517806e7514aa971d455402e88a1379cebb56dad
[oweals/busybox.git] / networking / ntpd.c
1 /*
2  * NTP client/server, based on OpenNTPD 3.9p1
3  *
4  * Busybox port author: Adam Tkac (C) 2009 <vonsch@gmail.com>
5  *
6  * OpenNTPd 3.9p1 copyright holders:
7  *   Copyright (c) 2003, 2004 Henning Brauer <henning@openbsd.org>
8  *   Copyright (c) 2004 Alexander Guy <alexander.guy@andern.org>
9  *
10  * OpenNTPd code is licensed under ISC-style licence:
11  *
12  * Permission to use, copy, modify, and distribute this software for any
13  * purpose with or without fee is hereby granted, provided that the above
14  * copyright notice and this permission notice appear in all copies.
15  *
16  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS" AND THE AUTHOR DISCLAIMS ALL WARRANTIES
17  * WITH REGARD TO THIS SOFTWARE INCLUDING ALL IMPLIED WARRANTIES OF
18  * MERCHANTABILITY AND FITNESS. IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR
19  * ANY SPECIAL, DIRECT, INDIRECT, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES OR ANY DAMAGES
20  * WHATSOEVER RESULTING FROM LOSS OF MIND, USE, DATA OR PROFITS, WHETHER
21  * IN AN ACTION OF CONTRACT, NEGLIGENCE OR OTHER TORTIOUS ACTION, ARISING
22  * OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE USE OR PERFORMANCE OF THIS SOFTWARE.
23  ***********************************************************************
24  *
25  * Parts of OpenNTPD clock syncronization code is replaced by
26  * code which is based on ntp-4.2.6, which carries the following
27  * copyright notice:
28  *
29  * Copyright (c) University of Delaware 1992-2009
30  *
31  * Permission to use, copy, modify, and distribute this software and
32  * its documentation for any purpose with or without fee is hereby
33  * granted, provided that the above copyright notice appears in all
34  * copies and that both the copyright notice and this permission
35  * notice appear in supporting documentation, and that the name
36  * University of Delaware not be used in advertising or publicity
37  * pertaining to distribution of the software without specific,
38  * written prior permission. The University of Delaware makes no
39  * representations about the suitability this software for any
40  * purpose. It is provided "as is" without express or implied warranty.
41  ***********************************************************************
42  */
43
44 //usage:#define ntpd_trivial_usage
45 //usage:        "[-dnqNw"IF_FEATURE_NTPD_SERVER("l -I IFACE")"] [-S PROG] [-p PEER]..."
46 //usage:#define ntpd_full_usage "\n\n"
47 //usage:       "NTP client/server\n"
48 //usage:     "\n        -d      Verbose"
49 //usage:     "\n        -n      Do not daemonize"
50 //usage:     "\n        -q      Quit after clock is set"
51 //usage:     "\n        -N      Run at high priority"
52 //usage:     "\n        -w      Do not set time (only query peers), implies -n"
53 //usage:     "\n        -S PROG Run PROG after stepping time, stratum change, and every 11 mins"
54 //usage:     "\n        -p PEER Obtain time from PEER (may be repeated)"
55 //usage:        IF_FEATURE_NTPD_CONF(
56 //usage:     "\n                If -p is not given, 'server HOST' lines"
57 //usage:     "\n                from /etc/ntp.conf are used"
58 //usage:        )
59 //usage:        IF_FEATURE_NTPD_SERVER(
60 //usage:     "\n        -l      Also run as server on port 123"
61 //usage:     "\n        -I IFACE Bind server to IFACE, implies -l"
62 //usage:        )
63
64 // -l and -p options are not compatible with "standard" ntpd:
65 // it has them as "-l logfile" and "-p pidfile".
66 // -S and -w are not compat either, "standard" ntpd has no such opts.
67
68 #include "libbb.h"
69 #include <math.h>
70 #include <netinet/ip.h> /* For IPTOS_LOWDELAY definition */
71 #include <sys/resource.h> /* setpriority */
72 #include <sys/timex.h>
73 #ifndef IPTOS_LOWDELAY
74 # define IPTOS_LOWDELAY 0x10
75 #endif
76
77
78 /* Verbosity control (max level of -dddd options accepted).
79  * max 6 is very talkative (and bloated). 3 is non-bloated,
80  * production level setting.
81  */
82 #define MAX_VERBOSE     3
83
84
85 /* High-level description of the algorithm:
86  *
87  * We start running with very small poll_exp, BURSTPOLL,
88  * in order to quickly accumulate INITIAL_SAMPLES datapoints
89  * for each peer. Then, time is stepped if the offset is larger
90  * than STEP_THRESHOLD, otherwise it isn't; anyway, we enlarge
91  * poll_exp to MINPOLL and enter frequency measurement step:
92  * we collect new datapoints but ignore them for WATCH_THRESHOLD
93  * seconds. After WATCH_THRESHOLD seconds we look at accumulated
94  * offset and estimate frequency drift.
