3c708c1c560e9ac0bb41e3a92af89dd7f56bfe60
[oweals/busybox.git] / networking / ntpd.c
1 /*
2  * NTP client/server, based on OpenNTPD 3.9p1
3  *
4  * Author: Adam Tkac <vonsch@gmail.com>
5  *
6  * Licensed under GPLv2, see file LICENSE in this source tree.
7  *
8  * Parts of OpenNTPD clock syncronization code is replaced by
9  * code which is based on ntp-4.2.6, whuch carries the following
10  * copyright notice:
11  *
12  ***********************************************************************
13  *                                                                     *
14  * Copyright (c) University of Delaware 1992-2009                      *
15  *                                                                     *
16  * Permission to use, copy, modify, and distribute this software and   *
17  * its documentation for any purpose with or without fee is hereby     *
18  * granted, provided that the above copyright notice appears in all    *
19  * copies and that both the copyright notice and this permission       *
20  * notice appear in supporting documentation, and that the name        *
21  * University of Delaware not be used in advertising or publicity      *
22  * pertaining to distribution of the software without specific,        *
23  * written prior permission. The University of Delaware makes no       *
24  * representations about the suitability this software for any         *
25  * purpose. It is provided "as is" without express or implied          *
26  * warranty.                                                           *
27  *                                                                     *
28  ***********************************************************************
29  */
30
31 //usage:#define ntpd_trivial_usage
32 //usage:        "[-dnqNw"IF_FEATURE_NTPD_SERVER("l -I IFACE")"] [-S PROG] [-p PEER]..."
33 //usage:#define ntpd_full_usage "\n\n"
34 //usage:       "NTP client/server\n"
35 //usage:     "\n        -d      Verbose"
36 //usage:     "\n        -n      Do not daemonize"
37 //usage:     "\n        -q      Quit after clock is set"
38 //usage:     "\n        -N      Run at high priority"
39 //usage:     "\n        -w      Do not set time (only query peers), implies -n"
40 //usage:        IF_FEATURE_NTPD_SERVER(
41 //usage:     "\n        -l      Run as server on port 123"
42 //usage:     "\n        -I IFACE Bind server to IFACE, implies -l"
43 //usage:        )
44 //usage:     "\n        -S PROG Run PROG after stepping time, stratum change, and every 11 mins"
45 //usage:     "\n        -p PEER Obtain time from PEER (may be repeated)"
46 //usage:        IF_FEATURE_NTPD_CONF(
47 //usage:     "\n                If -p is not given, read /etc/ntp.conf"
48 //usage:        )
49
50 // -l and -p options are not compatible with "standard" ntpd:
51 // it has them as "-l logfile" and "-p pidfile".
52 // -S and -w are not compat either, "standard" ntpd has no such opts.
53
54 #include "libbb.h"
55 #include <math.h>
56 #include <netinet/ip.h> /* For IPTOS_LOWDELAY definition */
57 #include <sys/resource.h> /* setpriority */
58 #include <sys/timex.h>
59 #ifndef IPTOS_LOWDELAY
60 # define IPTOS_LOWDELAY 0x10
61 #endif
62
63
64 /* Verbosity control (max level of -dddd options accepted).
65  * max 6 is very talkative (and bloated). 3 is non-bloated,
66  * production level setting.
67  */
68 #define MAX_VERBOSE     3
69
70
71 /* High-level description of the algorithm:
72  *
73  * We start running with very small poll_exp, BURSTPOLL,
74  * in order to quickly accumulate INITIAL_SAMPLES datapoints
75  * for each peer. Then, time is stepped if the offset is larger
76  * than STEP_THRESHOLD, otherwise it isn't; anyway, we enlarge
77  * poll_exp to MINPOLL and enter frequency measurement step:
78  * we collect new datapoints but ignore them for WATCH_THRESHOLD
79  * seconds. After WATCH_THRESHOLD seconds we look at accumulated
80  * offset and estimate frequency drift.
81  *
82  * (frequency measurement step seems to not be strictly needed,
83  * it is conditionally disabled with USING_INITIAL_FREQ_ESTIMATION
84  * define set to 0)
85  *
86  * After this, we enter "steady state": we collect a datapoint,
87  * we select the best peer, if this datapoint is not a new one
88  * (IOW: if this datapoint isn't for selected peer), sleep
89  * and collect another one; otherwise, use its offset to update
90  * frequency drift, if offset is somewhat large, reduce poll_exp,
91  * otherwise increase poll_exp.
92  *
93  * If offset is larger than STEP_THRESHOLD, which shouldn't normally
94  * happen, we assume that something "bad" happened (computer
95  * was hibernated, someone set totally wrong date, etc),
96  * then the time is stepped, all datapoints are discarded,
97  * and we go back to steady state.
98  *
99  * Made some changes to speed up re-syncing after our clock goes bad
100  * (tested with suspending my laptop):
101  * - if largish offset (>= STEP_THRESHOLD * 8 == 1 sec) is seen
102  *   from a peer, schedule next query for this peer soon
103  *   without drastically lowering poll interval for everybody.
104  *   This makes us collect enough data for step much faster:
105  *   e.g. at poll = 10 (1024 secs), step was done within 5 minutes
106  *   after first reply which indicated that our clock is 14 seconds off.
107  * - on step, do not discard d_dispersion data of the existing datapoints,
108  *   do not clear reachable_bits. This prevents discarding first ~8
109  *   datapoints after the step.
110  */
111
112 #define RETRY_INTERVAL     5    /* on error, retry in N secs */
113 #define RESPONSE_INTERVAL 15    /* wait for reply up to N secs */
114 #define INITIAL_SAMPLES    4    /* how many samples do we want for init */
115 #define BAD_DELAY_GROWTH   4    /* drop packet if its delay grew by more than this */
116
117 /* Clock discipline parameters and constants */
118
119 /* Step threshold (sec). std ntpd uses 0.128.
120  * Using exact power of 2 (1/8) results in smaller code */
121 #define STEP_THRESHOLD  0.125
122 #define WATCH_THRESHOLD 128     /* stepout threshold (sec). std ntpd uses 900 (11 mins (!)) */
123 /* NB: set WATCH_THRESHOLD to ~60 when debugging to save time) */
124 //UNUSED: #define PANIC_THRESHOLD 1000    /* panic threshold (sec) */
125
126 #define FREQ_TOLERANCE  0.000015 /* frequency tolerance (15 PPM) */
127 #define BURSTPOLL       0       /* initial poll */
128 #define MINPOLL         5       /* minimum poll interval. std ntpd uses 6 (6: 64 sec) */
129 /* If we got largish offset from a peer, cap next query interval
130  * for this peer by this many seconds:
131  */
132 #define BIGOFF_INTERVAL (1 << 6)
133 /* If offset > discipline_jitter * POLLADJ_GATE, and poll interval is >= 2^BIGPOLL,
134  * then it is decreased _at once_. (If < 2^BIGPOLL, it will be decreased _eventually_).
135  */
136 #define BIGPOLL         10      /* 2^10 sec ~= 17 min */
137 #define MAXPOLL         12      /* maximum poll interval (12: 1.1h, 17: 36.4h). std ntpd uses 17 */
138 /* Actively lower poll when we see such big offsets.
139  * With STEP_THRESHOLD = 0.125, it means we try to sync more aggressively
140  * if offset increases over ~0.04 sec */
141 #define POLLDOWN_OFFSET (STEP_THRESHOLD / 3)
142 #define MINDISP         0.01    /* minimum dispersion (sec) */
143 #define MAXDISP         16      /* maximum dispersion (sec) */
144 #define MAXSTRAT        16      /* maximum stratum (infinity metric) */
145 #define MAXDIST         1       /* distance threshold (sec) */
146 #define MIN_SELECTED    1       /* minimum intersection survivors */
147 #define MIN_CLUSTERED   3       /* minimum cluster survivors */
148
149 #define MAXDRIFT        0.000500 /* frequency drift we can correct (500 PPM) */
150
151 /* Poll-adjust threshold.
152  * When we see that offset is small enough compared to discipline jitter,
153  * we grow a counter: += MINPOLL. When counter goes over POLLADJ_LIMIT,
154  * we poll_exp++. If offset isn't small, counter -= poll_exp*2,
155  * and when it goes below -POLLADJ_LIMIT, we poll_exp--.
156  * (Bumped from 30 to 40 since otherwise I often see poll_exp going *2* steps down)
157  */
158 #define POLLADJ_LIMIT   40
159 /* If offset < discipline_jitter * POLLADJ_GATE, then we decide to increase
160  * poll interval (we think we can't improve timekeeping
161  * by staying at smaller poll).
162  */
163 #define POLLADJ_GATE    4
164 #define TIMECONST_HACK_GATE 2
165 /* Compromise Allan intercept (sec). doc uses 1500, std ntpd uses 512 */
166 #define ALLAN           512
167 /* PLL loop gain */
168 #define PLL             65536
169 /* FLL loop gain [why it depends on MAXPOLL??] */
170 #define FLL             (MAXPOLL + 1)
171 /* Parameter averaging constant */
172 #define AVG             4
173
174
175 enum {
176         NTP_VERSION     = 4,
177         NTP_MAXSTRATUM  = 15,
178
179         NTP_DIGESTSIZE     = 16,
180         NTP_MSGSIZE_NOAUTH = 48,
181         NTP_MSGSIZE        = (NTP_MSGSIZE_NOAUTH + 4 + NTP_DIGESTSIZE),
182
183         /* Status Masks */
184         MODE_MASK       = (7 << 0),
185         VERSION_MASK    = (7 << 3),
186         VERSION_SHIFT   = 3,
187         LI_MASK         = (3 << 6),
188
189         /* Leap Second Codes (high order two bits of m_status) */
190         LI_NOWARNING    = (0 << 6),    /* no warning */
191         LI_PLUSSEC      = (1 << 6),    /* add a second (61 seconds) */
192         LI_MINUSSEC     = (2 << 6),    /* minus a second (59 seconds) */
193         LI_ALARM        = (3 << 6),    /* alarm condition */
194
195         /* Mode values */
196         MODE_RES0       = 0,    /* reserved */
197         MODE_SYM_ACT    = 1,    /* symmetric active */
198         MODE_SYM_PAS    = 2,    /* symmetric passive */
199         MODE_CLIENT     = 3,    /* client */
200         MODE_SERVER     = 4,    /* server */
201         MODE_BROADCAST  = 5,    /* broadcast */
202         MODE_RES1       = 6,    /* reserved for NTP control message */
203         MODE_RES2       = 7,    /* reserved for private use */
204 };
205
206 //TODO: better base selection
207 #define OFFSET_1900_1970 2208988800UL  /* 1970 - 1900 in seconds */
208
209 #define NUM_DATAPOINTS  8
210
211 typedef struct {
212         uint32_t int_partl;
213         uint32_t fractionl;
214 } l_fixedpt_t;
215
216 typedef struct {
217         uint16_t int_parts;
218         uint16_t fractions;
219 } s_fixedpt_t;
220
221 typedef struct {
222         uint8_t     m_status;     /* status of local clock and leap info */
223         uint8_t     m_stratum;
224         uint8_t     m_ppoll;      /* poll value */
225         int8_t      m_precision_exp;
226         s_fixedpt_t m_rootdelay;
227         s_fixedpt_t m_rootdisp;
228         uint32_t    m_refid;
229         l_fixedpt_t m_reftime;
230         l_fixedpt_t m_orgtime;
231         l_fixedpt_t m_rectime;
232         l_fixedpt_t m_xmttime;
233         uint32_t    m_keyid;
234         uint8_t     m_digest[NTP_DIGESTSIZE];
235 } msg_t;
236
237 typedef struct {
238         double d_offset;
239         double d_recv_time;
240         double d_dispersion;
241 } datapoint_t;
242
243 typedef struct {
244         len_and_sockaddr *p_lsa;
245         char             *p_dotted;
246         int              p_fd;
247         int              datapoint_idx;
248         uint32_t         lastpkt_refid;
249         uint8_t          lastpkt_status;
250         uint8_t          lastpkt_stratum;
251         uint8_t          reachable_bits;
252         /* when to send new query (if p_fd == -1)
253          * or when receive times out (if p_fd >= 0): */
254         double           next_action_time;
255         double           p_xmttime;
256         double           p_raw_delay;
257         /* p_raw_delay is set even by "high delay" packets */
258         /* lastpkt_delay isn't */
259         double           lastpkt_recv_time;
260         double           lastpkt_delay;
261         double           lastpkt_rootdelay;
262         double           lastpkt_rootdisp;
263         /* produced by filter algorithm: */
264         double           filter_offset;
265         double           filter_dispersion;
266         double           filter_jitter;
267         datapoint_t      filter_datapoint[NUM_DATAPOINTS];
268         /* last sent packet: */
269         msg_t            p_xmt_msg;
270 } peer_t;
271
272
273 #define USING_KERNEL_PLL_LOOP          1
274 #define USING_INITIAL_FREQ_ESTIMATION  0
275
276 enum {
277         OPT_n = (1 << 0),
278         OPT_q = (1 << 1),
279         OPT_N = (1 << 2),
280         OPT_x = (1 << 3),
281         /* Insert new options above this line. */
282         /* Non-compat options: */
283         OPT_w = (1 << 4),
284         OPT_p = (1 << 5),
285         OPT_S = (1 << 6),
286         OPT_l = (1 << 7) * ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER,
287         OPT_I = (1 << 8) * ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER,
288         /* We hijack some bits for other purposes */
289         OPT_qq = (1 << 31),
290 };
291
292 struct globals {
293         double   cur_time;
294         /* total round trip delay to currently selected reference clock */
295         double   rootdelay;
296         /* reference timestamp: time when the system clock was last set or corrected */
297         double   reftime;
298         /* total dispersion to currently selected reference clock */
299         double   rootdisp;
300
301         double   last_script_run;
302         char     *script_name;
303         llist_t  *ntp_peers;
304 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
305         int      listen_fd;
306         char     *if_name;
307 # define G_listen_fd (G.listen_fd)
308 #else
309 # define G_listen_fd (-1)
310 #endif
311         unsigned verbose;
312         unsigned peer_cnt;
313         /* refid: 32-bit code identifying the particular server or reference clock
314          * in stratum 0 packets this is a four-character ASCII string,
315          * called the kiss code, used for debugging and monitoring
316          * in stratum 1 packets this is a four-character ASCII string
317          * assigned to the reference clock by IANA. Example: "GPS "
318          * in stratum 2+ packets, it's IPv4 address or 4 first bytes
319          * of MD5 hash of IPv6
320          */
321         uint32_t refid;
322         uint8_t  ntp_status;
323         /* precision is defined as the larger of the resolution and time to
324          * read the clock, in log2 units.  For instance, the precision of a
325          * mains-frequency clock incrementing at 60 Hz is 16 ms, even when the
326          * system clock hardware representation is to the nanosecond.
