verbose >= 6)
 418
 419
 420 static double LOG2D(int a)
 421 {
 422         if (a < 0)
 423                 return 1.0 / (1UL << -a);
 424         return 1UL << a;
 425 }
 426 static ALWAYS_INLINE double SQUARE(double x)
 427 {
 428         return x * x;
 429 }
 430 static ALWAYS_INLINE double MAXD(double a, double b)
 431 {
 432         if (a > b)
 433                 return a;
 434         return b;
 435 }
 436 static ALWAYS_INLINE double MIND(double a, double b)
 437 {
 438         if (a < b)
 439                 return a;
 440         return b;
 441 }
 442 static NOINLINE double my_SQRT(double X)
 443 {
 444         union {
 445                 float   f;
 446                 int32_t i;
 447         } v;
 448         double invsqrt;
 449         double Xhalf = X * 0.5;
 450
 451         /* Fast and good approximation to 1/sqrt(X), black magic */
 452         v.f = X;
 453         /*v.i = 0x5f3759df - (v.i >> 1);*/
 454         v.i = 0x5f375a86 - (v.i >> 1); /* - this constant is slightly better */
 455         invsqrt = v.f; /* better than 0.2% accuracy */
 456
 457         /* Refining it using Newton's method: x1 = x0 - f(x0)/f'(x0)
 458          * f(x) = 1/(x*x) - X  (f==0 when x = 1/sqrt(X))
 459          * f'(x) = -2/(x*x*x)
 460          * f(x)/f'(x) = (X - 1/(x*x)) / (2/(x*x*x)) = X*x*x*x/2 - x/2
 461          * x1 = x0 - (X*x0*x0*x0/2 - x0/2) = 1.5*x0 - X*x0*x0*x0/2 = x0*(1.5 - (X/2)*x0*x0)
 462          */
 463         invsqrt = invsqrt * (1.5 - Xhalf * invsqrt * invsqrt); /* ~0.05% accuracy */
 464         /* invsqrt = invsqrt * (1.5 - Xhalf * invsqrt * invsqrt); 2nd iter: ~0.0001% accuracy */
 465         /* With 4 iterations, more than half results will be exact,
 466          * at 6th iterations result stabilizes with about 72% results exact.
 467          * We are well satisfied with 0.05% accuracy.
 468          */
 469
 470         return X * invsqrt; /* X * 1/sqrt(X) ~= sqrt(X) */
 471 }
 472 static ALWAYS_INLINE double SQRT(double X)
 473 {
 474         /* If this arch doesn't use IEEE 754 floats, fall back to using libm */
 475         if (sizeof(float) != 4)
 476                 return sqrt(X);
 477
 478         /* This avoids needing libm, saves about 0.5k on x86-32 */
 479         return my_SQRT(X);
 480 }
 481
 482 static double
 483 gettime1900d(void)
 484 {
 485         struct timeval tv;
 486         gettimeofday(&tv, NULL); /* never fails */
 487         G.cur_time = tv.tv_sec + (1.0e-6 * tv.tv_usec) + OFFSET_1900_1970;
 488         return G.cur_time;
 489 }
 490
 491 static void
 492 d_to_tv(double d, struct timeval *tv)
 493 {
 494         tv->tv_sec = (long)d;
 495         tv->tv_usec = (d - tv->tv_sec) * 1000000;
 496 }
 497
 498 static double
 499 lfp_to_d(l_fixedpt_t lfp)
 500 {
 501         double ret;
 502         lfp.int_partl = ntohl(lfp.int_partl);
 503         lfp.fractionl = ntohl(lfp.fractionl);
 504         ret = (double)lfp.int_partl + ((double)lfp.fractionl / UINT_MAX);
 505         return ret;
 506 }
 507 static double
 508 sfp_to_d(s_fixedpt_t sfp)
 509 {
 510         double ret;
 511         sfp.int_parts = ntohs(sfp.int_parts);
 512         sfp.fractions = ntohs(sfp.fractions);
 513         ret = (double)sfp.int_parts + ((double)sfp.fractions / USHRT_MAX);
 514         return ret;
 515 }
 516 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
 517 static l_fixedpt_t
 518 d_to_lfp(double d)
 519 {
 520         l_fixedpt_t lfp;
 521         lfp.int_partl = (uint32_t)d;
 522         lfp.fractionl = (uint32_t)((d - lfp.int_partl) * UINT_MAX);
 523         lfp.int_partl = htonl(lfp.int_partl);
 524         lfp.fractionl = htonl(lfp.fractionl);
 525         return lfp;
 526 }
 527 static s_fixedpt_t
 528 d_to_sfp(double d)
 529 {
 530         s_fixedpt_t sfp;
 531         sfp.int_parts = (uint16_t)d;
 532         sfp.fractions = (uint16_t)((d - sfp.int_parts) * USHRT_MAX);
 533         sfp.int_parts = htons(sfp.int_parts);
 534         sfp.fractions = htons(sfp.fractions);
 535         return sfp;
 536 }
 537 #endif
 538
 539 static double
 540 dispersion(const datapoint_t *dp)
 541 {
 542         return dp->d_dispersion + FREQ_TOLERANCE * (G.cur_time - dp->d_recv_time);
 543 }
 544
 545 static double
 546 root_distance(peer_t *p)
 547 {
 548         /* The root synchronization distance is the maximum error due to
 549          * all causes of the local clock relative to the primary server.
 550          * It is defined as half the total delay plus total dispersion
 551          * plus peer jitter.
 552          */
 553         return MAXD(MINDISP, p->lastpkt_rootdelay + p->lastpkt_delay) / 2
 554                 + p->lastpkt_rootdisp
 555                 + p->filter_dispersion
 556                 + FREQ_TOLERANCE * (G.cur_time - p->lastpkt_recv_time)
 557                 + p->filter_jitter;
 558 }
 559
 560 static void
 561 set_next(peer_t *p, unsigned t)
 562 {
 563         p->next_action_time = G.cur_time + t;
 564 }
 565
 566 /*
 567  * Peer clock filter and its helpers
 568  */
 569 static void
 570 filter_datapoints(peer_t *p)
 571 {
 572         int i, idx;
 573         double sum, wavg;
 574         datapoint_t *fdp;
 575
 576 #if 0
 577 /* Simulations have shown that use of *averaged* offset for p->filter_offset
 578  * is in fact worse than simply using last received one: with large poll intervals
 579  * (>= 2048) averaging code uses offset values which are outdated by hours,
 580  * and time/frequency correction goes totally wrong when fed essentially bogus offsets.
 581  */
 582         int got_newest;
 583         double minoff, maxoff, w;
 584         double x = x; /* for compiler */
 585         double oldest_off = oldest_off;
 586         double oldest_age = oldest_age;
 587         double newest_off = newest_off;
 588         double newest_age = newest_age;
 589
 590         fdp = p->filter_datapoint;
 591
 592         minoff = maxoff = fdp[0].d_offset;
 593         for (i = 1; i < NUM_DATAPOINTS; i++) {
 594                 if (minoff > fdp[i].d_offset)
 595                         minoff = fdp[i].d_offset;
 596                 if (maxoff < fdp[i].d_offset)
 597                         maxoff = fdp[i].d_offset;
 598         }
 599
 600         idx = p->datapoint_idx; /* most recent datapoint's index */
 601         /* Average offset:
 602          * Drop two outliers and take weighted average of the rest:
 603          * most_recent/2 + older1/4 + older2/8 ... + older5/32 + older6/32
 604          * we use older6/32, not older6/64 since sum of weights should be 1:
 605          * 1/2 + 1/4 + 1/8 + 1/16 + 1/32 + 1/32 = 1
 606          */
 607         wavg = 0;
 608         w = 0.5;
 609         /*                     n-1
 610          *                     ---    dispersion(i)
 611          * filter_dispersion =  \     -------------
 612          *                      /       (i+1)
 613          *                     ---     2
 614          *                     i=0
 615          */
 616         got_newest = 0;
 617         sum = 0;
 618         for (i = 0; i < NUM_DATAPOINTS; i++) {
 619                 VERB5 {
 620                         bb_error_msg("datapoint[%d]: off:%f disp:%f(%f) age:%f%s",
 621                                 i,
 622                                 fdp[idx].d_offset,
 623                                 fdp[idx].d_dispersion, dispersion(&fdp[idx]),
 624                                 G.cur_time - fdp[idx].d_recv_time,
 625                                 (minoff == fdp[idx].d_offset || maxoff == fdp[idx].d_offset)
 626                                         ? " (outlier by offset)" : ""
 627                         );
 628                 }
 629
 630                 sum += dispersion(&fdp[idx]) / (2 << i);
 631
 632                 if (minoff == fdp[idx].d_offset) {
 633                         minoff -= 1; /* so that we don't match it ever again */
 634                 } else
 635                 if (maxoff == fdp[idx].d_offset) {
 636                         maxoff += 1;
 637                 } else {
 638                         oldest_off = fdp[idx].d_offset;
 639                         oldest_age = G.cur_time - fdp[idx].d_recv_time;
 640                         if (!got_newest) {
 641                                 got_newest = 1;
 642                                 newest_off = oldest_off;
 643                                 newest_age = oldest_age;
 644                         }
 645                         x = oldest_off * w;
 646                         wavg += x;
 647                         w /= 2;
 648                 }
 649
 650                 idx = (idx - 1) & (NUM_DATAPOINTS - 1);
 651         }
 652         p->filter_dispersion = sum;
 653         wavg += x; /* add another older6/64 to form older6/32 */
 654         /* Fix systematic underestimation with large poll intervals.
 655          * Imagine that we still have a bit of uncorrected drift,
 656          * and poll interval is big (say, 100 sec). Offsets form a progression:
 657          * 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 - 0.7 is most recent.
 658          * The algorithm above drops 0.0 and 0.7 as outliers,
 659          * and then we have this estimation, ~25% off from 0.7:
 660          * 0.1/32 + 0.2/32 + 0.3/16 + 0.4/8 + 0.5/4 + 0.6/2 = 0.503125
 661          */
 662         x = oldest_age - newest_age;
 663         if (x != 0) {
 664                 x = newest_age / x; /* in above example, 100 / (600 - 100) */
 665                 if (x < 1) { /* paranoia check */
 666                         x = (newest_off - oldest_off) * x; /* 0.5 * 100/500 = 0.1 */
 667                         wavg += x;
 668                 }
 669         }
 670         p->filter_offset = wavg;
 671
 672 #else
 673
 674         fdp = p->filter_datapoint;
 675         idx = p->datapoint_idx; /* most recent datapoint's index */
 676
 677         /* filter_offset: simply use the most recent value */
 678         p->filter_offset = fdp[idx].d_offset;
 679
 680         /*                     n-1
 681          *                     ---    dispersion(i)
 682          * filter_dispersion =  \     -------------
 683          *                      /       (i+1)
 684          *                     ---     2
 685          *                     i=0
 686          */
 687         wavg = 0;
 688         sum = 0;
 689         for (i = 0; i < NUM_DATAPOINTS; i++) {
 690                 sum += dispersion(&fdp[idx]) / (2 << i);
 691                 wavg += fdp[idx].d_offset;
 692                 idx = (idx - 1) & (NUM_DATAPOINTS - 1);
 693         }
 694         wavg /= NUM_DATAPOINTS;
 695         p->filter_dispersion = sum;
 696 #endif
 697
 698         /*                  +-----                 -----+ ^ 1/2
 699          *                  |       n-1                 |
 700          *                  |       ---                 |
 701          *                  |  1    \                2  |
 702          * filter_jitter =  | --- * /  (avg-offset_j)   |
 703          *                  |  n    ---                 |
 704          *                  |       j=0                 |
 705          *                  +-----                 -----+
 706          * where n is the number of valid datapoints in the filter (n > 1);
 707          * if filter_jitter < precision then filter_jitter = precision
 708          */
 709         sum = 0;
 710         for (i = 0; i < NUM_DATAPOINTS; i++) {
 711                 sum += SQUARE(wavg - fdp[i].d_offset);
 712         }
 713         sum = SQRT(sum / NUM_DATAPOINTS);
 714         p->filter_jitter = sum > G_precision_sec ? sum : G_precision_sec;
 715
 716         VERB4 bb_error_msg("filter offset:%+f disp:%f jitter:%f",
 717                         p->filter_offset,
 718                         p->filter_dispersion,
 719                         p->filter_jitter);
 720 }
 721
 722 static void
 723 reset_peer_stats(peer_t *p, double offset)
 724 {
 725         int i;
 726         bool small_ofs = fabs(offset) < 16 * STEP_THRESHOLD;
 727
 728         /* Used to set p->filter_datapoint[i].d_dispersion = MAXDISP
 729          * and clear reachable bits, but this proved to be too agressive:
 730          * after step (tested with suspinding laptop for ~30 secs),
 731          * this caused all previous data to be considered invalid,
 732          * making us needing to collect full ~8 datapoins per peer
 733          * after step in order to start trusting them.