95  *
96  * (frequency measurement step seems to not be strictly needed,
97  * it is conditionally disabled with USING_INITIAL_FREQ_ESTIMATION
98  * define set to 0)
99  *
100  * After this, we enter "steady state": we collect a datapoint,
101  * we select the best peer, if this datapoint is not a new one
102  * (IOW: if this datapoint isn't for selected peer), sleep
103  * and collect another one; otherwise, use its offset to update
104  * frequency drift, if offset is somewhat large, reduce poll_exp,
105  * otherwise increase poll_exp.
106  *
107  * If offset is larger than STEP_THRESHOLD, which shouldn't normally
108  * happen, we assume that something "bad" happened (computer
109  * was hibernated, someone set totally wrong date, etc),
110  * then the time is stepped, all datapoints are discarded,
111  * and we go back to steady state.
112  *
113  * Made some changes to speed up re-syncing after our clock goes bad
114  * (tested with suspending my laptop):
115  * - if largish offset (>= STEP_THRESHOLD == 1 sec) is seen
116  *   from a peer, schedule next query for this peer soon
117  *   without drastically lowering poll interval for everybody.
118  *   This makes us collect enough data for step much faster:
119  *   e.g. at poll = 10 (1024 secs), step was done within 5 minutes
120  *   after first reply which indicated that our clock is 14 seconds off.
121  * - on step, do not discard d_dispersion data of the existing datapoints,
122  *   do not clear reachable_bits. This prevents discarding first ~8
123  *   datapoints after the step.
124  */
125
126 #define INITIAL_SAMPLES    4    /* how many samples do we want for init */
127 #define BAD_DELAY_GROWTH   4    /* drop packet if its delay grew by more than this */
128
129 #define RETRY_INTERVAL    32    /* on send/recv error, retry in N secs (need to be power of 2) */
130 #define NOREPLY_INTERVAL 512    /* sent, but got no reply: cap next query by this many seconds */
131 #define RESPONSE_INTERVAL 16    /* wait for reply up to N secs */
132
133 /* Step threshold (sec). std ntpd uses 0.128.
134  */
135 #define STEP_THRESHOLD     1
136 /* Slew threshold (sec): adjtimex() won't accept offsets larger than this.
137  * Using exact power of 2 (1/8) results in smaller code
138  */
139 #define SLEW_THRESHOLD 0.125
140 /* Stepout threshold (sec). std ntpd uses 900 (11 mins (!)) */
141 #define WATCH_THRESHOLD  128
142 /* NB: set WATCH_THRESHOLD to ~60 when debugging to save time) */
143 //UNUSED: #define PANIC_THRESHOLD 1000    /* panic threshold (sec) */
144
145 /*
146  * If we got |offset| > BIGOFF from a peer, cap next query interval
147  * for this peer by this many seconds:
148  */
149 #define BIGOFF          STEP_THRESHOLD
150 #define BIGOFF_INTERVAL (1 << 7) /* 128 s */
151
152 #define FREQ_TOLERANCE  0.000015 /* frequency tolerance (15 PPM) */
153 #define BURSTPOLL       0       /* initial poll */
154 #define MINPOLL         5       /* minimum poll interval. std ntpd uses 6 (6: 64 sec) */
155 /*
156  * If offset > discipline_jitter * POLLADJ_GATE, and poll interval is > 2^BIGPOLL,
157  * then it is decreased _at once_. (If <= 2^BIGPOLL, it will be decreased _eventually_).
158  */
159 #define BIGPOLL         9       /* 2^9 sec ~= 8.5 min */
160 #define MAXPOLL         12      /* maximum poll interval (12: 1.1h, 17: 36.4h). std ntpd uses 17 */
161 /*
162  * Actively lower poll when we see such big offsets.
163  * With SLEW_THRESHOLD = 0.125, it means we try to sync more aggressively
164  * if offset increases over ~0.04 sec
165  */
166 //#define POLLDOWN_OFFSET (SLEW_THRESHOLD / 3)
167 #define MINDISP         0.01    /* minimum dispersion (sec) */
168 #define MAXDISP         16      /* maximum dispersion (sec) */
169 #define MAXSTRAT        16      /* maximum stratum (infinity metric) */
170 #define MAXDIST         1       /* distance threshold (sec) */
171 #define MIN_SELECTED    1       /* minimum intersection survivors */
172 #define MIN_CLUSTERED   3       /* minimum cluster survivors */
173
174 #define MAXDRIFT        0.000500 /* frequency drift we can correct (500 PPM) */
175
176 /* Poll-adjust threshold.
177  * When we see that offset is small enough compared to discipline jitter,
178  * we grow a counter: += MINPOLL. When counter goes over POLLADJ_LIMIT,
179  * we poll_exp++. If offset isn't small, counter -= poll_exp*2,
180  * and when it goes below -POLLADJ_LIMIT, we poll_exp--.
181  * (Bumped from 30 to 40 since otherwise I often see poll_exp going *2* steps down)
182  */
183 #define POLLADJ_LIMIT   40
184 /* If offset < discipline_jitter * POLLADJ_GATE, then we decide to increase
185  * poll interval (we think we can't improve timekeeping
186  * by staying at smaller poll).