327          *
328          * Delays, jitters of various kinds are clamped down to precision.
329          *
330          * If precision_sec is too large, discipline_jitter gets clamped to it
331          * and if offset is smaller than discipline_jitter * POLLADJ_GATE, poll
332          * interval grows even though we really can benefit from staying at
333          * smaller one, collecting non-lagged datapoits and correcting offset.
334          * (Lagged datapoits exist when poll_exp is large but we still have
335          * systematic offset error - the time distance between datapoints
336          * is significant and older datapoints have smaller offsets.
337          * This makes our offset estimation a bit smaller than reality)
338          * Due to this effect, setting G_precision_sec close to
339          * STEP_THRESHOLD isn't such a good idea - offsets may grow
340          * too big and we will step. I observed it with -6.
341          *
342          * OTOH, setting precision_sec far too small would result in futile
343          * attempts to syncronize to an unachievable precision.
344          *
345          * -6 is 1/64 sec, -7 is 1/128 sec and so on.
346          * -8 is 1/256 ~= 0.003906 (worked well for me --vda)
347          * -9 is 1/512 ~= 0.001953 (let's try this for some time)
348          */
349 #define G_precision_exp  -9
350         /*
351          * G_precision_exp is used only for construction outgoing packets.
352          * It's ok to set G_precision_sec to a slightly different value
353          * (One which is "nicer looking" in logs).
354          * Exact value would be (1.0 / (1 << (- G_precision_exp))):
355          */
356 #define G_precision_sec  0.002
357         uint8_t  stratum;
358         /* Bool. After set to 1, never goes back to 0: */
359         smallint initial_poll_complete;
360
361 #define STATE_NSET      0       /* initial state, "nothing is set" */
362 //#define STATE_FSET    1       /* frequency set from file */
363 //#define STATE_SPIK    2       /* spike detected */
364 //#define STATE_FREQ    3       /* initial frequency */
365 #define STATE_SYNC      4       /* clock synchronized (normal operation) */
366         uint8_t  discipline_state;      // doc calls it c.state
367         uint8_t  poll_exp;              // s.poll
368         int      polladj_count;         // c.count
369         long     kernel_freq_drift;
370         peer_t   *last_update_peer;
371         double   last_update_offset;    // c.last
372         double   last_update_recv_time; // s.t
373         double   discipline_jitter;     // c.jitter
374         /* Since we only compare it with ints, can simplify code
375          * by not making this variable floating point:
376          */
377         unsigned offset_to_jitter_ratio;
378         //double   cluster_offset;        // s.offset
379         //double   cluster_jitter;        // s.jitter
380 #if !USING_KERNEL_PLL_LOOP
381         double   discipline_freq_drift; // c.freq
382         /* Maybe conditionally calculate wander? it's used only for logging */
383         double   discipline_wander;     // c.wander
384 #endif
385 };
386 #define G (*ptr_to_globals)
387
388 static const int const_IPTOS_LOWDELAY = IPTOS_LOWDELAY;
389
390
391 #define VERB1 if (MAX_VERBOSE && G.verbose)
392 #define VERB2 if (MAX_VERBOSE >= 2 && G.verbose >= 2)
393 #define VERB3 if (MAX_VERBOSE >= 3 && G.verbose >= 3)
394 #define VERB4 if (MAX_VERBOSE >= 4 && G.verbose >= 4)
395 #define VERB5 if (MAX_VERBOSE >= 5 && G.verbose >= 5)
396 #define VERB6 if (MAX_VERBOSE >= 6 && G.verbose >= 6)
397
398
399 static double LOG2D(int a)
400 {
401         if (a < 0)
402                 return 1.0 / (1UL << -a);
403         return 1UL << a;
404 }
405 static ALWAYS_INLINE double SQUARE(double x)
406 {
407         return x * x;
408 }
409 static ALWAYS_INLINE double MAXD(double a, double b)
410 {
411         if (a > b)
412                 return a;
413         return b;
414 }
415 static ALWAYS_INLINE double MIND(double a, double b)
416 {
417         if (a < b)
418                 return a;
419         return b;
420 }
421 static NOINLINE double my_SQRT(double X)
422 {
423         union {
424                 float   f;
425                 int32_t i;
426         } v;
427         double invsqrt;
428         double Xhalf = X * 0.5;
429
430         /* Fast and good approximation to 1/sqrt(X), black magic */
431         v.f = X;
432         /*v.i = 0x5f3759df - (v.i >> 1);*/
433         v.i = 0x5f375a86 - (v.i >> 1); /* - this constant is slightly better */
434         invsqrt = v.f; /* better than 0.2% accuracy */
435
436         /* Refining it using Newton's method: x1 = x0 - f(x0)/f'(x0)
437          * f(x) = 1/(x*x) - X  (f==0 when x = 1/sqrt(X))
438          * f'(x) = -2/(x*x*x)
439          * f(x)/f'(x) = (X - 1/(x*x)) / (2/(x*x*x)) = X*x*x*x/2 - x/2
440          * x1 = x0 - (X*x0*x0*x0/2 - x0/2) = 1.5*x0 - X*x0*x0*x0/2 = x0*(1.5 - (X/2)*x0*x0)
441          */
442         invsqrt = invsqrt * (1.5 - Xhalf * invsqrt * invsqrt); /* ~0.05% accuracy */
443         /* invsqrt = invsqrt * (1.5 - Xhalf * invsqrt * invsqrt); 2nd iter: ~0.0001% accuracy */
444         /* With 4 iterations, more than half results will be exact,
445          * at 6th iterations result stabilizes with about 72% results exact.
446          * We are well satisfied with 0.05% accuracy.
447          */
448
449         return X * invsqrt; /* X * 1/sqrt(X) ~= sqrt(X) */
450 }
451 static ALWAYS_INLINE double SQRT(double X)
452 {
453         /* If this arch doesn't use IEEE 754 floats, fall back to using libm */
454         if (sizeof(float) != 4)
455                 return sqrt(X);
456
457         /* This avoids needing libm, saves about 0.5k on x86-32 */
458         return my_SQRT(X);
459 }
460
461 static double
462 gettime1900d(void)
463 {
464         struct timeval tv;
465         gettimeofday(&tv, NULL); /* never fails */
466         G.cur_time = tv.tv_sec + (1.0e-6 * tv.tv_usec) + OFFSET_1900_1970;
467         return G.cur_time;
468 }
469
470 static void
471 d_to_tv(double d, struct timeval *tv)
472 {
473         tv->tv_sec = (long)d;
474         tv->tv_usec = (d - tv->tv_sec) * 1000000;
475 }
476
477 static double
478 lfp_to_d(l_fixedpt_t lfp)
479 {
480         double ret;
481         lfp.int_partl = ntohl(lfp.int_partl);
482         lfp.fractionl = ntohl(lfp.fractionl);
483         ret = (double)lfp.int_partl + ((double)lfp.fractionl / UINT_MAX);
484         return ret;
485 }
486 static double
487 sfp_to_d(s_fixedpt_t sfp)
488 {
489         double ret;
490         sfp.int_parts = ntohs(sfp.int_parts);
491         sfp.fractions = ntohs(sfp.fractions);
492         ret = (double)sfp.int_parts + ((double)sfp.fractions / USHRT_MAX);
493         return ret;
494 }
495 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
496 static l_fixedpt_t
497 d_to_lfp(double d)
498 {
499         l_fixedpt_t lfp;
500         lfp.int_partl = (uint32_t)d;
501         lfp.fractionl = (uint32_t)((d - lfp.int_partl) * UINT_MAX);
502         lfp.int_partl = htonl(lfp.int_partl);
503         lfp.fractionl = htonl(lfp.fractionl);
504         return lfp;
505 }
506 static s_fixedpt_t
507 d_to_sfp(double d)
508 {
509         s_fixedpt_t sfp;
510         sfp.int_parts = (uint16_t)d;
511         sfp.fractions = (uint16_t)((d - sfp.int_parts) * USHRT_MAX);
512         sfp.int_parts = htons(sfp.int_parts);
513         sfp.fractions = htons(sfp.fractions);
514         return sfp;
515 }
516 #endif
517
518 static double
519 dispersion(const datapoint_t *dp)
520 {
521         return dp->d_dispersion + FREQ_TOLERANCE * (G.cur_time - dp->d_recv_time);
522 }
523
524 static double
525 root_distance(peer_t *p)
526 {
527         /* The root synchronization distance is the maximum error due to
528          * all causes of the local clock relative to the primary server.
529          * It is defined as half the total delay plus total dispersion
530          * plus peer jitter.
531          */
532         return MAXD(MINDISP, p->lastpkt_rootdelay + p->lastpkt_delay) / 2
533                 + p->lastpkt_rootdisp
534                 + p->filter_dispersion
535                 + FREQ_TOLERANCE * (G.cur_time - p->lastpkt_recv_time)
536                 + p->filter_jitter;
537 }
538
539 static void
540 set_next(peer_t *p, unsigned t)
541 {
542         p->next_action_time = G.cur_time + t;
543 }
544
545 /*
546  * Peer clock filter and its helpers
547  */
548 static void
549 filter_datapoints(peer_t *p)
550 {
551         int i, idx;
552         double sum, wavg;
553         datapoint_t *fdp;
554
555 #if 0
556 /* Simulations have shown that use of *averaged* offset for p->filter_offset
557  * is in fact worse than simply using last received one: with large poll intervals
558  * (>= 2048) averaging code uses offset values which are outdated by hours,
559  * and time/frequency correction goes totally wrong when fed essentially bogus offsets.
560  */
561         int got_newest;
562         double minoff, maxoff, w;
563         double x = x; /* for compiler */
564         double oldest_off = oldest_off;
565         double oldest_age = oldest_age;
566         double newest_off = newest_off;
567         double newest_age = newest_age;
568
569         fdp = p->filter_datapoint;
570
571         minoff = maxoff = fdp[0].d_offset;
572         for (i = 1; i < NUM_DATAPOINTS; i++) {
573                 if (minoff > fdp[i].d_offset)
574                         minoff = fdp[i].d_offset;
575                 if (maxoff < fdp[i].d_offset)
576                         maxoff = fdp[i].d_offset;
577         }
578
579         idx = p->datapoint_idx; /* most recent datapoint's index */
580         /* Average offset:
581          * Drop two outliers and take weighted average of the rest:
582          * most_recent/2 + older1/4 + older2/8 ... + older5/32 + older6/32
583          * we use older6/32, not older6/64 since sum of weights should be 1:
584          * 1/2 + 1/4 + 1/8 + 1/16 + 1/32 + 1/32 = 1
585          */
586         wavg = 0;
587         w = 0.5;
588         /*                     n-1
589          *                     ---    dispersion(i)
590          * filter_dispersion =  \     -------------
591          *                      /       (i+1)
592          *                     ---     2
593          *                     i=0
594          */
595         got_newest = 0;
596         sum = 0;
597         for (i = 0; i < NUM_DATAPOINTS; i++) {
598                 VERB5 {
599                         bb_error_msg("datapoint[%d]: off:%f disp:%f(%f) age:%f%s",
600                                 i,
601                                 fdp[idx].d_offset,
602                                 fdp[idx].d_dispersion, dispersion(&fdp[idx]),
603                                 G.cur_time - fdp[idx].d_recv_time,
604                                 (minoff == fdp[idx].d_offset || maxoff == fdp[idx].d_offset)
605                                         ? " (outlier by offset)" : ""
606                         );
607                 }
608
609                 sum += dispersion(&fdp[idx]) / (2 << i);
610
611                 if (minoff == fdp[idx].d_offset) {
612                         minoff -= 1; /* so that we don't match it ever again */
613                 } else
614                 if (maxoff == fdp[idx].d_offset) {
615                         maxoff += 1;
616                 } else {
617                         oldest_off = fdp[idx].d_offset;
618                         oldest_age = G.cur_time - fdp[idx].d_recv_time;
619                         if (!got_newest) {
620                                 got_newest = 1;
621                                 newest_off = oldest_off;
622                                 newest_age = oldest_age;
623                         }
624                         x = oldest_off * w;
625                         wavg += x;
626                         w /= 2;
627                 }
628
629                 idx = (idx - 1) & (NUM_DATAPOINTS - 1);
630         }
631         p->filter_dispersion = sum;
632         wavg += x; /* add another older6/64 to form older6/32 */
633         /* Fix systematic underestimation with large poll intervals.