 734          * In turn, this was making poll interval decrease even after
 735          * step was done. (Poll interval decreases already before step
 736          * in this scenario, because we see large offsets and end up with
 737          * no good peer to select).
 738          */
 739
 740         for (i = 0; i < NUM_DATAPOINTS; i++) {
 741                 if (small_ofs) {
 742                         p->filter_datapoint[i].d_recv_time += offset;
 743                         if (p->filter_datapoint[i].d_offset != 0) {
 744                                 p->filter_datapoint[i].d_offset -= offset;
 745                                 //bb_error_msg("p->filter_datapoint[%d].d_offset %f -> %f",
 746                                 //      i,
 747                                 //      p->filter_datapoint[i].d_offset + offset,
 748                                 //      p->filter_datapoint[i].d_offset);
 749                         }
 750                 } else {
 751                         p->filter_datapoint[i].d_recv_time  = G.cur_time;
 752                         p->filter_datapoint[i].d_offset     = 0;
 753                         /*p->filter_datapoint[i].d_dispersion = MAXDISP;*/
 754                 }
 755         }
 756         if (small_ofs) {
 757                 p->lastpkt_recv_time += offset;
 758         } else {
 759                 /*p->reachable_bits = 0;*/
 760                 p->lastpkt_recv_time = G.cur_time;
 761         }
 762         filter_datapoints(p); /* recalc p->filter_xxx */
 763         VERB6 bb_error_msg("%s->lastpkt_recv_time=%f", p->p_dotted, p->lastpkt_recv_time);
 764 }
 765
 766 static void
 767 add_peers(const char *s)
 768 {
 769         peer_t *p;
 770
 771         p = xzalloc(sizeof(*p));
 772         p->p_lsa = xhost2sockaddr(s, 123);
 773         p->p_dotted = xmalloc_sockaddr2dotted_noport(&p->p_lsa->u.sa);
 774         p->p_fd = -1;
 775         p->p_xmt_msg.m_status = MODE_CLIENT | (NTP_VERSION << 3);
 776         p->next_action_time = G.cur_time; /* = set_next(p, 0); */
 777         reset_peer_stats(p, 16 * STEP_THRESHOLD);
 778
 779         llist_add_to(&G.ntp_peers, p);
 780         G.peer_cnt++;
 781 }
 782
 783 static int
 784 do_sendto(int fd,
 785                 const struct sockaddr *from, const struct sockaddr *to, socklen_t addrlen,
 786                 msg_t *msg, ssize_t len)
 787 {
 788         ssize_t ret;
 789
 790         errno = 0;
 791         if (!from) {
 792                 ret = sendto(fd, msg, len, MSG_DONTWAIT, to, addrlen);
 793         } else {
 794                 ret = send_to_from(fd, msg, len, MSG_DONTWAIT, to, from, addrlen);
 795         }
 796         if (ret != len) {
 797                 bb_perror_msg("send failed");
 798                 return -1;
 799         }
 800         return 0;
 801 }
 802
 803 static void
 804 send_query_to_peer(peer_t *p)
 805 {
 806         /* Why do we need to bind()?
 807          * See what happens when we don't bind:
 808          *
 809          * socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_IP) = 3
 810          * setsockopt(3, SOL_IP, IP_TOS, [16], 4) = 0
 811          * gettimeofday({1259071266, 327885}, NULL) = 0
 812          * sendto(3, "xxx", 48, MSG_DONTWAIT, {sa_family=AF_INET, sin_port=htons(123), sin_addr=inet_addr("10.34.32.125")}, 16) = 48
 813          * ^^^ we sent it from some source port picked by kernel.
 814          * time(NULL)              = 1259071266
 815          * write(2, "ntpd: entering poll 15 secs\n", 28) = 28
 816          * poll([{fd=3, events=POLLIN}], 1, 15000) = 1 ([{fd=3, revents=POLLIN}])
 817          * recv(3, "yyy", 68, MSG_DONTWAIT) = 48
 818          * ^^^ this recv will receive packets to any local port!
 819          *
 820          * Uncomment this and use strace to see it in action:
 821          */
 822 #define PROBE_LOCAL_ADDR /* { len_and_sockaddr lsa; lsa.len = LSA_SIZEOF_SA; getsockname(p->query.fd, &lsa.u.sa, &lsa.len); } */
 823
 824         if (p->p_fd == -1) {
 825                 int fd, family;
 826                 len_and_sockaddr *local_lsa;
 827
 828                 family = p->p_lsa->u.sa.sa_family;
 829                 p->p_fd = fd = xsocket_type(&local_lsa, family, SOCK_DGRAM);
 830                 /* local_lsa has "null" address and port 0 now.
 831                  * bind() ensures we have a *particular port* selected by kernel
 832                  * and remembered in p->p_fd, thus later recv(p->p_fd)
 833                  * receives only packets sent to this port.
 834                  */
 835                 PROBE_LOCAL_ADDR
 836                 xbind(fd, &local_lsa->u.sa, local_lsa->len);
 837                 PROBE_LOCAL_ADDR
 838 #if ENABLE_FEATURE_IPV6
 839                 if (family == AF_INET)
 840 #endif
 841                         setsockopt(fd, IPPROTO_IP, IP_TOS, &const_IPTOS_LOWDELAY, sizeof(const_IPTOS_LOWDELAY));
 842                 free(local_lsa);
 843         }
 844
 845         /* Emit message _before_ attempted send. Think of a very short
 846          * roundtrip networks: we need to go back to recv loop ASAP,
 847          * to reduce delay. Printing messages after send works against that.
 848          */
 849         VERB1 bb_error_msg("sending query to %s", p->p_dotted);
 850
 851         /*
 852          * Send out a random 64-bit number as our transmit time.  The NTP
 853          * server will copy said number into the originate field on the
 854          * response that it sends us.  This is totally legal per the SNTP spec.
 855          *
 856          * The impact of this is two fold: we no longer send out the current
 857          * system time for the world to see (which may aid an attacker), and
 858          * it gives us a (not very secure) way of knowing that we're not
 859          * getting spoofed by an attacker that can't capture our traffic
 860          * but can spoof packets from the NTP server we're communicating with.
 861          *
 862          * Save the real transmit timestamp locally.
 863          */
 864         p->p_xmt_msg.m_xmttime.int_partl = rand();
 865         p->p_xmt_msg.m_xmttime.fractionl = rand();
 866         p->p_xmttime = gettime1900d();
 867
 868         /* Were doing it only if sendto worked, but
 869          * loss of sync detection needs reachable_bits updated
 870          * even if sending fails *locally*:
 871          * "network is unreachable" because cable was pulled?
 872          * We still need to declare "unsync" if this condition persists.
 873          */
 874         p->reachable_bits <<= 1;
 875
 876         if (do_sendto(p->p_fd, /*from:*/ NULL, /*to:*/ &p->p_lsa->u.sa, /*addrlen:*/ p->p_lsa->len,
 877                         &p->p_xmt_msg, NTP_MSGSIZE_NOAUTH) == -1
 878         ) {
 879                 close(p->p_fd);
 880                 p->p_fd = -1;
 881                 /*
 882                  * We know that we sent nothing.
 883                  * We can retry *soon* without fearing
 884                  * that we are flooding the peer.
 885                  */
 886                 set_next(p, RETRY_INTERVAL);
 887                 return;
 888         }
 889
 890         set_next(p, RESPONSE_INTERVAL);
 891 }
 892
 893
 894 /* Note that there is no provision to prevent several run_scripts
 895  * to be started in quick succession. In fact, it happens rather often
 896  * if initial syncronization results in a step.
 897  * You will see "step" and then "stratum" script runs, sometimes
 898  * as close as only 0.002 seconds apart.
 899  * Script should be ready to deal with this.
 900  */
 901 static void run_script(const char *action, double offset)
 902 {
 903         char *argv[3];
 904         char *env1, *env2, *env3, *env4;
 905
 906         G.last_script_run = G.cur_time;
 907
 908         if (!G.script_name)
 909                 return;
 910
 911         argv[0] = (char*) G.script_name;
 912         argv[1] = (char*) action;
 913         argv[2] = NULL;
 914
 915         VERB1 bb_error_msg("executing '%s %s'", G.script_name, action);
 916
 917         env1 = xasprintf("%s=%u", "stratum", G.stratum);
 918         putenv(env1);
 919         env2 = xasprintf("%s=%ld", "freq_drift_ppm", G.kernel_freq_drift);
 920         putenv(env2);
 921         env3 = xasprintf("%s=%u", "poll_interval", 1 << G.poll_exp);
 922         putenv(env3);
 923         env4 = xasprintf("%s=%f", "offset", offset);
 924         putenv(env4);
 925         /* Other items of potential interest: selected peer,
 926          * rootdelay, reftime, rootdisp, refid, ntp_status,
 927          * last_update_offset, last_update_recv_time, discipline_jitter,
 928          * how many peers have reachable_bits = 0?
 929          */
 930
 931         /* Don't want to wait: it may run hwclock --systohc, and that
 932          * may take some time (seconds): */
 933         /*spawn_and_wait(argv);*/
 934         spawn(argv);
 935
 936         unsetenv("stratum");
 937         unsetenv("freq_drift_ppm");
 938         unsetenv("poll_interval");
 939         unsetenv("offset");
 940         free(env1);
 941         free(env2);
 942         free(env3);
 943         free(env4);
 944 }
 945
 946 static NOINLINE void
 947 step_time(double offset)
 948 {
 949         llist_t *item;
 950         double dtime;
 951         struct timeval tvc, tvn;
 952         char buf[sizeof("yyyy-mm-dd hh:mm:ss") + /*paranoia:*/ 4];
 953         time_t tval;
 954
 955         gettimeofday(&tvc, NULL); /* never fails */
 956         dtime = tvc.tv_sec + (1.0e-6 * tvc.tv_usec) + offset;
 957         d_to_tv(dtime, &tvn);
 958         if (settimeofday(&tvn, NULL) == -1)
 959                 bb_perror_msg_and_die("settimeofday");
 960
 961         VERB2 {
 962                 tval = tvc.tv_sec;
 963                 strftime_YYYYMMDDHHMMSS(buf, sizeof(buf), &tval);
 964                 bb_error_msg("current time is %s.%06u", buf, (unsigned)tvc.tv_usec);
 965         }
 966         tval = tvn.tv_sec;
 967         strftime_YYYYMMDDHHMMSS(buf, sizeof(buf), &tval);
 968         bb_error_msg("setting time to %s.%06u (offset %+fs)", buf, (unsigned)tvn.tv_usec, offset);
 969
 970         /* Correct various fields which contain time-relative values: */
 971
 972         /* Globals: */
 973         G.cur_time += offset;
 974         G.last_update_recv_time += offset;
 975         G.last_script_run += offset;
 976
 977         /* p->lastpkt_recv_time, p->next_action_time and such: */
 978         for (item = G.ntp_peers; item != NULL; item = item->link) {
 979                 peer_t *pp = (peer_t *) item->data;
 980                 reset_peer_stats(pp, offset);
 981                 //bb_error_msg("offset:%+f pp->next_action_time:%f -> %f",
 982                 //      offset, pp->next_action_time, pp->next_action_time + offset);
 983                 pp->next_action_time += offset;
 984                 if (pp->p_fd >= 0) {
 985                         /* We wait for reply from this peer too.