187  */
188 #define POLLADJ_GATE    4
189 #define TIMECONST_HACK_GATE 2
190 /* Compromise Allan intercept (sec). doc uses 1500, std ntpd uses 512 */
191 #define ALLAN           512
192 /* PLL loop gain */
193 #define PLL             65536
194 /* FLL loop gain [why it depends on MAXPOLL??] */
195 #define FLL             (MAXPOLL + 1)
196 /* Parameter averaging constant */
197 #define AVG             4
198
199
200 enum {
201         NTP_VERSION     = 4,
202         NTP_MAXSTRATUM  = 15,
203
204         NTP_DIGESTSIZE     = 16,
205         NTP_MSGSIZE_NOAUTH = 48,
206         NTP_MSGSIZE        = (NTP_MSGSIZE_NOAUTH + 4 + NTP_DIGESTSIZE),
207
208         /* Status Masks */
209         MODE_MASK       = (7 << 0),
210         VERSION_MASK    = (7 << 3),
211         VERSION_SHIFT   = 3,
212         LI_MASK         = (3 << 6),
213
214         /* Leap Second Codes (high order two bits of m_status) */
215         LI_NOWARNING    = (0 << 6),    /* no warning */
216         LI_PLUSSEC      = (1 << 6),    /* add a second (61 seconds) */
217         LI_MINUSSEC     = (2 << 6),    /* minus a second (59 seconds) */
218         LI_ALARM        = (3 << 6),    /* alarm condition */
219
220         /* Mode values */
221         MODE_RES0       = 0,    /* reserved */
222         MODE_SYM_ACT    = 1,    /* symmetric active */
223         MODE_SYM_PAS    = 2,    /* symmetric passive */
224         MODE_CLIENT     = 3,    /* client */
225         MODE_SERVER     = 4,    /* server */
226         MODE_BROADCAST  = 5,    /* broadcast */
227         MODE_RES1       = 6,    /* reserved for NTP control message */
228         MODE_RES2       = 7,    /* reserved for private use */
229 };
230
231 //TODO: better base selection
232 #define OFFSET_1900_1970 2208988800UL  /* 1970 - 1900 in seconds */
233
234 #define NUM_DATAPOINTS  8
235
236 typedef struct {
237         uint32_t int_partl;
238         uint32_t fractionl;
239 } l_fixedpt_t;
240
241 typedef struct {
242         uint16_t int_parts;
243         uint16_t fractions;
244 } s_fixedpt_t;
245
246 typedef struct {
247         uint8_t     m_status;     /* status of local clock and leap info */
248         uint8_t     m_stratum;
249         uint8_t     m_ppoll;      /* poll value */
250         int8_t      m_precision_exp;
251         s_fixedpt_t m_rootdelay;
252         s_fixedpt_t m_rootdisp;
253         uint32_t    m_refid;
254         l_fixedpt_t m_reftime;
255         l_fixedpt_t m_orgtime;
256         l_fixedpt_t m_rectime;
257         l_fixedpt_t m_xmttime;
258         uint32_t    m_keyid;
259         uint8_t     m_digest[NTP_DIGESTSIZE];
260 } msg_t;
261
262 typedef struct {
263         double d_offset;
264         double d_recv_time;
265         double d_dispersion;
266 } datapoint_t;
267
268 typedef struct {
269         len_and_sockaddr *p_lsa;
270         char             *p_dotted;
271         int              p_fd;
272         int              datapoint_idx;
273         uint32_t         lastpkt_refid;
274         uint8_t          lastpkt_status;
275         uint8_t          lastpkt_stratum;
276         uint8_t          reachable_bits;
277         /* when to send new query (if p_fd == -1)
278          * or when receive times out (if p_fd >= 0): */
279         double           next_action_time;
280         double           p_xmttime;
281         double           p_raw_delay;
282         /* p_raw_delay is set even by "high delay" packets */
283         /* lastpkt_delay isn't */
284         double           lastpkt_recv_time;
285         double           lastpkt_delay;
286         double           lastpkt_rootdelay;
287         double           lastpkt_rootdisp;
288         /* produced by filter algorithm: */
289         double           filter_offset;
290         double           filter_dispersion;
291         double           filter_jitter;
292         datapoint_t      filter_datapoint[NUM_DATAPOINTS];
293         /* last sent packet: */
294         msg_t            p_xmt_msg;
295 } peer_t;
296
297
298 #define USING_KERNEL_PLL_LOOP          1
299 #define USING_INITIAL_FREQ_ESTIMATION  0
300
301 enum {
302         OPT_n = (1 << 0),
303         OPT_q = (1 << 1),
304         OPT_N = (1 << 2),
305         OPT_x = (1 << 3),
306         /* Insert new options above this line. */
307         /* Non-compat options: */
308         OPT_w = (1 << 4),
309         OPT_p = (1 << 5),
310         OPT_S = (1 << 6),
311         OPT_l = (1 << 7) * ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER,
312         OPT_I = (1 << 8) * ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER,
313         /* We hijack some bits for other purposes */
314         OPT_qq = (1 << 31),
315 };
316
317 struct globals {
318         double   cur_time;
319         /* total round trip delay to currently selected reference clock */
320         double   rootdelay;
321         /* reference timestamp: time when the system clock was last set or corrected */
322         double   reftime;
323         /* total dispersion to currently selected reference clock */
324         double   rootdisp;
325
326         double   last_script_run;
327         char     *script_name;
328         llist_t  *ntp_peers;
329 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
330         int      listen_fd;
331         char     *if_name;
332 # define G_listen_fd (G.listen_fd)
333 #else
334 # define G_listen_fd (-1)
335 #endif
336         unsigned verbose;
337         unsigned peer_cnt;
338         /* refid: 32-bit code identifying the particular server or reference clock
339          * in stratum 0 packets this is a four-character ASCII string,
340          * called the kiss code, used for debugging and monitoring
341          * in stratum 1 packets this is a four-character ASCII string
342          * assigned to the reference clock by IANA. Example: "GPS "
343          * in stratum 2+ packets, it's IPv4 address or 4 first bytes
344          * of MD5 hash of IPv6
345          */
346         uint32_t refid;
347         uint8_t  ntp_status;
348         /* precision is defined as the larger of the resolution and time to
349          * read the clock, in log2 units.  For instance, the precision of a
350          * mains-frequency clock incrementing at 60 Hz is 16 ms, even when the
351          * system clock hardware representation is to the nanosecond.