634          * Imagine that we still have a bit of uncorrected drift,
635          * and poll interval is big (say, 100 sec). Offsets form a progression:
636          * 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 - 0.7 is most recent.
637          * The algorithm above drops 0.0 and 0.7 as outliers,
638          * and then we have this estimation, ~25% off from 0.7:
639          * 0.1/32 + 0.2/32 + 0.3/16 + 0.4/8 + 0.5/4 + 0.6/2 = 0.503125
640          */
641         x = oldest_age - newest_age;
642         if (x != 0) {
643                 x = newest_age / x; /* in above example, 100 / (600 - 100) */
644                 if (x < 1) { /* paranoia check */
645                         x = (newest_off - oldest_off) * x; /* 0.5 * 100/500 = 0.1 */
646                         wavg += x;
647                 }
648         }
649         p->filter_offset = wavg;
650
651 #else
652
653         fdp = p->filter_datapoint;
654         idx = p->datapoint_idx; /* most recent datapoint's index */
655
656         /* filter_offset: simply use the most recent value */
657         p->filter_offset = fdp[idx].d_offset;
658
659         /*                     n-1
660          *                     ---    dispersion(i)
661          * filter_dispersion =  \     -------------
662          *                      /       (i+1)
663          *                     ---     2
664          *                     i=0
665          */
666         wavg = 0;
667         sum = 0;
668         for (i = 0; i < NUM_DATAPOINTS; i++) {
669                 sum += dispersion(&fdp[idx]) / (2 << i);
670                 wavg += fdp[idx].d_offset;
671                 idx = (idx - 1) & (NUM_DATAPOINTS - 1);
672         }
673         wavg /= NUM_DATAPOINTS;
674         p->filter_dispersion = sum;
675 #endif
676
677         /*                  +-----                 -----+ ^ 1/2
678          *                  |       n-1                 |
679          *                  |       ---                 |
680          *                  |  1    \                2  |
681          * filter_jitter =  | --- * /  (avg-offset_j)   |
682          *                  |  n    ---                 |
683          *                  |       j=0                 |
684          *                  +-----                 -----+
685          * where n is the number of valid datapoints in the filter (n > 1);
686          * if filter_jitter < precision then filter_jitter = precision
687          */
688         sum = 0;
689         for (i = 0; i < NUM_DATAPOINTS; i++) {
690                 sum += SQUARE(wavg - fdp[i].d_offset);
691         }
692         sum = SQRT(sum / NUM_DATAPOINTS);
693         p->filter_jitter = sum > G_precision_sec ? sum : G_precision_sec;
694
695         VERB4 bb_error_msg("filter offset:%+f disp:%f jitter:%f",
696                         p->filter_offset,
697                         p->filter_dispersion,
698                         p->filter_jitter);
699 }
700
701 static void
702 reset_peer_stats(peer_t *p, double offset)
703 {
704         int i;
705         bool small_ofs = fabs(offset) < 16 * STEP_THRESHOLD;
706
707         /* Used to set p->filter_datapoint[i].d_dispersion = MAXDISP
708          * and clear reachable bits, but this proved to be too agressive:
709          * after step (tested with suspinding laptop for ~30 secs),
710          * this caused all previous data to be considered invalid,
711          * making us needing to collect full ~8 datapoins per peer
712          * after step in order to start trusting them.
713          * In turn, this was making poll interval decrease even after
714          * step was done. (Poll interval decreases already before step
715          * in this scenario, because we see large offsets and end up with
716          * no good peer to select).
717          */
718
719         for (i = 0; i < NUM_DATAPOINTS; i++) {
720                 if (small_ofs) {
721                         p->filter_datapoint[i].d_recv_time += offset;
722                         if (p->filter_datapoint[i].d_offset != 0) {
723                                 p->filter_datapoint[i].d_offset -= offset;
724                                 //bb_error_msg("p->filter_datapoint[%d].d_offset %f -> %f",
725                                 //      i,
726                                 //      p->filter_datapoint[i].d_offset + offset,
727                                 //      p->filter_datapoint[i].d_offset);
728                         }
729                 } else {
730                         p->filter_datapoint[i].d_recv_time  = G.cur_time;
731                         p->filter_datapoint[i].d_offset     = 0;
732                         /*p->filter_datapoint[i].d_dispersion = MAXDISP;*/
733                 }
734         }
735         if (small_ofs) {
736                 p->lastpkt_recv_time += offset;
737         } else {
738                 /*p->reachable_bits = 0;*/
739                 p->lastpkt_recv_time = G.cur_time;
740         }
741         filter_datapoints(p); /* recalc p->filter_xxx */
742         VERB6 bb_error_msg("%s->lastpkt_recv_time=%f", p->p_dotted, p->lastpkt_recv_time);
743 }
744
745 static void
746 add_peers(const char *s)
747 {
748         peer_t *p;
749
750         p = xzalloc(sizeof(*p));
751         p->p_lsa = xhost2sockaddr(s, 123);
752         p->p_dotted = xmalloc_sockaddr2dotted_noport(&p->p_lsa->u.sa);
753         p->p_fd = -1;
754         p->p_xmt_msg.m_status = MODE_CLIENT | (NTP_VERSION << 3);
755         p->next_action_time = G.cur_time; /* = set_next(p, 0); */
756         reset_peer_stats(p, 16 * STEP_THRESHOLD);
757
758         llist_add_to(&G.ntp_peers, p);
759         G.peer_cnt++;
760 }
761
762 static int
763 do_sendto(int fd,
764                 const struct sockaddr *from, const struct sockaddr *to, socklen_t addrlen,
765                 msg_t *msg, ssize_t len)
766 {
767         ssize_t ret;
768
769         errno = 0;
770         if (!from) {
771                 ret = sendto(fd, msg, len, MSG_DONTWAIT, to, addrlen);
772         } else {
773                 ret = send_to_from(fd, msg, len, MSG_DONTWAIT, to, from, addrlen);
774         }
775         if (ret != len) {
776                 bb_perror_msg("send failed");
777                 return -1;
778         }
779         return 0;
780 }
781
782 static void
783 send_query_to_peer(peer_t *p)
784 {
785         /* Why do we need to bind()?
786          * See what happens when we don't bind:
787          *
788          * socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_IP) = 3
789          * setsockopt(3, SOL_IP, IP_TOS, [16], 4) = 0
790          * gettimeofday({1259071266, 327885}, NULL) = 0
791          * sendto(3, "xxx", 48, MSG_DONTWAIT, {sa_family=AF_INET, sin_port=htons(123), sin_addr=inet_addr("10.34.32.125")}, 16) = 48
792          * ^^^ we sent it from some source port picked by kernel.
793          * time(NULL)              = 1259071266
794          * write(2, "ntpd: entering poll 15 secs\n", 28) = 28
795          * poll([{fd=3, events=POLLIN}], 1, 15000) = 1 ([{fd=3, revents=POLLIN}])
796          * recv(3, "yyy", 68, MSG_DONTWAIT) = 48
797          * ^^^ this recv will receive packets to any local port!
798          *
799          * Uncomment this and use strace to see it in action:
800          */
801 #define PROBE_LOCAL_ADDR /* { len_and_sockaddr lsa; lsa.len = LSA_SIZEOF_SA; getsockname(p->query.fd, &lsa.u.sa, &lsa.len); } */
802
803         if (p->p_fd == -1) {
804                 int fd, family;
805                 len_and_sockaddr *local_lsa;
806
807                 family = p->p_lsa->u.sa.sa_family;
808                 p->p_fd = fd = xsocket_type(&local_lsa, family, SOCK_DGRAM);
809                 /* local_lsa has "null" address and port 0 now.
810                  * bind() ensures we have a *particular port* selected by kernel
811                  * and remembered in p->p_fd, thus later recv(p->p_fd)
812                  * receives only packets sent to this port.
813                  */
814                 PROBE_LOCAL_ADDR
815                 xbind(fd, &local_lsa->u.sa, local_lsa->len);
816                 PROBE_LOCAL_ADDR
817 #if ENABLE_FEATURE_IPV6
818                 if (family == AF_INET)
819 #endif
820                         setsockopt(fd, IPPROTO_IP, IP_TOS, &const_IPTOS_LOWDELAY, sizeof(const_IPTOS_LOWDELAY));
821                 free(local_lsa);
822         }
823
824         /* Emit message _before_ attempted send. Think of a very short
825          * roundtrip networks: we need to go back to recv loop ASAP,
826          * to reduce delay. Printing messages after send works against that.
827          */
828         VERB1 bb_error_msg("sending query to %s", p->p_dotted);
829
830         /*
831          * Send out a random 64-bit number as our transmit time.  The NTP
832          * server will copy said number into the originate field on the
833          * response that it sends us.  This is totally legal per the SNTP spec.
834          *
835          * The impact of this is two fold: we no longer send out the current
836          * system time for the world to see (which may aid an attacker), and
837          * it gives us a (not very secure) way of knowing that we're not
838          * getting spoofed by an attacker that can't capture our traffic
839          * but can spoof packets from the NTP server we're communicating with.
840          *
841          * Save the real transmit timestamp locally.
842          */
843         p->p_xmt_msg.m_xmttime.int_partl = rand();
844         p->p_xmt_msg.m_xmttime.fractionl = rand();
845         p->p_xmttime = gettime1900d();
846
847         /* Were doing it only if sendto worked, but
848          * loss of sync detection needs reachable_bits updated
849          * even if sending fails *locally*:
850          * "network is unreachable" because cable was pulled?
851          * We still need to declare "unsync" if this condition persists.
852          */
853         p->reachable_bits <<= 1;
854
855         if (do_sendto(p->p_fd, /*from:*/ NULL, /*to:*/ &p->p_lsa->u.sa, /*addrlen:*/ p->p_lsa->len,
856                         &p->p_xmt_msg, NTP_MSGSIZE_NOAUTH) == -1
857         ) {
858                 close(p->p_fd);
859                 p->p_fd = -1;
860                 /*
861                  * We know that we sent nothing.
862                  * We can retry *soon* without fearing
863                  * that we are flooding the peer.
864                  */
865                 set_next(p, RETRY_INTERVAL);
866                 return;
867         }
868
869         set_next(p, RESPONSE_INTERVAL);
870 }
871
872
873 /* Note that there is no provision to prevent several run_scripts
874  * to be started in quick succession. In fact, it happens rather often
875  * if initial syncronization results in a step.
876  * You will see "step" and then "stratum" script runs, sometimes
877  * as close as only 0.002 seconds apart.
878  * Script should be ready to deal with this.
879  */
880 static void run_script(const char *action, double offset)
881 {
882         char *argv[3];
883         char *env1, *env2, *env3, *env4;
884
885         G.last_script_run = G.cur_time;
886
887         if (!G.script_name)
888                 return;
889
890         argv[0] = (char*) G.script_name;
891         argv[1] = (char*) action;
892         argv[2] = NULL;
893
894         VERB1 bb_error_msg("executing '%s %s'", G.script_name, action);
895
896         env1 = xasprintf("%s=%u", "stratum", G.stratum);
897         putenv(env1);
898         env2 = xasprintf("%s=%ld", "freq_drift_ppm", G.kernel_freq_drift);
899         putenv(env2);
900         env3 = xasprintf("%s=%u", "poll_interval", 1 << G.poll_exp);
901         putenv(env3);
902         env4 = xasprintf("%s=%f", "offset", offset);
903         putenv(env4);
904         /* Other items of potential interest: selected peer,
905          * rootdelay, reftime, rootdisp, refid, ntp_status,
906          * last_update_offset, last_update_recv_time, discipline_jitter,
907          * how many peers have reachable_bits = 0?
908          */
909
910         /* Don't want to wait: it may run hwclock --systohc, and that
911          * may take some time (seconds): */
912         /*spawn_and_wait(argv);*/
913         spawn(argv);
914
915         unsetenv("stratum");
916         unsetenv("freq_drift_ppm");
917         unsetenv("poll_interval");
918         unsetenv("offset");
919         free(env1);
920         free(env2);
921         free(env3);
922         free(env4);
923 }
924
925 static NOINLINE void
926 step_time(double offset)
927 {
928         llist_t *item;
929         double dtime;
930         struct timeval tvc, tvn;
931         char buf[sizeof("yyyy-mm-dd hh:mm:ss") + /*paranoia:*/ 4];
932         time_t tval;
933
934         gettimeofday(&tvc, NULL); /* never fails */
935         dtime = tvc.tv_sec + (1.0e-6 * tvc.tv_usec) + offset;
936         d_to_tv(dtime, &tvn);
937         if (settimeofday(&tvn, NULL) == -1)
938                 bb_perror_msg_and_die("settimeofday");
939
940         VERB2 {
941                 tval = tvc.tv_sec;
942                 strftime_YYYYMMDDHHMMSS(buf, sizeof(buf), &tval);
943                 bb_error_msg("current time is %s.%06u", buf, (unsigned)tvc.tv_usec);
944         }
945         tval = tvn.tv_sec;
946         strftime_YYYYMMDDHHMMSS(buf, sizeof(buf), &tval);
947         bb_error_msg("setting time to %s.%06u (offset %+fs)", buf, (unsigned)tvn.tv_usec, offset);
948
949         /* Correct various fields which contain time-relative values: */
950
951         /* Globals: */
952         G.cur_time += offset;
953         G.last_update_recv_time += offset;
954         G.last_script_run += offset;
955
956         /* p->lastpkt_recv_time, p->next_action_time and such: */
957         for (item = G.ntp_peers; item != NULL; item = item->link) {
958                 peer_t *pp = (peer_t *) item->data;
959                 reset_peer_stats(pp, offset);
960                 //bb_error_msg("offset:%+f pp->next_action_time:%f -> %f",
961                 //      offset, pp->next_action_time, pp->next_action_time + offset);
962                 pp->next_action_time += offset;
963                 if (pp->p_fd >= 0) {
964                         /* We wait for reply from this peer too.