 986                          * But due to step we are doing, reply's data is no longer
 987                          * useful (in fact, it'll be bogus). Stop waiting for it.
 988                          */
 989                         close(pp->p_fd);
 990                         pp->p_fd = -1;
 991                         set_next(pp, RETRY_INTERVAL);
 992                 }
 993         }
 994 }
 995
 996 static void clamp_pollexp_and_set_MAXSTRAT(void)
 997 {
 998         if (G.poll_exp < MINPOLL)
 999                 G.poll_exp = MINPOLL;
1000         if (G.poll_exp > BIGPOLL)
1001                 G.poll_exp = BIGPOLL;
1002         G.polladj_count = 0;
1003         G.stratum = MAXSTRAT;
1004 }
1005
1006
1007 /*
1008  * Selection and clustering, and their helpers
1009  */
1010 typedef struct {
1011         peer_t *p;
1012         int    type;
1013         double edge;
1014         double opt_rd; /* optimization */
1015 } point_t;
1016 static int
1017 compare_point_edge(const void *aa, const void *bb)
1018 {
1019         const point_t *a = aa;
1020         const point_t *b = bb;
1021         if (a->edge < b->edge) {
1022                 return -1;
1023         }
1024         return (a->edge > b->edge);
1025 }
1026 typedef struct {
1027         peer_t *p;
1028         double metric;
1029 } survivor_t;
1030 static int
1031 compare_survivor_metric(const void *aa, const void *bb)
1032 {
1033         const survivor_t *a = aa;
1034         const survivor_t *b = bb;
1035         if (a->metric < b->metric) {
1036                 return -1;
1037         }
1038         return (a->metric > b->metric);
1039 }
1040 static int
1041 fit(peer_t *p, double rd)
1042 {
1043         if ((p->reachable_bits & (p->reachable_bits-1)) == 0) {
1044                 /* One or zero bits in reachable_bits */
1045                 VERB4 bb_error_msg("peer %s unfit for selection: unreachable", p->p_dotted);
1046                 return 0;
1047         }
1048 #if 0 /* we filter out such packets earlier */
1049         if ((p->lastpkt_status & LI_ALARM) == LI_ALARM
1050          || p->lastpkt_stratum >= MAXSTRAT
1051         ) {
1052                 VERB4 bb_error_msg("peer %s unfit for selection: bad status/stratum", p->p_dotted);
1053                 return 0;
1054         }
1055 #endif
1056         /* rd is root_distance(p) */
1057         if (rd > MAXDIST + FREQ_TOLERANCE * (1 << G.poll_exp)) {
1058                 VERB4 bb_error_msg("peer %s unfit for selection: root distance too high", p->p_dotted);
1059                 return 0;
1060         }
1061 //TODO
1062 //      /* Do we have a loop? */
1063 //      if (p->refid == p->dstaddr || p->refid == s.refid)
1064 //              return 0;
1065         return 1;
1066 }
1067 static peer_t*
1068 select_and_cluster(void)
1069 {
1070         peer_t     *p;
1071         llist_t    *item;
1072         int        i, j;
1073         int        size = 3 * G.peer_cnt;
1074         /* for selection algorithm */
1075         point_t    point[size];
1076         unsigned   num_points, num_candidates;
1077         double     low, high;
1078         unsigned   num_falsetickers;
1079         /* for cluster algorithm */
1080         survivor_t survivor[size];
1081         unsigned   num_survivors;
1082
1083         /* Selection */
1084
1085         num_points = 0;
1086         item = G.ntp_peers;
1087         if (G.initial_poll_complete) while (item != NULL) {
1088                 double rd, offset;
1089
1090                 p = (peer_t *) item->data;
1091                 rd = root_distance(p);
1092                 offset = p->filter_offset;
1093                 if (!fit(p, rd)) {
1094                         item = item->link;
1095                         continue;
1096                 }
1097
1098                 VERB5 bb_error_msg("interval: [%f %f %f] %s",
1099                                 offset - rd,
1100                                 offset,
1101                                 offset + rd,
1102                                 p->p_dotted
1103                 );
1104                 point[num_points].p = p;
1105                 point[num_points].type = -1;
1106                 point[num_points].edge = offset - rd;
1107                 point[num_points].opt_rd = rd;
1108                 num_points++;
1109                 point[num_points].p = p;
1110                 point[num_points].type = 0;
1111                 point[num_points].edge = offset;
1112                 point[num_points].opt_rd = rd;
1113                 num_points++;
1114                 point[num_points].p = p;
1115                 point[num_points].type = 1;
1116                 point[num_points].edge = offset + rd;
1117                 point[num_points].opt_rd = rd;
1118                 num_points++;
1119                 item = item->link;
1120         }
1121         num_candidates = num_points / 3;
1122         if (num_candidates == 0) {
1123                 VERB3 bb_error_msg("no valid datapoints%s", ", no peer selected");
1124                 return NULL;
1125         }
1126 //TODO: sorting does not seem to be done in reference code
1127         qsort(point, num_points, sizeof(point[0]), compare_point_edge);
1128
1129         /* Start with the assumption that there are no falsetickers.
1130          * Attempt to find a nonempty intersection interval containing
1131          * the midpoints of all truechimers.
1132          * If a nonempty interval cannot be found, increase the number
1133          * of assumed falsetickers by one and try again.
1134          * If a nonempty interval is found and the number of falsetickers
1135          * is less than the number of truechimers, a majority has been found
1136          * and the midpoint of each truechimer represents
1137          * the candidates available to the cluster algorithm.
1138          */
1139         num_falsetickers = 0;
1140         while (1) {
1141                 int c;
1142                 unsigned num_midpoints = 0;
1143
1144                 low = 1 << 9;
1145                 high = - (1 << 9);
1146                 c = 0;
1147                 for (i = 0; i < num_points; i++) {
1148                         /* We want to do:
1149                          * if (point[i].type == -1) c++;
1150                          * if (point[i].type == 1) c--;
1151                          * and it's simpler to do it this way:
1152                          */
1153                         c -= point[i].type;
1154                         if (c >= num_candidates - num_falsetickers) {
1155                                 /* If it was c++ and it got big enough... */
1156                                 low = point[i].edge;
1157                                 break;
1158                         }
1159                         if (point[i].type == 0)
1160                                 num_midpoints++;
1161                 }
1162                 c = 0;
1163                 for (i = num_points-1; i >= 0; i--) {
1164                         c += point[i].type;
1165                         if (c >= num_candidates - num_falsetickers) {
1166                                 high = point[i].edge;
1167                                 break;
1168                         }
1169                         if (point[i].type == 0)
1170                                 num_midpoints++;
1171                 }
1172                 /* If the number of midpoints is greater than the number
1173                  * of allowed falsetickers, the intersection contains at
1174                  * least one truechimer with no midpoint - bad.
1175                  * Also, interval should be nonempty.
1176                  */
1177                 if (num_midpoints <= num_falsetickers && low < high)
1178                         break;
1179                 num_falsetickers++;
1180                 if (num_falsetickers * 2 >= num_candidates) {
1181                         VERB3 bb_error_msg("falsetickers:%d, candidates:%d%s",
1182                                         num_falsetickers, num_candidates,
1183                                         ", no peer selected");
1184                         return NULL;
1185                 }
1186         }
1187         VERB4 bb_error_msg("selected interval: [%f, %f]; candidates:%d falsetickers:%d",
1188                         low, high, num_candidates, num_falsetickers);
1189
1190         /* Clustering */
1191
1192         /* Construct a list of survivors (p, metric)
1193          * from the chime list, where metric is dominated
1194          * first by stratum and then by root distance.
1195          * All other things being equal, this is the order of preference.
1196          */
1197         num_survivors = 0;
1198         for (i = 0; i < num_points; i++) {
1199                 if (point[i].edge < low || point[i].edge > high)
1200                         continue;
1201                 p = point[i].p;
1202                 survivor[num_survivors].p = p;
1203                 /* x.opt_rd == root_distance(p); */
1204                 survivor[num_survivors].metric = MAXDIST * p->lastpkt_stratum + point[i].opt_rd;
1205                 VERB5 bb_error_msg("survivor[%d] metric:%f peer:%s",
1206                         num_survivors, survivor[num_survivors].metric, p->p_dotted);
1207                 num_survivors++;
1208         }
1209         /* There must be at least MIN_SELECTED survivors to satisfy the
1210          * correctness assertions. Ordinarily, the Byzantine criteria
1211          * require four survivors, but for the demonstration here, one
1212          * is acceptable.
1213          */
1214         if (num_survivors < MIN_SELECTED) {
1215                 VERB3 bb_error_msg("survivors:%d%s",
1216                                 num_survivors,
1217                                 ", no peer selected");
1218                 return NULL;
1219         }
1220
1221 //looks like this is ONLY used by the fact that later we pick survivor[0].
1222 //we can avoid sorting then, just find the minimum once!
1223         qsort(survivor, num_survivors, sizeof(survivor[0]), compare_survivor_metric);
1224
1225         /* For each association p in turn, calculate the selection
1226          * jitter p->sjitter as the square root of the sum of squares
1227          * (p->offset - q->offset) over all q associations. The idea is
1228          * to repeatedly discard the survivor with maximum selection
1229          * jitter until a termination condition is met.
1230          */
1231         while (1) {
1232                 unsigned max_idx = max_idx;
1233                 double max_selection_jitter = max_selection_jitter;
1234                 double min_jitter = min_jitter;
1235
1236                 if (num_survivors <= MIN_CLUSTERED) {
1237                         VERB4 bb_error_msg("num_survivors %d <= %d, not discarding more",
1238                                         num_survivors, MIN_CLUSTERED);
1239                         break;
1240                 }
1241
1242                 /* To make sure a few survivors are left
1243                  * for the clustering algorithm to chew on,
1244                  * we stop if the number of survivors
1245                  * is less than or equal to MIN_CLUSTERED (3).