352          *
353          * Delays, jitters of various kinds are clamped down to precision.
354          *
355          * If precision_sec is too large, discipline_jitter gets clamped to it
356          * and if offset is smaller than discipline_jitter * POLLADJ_GATE, poll
357          * interval grows even though we really can benefit from staying at
358          * smaller one, collecting non-lagged datapoits and correcting offset.
359          * (Lagged datapoits exist when poll_exp is large but we still have
360          * systematic offset error - the time distance between datapoints
361          * is significant and older datapoints have smaller offsets.
362          * This makes our offset estimation a bit smaller than reality)
363          * Due to this effect, setting G_precision_sec close to
364          * STEP_THRESHOLD isn't such a good idea - offsets may grow
365          * too big and we will step. I observed it with -6.
366          *
367          * OTOH, setting precision_sec far too small would result in futile
368          * attempts to syncronize to an unachievable precision.
369          *
370          * -6 is 1/64 sec, -7 is 1/128 sec and so on.
371          * -8 is 1/256 ~= 0.003906 (worked well for me --vda)
372          * -9 is 1/512 ~= 0.001953 (let's try this for some time)
373          */
374 #define G_precision_exp  -9
375         /*
376          * G_precision_exp is used only for construction outgoing packets.
377          * It's ok to set G_precision_sec to a slightly different value
378          * (One which is "nicer looking" in logs).
379          * Exact value would be (1.0 / (1 << (- G_precision_exp))):
380          */
381 #define G_precision_sec  0.002
382         uint8_t  stratum;
383
384 #define STATE_NSET      0       /* initial state, "nothing is set" */
385 //#define STATE_FSET    1       /* frequency set from file */
386 //#define STATE_SPIK    2       /* spike detected */
387 //#define STATE_FREQ    3       /* initial frequency */
388 #define STATE_SYNC      4       /* clock synchronized (normal operation) */
389         uint8_t  discipline_state;      // doc calls it c.state
390         uint8_t  poll_exp;              // s.poll
391         int      polladj_count;         // c.count
392         long     kernel_freq_drift;
393         peer_t   *last_update_peer;
394         double   last_update_offset;    // c.last
395         double   last_update_recv_time; // s.t
396         double   discipline_jitter;     // c.jitter
397         /* Since we only compare it with ints, can simplify code
398          * by not making this variable floating point:
399          */
400         unsigned offset_to_jitter_ratio;
401         //double   cluster_offset;        // s.offset
402         //double   cluster_jitter;        // s.jitter
403 #if !USING_KERNEL_PLL_LOOP
404         double   discipline_freq_drift; // c.freq
405         /* Maybe conditionally calculate wander? it's used only for logging */
406         double   discipline_wander;     // c.wander
407 #endif
408 };
409 #define G (*ptr_to_globals)
410
411
412 #define VERB1 if (MAX_VERBOSE && G.verbose)
413 #define VERB2 if (MAX_VERBOSE >= 2 && G.verbose >= 2)
414 #define VERB3 if (MAX_VERBOSE >= 3 && G.verbose >= 3)
415 #define VERB4 if (MAX_VERBOSE >= 4 && G.verbose >= 4)
416 #define VERB5 if (MAX_VERBOSE >= 5 && G.verbose >= 5)
417 #define VERB6 if (MAX_VERBOSE >= 6 && G.verbose >= 6)
418
419
420 static double LOG2D(int a)
421 {
422         if (a < 0)
423                 return 1.0 / (1UL << -a);
424         return 1UL << a;
425 }
426 static ALWAYS_INLINE double SQUARE(double x)
427 {
428         return x * x;
429 }
430 static ALWAYS_INLINE double MAXD(double a, double b)
431 {
432         if (a > b)
433                 return a;
434         return b;
435 }
436 static ALWAYS_INLINE double MIND(double a, double b)
437 {
438         if (a < b)