965                          * But due to step we are doing, reply's data is no longer
966                          * useful (in fact, it'll be bogus). Stop waiting for it.
967                          */
968                         close(pp->p_fd);
969                         pp->p_fd = -1;
970                         set_next(pp, RETRY_INTERVAL);
971                 }
972         }
973 }
974
975
976 /*
977  * Selection and clustering, and their helpers
978  */
979 typedef struct {
980         peer_t *p;
981         int    type;
982         double edge;
983         double opt_rd; /* optimization */
984 } point_t;
985 static int
986 compare_point_edge(const void *aa, const void *bb)
987 {
988         const point_t *a = aa;
989         const point_t *b = bb;
990         if (a->edge < b->edge) {
991                 return -1;
992         }
993         return (a->edge > b->edge);
994 }
995 typedef struct {
996         peer_t *p;
997         double metric;
998 } survivor_t;
999 static int
1000 compare_survivor_metric(const void *aa, const void *bb)
1001 {
1002         const survivor_t *a = aa;
1003         const survivor_t *b = bb;
1004         if (a->metric < b->metric) {
1005                 return -1;
1006         }
1007         return (a->metric > b->metric);
1008 }
1009 static int
1010 fit(peer_t *p, double rd)
1011 {
1012         if ((p->reachable_bits & (p->reachable_bits-1)) == 0) {
1013                 /* One or zero bits in reachable_bits */
1014                 VERB4 bb_error_msg("peer %s unfit for selection: unreachable", p->p_dotted);
1015                 return 0;
1016         }
1017 #if 0 /* we filter out such packets earlier */
1018         if ((p->lastpkt_status & LI_ALARM) == LI_ALARM
1019          || p->lastpkt_stratum >= MAXSTRAT
1020         ) {
1021                 VERB4 bb_error_msg("peer %s unfit for selection: bad status/stratum", p->p_dotted);
1022                 return 0;
1023         }
1024 #endif
1025         /* rd is root_distance(p) */
1026         if (rd > MAXDIST + FREQ_TOLERANCE * (1 << G.poll_exp)) {
1027                 VERB4 bb_error_msg("peer %s unfit for selection: root distance too high", p->p_dotted);
1028                 return 0;
1029         }
1030 //TODO
1031 //      /* Do we have a loop? */
1032 //      if (p->refid == p->dstaddr || p->refid == s.refid)
1033 //              return 0;
1034         return 1;
1035 }
1036 static peer_t*
1037 select_and_cluster(void)
1038 {
1039         peer_t     *p;
1040         llist_t    *item;
1041         int        i, j;
1042         int        size = 3 * G.peer_cnt;
1043         /* for selection algorithm */
1044         point_t    point[size];
1045         unsigned   num_points, num_candidates;
1046         double     low, high;
1047         unsigned   num_falsetickers;
1048         /* for cluster algorithm */
1049         survivor_t survivor[size];
1050         unsigned   num_survivors;
1051
1052         /* Selection */
1053
1054         num_points = 0;
1055         item = G.ntp_peers;
1056         if (G.initial_poll_complete) while (item != NULL) {
1057                 double rd, offset;
1058
1059                 p = (peer_t *) item->data;
1060                 rd = root_distance(p);
1061                 offset = p->filter_offset;
1062                 if (!fit(p, rd)) {
1063                         item = item->link;
1064                         continue;
1065                 }
1066
1067                 VERB5 bb_error_msg("interval: [%f %f %f] %s",
1068                                 offset - rd,
1069                                 offset,
1070                                 offset + rd,
1071                                 p->p_dotted
1072                 );
1073                 point[num_points].p = p;
1074                 point[num_points].type = -1;
1075                 point[num_points].edge = offset - rd;
1076                 point[num_points].opt_rd = rd;
1077                 num_points++;
1078                 point[num_points].p = p;
1079                 point[num_points].type = 0;
1080                 point[num_points].edge = offset;
1081                 point[num_points].opt_rd = rd;
1082                 num_points++;
1083                 point[num_points].p = p;
1084                 point[num_points].type = 1;
1085                 point[num_points].edge = offset + rd;
1086                 point[num_points].opt_rd = rd;
1087                 num_points++;
1088                 item = item->link;
1089         }
1090         num_candidates = num_points / 3;
1091         if (num_candidates == 0) {
1092                 VERB3 bb_error_msg("no valid datapoints%s", ", no peer selected");
1093                 return NULL;
1094         }
1095 //TODO: sorting does not seem to be done in reference code
1096         qsort(point, num_points, sizeof(point[0]), compare_point_edge);
1097
1098         /* Start with the assumption that there are no falsetickers.
1099          * Attempt to find a nonempty intersection interval containing
1100          * the midpoints of all truechimers.
1101          * If a nonempty interval cannot be found, increase the number
1102          * of assumed falsetickers by one and try again.
1103          * If a nonempty interval is found and the number of falsetickers
1104          * is less than the number of truechimers, a majority has been found
1105          * and the midpoint of each truechimer represents
1106          * the candidates available to the cluster algorithm.
1107          */
1108         num_falsetickers = 0;
1109         while (1) {
1110                 int c;
1111                 unsigned num_midpoints = 0;
1112
1113                 low = 1 << 9;
1114                 high = - (1 << 9);
1115                 c = 0;
1116                 for (i = 0; i < num_points; i++) {
1117                         /* We want to do:
1118                          * if (point[i].type == -1) c++;
1119                          * if (point[i].type == 1) c--;
1120                          * and it's simpler to do it this way:
1121                          */
1122                         c -= point[i].type;
1123                         if (c >= num_candidates - num_falsetickers) {
1124                                 /* If it was c++ and it got big enough... */
1125                                 low = point[i].edge;
1126                                 break;
1127                         }
1128                         if (point[i].type == 0)
1129                                 num_midpoints++;
1130                 }
1131                 c = 0;
1132                 for (i = num_points-1; i >= 0; i--) {
1133                         c += point[i].type;
1134                         if (c >= num_candidates - num_falsetickers) {
1135                                 high = point[i].edge;
1136                                 break;
1137                         }
1138                         if (point[i].type == 0)
1139                                 num_midpoints++;
1140                 }
1141                 /* If the number of midpoints is greater than the number
1142                  * of allowed falsetickers, the intersection contains at
1143                  * least one truechimer with no midpoint - bad.
1144                  * Also, interval should be nonempty.
1145                  */
1146                 if (num_midpoints <= num_falsetickers && low < high)
1147                         break;
1148                 num_falsetickers++;
1149                 if (num_falsetickers * 2 >= num_candidates) {
1150                         VERB3 bb_error_msg("falsetickers:%d, candidates:%d%s",
1151                                         num_falsetickers, num_candidates,
1152                                         ", no peer selected");
1153                         return NULL;
1154                 }
1155         }
1156         VERB4 bb_error_msg("selected interval: [%f, %f]; candidates:%d falsetickers:%d",
1157                         low, high, num_candidates, num_falsetickers);
1158
1159         /* Clustering */
1160
1161         /* Construct a list of survivors (p, metric)
1162          * from the chime list, where metric is dominated
1163          * first by stratum and then by root distance.
1164          * All other things being equal, this is the order of preference.
1165          */
1166         num_survivors = 0;
1167         for (i = 0; i < num_points; i++) {
1168                 if (point[i].edge < low || point[i].edge > high)
1169                         continue;
1170                 p = point[i].p;
1171                 survivor[num_survivors].p = p;
1172                 /* x.opt_rd == root_distance(p); */
1173                 survivor[num_survivors].metric = MAXDIST * p->lastpkt_stratum + point[i].opt_rd;
1174                 VERB5 bb_error_msg("survivor[%d] metric:%f peer:%s",
1175                         num_survivors, survivor[num_survivors].metric, p->p_dotted);
1176                 num_survivors++;
1177         }
1178         /* There must be at least MIN_SELECTED survivors to satisfy the
1179          * correctness assertions. Ordinarily, the Byzantine criteria
1180          * require four survivors, but for the demonstration here, one
1181          * is acceptable.
1182          */
1183         if (num_survivors < MIN_SELECTED) {
1184                 VERB3 bb_error_msg("survivors:%d%s",
1185                                 num_survivors,
1186                                 ", no peer selected");
1187                 return NULL;
1188         }
1189
1190 //looks like this is ONLY used by the fact that later we pick survivor[0].
1191 //we can avoid sorting then, just find the minimum once!
1192         qsort(survivor, num_survivors, sizeof(survivor[0]), compare_survivor_metric);
1193
1194         /* For each association p in turn, calculate the selection
1195          * jitter p->sjitter as the square root of the sum of squares
1196          * (p->offset - q->offset) over all q associations. The idea is
1197          * to repeatedly discard the survivor with maximum selection
1198          * jitter until a termination condition is met.
1199          */
1200         while (1) {
1201                 unsigned max_idx = max_idx;
1202                 double max_selection_jitter = max_selection_jitter;
1203                 double min_jitter = min_jitter;
1204
1205                 if (num_survivors <= MIN_CLUSTERED) {
1206                         VERB4 bb_error_msg("num_survivors %d <= %d, not discarding more",
1207                                         num_survivors, MIN_CLUSTERED);
1208                         break;
1209                 }
1210
1211                 /* To make sure a few survivors are left
1212                  * for the clustering algorithm to chew on,
1213                  * we stop if the number of survivors
1214                  * is less than or equal to MIN_CLUSTERED (3).
1215                  */
1216                 for (i = 0; i < num_survivors; i++) {
1217                         double selection_jitter_sq;
1218
1219                         p = survivor[i].p;
1220                         if (i == 0 || p->filter_jitter < min_jitter)
1221                                 min_jitter = p->filter_jitter;
1222
1223                         selection_jitter_sq = 0;
1224                         for (j = 0; j < num_survivors; j++) {
1225                                 peer_t *q = survivor[j].p;
1226                                 selection_jitter_sq += SQUARE(p->filter_offset - q->filter_offset);
1227                         }
1228                         if (i == 0 || selection_jitter_sq > max_selection_jitter) {
1229                                 max_selection_jitter = selection_jitter_sq;
1230                                 max_idx = i;
1231                         }
1232                         VERB6 bb_error_msg("survivor %d selection_jitter^2:%f",
1233                                         i, selection_jitter_sq);
1234                 }
1235                 max_selection_jitter = SQRT(max_selection_jitter / num_survivors);
1236                 VERB5 bb_error_msg("max_selection_jitter (at %d):%f min_jitter:%f",
1237                                 max_idx, max_selection_jitter, min_jitter);
1238
1239                 /* If the maximum selection jitter is less than the
1240                  * minimum peer jitter, then tossing out more survivors
1241                  * will not lower the minimum peer jitter, so we might
1242                  * as well stop.
1243                  */
1244                 if (max_selection_jitter < min_jitter) {
1245                         VERB4 bb_error_msg("max_selection_jitter:%f < min_jitter:%f, num_survivors:%d, not discarding more",
1246                                         max_selection_jitter, min_jitter, num_survivors);
1247                         break;
1248                 }
1249
1250                 /* Delete survivor[max_idx] from the list
1251                  * and go around again.
1252                  */
1253                 VERB6 bb_error_msg("dropping survivor %d", max_idx);
1254                 num_survivors--;
1255                 while (max_idx < num_survivors) {
1256                         survivor[max_idx] = survivor[max_idx + 1];
1257                         max_idx++;
1258                 }
1259         }
1260
1261         if (0) {
1262                 /* Combine the offsets of the clustering algorithm survivors
1263                  * using a weighted average with weight determined by the root
1264                  * distance. Compute the selection jitter as the weighted RMS
1265                  * difference between the first survivor and the remaining
1266                  * survivors. In some cases the inherent clock jitter can be
1267                  * reduced by not using this algorithm, especially when frequent
1268                  * clockhopping is involved. bbox: thus we don't do it.
1269                  */
1270                 double x, y, z, w;
1271                 y = z = w = 0;
1272                 for (i = 0; i < num_survivors; i++) {
1273                         p = survivor[i].p;
1274                         x = root_distance(p);
1275                         y += 1 / x;
1276                         z += p->filter_offset / x;
1277                         w += SQUARE(p->filter_offset - survivor[0].p->filter_offset) / x;
1278                 }
1279                 //G.cluster_offset = z / y;
1280                 //G.cluster_jitter = SQRT(w / y);
1281         }
1282
1283         /* Pick the best clock. If the old system peer is on the list
1284          * and at the same stratum as the first survivor on the list,
1285          * then don't do a clock hop. Otherwise, select the first
1286          * survivor on the list as the new system peer.