1246                  */
1247                 for (i = 0; i < num_survivors; i++) {
1248                         double selection_jitter_sq;
1249
1250                         p = survivor[i].p;
1251                         if (i == 0 || p->filter_jitter < min_jitter)
1252                                 min_jitter = p->filter_jitter;
1253
1254                         selection_jitter_sq = 0;
1255                         for (j = 0; j < num_survivors; j++) {
1256                                 peer_t *q = survivor[j].p;
1257                                 selection_jitter_sq += SQUARE(p->filter_offset - q->filter_offset);
1258                         }
1259                         if (i == 0 || selection_jitter_sq > max_selection_jitter) {
1260                                 max_selection_jitter = selection_jitter_sq;
1261                                 max_idx = i;
1262                         }
1263                         VERB6 bb_error_msg("survivor %d selection_jitter^2:%f",
1264                                         i, selection_jitter_sq);
1265                 }
1266                 max_selection_jitter = SQRT(max_selection_jitter / num_survivors);
1267                 VERB5 bb_error_msg("max_selection_jitter (at %d):%f min_jitter:%f",
1268                                 max_idx, max_selection_jitter, min_jitter);
1269
1270                 /* If the maximum selection jitter is less than the
1271                  * minimum peer jitter, then tossing out more survivors
1272                  * will not lower the minimum peer jitter, so we might
1273                  * as well stop.
1274                  */
1275                 if (max_selection_jitter < min_jitter) {
1276                         VERB4 bb_error_msg("max_selection_jitter:%f < min_jitter:%f, num_survivors:%d, not discarding more",
1277                                         max_selection_jitter, min_jitter, num_survivors);
1278                         break;
1279                 }
1280
1281                 /* Delete survivor[max_idx] from the list
1282                  * and go around again.
1283                  */
1284                 VERB6 bb_error_msg("dropping survivor %d", max_idx);
1285                 num_survivors--;
1286                 while (max_idx < num_survivors) {
1287                         survivor[max_idx] = survivor[max_idx + 1];
1288                         max_idx++;
1289                 }
1290         }
1291
1292         if (0) {
1293                 /* Combine the offsets of the clustering algorithm survivors
1294                  * using a weighted average with weight determined by the root
1295                  * distance. Compute the selection jitter as the weighted RMS
1296                  * difference between the first survivor and the remaining
1297                  * survivors. In some cases the inherent clock jitter can be
1298                  * reduced by not using this algorithm, especially when frequent
1299                  * clockhopping is involved. bbox: thus we don't do it.
1300                  */
1301                 double x, y, z, w;
1302                 y = z = w = 0;
1303                 for (i = 0; i < num_survivors; i++) {
1304                         p = survivor[i].p;
1305                         x = root_distance(p);
1306                         y += 1 / x;
1307                         z += p->filter_offset / x;
1308                         w += SQUARE(p->filter_offset - survivor[0].p->filter_offset) / x;
1309                 }
1310                 //G.cluster_offset = z / y;
1311                 //G.cluster_jitter = SQRT(w / y);
1312         }
1313
1314         /* Pick the best clock. If the old system peer is on the list
1315          * and at the same stratum as the first survivor on the list,
1316          * then don't do a clock hop. Otherwise, select the first
1317          * survivor on the list as the new system peer.
1318          */
1319         p = survivor[0].p;
1320         if (G.last_update_peer
1321          && G.last_update_peer->lastpkt_stratum <= p->lastpkt_stratum
1322         ) {
1323                 /* Starting from 1 is ok here */
1324                 for (i = 1; i < num_survivors; i++) {
1325                         if (G.last_update_peer == survivor[i].p) {
1326                                 VERB5 bb_error_msg("keeping old synced peer");
1327                                 p = G.last_update_peer;
1328                                 goto keep_old;
1329                         }
1330                 }
1331         }
1332         G.last_update_peer = p;
1333  keep_old:
1334         VERB4 bb_error_msg("selected peer %s filter_offset:%+f age:%f",
1335                         p->p_dotted,
1336                         p->filter_offset,
1337                         G.cur_time - p->lastpkt_recv_time
1338         );
1339         return p;
1340 }
1341
1342
1343 /*
1344  * Local clock discipline and its helpers
1345  */
1346 static void
1347 set_new_values(int disc_state, double offset, double recv_time)
1348 {
1349         /* Enter new state and set state variables. Note we use the time
1350          * of the last clock filter sample, which must be earlier than
1351          * the current time.
1352          */
1353         VERB4 bb_error_msg("disc_state=%d last update offset=%f recv_time=%f",
1354                         disc_state, offset, recv_time);
1355         G.discipline_state = disc_state;
1356         G.last_update_offset = offset;
1357         G.last_update_recv_time = recv_time;
1358 }
1359 /* Return: -1: decrease poll interval, 0: leave as is, 1: increase */
1360 static NOINLINE int
1361 update_local_clock(peer_t *p)
1362 {
1363         int rc;
1364         struct timex tmx;
1365         /* Note: can use G.cluster_offset instead: */
1366         double offset = p->filter_offset;
1367         double recv_time = p->lastpkt_recv_time;
1368         double abs_offset;
1369 #if !USING_KERNEL_PLL_LOOP
1370         double freq_drift;
1371 #endif
1372 #if !USING_KERNEL_PLL_LOOP || USING_INITIAL_FREQ_ESTIMATION
1373         double since_last_update;
1374 #endif
1375         double etemp, dtemp;
1376
1377         abs_offset = fabs(offset);
1378
1379 #if 0
1380         /* If needed, -S script can do it by looking at $offset
1381          * env var and killing parent */
1382         /* If the offset is too large, give up and go home */
1383         if (abs_offset > PANIC_THRESHOLD) {
1384                 bb_error_msg_and_die("offset %f far too big, exiting", offset);
1385         }
1386 #endif
1387
1388         /* If this is an old update, for instance as the result
1389          * of a system peer change, avoid it. We never use
1390          * an old sample or the same sample twice.
1391          */
1392         if (recv_time <= G.last_update_recv_time) {
1393                 VERB3 bb_error_msg("update from %s: same or older datapoint, not using it",
1394                         p->p_dotted);
1395                 return 0; /* "leave poll interval as is" */
1396         }
1397
1398         /* Clock state machine transition function. This is where the
1399          * action is and defines how the system reacts to large time
1400          * and frequency errors.
1401          */
1402 #if !USING_KERNEL_PLL_LOOP || USING_INITIAL_FREQ_ESTIMATION
1403         since_last_update = recv_time - G.reftime;
1404 #endif
1405 #if !USING_KERNEL_PLL_LOOP
1406         freq_drift = 0;
1407 #endif
1408 #if USING_INITIAL_FREQ_ESTIMATION
1409         if (G.discipline_state == STATE_FREQ) {
1410                 /* Ignore updates until the stepout threshold */
1411                 if (since_last_update < WATCH_THRESHOLD) {
1412                         VERB4 bb_error_msg("measuring drift, datapoint ignored, %f sec remains",
1413                                         WATCH_THRESHOLD - since_last_update);
1414                         return 0; /* "leave poll interval as is" */
1415                 }
1416 # if !USING_KERNEL_PLL_LOOP
1417                 freq_drift = (offset - G.last_update_offset) / since_last_update;
1418 # endif
1419         }
1420 #endif
1421
1422         /* There are two main regimes: when the
1423          * offset exceeds the step threshold and when it does not.
1424          */
1425         if (abs_offset > STEP_THRESHOLD) {
1426 #if 0
1427                 double remains;
1428
1429 // This "spike state" seems to be useless, peer selection already drops
1430 // occassional "bad" datapoints. If we are here, there were _many_
1431 // large offsets. When a few first large offsets are seen,
1432 // we end up in "no valid datapoints, no peer selected" state.
1433 // Only when enough of them are seen (which means it's not a fluke),
1434 // we end up here. Looks like _our_ clock is off.
1435                 switch (G.discipline_state) {
1436                 case STATE_SYNC:
1437                         /* The first outlyer: ignore it, switch to SPIK state */
1438                         VERB3 bb_error_msg("update from %s: offset:%+f, spike%s",
1439                                 p->p_dotted, offset,
1440                                 "");
1441                         G.discipline_state = STATE_SPIK;
1442                         return -1; /* "decrease poll interval" */
1443
1444                 case STATE_SPIK:
1445                         /* Ignore succeeding outlyers until either an inlyer
1446                          * is found or the stepout threshold is exceeded.
1447                          */
1448                         remains = WATCH_THRESHOLD - since_last_update;
1449                         if (remains > 0) {
1450                                 VERB3 bb_error_msg("update from %s: offset:%+f, spike%s",
1451                                         p->p_dotted, offset,
1452                                         ", datapoint ignored");
1453                                 return -1; /* "decrease poll interval" */
1454                         }
1455                         /* fall through: we need to step */
1456                 } /* switch */
1457 #endif
1458
1459                 /* Step the time and clamp down the poll interval.
1460                  *
1461                  * In NSET state an initial frequency correction is
1462                  * not available, usually because the frequency file has
1463                  * not yet been written. Since the time is outside the
1464                  * capture range, the clock is stepped. The frequency
1465                  * will be set directly following the stepout interval.
1466                  *
1467                  * In FSET state the initial frequency has been set
1468                  * from the frequency file. Since the time is outside
1469                  * the capture range, the clock is stepped immediately,
1470                  * rather than after the stepout interval. Guys get
1471                  * nervous if it takes 17 minutes to set the clock for
1472                  * the first time.
1473                  *
1474                  * In SPIK state the stepout threshold has expired and
1475                  * the phase is still above the step threshold. Note
1476                  * that a single spike greater than the step threshold
1477                  * is always suppressed, even at the longer poll
1478                  * intervals.
1479                  */
1480                 VERB4 bb_error_msg("stepping time by %+f; poll_exp=MINPOLL", offset);
1481                 step_time(offset);
1482                 if (option_mask32 & OPT_q) {
1483                         /* We were only asked to set time once. Done. */
1484                         exit(0);
1485                 }
1486
1487                 clamp_pollexp_and_set_MAXSTRAT();
1488
1489                 run_script("step", offset);
1490
1491                 recv_time += offset;
1492
1493 #if USING_INITIAL_FREQ_ESTIMATION
1494                 if (G.discipline_state == STATE_NSET) {
1495                         set_new_values(STATE_FREQ, /*offset:*/ 0, recv_time);
1496                         return 1; /* "ok to increase poll interval" */
1497                 }
1498 #endif
1499                 abs_offset = offset = 0;
1500                 set_new_values(STATE_SYNC, offset, recv_time);
1501
1502         } else { /* abs_offset <= STEP_THRESHOLD */
1503
1504                 /* The ratio is calculated before jitter is updated to make
1505                  * poll adjust code more sensitive to large offsets.
1506                  */
1507                 G.offset_to_jitter_ratio = abs_offset / G.discipline_jitter;
1508
1509                 /* Compute the clock jitter as the RMS of exponentially
1510                  * weighted offset differences. Used by the poll adjust code.
1511                  */
1512                 etemp = SQUARE(G.discipline_jitter);
1513                 dtemp = SQUARE(offset - G.last_update_offset);
1514                 G.discipline_jitter = SQRT(etemp + (dtemp - etemp) / AVG);
1515                 if (G.discipline_jitter < G_precision_sec)
1516                         G.discipline_jitter = G_precision_sec;
1517
1518                 switch (G.discipline_state) {
1519                 case STATE_NSET:
1520                         if (option_mask32 & OPT_q) {
1521                                 /* We were only asked to set time once.
1522                                  * The clock is precise enough, no need to step.
1523                                  */
1524                                 exit(0);
1525                         }
1526 #if USING_INITIAL_FREQ_ESTIMATION
1527                         /* This is the first update received and the frequency
1528                          * has not been initialized. The first thing to do
1529                          * is directly measure the oscillator frequency.
1530                          */
1531                         set_new_values(STATE_FREQ, offset, recv_time);
1532 #else
1533                         set_new_values(STATE_SYNC, offset, recv_time);
1534 #endif
1535                         VERB4 bb_error_msg("transitioning to FREQ, datapoint ignored");
1536                         return 0; /* "leave poll interval as is" */
1537
1538 #if 0 /* this is dead code for now */
1539                 case STATE_FSET:
1540                         /* This is the first update and the frequency
1541                          * has been initialized. Adjust the phase, but
1542                          * don't adjust the frequency until the next update.