439                 return a;
440         return b;
441 }
442 static NOINLINE double my_SQRT(double X)
443 {
444         union {
445                 float   f;
446                 int32_t i;
447         } v;
448         double invsqrt;
449         double Xhalf = X * 0.5;
450
451         /* Fast and good approximation to 1/sqrt(X), black magic */
452         v.f = X;
453         /*v.i = 0x5f3759df - (v.i >> 1);*/
454         v.i = 0x5f375a86 - (v.i >> 1); /* - this constant is slightly better */
455         invsqrt = v.f; /* better than 0.2% accuracy */
456
457         /* Refining it using Newton's method: x1 = x0 - f(x0)/f'(x0)
458          * f(x) = 1/(x*x) - X  (f==0 when x = 1/sqrt(X))
459          * f'(x) = -2/(x*x*x)
460          * f(x)/f'(x) = (X - 1/(x*x)) / (2/(x*x*x)) = X*x*x*x/2 - x/2
461          * x1 = x0 - (X*x0*x0*x0/2 - x0/2) = 1.5*x0 - X*x0*x0*x0/2 = x0*(1.5 - (X/2)*x0*x0)
462          */
463         invsqrt = invsqrt * (1.5 - Xhalf * invsqrt * invsqrt); /* ~0.05% accuracy */
464         /* invsqrt = invsqrt * (1.5 - Xhalf * invsqrt * invsqrt); 2nd iter: ~0.0001% accuracy */
465         /* With 4 iterations, more than half results will be exact,
466          * at 6th iterations result stabilizes with about 72% results exact.
467          * We are well satisfied with 0.05% accuracy.
468          */
469
470         return X * invsqrt; /* X * 1/sqrt(X) ~= sqrt(X) */
471 }
472 static ALWAYS_INLINE double SQRT(double X)
473 {
474         /* If this arch doesn't use IEEE 754 floats, fall back to using libm */
475         if (sizeof(float) != 4)
476                 return sqrt(X);
477
478         /* This avoids needing libm, saves about 0.5k on x86-32 */
479         return my_SQRT(X);
480 }
481
482 static double
483 gettime1900d(void)
484 {
485         struct timeval tv;
486         gettimeofday(&tv, NULL); /* never fails */
487         G.cur_time = tv.tv_sec + (1.0e-6 * tv.tv_usec) + OFFSET_1900_1970;
488         return G.cur_time;
489 }
490
491 static void
492 d_to_tv(double d, struct timeval *tv)
493 {
494         tv->tv_sec = (long)d;
495         tv->tv_usec = (d - tv->tv_sec) * 1000000;
496 }
497
498 static double
499 lfp_to_d(l_fixedpt_t lfp)
500 {
501         double ret;
502         lfp.int_partl = ntohl(lfp.int_partl);
503         lfp.fractionl = ntohl(lfp.fractionl);
504         ret = (double)lfp.int_partl + ((double)lfp.fractionl / UINT_MAX);
505         return ret;
506 }
507 static double
508 sfp_to_d(s_fixedpt_t sfp)
509 {
510         double ret;
511         sfp.int_parts = ntohs(sfp.int_parts);
512         sfp.fractions = ntohs(sfp.fractions);
513         ret = (double)sfp.int_parts + ((double)sfp.fractions / USHRT_MAX);
514         return ret;
515 }
516 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
517 static l_fixedpt_t
518 d_to_lfp(double d)
519 {
520         l_fixedpt_t lfp;
521         lfp.int_partl = (uint32_t)d;
522         lfp.fractionl = (uint32_t)((d - lfp.int_partl) * UINT_MAX);
523         lfp.int_partl = htonl(lfp.int_partl);
524         lfp.fractionl = htonl(lfp.fractionl);
525         return lfp;
526 }
527 static s_fixedpt_t
528 d_to_sfp(double d)
529 {
530         s_fixedpt_t sfp;
531         sfp.int_parts = (uint16_t)d;
532         sfp.fractions = (uint16_t)((d - sfp.int_parts) * USHRT_MAX);
533         sfp.int_parts = htons(sfp.int_parts);
534         sfp.fractions = htons(sfp.fractions);
535         return sfp;
536 }
537 #endif
538
539 static double
540 dispersion(const datapoint_t *dp)
541 {
542         return dp->d_dispersion + FREQ_TOLERANCE * (G.cur_time - dp->d_recv_time);
543 }
544
545 static double
546 root_distance(peer_t *p)
547 {
548         /* The root synchronization distance is the maximum error due to
549          * all causes of the local clock relative to the primary server.
550          * It is defined as half the total delay plus total dispersion
551          * plus peer jitter.