1287          */
1288         p = survivor[0].p;
1289         if (G.last_update_peer
1290          && G.last_update_peer->lastpkt_stratum <= p->lastpkt_stratum
1291         ) {
1292                 /* Starting from 1 is ok here */
1293                 for (i = 1; i < num_survivors; i++) {
1294                         if (G.last_update_peer == survivor[i].p) {
1295                                 VERB5 bb_error_msg("keeping old synced peer");
1296                                 p = G.last_update_peer;
1297                                 goto keep_old;
1298                         }
1299                 }
1300         }
1301         G.last_update_peer = p;
1302  keep_old:
1303         VERB4 bb_error_msg("selected peer %s filter_offset:%+f age:%f",
1304                         p->p_dotted,
1305                         p->filter_offset,
1306                         G.cur_time - p->lastpkt_recv_time
1307         );
1308         return p;
1309 }
1310
1311
1312 /*
1313  * Local clock discipline and its helpers
1314  */
1315 static void
1316 set_new_values(int disc_state, double offset, double recv_time)
1317 {
1318         /* Enter new state and set state variables. Note we use the time
1319          * of the last clock filter sample, which must be earlier than
1320          * the current time.
1321          */
1322         VERB4 bb_error_msg("disc_state=%d last update offset=%f recv_time=%f",
1323                         disc_state, offset, recv_time);
1324         G.discipline_state = disc_state;
1325         G.last_update_offset = offset;
1326         G.last_update_recv_time = recv_time;
1327 }
1328 /* Return: -1: decrease poll interval, 0: leave as is, 1: increase */
1329 static NOINLINE int
1330 update_local_clock(peer_t *p)
1331 {
1332         int rc;
1333         struct timex tmx;
1334         /* Note: can use G.cluster_offset instead: */
1335         double offset = p->filter_offset;
1336         double recv_time = p->lastpkt_recv_time;
1337         double abs_offset;
1338 #if !USING_KERNEL_PLL_LOOP
1339         double freq_drift;
1340 #endif
1341 #if !USING_KERNEL_PLL_LOOP || USING_INITIAL_FREQ_ESTIMATION
1342         double since_last_update;
1343 #endif
1344         double etemp, dtemp;
1345
1346         abs_offset = fabs(offset);
1347
1348 #if 0
1349         /* If needed, -S script can do it by looking at $offset
1350          * env var and killing parent */
1351         /* If the offset is too large, give up and go home */
1352         if (abs_offset > PANIC_THRESHOLD) {
1353                 bb_error_msg_and_die("offset %f far too big, exiting", offset);
1354         }
1355 #endif
1356
1357         /* If this is an old update, for instance as the result
1358          * of a system peer change, avoid it. We never use
1359          * an old sample or the same sample twice.
1360          */
1361         if (recv_time <= G.last_update_recv_time) {
1362                 VERB3 bb_error_msg("update from %s: same or older datapoint, not using it",
1363                         p->p_dotted);
1364                 return 0; /* "leave poll interval as is" */
1365         }
1366
1367         /* Clock state machine transition function. This is where the
1368          * action is and defines how the system reacts to large time
1369          * and frequency errors.
1370          */
1371 #if !USING_KERNEL_PLL_LOOP || USING_INITIAL_FREQ_ESTIMATION
1372         since_last_update = recv_time - G.reftime;
1373 #endif
1374 #if !USING_KERNEL_PLL_LOOP
1375         freq_drift = 0;
1376 #endif
1377 #if USING_INITIAL_FREQ_ESTIMATION
1378         if (G.discipline_state == STATE_FREQ) {
1379                 /* Ignore updates until the stepout threshold */
1380                 if (since_last_update < WATCH_THRESHOLD) {
1381                         VERB4 bb_error_msg("measuring drift, datapoint ignored, %f sec remains",
1382                                         WATCH_THRESHOLD - since_last_update);
1383                         return 0; /* "leave poll interval as is" */
1384                 }
1385 # if !USING_KERNEL_PLL_LOOP
1386                 freq_drift = (offset - G.last_update_offset) / since_last_update;
1387 # endif
1388         }
1389 #endif
1390
1391         /* There are two main regimes: when the
1392          * offset exceeds the step threshold and when it does not.
1393          */
1394         if (abs_offset > STEP_THRESHOLD) {
1395 #if 0
1396                 double remains;
1397
1398 // This "spike state" seems to be useless, peer selection already drops
1399 // occassional "bad" datapoints. If we are here, there were _many_
1400 // large offsets. When a few first large offsets are seen,
1401 // we end up in "no valid datapoints, no peer selected" state.
1402 // Only when enough of them are seen (which means it's not a fluke),
1403 // we end up here. Looks like _our_ clock is off.
1404                 switch (G.discipline_state) {
1405                 case STATE_SYNC:
1406                         /* The first outlyer: ignore it, switch to SPIK state */
1407                         VERB3 bb_error_msg("update from %s: offset:%+f, spike%s",
1408                                 p->p_dotted, offset,
1409                                 "");
1410                         G.discipline_state = STATE_SPIK;
1411                         return -1; /* "decrease poll interval" */
1412
1413                 case STATE_SPIK:
1414                         /* Ignore succeeding outlyers until either an inlyer
1415                          * is found or the stepout threshold is exceeded.
1416                          */
1417                         remains = WATCH_THRESHOLD - since_last_update;
1418                         if (remains > 0) {
1419                                 VERB3 bb_error_msg("update from %s: offset:%+f, spike%s",
1420                                         p->p_dotted, offset,
1421                                         ", datapoint ignored");
1422                                 return -1; /* "decrease poll interval" */
1423                         }
1424                         /* fall through: we need to step */
1425                 } /* switch */
1426 #endif
1427
1428                 /* Step the time and clamp down the poll interval.
1429                  *
1430                  * In NSET state an initial frequency correction is
1431                  * not available, usually because the frequency file has
1432                  * not yet been written. Since the time is outside the
1433                  * capture range, the clock is stepped. The frequency
1434                  * will be set directly following the stepout interval.
1435                  *
1436                  * In FSET state the initial frequency has been set
1437                  * from the frequency file. Since the time is outside
1438                  * the capture range, the clock is stepped immediately,
1439                  * rather than after the stepout interval. Guys get
1440                  * nervous if it takes 17 minutes to set the clock for
1441                  * the first time.
1442                  *
1443                  * In SPIK state the stepout threshold has expired and
1444                  * the phase is still above the step threshold. Note
1445                  * that a single spike greater than the step threshold
1446                  * is always suppressed, even at the longer poll
1447                  * intervals.
1448                  */
1449                 VERB4 bb_error_msg("stepping time by %+f; poll_exp=MINPOLL", offset);
1450                 step_time(offset);
1451                 if (option_mask32 & OPT_q) {
1452                         /* We were only asked to set time once. Done. */
1453                         exit(0);
1454                 }
1455
1456                 G.polladj_count = 0;
1457                 G.poll_exp = MINPOLL;
1458                 G.stratum = MAXSTRAT;
1459
1460                 run_script("step", offset);
1461
1462                 recv_time += offset;
1463
1464 #if USING_INITIAL_FREQ_ESTIMATION
1465                 if (G.discipline_state == STATE_NSET) {
1466                         set_new_values(STATE_FREQ, /*offset:*/ 0, recv_time);
1467                         return 1; /* "ok to increase poll interval" */
1468                 }
1469 #endif
1470                 abs_offset = offset = 0;
1471                 set_new_values(STATE_SYNC, offset, recv_time);
1472
1473         } else { /* abs_offset <= STEP_THRESHOLD */
1474
1475                 /* Compute the clock jitter as the RMS of exponentially
1476                  * weighted offset differences. Used by the poll adjust code.
1477                  */
1478                 etemp = SQUARE(G.discipline_jitter);
1479                 dtemp = SQUARE(offset - G.last_update_offset);
1480                 G.discipline_jitter = SQRT(etemp + (dtemp - etemp) / AVG);
1481
1482                 switch (G.discipline_state) {
1483                 case STATE_NSET:
1484                         if (option_mask32 & OPT_q) {
1485                                 /* We were only asked to set time once.
1486                                  * The clock is precise enough, no need to step.
1487                                  */
1488                                 exit(0);
1489                         }
1490 #if USING_INITIAL_FREQ_ESTIMATION
1491                         /* This is the first update received and the frequency
1492                          * has not been initialized. The first thing to do
1493                          * is directly measure the oscillator frequency.
1494                          */
1495                         set_new_values(STATE_FREQ, offset, recv_time);
1496 #else
1497                         set_new_values(STATE_SYNC, offset, recv_time);
1498 #endif
1499                         VERB4 bb_error_msg("transitioning to FREQ, datapoint ignored");
1500                         return 0; /* "leave poll interval as is" */
1501
1502 #if 0 /* this is dead code for now */
1503                 case STATE_FSET:
1504                         /* This is the first update and the frequency
1505                          * has been initialized. Adjust the phase, but
1506                          * don't adjust the frequency until the next update.
1507                          */
1508                         set_new_values(STATE_SYNC, offset, recv_time);
1509                         /* freq_drift remains 0 */
1510                         break;
1511 #endif
1512
1513 #if USING_INITIAL_FREQ_ESTIMATION
1514                 case STATE_FREQ:
1515                         /* since_last_update >= WATCH_THRESHOLD, we waited enough.
1516                          * Correct the phase and frequency and switch to SYNC state.
1517                          * freq_drift was already estimated (see code above)
1518                          */
1519                         set_new_values(STATE_SYNC, offset, recv_time);
1520                         break;
1521 #endif
1522
1523                 default:
1524 #if !USING_KERNEL_PLL_LOOP
1525                         /* Compute freq_drift due to PLL and FLL contributions.
1526                          *
1527                          * The FLL and PLL frequency gain constants
1528                          * depend on the poll interval and Allan
1529                          * intercept. The FLL is not used below one-half
1530                          * the Allan intercept. Above that the loop gain
1531                          * increases in steps to 1 / AVG.
1532                          */
1533                         if ((1 << G.poll_exp) > ALLAN / 2) {
1534                                 etemp = FLL - G.poll_exp;
1535                                 if (etemp < AVG)
1536                                         etemp = AVG;
1537                                 freq_drift += (offset - G.last_update_offset) / (MAXD(since_last_update, ALLAN) * etemp);
1538                         }
1539                         /* For the PLL the integration interval
1540                          * (numerator) is the minimum of the update
1541                          * interval and poll interval. This allows
1542                          * oversampling, but not undersampling.
1543                          */
1544                         etemp = MIND(since_last_update, (1 << G.poll_exp));
1545                         dtemp = (4 * PLL) << G.poll_exp;
1546                         freq_drift += offset * etemp / SQUARE(dtemp);
1547 #endif
1548                         set_new_values(STATE_SYNC, offset, recv_time);
1549                         break;
1550                 }
1551                 if (G.stratum != p->lastpkt_stratum + 1) {
1552                         G.stratum = p->lastpkt_stratum + 1;
1553                         run_script("stratum", offset);
1554                 }
1555         }
1556
1557         if (G.discipline_jitter < G_precision_sec)
1558                 G.discipline_jitter = G_precision_sec;
1559         G.offset_to_jitter_ratio = abs_offset / G.discipline_jitter;
1560
1561         G.reftime = G.cur_time;
1562         G.ntp_status = p->lastpkt_status;
1563         G.refid = p->lastpkt_refid;
1564         G.rootdelay = p->lastpkt_rootdelay + p->lastpkt_delay;
1565         dtemp = p->filter_jitter; // SQRT(SQUARE(p->filter_jitter) + SQUARE(G.cluster_jitter));
1566         dtemp += MAXD(p->filter_dispersion + FREQ_TOLERANCE * (G.cur_time - p->lastpkt_recv_time) + abs_offset, MINDISP);
1567         G.rootdisp = p->lastpkt_rootdisp + dtemp;
1568         VERB4 bb_error_msg("updating leap/refid/reftime/rootdisp from peer %s", p->p_dotted);
1569
1570         /* We are in STATE_SYNC now, but did not do adjtimex yet.
1571          * (Any other state does not reach this, they all return earlier)
1572          * By this time, freq_drift and offset are set
1573          * to values suitable for adjtimex.
1574          */
1575 #if !USING_KERNEL_PLL_LOOP
1576         /* Calculate the new frequency drift and frequency stability (wander).
1577          * Compute the clock wander as the RMS of exponentially weighted
1578          * frequency differences. This is not used directly, but can,
1579          * along with the jitter, be a highly useful monitoring and
1580          * debugging tool.
1581          */
1582         dtemp = G.discipline_freq_drift + freq_drift;
1583         G.discipline_freq_drift = MAXD(MIND(MAXDRIFT, dtemp), -MAXDRIFT);
1584         etemp = SQUARE(G.discipline_wander);
1585         dtemp = SQUARE(dtemp);
1586         G.discipline_wander = SQRT(etemp + (dtemp - etemp) / AVG);
1587
1588         VERB4 bb_error_msg("discipline freq_drift=%.9f(int:%ld corr:%e) wander=%f",
1589                         G.discipline_freq_drift,
1590                         (long)(G.discipline_freq_drift * 65536e6),
1591                         freq_drift,
1592                         G.discipline_wander);
1593 #endif
1594         VERB4 {
1595                 memset(&tmx, 0, sizeof(tmx));
1596                 if (adjtimex(&tmx) < 0)
1597                         bb_perror_msg_and_die("adjtimex");
1598                 bb_error_msg("p adjtimex freq:%ld offset:%+ld status:0x%x tc:%ld",
1599                                 tmx.freq, tmx.offset, tmx.status, tmx.constant);
1600         }
1601
1602         memset(&tmx, 0, sizeof(tmx));
1603 #if 0
1604 //doesn't work, offset remains 0 (!) in kernel:
1605 //ntpd:  set adjtimex freq:1786097 tmx.offset:77487
1606 //ntpd: prev adjtimex freq:1786097 tmx.offset:0
1607 //ntpd:  cur adjtimex freq:1786097 tmx.offset:0
1608         tmx.modes = ADJ_FREQUENCY | ADJ_OFFSET;
1609         /* 65536 is one ppm */
1610         tmx.freq = G.discipline_freq_drift * 65536e6;
1611 #endif
1612         tmx.modes = ADJ_OFFSET | ADJ_STATUS | ADJ_TIMECONST;// | ADJ_MAXERROR | ADJ_ESTERROR;
1613         tmx.offset = (offset * 1000000); /* usec */
1614         tmx.status = STA_PLL;
1615         if (G.ntp_status & LI_PLUSSEC)
1616                 tmx.status |= STA_INS;
1617         if (G.ntp_status & LI_MINUSSEC)
1618                 tmx.status |= STA_DEL;
1619
1620         tmx.constant = G.poll_exp - 4;
1621         /* EXPERIMENTAL.