1543                          */
1544                         set_new_values(STATE_SYNC, offset, recv_time);
1545                         /* freq_drift remains 0 */
1546                         break;
1547 #endif
1548
1549 #if USING_INITIAL_FREQ_ESTIMATION
1550                 case STATE_FREQ:
1551                         /* since_last_update >= WATCH_THRESHOLD, we waited enough.
1552                          * Correct the phase and frequency and switch to SYNC state.
1553                          * freq_drift was already estimated (see code above)
1554                          */
1555                         set_new_values(STATE_SYNC, offset, recv_time);
1556                         break;
1557 #endif
1558
1559                 default:
1560 #if !USING_KERNEL_PLL_LOOP
1561                         /* Compute freq_drift due to PLL and FLL contributions.
1562                          *
1563                          * The FLL and PLL frequency gain constants
1564                          * depend on the poll interval and Allan
1565                          * intercept. The FLL is not used below one-half
1566                          * the Allan intercept. Above that the loop gain
1567                          * increases in steps to 1 / AVG.
1568                          */
1569                         if ((1 << G.poll_exp) > ALLAN / 2) {
1570                                 etemp = FLL - G.poll_exp;
1571                                 if (etemp < AVG)
1572                                         etemp = AVG;
1573                                 freq_drift += (offset - G.last_update_offset) / (MAXD(since_last_update, ALLAN) * etemp);
1574                         }
1575                         /* For the PLL the integration interval
1576                          * (numerator) is the minimum of the update
1577                          * interval and poll interval. This allows
1578                          * oversampling, but not undersampling.
1579                          */
1580                         etemp = MIND(since_last_update, (1 << G.poll_exp));
1581                         dtemp = (4 * PLL) << G.poll_exp;
1582                         freq_drift += offset * etemp / SQUARE(dtemp);
1583 #endif
1584                         set_new_values(STATE_SYNC, offset, recv_time);
1585                         break;
1586                 }
1587                 if (G.stratum != p->lastpkt_stratum + 1) {
1588                         G.stratum = p->lastpkt_stratum + 1;
1589                         run_script("stratum", offset);
1590                 }
1591         }
1592
1593         G.reftime = G.cur_time;
1594         G.ntp_status = p->lastpkt_status;
1595         G.refid = p->lastpkt_refid;
1596         G.rootdelay = p->lastpkt_rootdelay + p->lastpkt_delay;
1597         dtemp = p->filter_jitter; // SQRT(SQUARE(p->filter_jitter) + SQUARE(G.cluster_jitter));
1598         dtemp += MAXD(p->filter_dispersion + FREQ_TOLERANCE * (G.cur_time - p->lastpkt_recv_time) + abs_offset, MINDISP);
1599         G.rootdisp = p->lastpkt_rootdisp + dtemp;
1600         VERB4 bb_error_msg("updating leap/refid/reftime/rootdisp from peer %s", p->p_dotted);
1601
1602         /* We are in STATE_SYNC now, but did not do adjtimex yet.
1603          * (Any other state does not reach this, they all return earlier)
1604          * By this time, freq_drift and offset are set
1605          * to values suitable for adjtimex.
1606          */
1607 #if !USING_KERNEL_PLL_LOOP
1608         /* Calculate the new frequency drift and frequency stability (wander).
1609          * Compute the clock wander as the RMS of exponentially weighted
1610          * frequency differences. This is not used directly, but can,
1611          * along with the jitter, be a highly useful monitoring and
1612          * debugging tool.
1613          */
1614         dtemp = G.discipline_freq_drift + freq_drift;
1615         G.discipline_freq_drift = MAXD(MIND(MAXDRIFT, dtemp), -MAXDRIFT);
1616         etemp = SQUARE(G.discipline_wander);
1617         dtemp = SQUARE(dtemp);
1618         G.discipline_wander = SQRT(etemp + (dtemp - etemp) / AVG);
1619
1620         VERB4 bb_error_msg("discipline freq_drift=%.9f(int:%ld corr:%e) wander=%f",
1621                         G.discipline_freq_drift,
1622                         (long)(G.discipline_freq_drift * 65536e6),
1623                         freq_drift,
1624                         G.discipline_wander);
1625 #endif
1626         VERB4 {
1627                 memset(&tmx, 0, sizeof(tmx));
1628                 if (adjtimex(&tmx) < 0)
1629                         bb_perror_msg_and_die("adjtimex");
1630                 bb_error_msg("p adjtimex freq:%ld offset:%+ld status:0x%x tc:%ld",
1631                                 tmx.freq, tmx.offset, tmx.status, tmx.constant);
1632         }
1633
1634         memset(&tmx, 0, sizeof(tmx));
1635 #if 0
1636 //doesn't work, offset remains 0 (!) in kernel:
1637 //ntpd:  set adjtimex freq:1786097 tmx.offset:77487
1638 //ntpd: prev adjtimex freq:1786097 tmx.offset:0
1639 //ntpd:  cur adjtimex freq:1786097 tmx.offset:0
1640         tmx.modes = ADJ_FREQUENCY | ADJ_OFFSET;
1641         /* 65536 is one ppm */
1642         tmx.freq = G.discipline_freq_drift * 65536e6;
1643 #endif
1644         tmx.modes = ADJ_OFFSET | ADJ_STATUS | ADJ_TIMECONST;// | ADJ_MAXERROR | ADJ_ESTERROR;
1645         tmx.offset = (offset * 1000000); /* usec */
1646         tmx.status = STA_PLL;
1647         if (G.ntp_status & LI_PLUSSEC)
1648                 tmx.status |= STA_INS;
1649         if (G.ntp_status & LI_MINUSSEC)
1650                 tmx.status |= STA_DEL;
1651
1652         tmx.constant = G.poll_exp - 4;
1653         /* EXPERIMENTAL.
1654          * The below if statement should be unnecessary, but...
1655          * It looks like Linux kernel's PLL is far too gentle in changing
1656          * tmx.freq in response to clock offset. Offset keeps growing
1657          * and eventually we fall back to smaller poll intervals.
1658          * We can make correction more agressive (about x2) by supplying
1659          * PLL time constant which is one less than the real one.
1660          * To be on a safe side, let's do it only if offset is significantly
1661          * larger than jitter.
1662          */
1663         if (tmx.constant > 0 && G.offset_to_jitter_ratio >= TIMECONST_HACK_GATE)
1664                 tmx.constant--;
1665
1666         //tmx.esterror = (uint32_t)(clock_jitter * 1e6);
1667         //tmx.maxerror = (uint32_t)((sys_rootdelay / 2 + sys_rootdisp) * 1e6);
1668         rc = adjtimex(&tmx);
1669         if (rc < 0)
1670                 bb_perror_msg_and_die("adjtimex");
1671         /* NB: here kernel returns constant == G.poll_exp, not == G.poll_exp - 4.
1672          * Not sure why. Perhaps it is normal.
1673          */
1674         VERB4 bb_error_msg("adjtimex:%d freq:%ld offset:%+ld status:0x%x",
1675                                 rc, tmx.freq, tmx.offset, tmx.status);
1676         G.kernel_freq_drift = tmx.freq / 65536;
1677         VERB2 bb_error_msg("update from:%s offset:%+f jitter:%f clock drift:%+.3fppm tc:%d",
1678                         p->p_dotted, offset, G.discipline_jitter, (double)tmx.freq / 65536, (int)tmx.constant);
1679
1680         return 1; /* "ok to increase poll interval" */
1681 }
1682
1683
1684 /*
1685  * We've got a new reply packet from a peer, process it
1686  * (helpers first)
1687  */
1688 static unsigned
1689 poll_interval(int upper_bound)
1690 {
1691         unsigned interval, r, mask;
1692         interval = 1 << G.poll_exp;
1693         if (interval > upper_bound)
1694                 interval = upper_bound;
1695         mask = ((interval-1) >> 4) | 1;
1696         r = rand();
1697         interval += r & mask; /* ~ random(0..1) * interval/16 */
1698         VERB4 bb_error_msg("chose poll interval:%u (poll_exp:%d)", interval, G.poll_exp);
1699         return interval;
1700 }
1701 static void
1702 adjust_poll(int count)
1703 {
1704         G.polladj_count += count;
1705         if (G.polladj_count > POLLADJ_LIMIT) {
1706                 G.polladj_count = 0;
1707                 if (G.poll_exp < MAXPOLL) {
1708                         G.poll_exp++;
1709                         VERB4 bb_error_msg("polladj: discipline_jitter:%f ++poll_exp=%d",
1710                                         G.discipline_jitter, G.poll_exp);
1711                 }
1712         } else if (G.polladj_count < -POLLADJ_LIMIT || (count < 0 && G.poll_exp > BIGPOLL)) {
1713                 G.polladj_count = 0;
1714                 if (G.poll_exp > MINPOLL) {
1715                         llist_t *item;
1716
1717                         G.poll_exp--;
1718                         /* Correct p->next_action_time in each peer
1719                          * which waits for sending, so that they send earlier.
1720                          * Old pp->next_action_time are on the order
1721                          * of t + (1 << old_poll_exp) + small_random,
1722                          * we simply need to subtract ~half of that.
1723                          */
1724                         for (item = G.ntp_peers; item != NULL; item = item->link) {
1725                                 peer_t *pp = (peer_t *) item->data;
1726                                 if (pp->p_fd < 0)
1727                                         pp->next_action_time -= (1 << G.poll_exp);
1728                         }
1729                         VERB4 bb_error_msg("polladj: discipline_jitter:%f --poll_exp=%d",
1730                                         G.discipline_jitter, G.poll_exp);
1731                 }
1732         } else {
1733                 VERB4 bb_error_msg("polladj: count:%d", G.polladj_count);
1734         }
1735 }
1736 static NOINLINE void
1737 recv_and_process_peer_pkt(peer_t *p)
1738 {
1739         int         rc;
1740         ssize_t     size;
1741         msg_t       msg;
1742         double      T1, T2, T3, T4;
1743         double      offset;
1744         double      prev_delay, delay;
1745         unsigned    interval;
1746         datapoint_t *datapoint;
1747         peer_t      *q;
1748
1749         offset = 0;
1750
1751         /* We can recvfrom here and check from.IP, but some multihomed
1752          * ntp servers reply from their *other IP*.
1753          * TODO: maybe we should check at least what we can: from.port == 123?
1754          */
1755  recv_again:
1756         size = recv(p->p_fd, &msg, sizeof(msg), MSG_DONTWAIT);
1757         if (size < 0) {
1758                 if (errno == EINTR)
1759                         /* Signal caught */
1760                         goto recv_again;
1761                 if (errno == EAGAIN)
1762                         /* There was no packet after all
1763                          * (poll() returning POLLIN for a fd
1764                          * is not a ironclad guarantee that data is there)
1765                          */
1766                         return;
1767                 /*
1768                  * If you need a different handling for a specific
1769                  * errno, always explain it in comment.
1770                  */
1771                 bb_perror_msg_and_die("recv(%s) error", p->p_dotted);
1772         }
1773
1774         if (size != NTP_MSGSIZE_NOAUTH && size != NTP_MSGSIZE) {
1775                 bb_error_msg("malformed packet received from %s", p->p_dotted);
1776                 return;
1777         }
1778
1779         if (msg.m_orgtime.int_partl != p->p_xmt_msg.m_xmttime.int_partl
1780          || msg.m_orgtime.fractionl != p->p_xmt_msg.m_xmttime.fractionl
1781         ) {
1782                 /* Somebody else's packet */
1783                 return;
1784         }
1785
1786         /* We do not expect any more packets from this peer for now.