552          */
553         return MAXD(MINDISP, p->lastpkt_rootdelay + p->lastpkt_delay) / 2
554                 + p->lastpkt_rootdisp
555                 + p->filter_dispersion
556                 + FREQ_TOLERANCE * (G.cur_time - p->lastpkt_recv_time)
557                 + p->filter_jitter;
558 }
559
560 static void
561 set_next(peer_t *p, unsigned t)
562 {
563         p->next_action_time = G.cur_time + t;
564 }
565
566 /*
567  * Peer clock filter and its helpers
568  */
569 static void
570 filter_datapoints(peer_t *p)
571 {
572         int i, idx;
573         double sum, wavg;
574         datapoint_t *fdp;
575
576 #if 0
577 /* Simulations have shown that use of *averaged* offset for p->filter_offset
578  * is in fact worse than simply using last received one: with large poll intervals
579  * (>= 2048) averaging code uses offset values which are outdated by hours,
580  * and time/frequency correction goes totally wrong when fed essentially bogus offsets.
581  */
582         int got_newest;
583         double minoff, maxoff, w;
584         double x = x; /* for compiler */
585         double oldest_off = oldest_off;
586         double oldest_age = oldest_age;
587         double newest_off = newest_off;
588         double newest_age = newest_age;
589
590         fdp = p->filter_datapoint;
591
592         minoff = maxoff = fdp[0].d_offset;
593         for (i = 1; i < NUM_DATAPOINTS; i++) {
594                 if (minoff > fdp[i].d_offset)
595                         minoff = fdp[i].d_offset;
596                 if (maxoff < fdp[i].d_offset)
597                         maxoff = fdp[i].d_offset;
598         }
599
600         idx = p->datapoint_idx; /* most recent datapoint's index */
601         /* Average offset:
602          * Drop two outliers and take weighted average of the rest:
603          * most_recent/2 + older1/4 + older2/8 ... + older5/32 + older6/32
604          * we use older6/32, not older6/64 since sum of weights should be 1:
605          * 1/2 + 1/4 + 1/8 + 1/16 + 1/32 + 1/32 = 1
606          */
607         wavg = 0;
608         w = 0.5;
609         /*                     n-1
610          *                     ---    dispersion(i)
611          * filter_dispersion =  \     -------------
612          *                      /       (i+1)
613          *                     ---     2
614          *                     i=0
615          */
616         got_newest = 0;
617         sum = 0;
618         for (i = 0; i < NUM_DATAPOINTS; i++) {
619                 VERB5 {
620                         bb_error_msg("datapoint[%d]: off:%f disp:%f(%f) age:%f%s",
621                                 i,
622                                 fdp[idx].d_offset,
623                                 fdp[idx].d_dispersion, dispersion(&fdp[idx]),
624                                 G.cur_time - fdp[idx].d_recv_time,
625                                 (minoff == fdp[idx].d_offset || maxoff == fdp[idx].d_offset)
626                                         ? " (outlier by offset)" : ""
627                         );
628                 }
629
630                 sum += dispersion(&fdp[idx]) / (2 << i);
631
632                 if (minoff == fdp[idx].d_offset) {
633                         minoff -= 1; /* so that we don't match it ever again */
634                 } else
635                 if (maxoff == fdp[idx].d_offset) {
636                         maxoff += 1;
637                 } else {
638                         oldest_off = fdp[idx].d_offset;
639                         oldest_age = G.cur_time - fdp[idx].d_recv_time;
640                         if (!got_newest) {
641                                 got_newest = 1;
642                                 newest_off = oldest_off;
643                                 newest_age = oldest_age;
644                         }
645                         x = oldest_off * w;
646                         wavg += x;
647                         w /= 2;
648                 }
649
650                 idx = (idx - 1) & (NUM_DATAPOINTS - 1);
651         }
652         p->filter_dispersion = sum;
653         wavg += x; /* add another older6/64 to form older6/32 */
654         /* Fix systematic underestimation with large poll intervals.
655          * Imagine that we still have a bit of uncorrected drift,
656          * and poll interval is big (say, 100 sec). Offsets form a progression:
657          * 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 - 0.7 is most recent.