1622          * The below if statement should be unnecessary, but...
1623          * It looks like Linux kernel's PLL is far too gentle in changing
1624          * tmx.freq in response to clock offset. Offset keeps growing
1625          * and eventually we fall back to smaller poll intervals.
1626          * We can make correction more agressive (about x2) by supplying
1627          * PLL time constant which is one less than the real one.
1628          * To be on a safe side, let's do it only if offset is significantly
1629          * larger than jitter.
1630          */
1631         if (tmx.constant > 0 && G.offset_to_jitter_ratio >= TIMECONST_HACK_GATE)
1632                 tmx.constant--;
1633
1634         //tmx.esterror = (uint32_t)(clock_jitter * 1e6);
1635         //tmx.maxerror = (uint32_t)((sys_rootdelay / 2 + sys_rootdisp) * 1e6);
1636         rc = adjtimex(&tmx);
1637         if (rc < 0)
1638                 bb_perror_msg_and_die("adjtimex");
1639         /* NB: here kernel returns constant == G.poll_exp, not == G.poll_exp - 4.
1640          * Not sure why. Perhaps it is normal.
1641          */
1642         VERB4 bb_error_msg("adjtimex:%d freq:%ld offset:%+ld status:0x%x",
1643                                 rc, tmx.freq, tmx.offset, tmx.status);
1644         G.kernel_freq_drift = tmx.freq / 65536;
1645         VERB2 bb_error_msg("update from:%s offset:%+f jitter:%f clock drift:%+.3fppm tc:%d",
1646                         p->p_dotted, offset, G.discipline_jitter, (double)tmx.freq / 65536, (int)tmx.constant);
1647
1648         return 1; /* "ok to increase poll interval" */
1649 }
1650
1651
1652 /*
1653  * We've got a new reply packet from a peer, process it
1654  * (helpers first)
1655  */
1656 static unsigned
1657 retry_interval(void)
1658 {
1659         /* Local problem, want to retry soon */
1660         unsigned interval, r;
1661         interval = RETRY_INTERVAL;
1662         r = rand();
1663         interval += r % (unsigned)(RETRY_INTERVAL / 4);
1664         VERB4 bb_error_msg("chose retry interval:%u", interval);
1665         return interval;
1666 }
1667 static unsigned
1668 poll_interval(int exponent)
1669 {
1670         unsigned interval, r, mask;
1671         exponent = G.poll_exp + exponent;
1672         if (exponent < 0)
1673                 exponent = 0;
1674         interval = 1 << exponent;
1675         mask = ((interval-1) >> 4) | 1;
1676         r = rand();
1677         interval += r & mask; /* ~ random(0..1) * interval/16 */
1678         VERB4 bb_error_msg("chose poll interval:%u (poll_exp:%d exp:%d)", interval, G.poll_exp, exponent);
1679         return interval;
1680 }
1681 static NOINLINE void
1682 recv_and_process_peer_pkt(peer_t *p)
1683 {
1684         int         rc;
1685         ssize_t     size;
1686         msg_t       msg;
1687         double      T1, T2, T3, T4;
1688         double      offset;
1689         double      prev_delay, delay;
1690         unsigned    interval;
1691         datapoint_t *datapoint;
1692         peer_t      *q;
1693
1694         offset = 0;
1695
1696         /* We can recvfrom here and check from.IP, but some multihomed
1697          * ntp servers reply from their *other IP*.
1698          * TODO: maybe we should check at least what we can: from.port == 123?
1699          */
1700         size = recv(p->p_fd, &msg, sizeof(msg), MSG_DONTWAIT);
1701         if (size == -1) {
1702                 bb_perror_msg("recv(%s) error", p->p_dotted);
1703                 if (errno == EHOSTUNREACH || errno == EHOSTDOWN
1704                  || errno == ENETUNREACH || errno == ENETDOWN
1705                  || errno == ECONNREFUSED || errno == EADDRNOTAVAIL
1706                  || errno == EAGAIN
1707                 ) {
1708 //TODO: always do this?
1709                         interval = retry_interval();
1710                         goto set_next_and_ret;
1711                 }
1712                 xfunc_die();
1713         }
1714
1715         if (size != NTP_MSGSIZE_NOAUTH && size != NTP_MSGSIZE) {
1716                 bb_error_msg("malformed packet received from %s", p->p_dotted);
1717                 return;
1718         }
1719
1720         if (msg.m_orgtime.int_partl != p->p_xmt_msg.m_xmttime.int_partl
1721          || msg.m_orgtime.fractionl != p->p_xmt_msg.m_xmttime.fractionl
1722         ) {
1723                 /* Somebody else's packet */
1724                 return;
1725         }
1726
1727         /* We do not expect any more packets from this peer for now.
1728          * Closing the socket informs kernel about it.
1729          * We open a new socket when we send a new query.
1730          */
1731         close(p->p_fd);
1732         p->p_fd = -1;
1733
1734         if ((msg.m_status & LI_ALARM) == LI_ALARM
1735          || msg.m_stratum == 0
1736          || msg.m_stratum > NTP_MAXSTRATUM
1737         ) {
1738 // TODO: stratum 0 responses may have commands in 32-bit m_refid field:
1739 // "DENY", "RSTR" - peer does not like us at all
1740 // "RATE" - peer is overloaded, reduce polling freq
1741                 bb_error_msg("reply from %s: peer is unsynced", p->p_dotted);
1742                 goto pick_normal_interval;
1743         }
1744
1745 //      /* Verify valid root distance */
1746 //      if (msg.m_rootdelay / 2 + msg.m_rootdisp >= MAXDISP || p->lastpkt_reftime > msg.m_xmt)
1747 //              return;                 /* invalid header values */
1748
1749         /*
1750          * From RFC 2030 (with a correction to the delay math):
1751          *
1752          * Timestamp Name          ID   When Generated
1753          * ------------------------------------------------------------
1754          * Originate Timestamp     T1   time request sent by client
1755          * Receive Timestamp       T2   time request received by server
1756          * Transmit Timestamp      T3   time reply sent by server
1757          * Destination Timestamp   T4   time reply received by client
1758          *
1759          * The roundtrip delay and local clock offset are defined as
1760          *
1761          * delay = (T4 - T1) - (T3 - T2); offset = ((T2 - T1) + (T3 - T4)) / 2
1762          */
1763         T1 = p->p_xmttime;
1764         T2 = lfp_to_d(msg.m_rectime);
1765         T3 = lfp_to_d(msg.m_xmttime);
1766         T4 = G.cur_time;
1767
1768         /* The delay calculation is a special case. In cases where the
1769          * server and client clocks are running at different rates and
1770          * with very fast networks, the delay can appear negative. In
1771          * order to avoid violating the Principle of Least Astonishment,
1772          * the delay is clamped not less than the system precision.
1773          */
1774         delay = (T4 - T1) - (T3 - T2);
1775         if (delay < G_precision_sec)
1776                 delay = G_precision_sec;
1777         /*
1778          * If this packet's delay is much bigger than the last one,
1779          * it's better to just ignore it than use its much less precise value.
1780          */
1781         prev_delay = p->p_raw_delay;
1782         p->p_raw_delay = delay;
1783         if (p->reachable_bits && delay > prev_delay * BAD_DELAY_GROWTH) {
1784                 bb_error_msg("reply from %s: delay %f is too high, ignoring", p->p_dotted, delay);
1785                 goto pick_normal_interval;
1786         }
1787
1788         p->lastpkt_delay = delay;
1789         p->lastpkt_recv_time = T4;
1790         VERB6 bb_error_msg("%s->lastpkt_recv_time=%f", p->p_dotted, p->lastpkt_recv_time);
1791         p->lastpkt_status = msg.m_status;
1792         p->lastpkt_stratum = msg.m_stratum;
1793         p->lastpkt_rootdelay = sfp_to_d(msg.m_rootdelay);
1794         p->lastpkt_rootdisp = sfp_to_d(msg.m_rootdisp);
1795         p->lastpkt_refid = msg.m_refid;
1796
1797         p->datapoint_idx = p->reachable_bits ? (p->datapoint_idx + 1) % NUM_DATAPOINTS : 0;
1798         datapoint = &p->filter_datapoint[p->datapoint_idx];
1799         datapoint->d_recv_time = T4;
1800         datapoint->d_offset    = offset = ((T2 - T1) + (T3 - T4)) / 2;
1801         datapoint->d_dispersion = LOG2D(msg.m_precision_exp) + G_precision_sec;
1802         if (!p->reachable_bits) {
1803                 /* 1st datapoint ever - replicate offset in every element */
1804                 int i;
1805                 for (i = 0; i < NUM_DATAPOINTS; i++) {
1806                         p->filter_datapoint[i].d_offset = offset;
1807                 }
1808         }
1809
1810         p->reachable_bits |= 1;
1811         if ((MAX_VERBOSE && G.verbose) || (option_mask32 & OPT_w)) {
1812                 bb_error_msg("reply from %s: offset:%+f delay:%f status:0x%02x strat:%d refid:0x%08x rootdelay:%f reach:0x%02x",
1813                         p->p_dotted,
1814                         offset,
1815                         p->lastpkt_delay,
1816                         p->lastpkt_status,
1817                         p->lastpkt_stratum,
1818                         p->lastpkt_refid,
1819                         p->lastpkt_rootdelay,
1820                         p->reachable_bits
1821                         /* not shown: m_ppoll, m_precision_exp, m_rootdisp,
1822                          * m_reftime, m_orgtime, m_rectime, m_xmttime
1823                          */
1824                 );
1825         }
1826
1827         /* Muck with statictics and update the clock */
1828         filter_datapoints(p);
1829         q = select_and_cluster();
1830         rc = -1;
1831         if (q) {
1832                 rc = 0;
1833                 if (!(option_mask32 & OPT_w)) {
1834                         rc = update_local_clock(q);
1835                         /* If drift is dangerously large, immediately
1836                          * drop poll interval one step down.
1837                          */
1838                         if (fabs(q->filter_offset) >= POLLDOWN_OFFSET) {
1839                                 VERB4 bb_error_msg("offset:%+f > POLLDOWN_OFFSET", q->filter_offset);
1840                                 goto poll_down;
1841                         }
1842                 }
1843         }
1844         /* else: no peer selected, rc = -1: we want to poll more often */
1845
1846         if (rc != 0) {
1847                 /* Adjust the poll interval by comparing the current offset
1848                  * with the clock jitter. If the offset is less than
1849                  * the clock jitter times a constant, then the averaging interval
1850                  * is increased, otherwise it is decreased. A bit of hysteresis
1851                  * helps calm the dance. Works best using burst mode.
1852                  */
1853                 if (rc > 0 && G.offset_to_jitter_ratio <= POLLADJ_GATE) {
1854                         /* was += G.poll_exp but it is a bit
1855                          * too optimistic for my taste at high poll_exp's */
1856                         G.polladj_count += MINPOLL;
1857                         if (G.polladj_count > POLLADJ_LIMIT) {
1858                                 G.polladj_count = 0;
1859                                 if (G.poll_exp < MAXPOLL) {
1860                                         G.poll_exp++;
1861                                         VERB4 bb_error_msg("polladj: discipline_jitter:%f ++poll_exp=%d",
1862                                                         G.discipline_jitter, G.poll_exp);
1863                                 }
1864                         } else {
1865                                 VERB4 bb_error_msg("polladj: incr:%d", G.polladj_count);
1866                         }
1867                 } else {
1868                         G.polladj_count -= G.poll_exp * 2;
1869                         if (G.polladj_count < -POLLADJ_LIMIT || G.poll_exp >= BIGPOLL) {
1870  poll_down:
1871                                 G.polladj_count = 0;
1872                                 if (G.poll_exp > MINPOLL) {
1873                                         llist_t *item;
1874
1875                                         G.poll_exp--;
1876                                         /* Correct p->next_action_time in each peer
1877                                          * which waits for sending, so that they send earlier.
1878                                          * Old pp->next_action_time are on the order
1879                                          * of t + (1 << old_poll_exp) + small_random,
1880                                          * we simply need to subtract ~half of that.
1881                                          */
1882                                         for (item = G.ntp_peers; item != NULL; item = item->link) {
1883                                                 peer_t *pp = (peer_t *) item->data;
1884                                                 if (pp->p_fd < 0)
1885                                                         pp->next_action_time -= (1 << G.poll_exp);
1886                                         }
1887                                         VERB4 bb_error_msg("polladj: discipline_jitter:%f --poll_exp=%d",
1888                                                         G.discipline_jitter, G.poll_exp);
1889                                 }
1890                         } else {
1891                                 VERB4 bb_error_msg("polladj: decr:%d", G.polladj_count);
1892                         }
1893                 }
1894         }
1895
1896         /* Decide when to send new query for this peer */
1897  pick_normal_interval:
1898         interval = poll_interval(0);
1899         if (fabs(offset) >= STEP_THRESHOLD * 8 && interval > BIGOFF_INTERVAL) {
1900                 /* If we are synced, offsets are less than STEP_THRESHOLD,
1901                  * or at the very least not much larger than it.