1787          * Closing the socket informs kernel about it.
1788          * We open a new socket when we send a new query.
1789          */
1790         close(p->p_fd);
1791         p->p_fd = -1;
1792
1793         if ((msg.m_status & LI_ALARM) == LI_ALARM
1794          || msg.m_stratum == 0
1795          || msg.m_stratum > NTP_MAXSTRATUM
1796         ) {
1797                 bb_error_msg("reply from %s: peer is unsynced", p->p_dotted);
1798                 /*
1799                  * Stratum 0 responses may have commands in 32-bit m_refid field:
1800                  * "DENY", "RSTR" - peer does not like us at all,
1801                  * "RATE" - peer is overloaded, reduce polling freq.
1802                  * If poll interval is small, increase it.
1803                  */
1804                 if (G.poll_exp < BIGPOLL)
1805                         goto increase_interval;
1806                 goto pick_normal_interval;
1807         }
1808
1809 //      /* Verify valid root distance */
1810 //      if (msg.m_rootdelay / 2 + msg.m_rootdisp >= MAXDISP || p->lastpkt_reftime > msg.m_xmt)
1811 //              return;                 /* invalid header values */
1812
1813         /*
1814          * From RFC 2030 (with a correction to the delay math):
1815          *
1816          * Timestamp Name          ID   When Generated
1817          * ------------------------------------------------------------
1818          * Originate Timestamp     T1   time request sent by client
1819          * Receive Timestamp       T2   time request received by server
1820          * Transmit Timestamp      T3   time reply sent by server
1821          * Destination Timestamp   T4   time reply received by client
1822          *
1823          * The roundtrip delay and local clock offset are defined as
1824          *
1825          * delay = (T4 - T1) - (T3 - T2); offset = ((T2 - T1) + (T3 - T4)) / 2
1826          */
1827         T1 = p->p_xmttime;
1828         T2 = lfp_to_d(msg.m_rectime);
1829         T3 = lfp_to_d(msg.m_xmttime);
1830         T4 = G.cur_time;
1831
1832         /* The delay calculation is a special case. In cases where the
1833          * server and client clocks are running at different rates and
1834          * with very fast networks, the delay can appear negative. In
1835          * order to avoid violating the Principle of Least Astonishment,
1836          * the delay is clamped not less than the system precision.
1837          */
1838         delay = (T4 - T1) - (T3 - T2);
1839         if (delay < G_precision_sec)
1840                 delay = G_precision_sec;
1841         /*
1842          * If this packet's delay is much bigger than the last one,
1843          * it's better to just ignore it than use its much less precise value.
1844          */
1845         prev_delay = p->p_raw_delay;
1846         p->p_raw_delay = delay;
1847         if (p->reachable_bits && delay > prev_delay * BAD_DELAY_GROWTH) {
1848                 bb_error_msg("reply from %s: delay %f is too high, ignoring", p->p_dotted, delay);
1849                 goto pick_normal_interval;
1850         }
1851
1852         p->lastpkt_delay = delay;
1853         p->lastpkt_recv_time = T4;
1854         VERB6 bb_error_msg("%s->lastpkt_recv_time=%f", p->p_dotted, p->lastpkt_recv_time);
1855         p->lastpkt_status = msg.m_status;
1856         p->lastpkt_stratum = msg.m_stratum;
1857         p->lastpkt_rootdelay = sfp_to_d(msg.m_rootdelay);
1858         p->lastpkt_rootdisp = sfp_to_d(msg.m_rootdisp);
1859         p->lastpkt_refid = msg.m_refid;
1860
1861         p->datapoint_idx = p->reachable_bits ? (p->datapoint_idx + 1) % NUM_DATAPOINTS : 0;
1862         datapoint = &p->filter_datapoint[p->datapoint_idx];
1863         datapoint->d_recv_time = T4;
1864         datapoint->d_offset    = offset = ((T2 - T1) + (T3 - T4)) / 2;
1865         datapoint->d_dispersion = LOG2D(msg.m_precision_exp) + G_precision_sec;
1866         if (!p->reachable_bits) {
1867                 /* 1st datapoint ever - replicate offset in every element */
1868                 int i;
1869                 for (i = 0; i < NUM_DATAPOINTS; i++) {
1870                         p->filter_datapoint[i].d_offset = offset;
1871                 }
1872         }
1873
1874         p->reachable_bits |= 1;
1875         if ((MAX_VERBOSE && G.verbose) || (option_mask32 & OPT_w)) {
1876                 bb_error_msg("reply from %s: offset:%+f delay:%f status:0x%02x strat:%d refid:0x%08x rootdelay:%f reach:0x%02x",
1877                         p->p_dotted,
1878                         offset,
1879                         p->lastpkt_delay,
1880                         p->lastpkt_status,
1881                         p->lastpkt_stratum,
1882                         p->lastpkt_refid,
1883                         p->lastpkt_rootdelay,
1884                         p->reachable_bits
1885                         /* not shown: m_ppoll, m_precision_exp, m_rootdisp,
1886                          * m_reftime, m_orgtime, m_rectime, m_xmttime
1887                          */
1888                 );
1889         }
1890
1891         /* Muck with statictics and update the clock */
1892         filter_datapoints(p);
1893         q = select_and_cluster();
1894         rc = 0;
1895         if (q) {
1896                 if (!(option_mask32 & OPT_w)) {
1897                         rc = update_local_clock(q);
1898 #if 0
1899 //Disabled this because there is a case where largish offsets
1900 //are unavoidable: if network round-trip delay is, say, ~0.6s,
1901 //error in offset estimation would be ~delay/2 ~= 0.3s.
1902 //Thus, offsets will be usually in -0.3...0.3s range.
1903 //In this case, this code would keep poll interval small,
1904 //but it won't be helping.
1905 //BIGOFF check below deals with a case of seeing multi-second offsets.
1906
1907                         /* If drift is dangerously large, immediately
1908                          * drop poll interval one step down.
1909                          */
1910                         if (fabs(q->filter_offset) >= POLLDOWN_OFFSET) {
1911                                 VERB4 bb_error_msg("offset:%+f > POLLDOWN_OFFSET", q->filter_offset);
1912                                 adjust_poll(-POLLADJ_LIMIT * 3);
1913                                 rc = 0;
1914                         }
1915 #endif
1916                 }
1917         } else {
1918                 /* No peer selected.
1919                  * If poll interval is small, increase it.
1920                  */
1921                 if (G.poll_exp < BIGPOLL)
1922                         goto increase_interval;
1923         }
1924
1925         if (rc != 0) {
1926                 /* Adjust the poll interval by comparing the current offset
1927                  * with the clock jitter. If the offset is less than
1928                  * the clock jitter times a constant, then the averaging interval
1929                  * is increased, otherwise it is decreased. A bit of hysteresis
1930                  * helps calm the dance. Works best using burst mode.
1931                  */
1932                 if (rc > 0 && G.offset_to_jitter_ratio <= POLLADJ_GATE) {
1933                         /* was += G.poll_exp but it is a bit
1934                          * too optimistic for my taste at high poll_exp's */
1935  increase_interval:
1936                         adjust_poll(MINPOLL);
1937                 } else {
1938                         adjust_poll(-G.poll_exp * 2);
1939                 }
1940         }
1941
1942         /* Decide when to send new query for this peer */
1943  pick_normal_interval:
1944         interval = poll_interval(INT_MAX);
1945         if (fabs(offset) >= BIGOFF && interval > BIGOFF_INTERVAL) {
1946                 /* If we are synced, offsets are less than STEP_THRESHOLD,
1947                  * or at the very least not much larger than it.
1948                  * Now we see a largish one.
1949                  * Either this peer is feeling bad, or packet got corrupted,
1950                  * or _our_ clock is wrong now and _all_ peers will show similar
1951                  * largish offsets too.
1952                  * I observed this with laptop suspend stopping clock.
1953                  * In any case, it makes sense to make next request soonish:
1954                  * cases 1 and 2: get a better datapoint,
1955                  * case 3: allows to resync faster.
1956                  */
1957                 interval = BIGOFF_INTERVAL;
1958         }
1959
1960         set_next(p, interval);
1961 }
1962
1963 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
1964 static NOINLINE void
1965 recv_and_process_client_pkt(void /*int fd*/)
1966 {
1967         ssize_t          size;
1968         //uint8_t          version;
1969         len_and_sockaddr *to;
1970         struct sockaddr  *from;
1971         msg_t            msg;
1972         uint8_t          query_status;
1973         l_fixedpt_t      query_xmttime;
1974
1975         to = get_sock_lsa(G_listen_fd);
1976         from = xzalloc(to->len);
1977
1978         size = recv_from_to(G_listen_fd, &msg, sizeof(msg), MSG_DONTWAIT, from, &to->u.sa, to->len);
1979         if (size != NTP_MSGSIZE_NOAUTH && size != NTP_MSGSIZE) {
1980                 char *addr;
1981                 if (size < 0) {
1982                         if (errno == EAGAIN)
1983                                 goto bail;
1984                         bb_perror_msg_and_die("recv");
1985                 }
1986                 addr = xmalloc_sockaddr2dotted_noport(from);
1987                 bb_error_msg("malformed packet received from %s: size %u", addr, (int)size);
1988                 free(addr);
1989                 goto bail;
1990         }
1991
1992         query_status = msg.m_status;
1993         query_xmttime = msg.m_xmttime;
1994
1995         /* Build a reply packet */
1996         memset(&msg, 0, sizeof(msg));
1997         msg.m_status = G.stratum < MAXSTRAT ? (G.ntp_status & LI_MASK) : LI_ALARM;
1998         msg.m_status |= (query_status & VERSION_MASK);
1999         msg.m_status |= ((query_status & MODE_MASK) == MODE_CLIENT) ?
2000                         MODE_SERVER : MODE_SYM_PAS;
2001         msg.m_stratum = G.stratum;
2002         msg.m_ppoll = G.poll_exp;
2003         msg.m_precision_exp = G_precision_exp;
2004         /* this time was obtained between poll() and recv() */
2005         msg.m_rectime = d_to_lfp(G.cur_time);
2006         msg.m_xmttime = d_to_lfp(gettime1900d()); /* this instant */
2007         if (G.peer_cnt == 0) {
2008                 /* we have no peers: "stratum 1 server" mode. reftime = our own time */
2009                 G.reftime = G.cur_time;
2010         }
2011         msg.m_reftime = d_to_lfp(G.reftime);
2012         msg.m_orgtime = query_xmttime;
2013         msg.m_rootdelay = d_to_sfp(G.rootdelay);
2014 //simple code does not do this, fix simple code!
2015         msg.m_rootdisp = d_to_sfp(G.rootdisp);
2016         //version = (query_status & VERSION_MASK); /* ... >> VERSION_SHIFT - done below instead */
2017         msg.m_refid = G.refid; // (version > (3 << VERSION_SHIFT)) ? G.refid : G.refid3;
2018
2019         /* We reply from the local address packet was sent to,
2020          * this makes to/from look swapped here: */
2021         do_sendto(G_listen_fd,
2022                 /*from:*/ &to->u.sa, /*to:*/ from, /*addrlen:*/ to->len,
2023                 &msg, size);
2024
2025  bail:
2026         free(to);
2027         free(from);
2028 }
2029 #endif
2030
2031 /* Upstream ntpd's options:
2032  *
2033  * -4   Force DNS resolution of host names to the IPv4 namespace.