658          * The algorithm above drops 0.0 and 0.7 as outliers,
659          * and then we have this estimation, ~25% off from 0.7:
660          * 0.1/32 + 0.2/32 + 0.3/16 + 0.4/8 + 0.5/4 + 0.6/2 = 0.503125
661          */
662         x = oldest_age - newest_age;
663         if (x != 0) {
664                 x = newest_age / x; /* in above example, 100 / (600 - 100) */
665                 if (x < 1) { /* paranoia check */
666                         x = (newest_off - oldest_off) * x; /* 0.5 * 100/500 = 0.1 */
667                         wavg += x;
668                 }
669         }
670         p->filter_offset = wavg;
671
672 #else
673
674         fdp = p->filter_datapoint;
675         idx = p->datapoint_idx; /* most recent datapoint's index */
676
677         /* filter_offset: simply use the most recent value */
678         p->filter_offset = fdp[idx].d_offset;
679
680         /*                     n-1
681          *                     ---    dispersion(i)
682          * filter_dispersion =  \     -------------
683          *                      /       (i+1)
684          *                     ---     2
685          *                     i=0
686          */
687         wavg = 0;
688         sum = 0;
689         for (i = 0; i < NUM_DATAPOINTS; i++) {
690                 sum += dispersion(&fdp[idx]) / (2 << i);
691                 wavg += fdp[idx].d_offset;
692                 idx = (idx - 1) & (NUM_DATAPOINTS - 1);
693         }
694         wavg /= NUM_DATAPOINTS;
695         p->filter_dispersion = sum;
696 #endif
697
698         /*                  +-----                 -----+ ^ 1/2
699          *                  |       n-1                 |
700          *                  |       ---                 |
701          *                  |  1    \                2  |
702          * filter_jitter =  | --- * /  (avg-offset_j)   |
703          *                  |  n    ---                 |
704          *                  |       j=0                 |
705          *                  +-----                 -----+
706          * where n is the number of valid datapoints in the filter (n > 1);
707          * if filter_jitter < precision then filter_jitter = precision
708          */
709         sum = 0;
710         for (i = 0; i < NUM_DATAPOINTS; i++) {
711                 sum += SQUARE(wavg - fdp[i].d_offset);
712         }
713         sum = SQRT(sum / NUM_DATAPOINTS);
714         p->filter_jitter = sum > G_precision_sec ? sum : G_precision_sec;
715
716         VERB4 bb_error_msg("filter offset:%+f disp:%f jitter:%f",
717                         p->filter_offset,
718                         p->filter_dispersion,
719                         p->filter_jitter);
720 }
721
722 static void
723 reset_peer_stats(peer_t *p, double offset)
724 {
725         int i;
726         bool small_ofs = fabs(offset) < STEP_THRESHOLD;
727
728         /* Used to set p->filter_datapoint[i].d_dispersion = MAXDISP
729          * and clear reachable bits, but this proved to be too agressive:
730          * after step (tested with suspending laptop for ~30 secs),
731          * this caused all previous data to be considered invalid,
732          * making us needing to collect full ~8 datapoins per peer
733          * after step in order to start trusting them.
734          * In turn, this was making poll interval decrease even after
735          * step was done. (Poll interval decreases already before step
736          * in this scenario, because we see large offsets and end up with
737          * no good peer to select).
738          */
739
740         for (i = 0; i < NUM_DATAPOINTS; i++) {
741                 if (small_ofs) {
742                         p->filter_datapoint[i].d_recv_time += offset;
743                         if (p->filter_datapoint[i].d_offset != 0) {
744                                 p->filter_datapoint[i].d_offset -= offset;
745                                 //bb_error_msg("p->filter_datapoint[%d].d_offset %f -> %f",
746                                 //      i,
747                                 //      p->filter_datapoint[i].d_offset + offset,
748                                 //      p->filter_datapoint[i].d_offset);
749                         }
750                 } else {
751                         p->filter_datapoint[i].d_recv_time  = G.cur_time;
752                         p->filter_datapoint[i].d_offset     = 0;
753                         /*p->filter_datapoint[i].d_dispersion = MAXDISP;*/
754                 }
755         }
756         if (small_ofs) {
757                 p->lastpkt_recv_time += offset;
758         } else {
759                 /*p->reachable_bits = 0;*/
760                 p->lastpkt_recv_time = G.cur_time;
761         }
762         filter_datapoints(p); /* recalc p->filter_xxx */
763         VERB6 bb_error_msg("%s->lastpkt_recv_time=%f", p->p_dotted, p->lastpkt_recv_time);
764 }
765
766 static void
767 add_peers(const char *s)
768 {
769         llist_t *item;
770         peer_t *p;
771
772         p = xzalloc(sizeof(*p));
773         p->p_lsa = xhost2sockaddr(s, 123);
774         p->p_dotted = xmalloc_sockaddr2dotted_noport(&p->p_lsa->u.sa);
775
776         /* Names like N.<country2chars>.pool.ntp.org are randomly resolved
777          * to a pool of machines. Sometimes different N's resolve to the same IP.
778          * It is not useful to have two peers with same IP. We skip duplicates.
779          */
780         for (item = G.ntp_peers; item != NULL; item = item->link) {
781                 peer_t *pp = (peer_t *) item->data;
782                 if (strcmp(p->p_dotted, pp->p_dotted) == 0) {
783                         bb_error_msg("duplicate peer %s (%s)", s, p->p_dotted);
784                         free(p);
785                         return;
786                 }
787         }
788
789         p->p_fd = -1;
790         p->p_xmt_msg.m_status = MODE_CLIENT | (NTP_VERSION << 3);
791         p->next_action_time = G.cur_time; /* = set_next(p, 0); */
792         reset_peer_stats(p, STEP_THRESHOLD);
793
794         llist_add_to(&G.ntp_peers, p);
795         G.peer_cnt++;
796 }
797
798 static int
799 do_sendto(int fd,
800                 const struct sockaddr *from, const struct sockaddr *to, socklen_t addrlen,
801                 msg_t *msg, ssize_t len)
802 {
803         ssize_t ret;
804
805         errno = 0;
806         if (!from) {
807                 ret = sendto(fd, msg, len, MSG_DONTWAIT, to, addrlen);
808         } else {
809                 ret = send_to_from(fd, msg, len, MSG_DONTWAIT, to, from, addrlen);
810         }
811         if (ret != len) {
812                 bb_perror_msg("send failed");
813                 return -1;
814         }
815         return 0;
816 }
817
818 static void
819 send_query_to_peer(peer_t *p)
820 {
821         /* Why do we need to bind()?