1902                  * Now we see a largish one.
1903                  * Either this peer is feeling bad, or packet got corrupted,
1904                  * or _our_ clock is wrong now and _all_ peers will show similar
1905                  * largish offsets too.
1906                  * I observed this with laptop suspend stopping clock.
1907                  * In any case, it makes sense to make next request soonish:
1908                  * cases 1 and 2: get a better datapoint,
1909                  * case 3: allows to resync faster.
1910                  */
1911                 interval = BIGOFF_INTERVAL;
1912         }
1913
1914  set_next_and_ret:
1915         set_next(p, interval);
1916 }
1917
1918 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
1919 static NOINLINE void
1920 recv_and_process_client_pkt(void /*int fd*/)
1921 {
1922         ssize_t          size;
1923         //uint8_t          version;
1924         len_and_sockaddr *to;
1925         struct sockaddr  *from;
1926         msg_t            msg;
1927         uint8_t          query_status;
1928         l_fixedpt_t      query_xmttime;
1929
1930         to = get_sock_lsa(G_listen_fd);
1931         from = xzalloc(to->len);
1932
1933         size = recv_from_to(G_listen_fd, &msg, sizeof(msg), MSG_DONTWAIT, from, &to->u.sa, to->len);
1934         if (size != NTP_MSGSIZE_NOAUTH && size != NTP_MSGSIZE) {
1935                 char *addr;
1936                 if (size < 0) {
1937                         if (errno == EAGAIN)
1938                                 goto bail;
1939                         bb_perror_msg_and_die("recv");
1940                 }
1941                 addr = xmalloc_sockaddr2dotted_noport(from);
1942                 bb_error_msg("malformed packet received from %s: size %u", addr, (int)size);
1943                 free(addr);
1944                 goto bail;
1945         }
1946
1947         query_status = msg.m_status;
1948         query_xmttime = msg.m_xmttime;
1949
1950         /* Build a reply packet */
1951         memset(&msg, 0, sizeof(msg));
1952         msg.m_status = G.stratum < MAXSTRAT ? (G.ntp_status & LI_MASK) : LI_ALARM;
1953         msg.m_status |= (query_status & VERSION_MASK);
1954         msg.m_status |= ((query_status & MODE_MASK) == MODE_CLIENT) ?
1955                         MODE_SERVER : MODE_SYM_PAS;
1956         msg.m_stratum = G.stratum;
1957         msg.m_ppoll = G.poll_exp;
1958         msg.m_precision_exp = G_precision_exp;
1959         /* this time was obtained between poll() and recv() */
1960         msg.m_rectime = d_to_lfp(G.cur_time);
1961         msg.m_xmttime = d_to_lfp(gettime1900d()); /* this instant */
1962         if (G.peer_cnt == 0) {
1963                 /* we have no peers: "stratum 1 server" mode. reftime = our own time */
1964                 G.reftime = G.cur_time;
1965         }
1966         msg.m_reftime = d_to_lfp(G.reftime);
1967         msg.m_orgtime = query_xmttime;
1968         msg.m_rootdelay = d_to_sfp(G.rootdelay);
1969 //simple code does not do this, fix simple code!
1970         msg.m_rootdisp = d_to_sfp(G.rootdisp);
1971         //version = (query_status & VERSION_MASK); /* ... >> VERSION_SHIFT - done below instead */
1972         msg.m_refid = G.refid; // (version > (3 << VERSION_SHIFT)) ? G.refid : G.refid3;
1973
1974         /* We reply from the local address packet was sent to,
1975          * this makes to/from look swapped here: */
1976         do_sendto(G_listen_fd,
1977                 /*from:*/ &to->u.sa, /*to:*/ from, /*addrlen:*/ to->len,
1978                 &msg, size);
1979
1980  bail:
1981         free(to);
1982         free(from);
1983 }
1984 #endif
1985
1986 /* Upstream ntpd's options:
1987  *
1988  * -4   Force DNS resolution of host names to the IPv4 namespace.
1989  * -6   Force DNS resolution of host names to the IPv6 namespace.
1990  * -a   Require cryptographic authentication for broadcast client,
1991  *      multicast client and symmetric passive associations.
1992  *      This is the default.
1993  * -A   Do not require cryptographic authentication for broadcast client,
1994  *      multicast client and symmetric passive associations.
1995  *      This is almost never a good idea.
1996  * -b   Enable the client to synchronize to broadcast servers.
1997  * -c conffile
1998  *      Specify the name and path of the configuration file,
1999  *      default /etc/ntp.conf
2000  * -d   Specify debugging mode. This option may occur more than once,
2001  *      with each occurrence indicating greater detail of display.
2002  * -D level
2003  *      Specify debugging level directly.
2004  * -f driftfile
2005  *      Specify the name and path of the frequency file.
2006  *      This is the same operation as the "driftfile FILE"
2007  *      configuration command.
2008  * -g   Normally, ntpd exits with a message to the system log
2009  *      if the offset exceeds the panic threshold, which is 1000 s
2010  *      by default. This option allows the time to be set to any value
2011  *      without restriction; however, this can happen only once.
2012  *      If the threshold is exceeded after that, ntpd will exit
2013  *      with a message to the system log. This option can be used
2014  *      with the -q and -x options. See the tinker command for other options.
2015  * -i jaildir
2016  *      Chroot the server to the directory jaildir. This option also implies
2017  *      that the server attempts to drop root privileges at startup
2018  *      (otherwise, chroot gives very little additional security).
2019  *      You may need to also specify a -u option.
2020  * -k keyfile
2021  *      Specify the name and path of the symmetric key file,
2022  *      default /etc/ntp/keys. This is the same operation
2023  *      as the "keys FILE" configuration command.
2024  * -l logfile
2025  *      Specify the name and path of the log file. The default
2026  *      is the system log file. This is the same operation as
2027  *      the "logfile FILE" configuration command.
2028  * -L   Do not listen to virtual IPs. The default is to listen.
2029  * -n   Don't fork.
2030  * -N   To the extent permitted by the operating system,
2031  *      run the ntpd at the highest priority.
2032  * -p pidfile
2033  *      Specify the name and path of the file used to record the ntpd
2034  *      process ID. This is the same operation as the "pidfile FILE"
2035  *      configuration command.
2036  * -P priority
2037  *      To the extent permitted by the operating system,
2038  *      run the ntpd at the specified priority.
2039  * -q   Exit the ntpd just after the first time the clock is set.
2040  *      This behavior mimics that of the ntpdate program, which is
2041  *      to be retired. The -g and -x options can be used with this option.
2042  *      Note: The kernel time discipline is disabled with this option.
2043  * -r broadcastdelay
2044  *      Specify the default propagation delay from the broadcast/multicast
2045  *      server to this client. This is necessary only if the delay
2046  *      cannot be computed automatically by the protocol.
2047  * -s statsdir
2048  *      Specify the directory path for files created by the statistics
2049  *      facility. This is the same operation as the "statsdir DIR"
2050  *      configuration command.
2051  * -t key
2052  *      Add a key number to the trusted key list. This option can occur
2053  *      more than once.
2054  * -u user[:group]
2055  *      Specify a user, and optionally a group, to switch to.
2056  * -v variable
2057  * -V variable
2058  *      Add a system variable listed by default.
2059  * -x   Normally, the time is slewed if the offset is less than the step
2060  *      threshold, which is 128 ms by default, and stepped if above
2061  *      the threshold. This option sets the threshold to 600 s, which is
2062  *      well within the accuracy window to set the clock manually.
2063  *      Note: since the slew rate of typical Unix kernels is limited
2064  *      to 0.5 ms/s, each second of adjustment requires an amortization
2065  *      interval of 2000 s. Thus, an adjustment as much as 600 s
2066  *      will take almost 14 days to complete. This option can be used
2067  *      with the -g and -q options. See the tinker command for other options.
2068  *      Note: The kernel time discipline is disabled with this option.
2069  */
2070
2071 /* By doing init in a separate function we decrease stack usage
2072  * in main loop.
2073  */
2074 static NOINLINE void ntp_init(char **argv)
2075 {
2076         unsigned opts;
2077         llist_t *peers;
2078
2079         srand(getpid());
2080
2081         if (getuid())
2082                 bb_error_msg_and_die(bb_msg_you_must_be_root);
2083
2084         /* Set some globals */
2085         G.stratum = MAXSTRAT;
2086         if (BURSTPOLL != 0)
2087                 G.poll_exp = BURSTPOLL; /* speeds up initial sync */
2088         G.last_script_run = G.reftime = G.last_update_recv_time = gettime1900d(); /* sets G.cur_time too */
2089
2090         /* Parse options */
2091         peers = NULL;
2092         opt_complementary = "dd:p::wn"         /* -d: counter; -p: list; -w implies -n */
2093                 IF_FEATURE_NTPD_SERVER(":Il"); /* -I implies -l */
2094         opts = getopt32(argv,
2095                         "nqNx" /* compat */
2096                         "wp:S:"IF_FEATURE_NTPD_SERVER("l") /* NOT compat */
2097                         IF_FEATURE_NTPD_SERVER("I:") /* compat */
2098                         "d" /* compat */
2099                         "46aAbgL", /* compat, ignored */
2100                         &peers,&G.script_name,
2101 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
2102                         &G.if_name,
2103 #endif
2104                         &G.verbose);
2105
2106 //      if (opts & OPT_x) /* disable stepping, only slew is allowed */
2107 //              G.time_was_stepped = 1;
2108         if (peers) {
2109                 while (peers)
2110                         add_peers(llist_pop(&peers));
2111         }
2112 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_CONF
2113         else {
2114                 parser_t *parser;
2115                 char *token[3];
2116
2117                 parser = config_open("/etc/ntp.conf");
2118                 while (config_read(parser, token, 3, 1, "# \t", PARSE_NORMAL)) {
2119                         if (strcmp(token[0], "server") == 0 && token[1]) {
2120                                 add_peers(token[1]);
2121                                 continue;
2122                         }
2123                         bb_error_msg("skipping %s:%u: unimplemented command '%s'",
2124                                 "/etc/ntp.conf", parser->lineno, token[0]
2125                         );
2126                 }
2127                 config_close(parser);
2128         }
2129 #endif
2130         if (G.peer_cnt == 0) {
2131                 if (!(opts & OPT_l))
2132                         bb_show_usage();
2133                 /* -l but no peers: "stratum 1 server" mode */
2134                 G.stratum = 1;
2135         }
2136 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
2137         G_listen_fd = -1;
2138         if (opts & OPT_l) {
2139                 G_listen_fd = create_and_bind_dgram_or_die(NULL, 123);
2140                 if (opts & OPT_I) {
2141                         if (setsockopt_bindtodevice(G_listen_fd, G.if_name))
2142                                 xfunc_die();
2143                 }
2144                 socket_want_pktinfo(G_listen_fd);
2145                 setsockopt(G_listen_fd, IPPROTO_IP, IP_TOS, &const_IPTOS_LOWDELAY, sizeof(const_IPTOS_LOWDELAY));
2146         }
2147 #endif
2148         if (!(opts & OPT_n)) {
2149                 bb_daemonize_or_rexec(DAEMON_DEVNULL_STDIO, argv);
2150                 logmode = LOGMODE_NONE;
2151         }
2152         /* I hesitate to set -20 prio. -15 should be high enough for timekeeping */
2153         if (opts & OPT_N)
2154                 setpriority(PRIO_PROCESS, 0, -15);
2155
2156         /* If network is up, syncronization occurs in ~10 seconds.
2157          * We give "ntpd -q" 10 seconds to get first reply,
2158          * then another 50 seconds to finish syncing.
2159          *
2160          * I tested ntpd 4.2.6p1 and apparently it never exits
2161          * (will try forever), but it does not feel right.
2162          * The goal of -q is to act like ntpdate: set time
2163          * after a reasonably small period of polling, or fail.
2164          */
2165         if (opts & OPT_q) {
2166                 option_mask32 |= OPT_qq;
2167                 alarm(10);
2168         }
2169
2170         bb_signals(0
2171                 | (1 << SIGTERM)
2172                 | (1 << SIGINT)
2173                 | (1 << SIGALRM)
2174                 , record_signo
2175         );
2176         bb_signals(0
2177                 | (1 << SIGPIPE)
2178                 | (1 << SIGCHLD)
2179                 , SIG_IGN
2180         );
2181 }
2182
2183 int ntpd_main(int argc UNUSED_PARAM, char **argv) MAIN_EXTERNALLY_VISIBLE;
2184 int ntpd_main(int argc UNUSED_PARAM, char **argv)
2185 {
2186 #undef G
2187         struct globals G;
2188         struct pollfd *pfd;
2189         peer_t **idx2peer;
2190         unsigned cnt;
2191
2192         memset(&G, 0, sizeof(G));
2193         SET_PTR_TO_GLOBALS(&G);
2194
2195         ntp_init(argv);
2196
2197         /* If ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER, + 1 for listen_fd: */
2198         cnt = G.peer_cnt + ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER;
2199         idx2peer = xzalloc(sizeof(idx2peer[0]) * cnt);
2200         pfd = xzalloc(sizeof(pfd[0]) * cnt);
2201
2202         /* Countdown: we never sync before we sent INITIAL_SAMPLES+1
2203          * packets to each peer.
2204          * NB: if some peer is not responding, we may end up sending
2205          * fewer packets to it and more to other peers.