2034  * -6   Force DNS resolution of host names to the IPv6 namespace.
2035  * -a   Require cryptographic authentication for broadcast client,
2036  *      multicast client and symmetric passive associations.
2037  *      This is the default.
2038  * -A   Do not require cryptographic authentication for broadcast client,
2039  *      multicast client and symmetric passive associations.
2040  *      This is almost never a good idea.
2041  * -b   Enable the client to synchronize to broadcast servers.
2042  * -c conffile
2043  *      Specify the name and path of the configuration file,
2044  *      default /etc/ntp.conf
2045  * -d   Specify debugging mode. This option may occur more than once,
2046  *      with each occurrence indicating greater detail of display.
2047  * -D level
2048  *      Specify debugging level directly.
2049  * -f driftfile
2050  *      Specify the name and path of the frequency file.
2051  *      This is the same operation as the "driftfile FILE"
2052  *      configuration command.
2053  * -g   Normally, ntpd exits with a message to the system log
2054  *      if the offset exceeds the panic threshold, which is 1000 s
2055  *      by default. This option allows the time to be set to any value
2056  *      without restriction; however, this can happen only once.
2057  *      If the threshold is exceeded after that, ntpd will exit
2058  *      with a message to the system log. This option can be used
2059  *      with the -q and -x options. See the tinker command for other options.
2060  * -i jaildir
2061  *      Chroot the server to the directory jaildir. This option also implies
2062  *      that the server attempts to drop root privileges at startup
2063  *      (otherwise, chroot gives very little additional security).
2064  *      You may need to also specify a -u option.
2065  * -k keyfile
2066  *      Specify the name and path of the symmetric key file,
2067  *      default /etc/ntp/keys. This is the same operation
2068  *      as the "keys FILE" configuration command.
2069  * -l logfile
2070  *      Specify the name and path of the log file. The default
2071  *      is the system log file. This is the same operation as
2072  *      the "logfile FILE" configuration command.
2073  * -L   Do not listen to virtual IPs. The default is to listen.
2074  * -n   Don't fork.
2075  * -N   To the extent permitted by the operating system,
2076  *      run the ntpd at the highest priority.
2077  * -p pidfile
2078  *      Specify the name and path of the file used to record the ntpd
2079  *      process ID. This is the same operation as the "pidfile FILE"
2080  *      configuration command.
2081  * -P priority
2082  *      To the extent permitted by the operating system,
2083  *      run the ntpd at the specified priority.
2084  * -q   Exit the ntpd just after the first time the clock is set.
2085  *      This behavior mimics that of the ntpdate program, which is
2086  *      to be retired. The -g and -x options can be used with this option.
2087  *      Note: The kernel time discipline is disabled with this option.
2088  * -r broadcastdelay
2089  *      Specify the default propagation delay from the broadcast/multicast
2090  *      server to this client. This is necessary only if the delay
2091  *      cannot be computed automatically by the protocol.
2092  * -s statsdir
2093  *      Specify the directory path for files created by the statistics
2094  *      facility. This is the same operation as the "statsdir DIR"
2095  *      configuration command.
2096  * -t key
2097  *      Add a key number to the trusted key list. This option can occur
2098  *      more than once.
2099  * -u user[:group]
2100  *      Specify a user, and optionally a group, to switch to.
2101  * -v variable
2102  * -V variable
2103  *      Add a system variable listed by default.
2104  * -x   Normally, the time is slewed if the offset is less than the step
2105  *      threshold, which is 128 ms by default, and stepped if above
2106  *      the threshold. This option sets the threshold to 600 s, which is
2107  *      well within the accuracy window to set the clock manually.
2108  *      Note: since the slew rate of typical Unix kernels is limited
2109  *      to 0.5 ms/s, each second of adjustment requires an amortization
2110  *      interval of 2000 s. Thus, an adjustment as much as 600 s
2111  *      will take almost 14 days to complete. This option can be used
2112  *      with the -g and -q options. See the tinker command for other options.
2113  *      Note: The kernel time discipline is disabled with this option.
2114  */
2115
2116 /* By doing init in a separate function we decrease stack usage
2117  * in main loop.
2118  */
2119 static NOINLINE void ntp_init(char **argv)
2120 {
2121         unsigned opts;
2122         llist_t *peers;
2123
2124         srand(getpid());
2125
2126         if (getuid())
2127                 bb_error_msg_and_die(bb_msg_you_must_be_root);
2128
2129         /* Set some globals */
2130         G.discipline_jitter = G_precision_sec;
2131         G.stratum = MAXSTRAT;
2132         if (BURSTPOLL != 0)
2133                 G.poll_exp = BURSTPOLL; /* speeds up initial sync */
2134         G.last_script_run = G.reftime = G.last_update_recv_time = gettime1900d(); /* sets G.cur_time too */
2135
2136         /* Parse options */
2137         peers = NULL;
2138         opt_complementary = "dd:p::wn"         /* -d: counter; -p: list; -w implies -n */
2139                 IF_FEATURE_NTPD_SERVER(":Il"); /* -I implies -l */
2140         opts = getopt32(argv,
2141                         "nqNx" /* compat */
2142                         "wp:S:"IF_FEATURE_NTPD_SERVER("l") /* NOT compat */
2143                         IF_FEATURE_NTPD_SERVER("I:") /* compat */
2144                         "d" /* compat */
2145                         "46aAbgL", /* compat, ignored */
2146                         &peers,&G.script_name,
2147 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
2148                         &G.if_name,
2149 #endif
2150                         &G.verbose);
2151
2152 //      if (opts & OPT_x) /* disable stepping, only slew is allowed */
2153 //              G.time_was_stepped = 1;
2154         if (peers) {
2155                 while (peers)
2156                         add_peers(llist_pop(&peers));
2157         }
2158 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_CONF
2159         else {
2160                 parser_t *parser;
2161                 char *token[3];
2162
2163                 parser = config_open("/etc/ntp.conf");
2164                 while (config_read(parser, token, 3, 1, "# \t", PARSE_NORMAL)) {
2165                         if (strcmp(token[0], "server") == 0 && token[1]) {
2166                                 add_peers(token[1]);
2167                                 continue;
2168                         }
2169                         bb_error_msg("skipping %s:%u: unimplemented command '%s'",
2170                                 "/etc/ntp.conf", parser->lineno, token[0]
2171                         );
2172                 }
2173                 config_close(parser);
2174         }
2175 #endif
2176         if (G.peer_cnt == 0) {
2177                 if (!(opts & OPT_l))
2178                         bb_show_usage();
2179                 /* -l but no peers: "stratum 1 server" mode */
2180                 G.stratum = 1;
2181         }
2182 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
2183         G_listen_fd = -1;
2184         if (opts & OPT_l) {
2185                 G_listen_fd = create_and_bind_dgram_or_die(NULL, 123);
2186                 if (opts & OPT_I) {
2187                         if (setsockopt_bindtodevice(G_listen_fd, G.if_name))
2188                                 xfunc_die();
2189                 }
2190                 socket_want_pktinfo(G_listen_fd);
2191                 setsockopt(G_listen_fd, IPPROTO_IP, IP_TOS, &const_IPTOS_LOWDELAY, sizeof(const_IPTOS_LOWDELAY));
2192         }
2193 #endif
2194         if (!(opts & OPT_n)) {
2195                 bb_daemonize_or_rexec(DAEMON_DEVNULL_STDIO, argv);
2196                 logmode = LOGMODE_NONE;
2197         }
2198         /* I hesitate to set -20 prio. -15 should be high enough for timekeeping */
2199         if (opts & OPT_N)
2200                 setpriority(PRIO_PROCESS, 0, -15);
2201
2202         /* If network is up, syncronization occurs in ~10 seconds.
2203          * We give "ntpd -q" 10 seconds to get first reply,
2204          * then another 50 seconds to finish syncing.
2205          *
2206          * I tested ntpd 4.2.6p1 and apparently it never exits
2207          * (will try forever), but it does not feel right.
2208          * The goal of -q is to act like ntpdate: set time
2209          * after a reasonably small period of polling, or fail.
2210          */
2211         if (opts & OPT_q) {
2212                 option_mask32 |= OPT_qq;
2213                 alarm(10);
2214         }
2215
2216         bb_signals(0
2217                 | (1 << SIGTERM)
2218                 | (1 << SIGINT)
2219                 | (1 << SIGALRM)
2220                 , record_signo
2221         );
2222         bb_signals(0
2223                 | (1 << SIGPIPE)
2224                 | (1 << SIGCHLD)
2225                 , SIG_IGN
2226         );
2227 }
2228
2229 int ntpd_main(int argc UNUSED_PARAM, char **argv) MAIN_EXTERNALLY_VISIBLE;
2230 int ntpd_main(int argc UNUSED_PARAM, char **argv)
2231 {
2232 #undef G
2233         struct globals G;
2234         struct pollfd *pfd;
2235         peer_t **idx2peer;
2236         unsigned cnt;
2237
2238         memset(&G, 0, sizeof(G));
2239         SET_PTR_TO_GLOBALS(&G);
2240
2241         ntp_init(argv);
2242
2243         /* If ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER, + 1 for listen_fd: */
2244         cnt = G.peer_cnt + ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER;
2245         idx2peer = xzalloc(sizeof(idx2peer[0]) * cnt);
2246         pfd = xzalloc(sizeof(pfd[0]) * cnt);
2247
2248         /* Countdown: we never sync before we sent INITIAL_SAMPLES+1
2249          * packets to each peer.
2250          * NB: if some peer is not responding, we may end up sending
2251          * fewer packets to it and more to other peers.
2252          * NB2: sync usually happens using INITIAL_SAMPLES packets,
2253          * since last reply does not come back instantaneously.
2254          */
2255         cnt = G.peer_cnt * (INITIAL_SAMPLES + 1);
2256
2257         write_pidfile(CONFIG_PID_FILE_PATH "/ntpd.pid");
2258
2259         while (!bb_got_signal) {
2260                 llist_t *item;
2261                 unsigned i, j;
2262                 int nfds, timeout;
2263                 double nextaction;
2264
2265                 /* Nothing between here and poll() blocks for any significant time */
2266
2267                 nextaction = G.cur_time + 3600;
2268
2269                 i = 0;
2270 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
2271                 if (G_listen_fd != -1) {
2272                         pfd[0].fd = G_listen_fd;
2273                         pfd[0].events = POLLIN;
2274                         i++;
2275                 }
2276 #endif
2277                 /* Pass over peer list, send requests, time out on receives */
2278                 for (item = G.ntp_peers; item != NULL; item = item->link) {
2279                         peer_t *p = (peer_t *) item->data;
2280
2281                         if (p->next_action_time <= G.cur_time) {
2282                                 if (p->p_fd == -1) {
2283                                         /* Time to send new req */
2284                                         if (--cnt == 0) {
2285                                                 VERB4 bb_error_msg("disabling burst mode");
2286                                                 G.polladj_count = 0;
2287                                                 G.poll_exp = MINPOLL;
2288                                                 G.initial_poll_complete = 1;
2289                                         }
2290                                         send_query_to_peer(p);
2291                                 } else {
2292                                         /* Timed out waiting for reply */
2293                                         close(p->p_fd);
2294                                         p->p_fd = -1;
2295                                         /* If poll interval is small, increase it */
2296                                         if (G.poll_exp < BIGPOLL)
2297                                                 adjust_poll(MINPOLL);
2298                                         timeout = poll_interval(NOREPLY_INTERVAL);
2299                                         bb_error_msg("timed out waiting for %s, reach 0x%02x, next query in %us",
2300                                                         p->p_dotted, p->reachable_bits, timeout);
2301                                         set_next(p, timeout);
2302                                 }
2303                         }
2304
2305                         if (p->next_action_time < nextaction)
2306                                 nextaction = p->next_action_time;
2307
2308                         if (p->p_fd >= 0) {
2309                                 /* Wait for reply from this peer */
2310                                 pfd[i].fd = p->p_fd;
2311                                 pfd[i].events = POLLIN;
2312                                 idx2peer[i] = p;
2313                                 i++;
2314                         }
2315                 }
2316
2317                 timeout = nextaction - G.cur_time;
2318                 if (timeout < 0)
2319                         timeout = 0;
2320                 timeout++; /* (nextaction - G.cur_time) rounds down, compensating */
2321
2322                 /* Here we may block */
2323                 VERB2 {
2324                         if (i > (ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER && G_listen_fd != -1)) {
2325                                 /* We wait for at least one reply.