2206          * NB2: sync usually happens using INITIAL_SAMPLES packets,
2207          * since last reply does not come back instantaneously.
2208          */
2209         cnt = G.peer_cnt * (INITIAL_SAMPLES + 1);
2210
2211         write_pidfile(CONFIG_PID_FILE_PATH "/ntpd.pid");
2212
2213         while (!bb_got_signal) {
2214                 llist_t *item;
2215                 unsigned i, j;
2216                 int nfds, timeout;
2217                 double nextaction;
2218
2219                 /* Nothing between here and poll() blocks for any significant time */
2220
2221                 nextaction = G.cur_time + 3600;
2222
2223                 i = 0;
2224 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
2225                 if (G_listen_fd != -1) {
2226                         pfd[0].fd = G_listen_fd;
2227                         pfd[0].events = POLLIN;
2228                         i++;
2229                 }
2230 #endif
2231                 /* Pass over peer list, send requests, time out on receives */
2232                 for (item = G.ntp_peers; item != NULL; item = item->link) {
2233                         peer_t *p = (peer_t *) item->data;
2234
2235                         if (p->next_action_time <= G.cur_time) {
2236                                 if (p->p_fd == -1) {
2237                                         /* Time to send new req */
2238                                         if (--cnt == 0) {
2239                                                 VERB4 bb_error_msg("disabling burst mode");
2240                                                 G.polladj_count = 0;
2241                                                 G.poll_exp = MINPOLL;
2242                                                 G.initial_poll_complete = 1;
2243                                         }
2244                                         send_query_to_peer(p);
2245                                 } else {
2246                                         /* Timed out waiting for reply */
2247                                         close(p->p_fd);
2248                                         p->p_fd = -1;
2249                                         timeout = poll_interval(-2); /* -2: try a bit sooner */
2250                                         bb_error_msg("timed out waiting for %s, reach 0x%02x, next query in %us",
2251                                                         p->p_dotted, p->reachable_bits, timeout);
2252                                         set_next(p, timeout);
2253                                 }
2254                         }
2255
2256                         if (p->next_action_time < nextaction)
2257                                 nextaction = p->next_action_time;
2258
2259                         if (p->p_fd >= 0) {
2260                                 /* Wait for reply from this peer */
2261                                 pfd[i].fd = p->p_fd;
2262                                 pfd[i].events = POLLIN;
2263                                 idx2peer[i] = p;
2264                                 i++;
2265                         }
2266                 }
2267
2268                 timeout = nextaction - G.cur_time;
2269                 if (timeout < 0)
2270                         timeout = 0;
2271                 timeout++; /* (nextaction - G.cur_time) rounds down, compensating */
2272
2273                 /* Here we may block */
2274                 VERB2 {
2275                         if (i > (ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER && G_listen_fd != -1)) {
2276                                 /* We wait for at least one reply.
2277                                  * Poll for it, without wasting time for message.
2278                                  * Since replies often come under 1 second, this also
2279                                  * reduces clutter in logs.
2280                                  */
2281                                 nfds = poll(pfd, i, 1000);
2282                                 if (nfds != 0)
2283                                         goto did_poll;
2284                                 if (--timeout <= 0)
2285                                         goto did_poll;
2286                         }
2287                         bb_error_msg("poll:%us sockets:%u interval:%us", timeout, i, 1 << G.poll_exp);
2288                 }
2289                 nfds = poll(pfd, i, timeout * 1000);
2290  did_poll:
2291                 gettime1900d(); /* sets G.cur_time */
2292                 if (nfds <= 0) {
2293                         if (!bb_got_signal /* poll wasn't interrupted by a signal */
2294                          && G.cur_time - G.last_script_run > 11*60
2295                         ) {
2296                                 /* Useful for updating battery-backed RTC and such */
2297                                 run_script("periodic", G.last_update_offset);
2298                                 gettime1900d(); /* sets G.cur_time */
2299                         }
2300                         goto check_unsync;
2301                 }
2302
2303                 /* Process any received packets */
2304                 j = 0;
2305 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
2306                 if (G.listen_fd != -1) {
2307                         if (pfd[0].revents /* & (POLLIN|POLLERR)*/) {
2308                                 nfds--;
2309                                 recv_and_process_client_pkt(/*G.listen_fd*/);
2310                                 gettime1900d(); /* sets G.cur_time */
2311                         }
2312                         j = 1;
2313                 }
2314 #endif
2315                 for (; nfds != 0 && j < i; j++) {
2316                         if (pfd[j].revents /* & (POLLIN|POLLERR)*/) {
2317                                 /*
2318                                  * At init, alarm was set to 10 sec.
2319                                  * Now we did get a reply.
2320                                  * Increase timeout to 50 seconds to finish syncing.
2321                                  */
2322                                 if (option_mask32 & OPT_qq) {
2323                                         option_mask32 &= ~OPT_qq;
2324                                         alarm(50);
2325                                 }
2326                                 nfds--;
2327                                 recv_and_process_peer_pkt(idx2peer[j]);
2328                                 gettime1900d(); /* sets G.cur_time */
2329                         }
2330                 }
2331
2332  check_unsync:
2333                 if (G.ntp_peers && G.stratum != MAXSTRAT) {
2334                         for (item = G.ntp_peers; item != NULL; item = item->link) {
2335                                 peer_t *p = (peer_t *) item->data;
2336                                 if (p->reachable_bits)
2337                                         goto have_reachable_peer;
2338                         }
2339                         /* No peer responded for last 8 packets, panic */
2340                         G.polladj_count = 0;
2341                         G.poll_exp = MINPOLL;
2342                         G.stratum = MAXSTRAT;
2343                         run_script("unsync", 0.0);
2344  have_reachable_peer: ;
2345                 }
2346         } /* while (!bb_got_signal) */
2347
2348         remove_pidfile(CONFIG_PID_FILE_PATH "/ntpd.pid");
2349         kill_myself_with_sig(bb_got_signal);
2350 }
2351
2352
2353
2354
2355
2356
2357 /*** openntpd-4.6 uses only adjtime, not adjtimex ***/
2358
2359 /*** ntp-4.2.6/ntpd/ntp_loopfilter.c - adjtimex usage ***/
2360
2361 #if 0
2362 static double
2363 direct_freq(double fp_offset)
2364 {
2365 #ifdef KERNEL_PLL
2366         /*
2367          * If the kernel is enabled, we need the residual offset to
2368          * calculate the frequency correction.
2369          */
2370         if (pll_control && kern_enable) {
2371                 memset(&ntv, 0, sizeof(ntv));
2372                 ntp_adjtime(&ntv);
2373 #ifdef STA_NANO
2374                 clock_offset = ntv.offset / 1e9;
2375 #else /* STA_NANO */
2376                 clock_offset = ntv.offset / 1e6;
2377 #endif /* STA_NANO */
2378                 drift_comp = FREQTOD(ntv.freq);
2379         }
2380 #endif /* KERNEL_PLL */
2381         set_freq((fp_offset - clock_offset) / (current_time - clock_epoch) + drift_comp);
2382         wander_resid = 0;
2383         return drift_comp;
2384 }
2385
2386 static void
2387 set_freq(double freq) /* frequency update */
2388 {
2389         char tbuf[80];
2390
2391         drift_comp = freq;
2392
2393 #ifdef KERNEL_PLL
2394         /*
2395          * If the kernel is enabled, update the kernel frequency.
2396          */
2397         if (pll_control && kern_enable) {
2398                 memset(&ntv, 0, sizeof(ntv));
2399                 ntv.modes = MOD_FREQUENCY;
2400                 ntv.freq = DTOFREQ(drift_comp);
2401                 ntp_adjtime(&ntv);
2402                 snprintf(tbuf, sizeof(tbuf), "kernel %.3f PPM", drift_comp * 1e6);
2403                 report_event(EVNT_FSET, NULL, tbuf);
2404         } else {
2405                 snprintf(tbuf, sizeof(tbuf), "ntpd %.3f PPM", drift_comp * 1e6);
2406                 report_event(EVNT_FSET, NULL, tbuf);
2407         }
2408 #else /* KERNEL_PLL */
2409         snprintf(tbuf, sizeof(tbuf), "ntpd %.3f PPM", drift_comp * 1e6);
2410         report_event(EVNT_FSET, NULL, tbuf);
2411 #endif /* KERNEL_PLL */
2412 }
2413
2414 ...
2415 ...
2416 ...
2417
2418 #ifdef KERNEL_PLL
2419         /*
2420          * This code segment works when clock adjustments are made using
2421          * precision time kernel support and the ntp_adjtime() system
2422          * call. This support is available in Solaris 2.6 and later,
2423          * Digital Unix 4.0 and later, FreeBSD, Linux and specially
2424          * modified kernels for HP-UX 9 and Ultrix 4. In the case of the
2425          * DECstation 5000/240 and Alpha AXP, additional kernel
2426          * modifications provide a true microsecond clock and nanosecond
2427          * clock, respectively.
2428          *
2429          * Important note: The kernel discipline is used only if the
2430          * step threshold is less than 0.5 s, as anything higher can
2431          * lead to overflow problems. This might occur if some misguided
2432          * lad set the step threshold to something ridiculous.
2433          */
2434         if (pll_control && kern_enable) {
2435
2436 #define MOD_BITS (MOD_OFFSET | MOD_MAXERROR | MOD_ESTERROR | MOD_STATUS | MOD_TIMECONST)
2437
2438                 /*
2439                  * We initialize the structure for the ntp_adjtime()
2440                  * system call. We have to convert everything to
2441                  * microseconds or nanoseconds first. Do not update the
2442                  * system variables if the ext_enable flag is set. In
2443                  * this case, the external clock driver will update the
2444                  * variables, which will be read later by the local
2445                  * clock driver. Afterwards, remember the time and
2446                  * frequency offsets for jitter and stability values and
2447                  * to update the frequency file.
2448                  */
2449                 memset(&ntv,  0, sizeof(ntv));
2450                 if (ext_enable) {
2451                         ntv.modes = MOD_STATUS;
2452                 } else {
2453 #ifdef STA_NANO
2454                         ntv.modes = MOD_BITS | MOD_NANO;
2455 #else /* STA_NANO */
2456                         ntv.modes = MOD_BITS;
2457 #endif /* STA_NANO */
2458                         if (clock_offset < 0)
2459                                 dtemp = -.5;
2460                         else
2461                                 dtemp = .5;
2462 #ifdef STA_NANO
2463                         ntv.offset = (int32)(clock_offset * 1e9 + dtemp);
2464                         ntv.constant = sys_poll;
2465 #else /* STA_NANO */
2466                         ntv.offset = (int32)(clock_offset * 1e6 + dtemp);
2467                         ntv.constant = sys_poll - 4;
2468 #endif /* STA_NANO */
2469                         ntv.esterror = (u_int32)(clock_jitter * 1e6);
2470                         ntv.maxerror = (u_int32)((sys_rootdelay / 2 + sys_rootdisp) * 1e6);
2471                         ntv.status = STA_PLL;
2472
2473                         /*
2474                          * Enable/disable the PPS if requested.
2475                          */
2476                         if (pps_enable) {
2477                                 if (!(pll_status & STA_PPSTIME))
2478                                         report_event(EVNT_KERN,
2479                                                 NULL, "PPS enabled");
2480                                 ntv.status |= STA_PPSTIME | STA_PPSFREQ;
2481                         } else {
2482                                 if (pll_status & STA_PPSTIME)
2483                                         report_event(EVNT_KERN,
2484                                                 NULL, "PPS disabled");
2485                                 ntv.status &= ~(STA_PPSTIME | STA_PPSFREQ);
2486                         }
2487                         if (sys_leap == LEAP_ADDSECOND)
2488                                 ntv.status |= STA_INS;
2489                         else if (sys_leap == LEAP_DELSECOND)
2490                                 ntv.status |= STA_DEL;
2491                 }
2492
2493                 /*
2494                  * Pass the stuff to the kernel. If it squeals, turn off
2495                  * the pps. In any case, fetch the kernel offset,
2496                  * frequency and jitter.
2497                  */
2498                 if (ntp_adjtime(&ntv) == TIME_ERROR) {
2499                         if (!(ntv.status & STA_PPSSIGNAL))
2500                                 report_event(EVNT_KERN, NULL,
2501                                                 "PPS no signal");
2502                 }
2503                 pll_status = ntv.status;
2504 #ifdef STA_NANO
2505                 clock_offset = ntv.offset / 1e9;
2506 #else /* STA_NANO */
2507                 clock_offset = ntv.offset / 1e6;
2508 #endif /* STA_NANO */
2509                 clock_frequency = FREQTOD(ntv.freq);
2510
2511                 /*
2512                  * If the kernel PPS is lit, monitor its performance.
2513                  */
2514                 if (ntv.status & STA_PPSTIME) {
2515 #ifdef STA_NANO
2516                         clock_jitter = ntv.jitter / 1e9;
2517 #else /* STA_NANO */
2518                         clock_jitter = ntv.jitter / 1e6;
2519 #endif /* STA_NANO */
2520                 }
2521
2522 #if defined(STA_NANO) && NTP_API == 4
2523                 /*
2524                  * If the TAI changes, update the kernel TAI.
2525                  */
2526                 if (loop_tai != sys_tai) {
2527                         loop_tai = sys_tai;
2528                         ntv.modes = MOD_TAI;
2529                         ntv.constant = sys_tai;
2530                         ntp_adjtime(&ntv);
2531                 }
2532 #endif /* STA_NANO */
2533         }
2534 #endif /* KERNEL_PLL */
2535 #endif