2326                                  * Poll for it, without wasting time for message.
2327                                  * Since replies often come under 1 second, this also
2328                                  * reduces clutter in logs.
2329                                  */
2330                                 nfds = poll(pfd, i, 1000);
2331                                 if (nfds != 0)
2332                                         goto did_poll;
2333                                 if (--timeout <= 0)
2334                                         goto did_poll;
2335                         }
2336                         bb_error_msg("poll:%us sockets:%u interval:%us", timeout, i, 1 << G.poll_exp);
2337                 }
2338                 nfds = poll(pfd, i, timeout * 1000);
2339  did_poll:
2340                 gettime1900d(); /* sets G.cur_time */
2341                 if (nfds <= 0) {
2342                         if (!bb_got_signal /* poll wasn't interrupted by a signal */
2343                          && G.cur_time - G.last_script_run > 11*60
2344                         ) {
2345                                 /* Useful for updating battery-backed RTC and such */
2346                                 run_script("periodic", G.last_update_offset);
2347                                 gettime1900d(); /* sets G.cur_time */
2348                         }
2349                         goto check_unsync;
2350                 }
2351
2352                 /* Process any received packets */
2353                 j = 0;
2354 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
2355                 if (G.listen_fd != -1) {
2356                         if (pfd[0].revents /* & (POLLIN|POLLERR)*/) {
2357                                 nfds--;
2358                                 recv_and_process_client_pkt(/*G.listen_fd*/);
2359                                 gettime1900d(); /* sets G.cur_time */
2360                         }
2361                         j = 1;
2362                 }
2363 #endif
2364                 for (; nfds != 0 && j < i; j++) {
2365                         if (pfd[j].revents /* & (POLLIN|POLLERR)*/) {
2366                                 /*
2367                                  * At init, alarm was set to 10 sec.
2368                                  * Now we did get a reply.
2369                                  * Increase timeout to 50 seconds to finish syncing.
2370                                  */
2371                                 if (option_mask32 & OPT_qq) {
2372                                         option_mask32 &= ~OPT_qq;
2373                                         alarm(50);
2374                                 }
2375                                 nfds--;
2376                                 recv_and_process_peer_pkt(idx2peer[j]);
2377                                 gettime1900d(); /* sets G.cur_time */
2378                         }
2379                 }
2380
2381  check_unsync:
2382                 if (G.ntp_peers && G.stratum != MAXSTRAT) {
2383                         for (item = G.ntp_peers; item != NULL; item = item->link) {
2384                                 peer_t *p = (peer_t *) item->data;
2385                                 if (p->reachable_bits)
2386                                         goto have_reachable_peer;
2387                         }
2388                         /* No peer responded for last 8 packets, panic */
2389                         clamp_pollexp_and_set_MAXSTRAT();
2390                         run_script("unsync", 0.0);
2391  have_reachable_peer: ;
2392                 }
2393         } /* while (!bb_got_signal) */
2394
2395         remove_pidfile(CONFIG_PID_FILE_PATH "/ntpd.pid");
2396         kill_myself_with_sig(bb_got_signal);
2397 }
2398
2399
2400
2401
2402
2403
2404 /*** openntpd-4.6 uses only adjtime, not adjtimex ***/
2405
2406 /*** ntp-4.2.6/ntpd/ntp_loopfilter.c - adjtimex usage ***/
2407
2408 #if 0
2409 static double
2410 direct_freq(double fp_offset)
2411 {
2412 #ifdef KERNEL_PLL
2413         /*
2414          * If the kernel is enabled, we need the residual offset to
2415          * calculate the frequency correction.
2416          */
2417         if (pll_control && kern_enable) {
2418                 memset(&ntv, 0, sizeof(ntv));
2419                 ntp_adjtime(&ntv);
2420 #ifdef STA_NANO
2421                 clock_offset = ntv.offset / 1e9;
2422 #else /* STA_NANO */
2423                 clock_offset = ntv.offset / 1e6;
2424 #endif /* STA_NANO */
2425                 drift_comp = FREQTOD(ntv.freq);
2426         }
2427 #endif /* KERNEL_PLL */
2428         set_freq((fp_offset - clock_offset) / (current_time - clock_epoch) + drift_comp);
2429         wander_resid = 0;
2430         return drift_comp;
2431 }
2432
2433 static void
2434 set_freq(double freq) /* frequency update */
2435 {
2436         char tbuf[80];
2437
2438         drift_comp = freq;
2439
2440 #ifdef KERNEL_PLL
2441         /*
2442          * If the kernel is enabled, update the kernel frequency.
2443          */
2444         if (pll_control && kern_enable) {
2445                 memset(&ntv, 0, sizeof(ntv));
2446                 ntv.modes = MOD_FREQUENCY;
2447                 ntv.freq = DTOFREQ(drift_comp);
2448                 ntp_adjtime(&ntv);
2449                 snprintf(tbuf, sizeof(tbuf), "kernel %.3f PPM", drift_comp * 1e6);
2450                 report_event(EVNT_FSET, NULL, tbuf);
2451         } else {
2452                 snprintf(tbuf, sizeof(tbuf), "ntpd %.3f PPM", drift_comp * 1e6);
2453                 report_event(EVNT_FSET, NULL, tbuf);
2454         }
2455 #else /* KERNEL_PLL */
2456         snprintf(tbuf, sizeof(tbuf), "ntpd %.3f PPM", drift_comp * 1e6);
2457         report_event(EVNT_FSET, NULL, tbuf);
2458 #endif /* KERNEL_PLL */
2459 }
2460
2461 ...
2462 ...
2463 ...
2464
2465 #ifdef KERNEL_PLL
2466         /*
2467          * This code segment works when clock adjustments are made using
2468          * precision time kernel support and the ntp_adjtime() system
2469          * call. This support is available in Solaris 2.6 and later,
2470          * Digital Unix 4.0 and later, FreeBSD, Linux and specially
2471          * modified kernels for HP-UX 9 and Ultrix 4. In the case of the
2472          * DECstation 5000/240 and Alpha AXP, additional kernel
2473          * modifications provide a true microsecond clock and nanosecond
2474          * clock, respectively.
2475          *
2476          * Important note: The kernel discipline is used only if the
2477          * step threshold is less than 0.5 s, as anything higher can
2478          * lead to overflow problems. This might occur if some misguided
2479          * lad set the step threshold to something ridiculous.
2480          */
2481         if (pll_control && kern_enable) {
2482
2483 #define MOD_BITS (MOD_OFFSET | MOD_MAXERROR | MOD_ESTERROR | MOD_STATUS | MOD_TIMECONST)
2484
2485                 /*
2486                  * We initialize the structure for the ntp_adjtime()
2487                  * system call. We have to convert everything to
2488                  * microseconds or nanoseconds first. Do not update the
2489                  * system variables if the ext_enable flag is set. In
2490                  * this case, the external clock driver will update the
2491                  * variables, which will be read later by the local
2492                  * clock driver. Afterwards, remember the time and
2493                  * frequency offsets for jitter and stability values and
2494                  * to update the frequency file.
2495                  */
2496                 memset(&ntv,  0, sizeof(ntv));
2497                 if (ext_enable) {
2498                         ntv.modes = MOD_STATUS;
2499                 } else {
2500 #ifdef STA_NANO
2501                         ntv.modes = MOD_BITS | MOD_NANO;
2502 #else /* STA_NANO */
2503                         ntv.modes = MOD_BITS;
2504 #endif /* STA_NANO */
2505                         if (clock_offset < 0)
2506                                 dtemp = -.5;
2507                         else
2508                                 dtemp = .5;
2509 #ifdef STA_NANO
2510                         ntv.offset = (int32)(clock_offset * 1e9 + dtemp);
2511                         ntv.constant = sys_poll;
2512 #else /* STA_NANO */
2513                         ntv.offset = (int32)(clock_offset * 1e6 + dtemp);
2514                         ntv.constant = sys_poll - 4;
2515 #endif /* STA_NANO */
2516                         ntv.esterror = (u_int32)(clock_jitter * 1e6);
2517                         ntv.maxerror = (u_int32)((sys_rootdelay / 2 + sys_rootdisp) * 1e6);
2518                         ntv.status = STA_PLL;
2519
2520                         /*
2521                          * Enable/disable the PPS if requested.
2522                          */
2523                         if (pps_enable) {
2524                                 if (!(pll_status & STA_PPSTIME))
2525                                         report_event(EVNT_KERN,
2526                                                 NULL, "PPS enabled");
2527                                 ntv.status |= STA_PPSTIME | STA_PPSFREQ;
2528                         } else {
2529                                 if (pll_status & STA_PPSTIME)
2530                                         report_event(EVNT_KERN,
2531                                                 NULL, "PPS disabled");
2532                                 ntv.status &= ~(STA_PPSTIME | STA_PPSFREQ);
2533                         }
2534                         if (sys_leap == LEAP_ADDSECOND)
2535                                 ntv.status |= STA_INS;
2536                         else if (sys_leap == LEAP_DELSECOND)
2537                                 ntv.status |= STA_DEL;
2538                 }
2539
2540                 /*
2541                  * Pass the stuff to the kernel. If it squeals, turn off
2542                  * the pps. In any case, fetch the kernel offset,
2543                  * frequency and jitter.
2544                  */
2545                 if (ntp_adjtime(&ntv) == TIME_ERROR) {
2546                         if (!(ntv.status & STA_PPSSIGNAL))
2547                                 report_event(EVNT_KERN, NULL,
2548                                                 "PPS no signal");
2549                 }
2550                 pll_status = ntv.status;
2551 #ifdef STA_NANO
2552                 clock_offset = ntv.offset / 1e9;
2553 #else /* STA_NANO */
2554                 clock_offset = ntv.offset / 1e6;
2555 #endif /* STA_NANO */
2556                 clock_frequency = FREQTOD(ntv.freq);
2557
2558                 /*
2559                  * If the kernel PPS is lit, monitor its performance.
2560                  */
2561                 if (ntv.status & STA_PPSTIME) {
2562 #ifdef STA_NANO
2563                         clock_jitter = ntv.jitter / 1e9;
2564 #else /* STA_NANO */
2565                         clock_jitter = ntv.jitter / 1e6;
2566 #endif /* STA_NANO */
2567                 }
2568
2569 #if defined(STA_NANO) && NTP_API == 4
2570                 /*
2571                  * If the TAI changes, update the kernel TAI.
2572                  */
2573                 if (loop_tai != sys_tai) {
2574                         loop_tai = sys_tai;
2575                         ntv.modes = MOD_TAI;
2576                         ntv.constant = sys_tai;
2577                         ntp_adjtime(&ntv);
2578                 }
2579 #endif /* STA_NANO */
2580         }
2581 #endif /* KERNEL_PLL */
2582 #endif