822          * See what happens when we don't bind:
823          *
824          * socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_IP) = 3
825          * setsockopt(3, SOL_IP, IP_TOS, [16], 4) = 0
826          * gettimeofday({1259071266, 327885}, NULL) = 0
827          * sendto(3, "xxx", 48, MSG_DONTWAIT, {sa_family=AF_INET, sin_port=htons(123), sin_addr=inet_addr("10.34.32.125")}, 16) = 48
828          * ^^^ we sent it from some source port picked by kernel.
829          * time(NULL)              = 1259071266
830          * write(2, "ntpd: entering poll 15 secs\n", 28) = 28
831          * poll([{fd=3, events=POLLIN}], 1, 15000) = 1 ([{fd=3, revents=POLLIN}])
832          * recv(3, "yyy", 68, MSG_DONTWAIT) = 48
833          * ^^^ this recv will receive packets to any local port!
834          *
835          * Uncomment this and use strace to see it in action:
836          */
837 #define PROBE_LOCAL_ADDR /* { len_and_sockaddr lsa; lsa.len = LSA_SIZEOF_SA; getsockname(p->query.fd, &lsa.u.sa, &lsa.len); } */
838
839         if (p->p_fd == -1) {
840                 int fd, family;
841                 len_and_sockaddr *local_lsa;
842
843                 family = p->p_lsa->u.sa.sa_family;
844                 p->p_fd = fd = xsocket_type(&local_lsa, family, SOCK_DGRAM);
845                 /* local_lsa has "null" address and port 0 now.
846                  * bind() ensures we have a *particular port* selected by kernel
847                  * and remembered in p->p_fd, thus later recv(p->p_fd)
848                  * receives only packets sent to this port.
849                  */
850                 PROBE_LOCAL_ADDR
851                 xbind(fd, &local_lsa->u.sa, local_lsa->len);
852                 PROBE_LOCAL_ADDR
853 #if ENABLE_FEATURE_IPV6
854                 if (family == AF_INET)
855 #endif
856                         setsockopt_int(fd, IPPROTO_IP, IP_TOS, IPTOS_LOWDELAY);
857                 free(local_lsa);
858         }
859
860         /* Emit message _before_ attempted send. Think of a very short
861          * roundtrip networks: we need to go back to recv loop ASAP,
862          * to reduce delay. Printing messages after send works against that.
863          */
864         VERB1 bb_error_msg("sending query to %s", p->p_dotted);
865
866         /*
867          * Send out a random 64-bit number as our transmit time.  The NTP
868          * server will copy said number into the originate field on the
869          * response that it sends us.  This is totally legal per the SNTP spec.
870          *
871          * The impact of this is two fold: we no longer send out the current
872          * system time for the world to see (which may aid an attacker), and
873          * it gives us a (not very secure) way of knowing that we're not
874          * getting spoofed by an attacker that can't capture our traffic
875          * but can spoof packets from the NTP server we're communicating with.
876          *
877          * Save the real transmit timestamp locally.
878          */
879         p->p_xmt_msg.m_xmttime.int_partl = rand();
880         p->p_xmt_msg.m_xmttime.fractionl = rand();
881         p->p_xmttime = gettime1900d();
882
883         /* Were doing it only if sendto worked, but
884          * loss of sync detection needs reachable_bits updated
885          * even if sending fails *locally*:
886          * "network is unreachable" because cable was pulled?
887          * We still need to declare "unsync" if this condition persists.
888          */
889         p->reachable_bits <<= 1;
890
891         if (do_sendto(p->p_fd, /*from:*/ NULL, /*to:*/ &p->p_lsa->u.sa, /*addrlen:*/ p->p_lsa->len,
892                         &p->p_xmt_msg, NTP_MSGSIZE_NOAUTH) == -1
893         ) {
894                 close(p->p_fd);
895                 p->p_fd = -1;
896                 /*
897                  * We know that we sent nothing.
898                  * We can retry *soon* without fearing
899                  * that we are flooding the peer.
900                  */
901                 set_next(p, RETRY_INTERVAL);
902                 return;
903         }
904
905         set_next(p, RESPONSE_INTERVAL);
906 }
907
908
909 /* Note that there is no provision to prevent several run_scripts
910  * to be started in quick succession. In fact, it happens rather often
911  * if initial syncronization results in a step.
912  * You will see "step" and then "stratum" script runs, sometimes
913  * as close as only 0.002 seconds apart.
914  * Script should be ready to deal with this.
915  */
916 static void run_script(const char *action, double offset)
917 {
918         char *argv[3];
919         char *env1, *env2, *env3, *env4;
920
921         G.last_script_run = G.cur_time;
922
923         if (!G.script_name)
924                 return;
925
926         argv[0] = (char*) G.script_name;
927         argv[1] = (char*) action;
928         argv[2] = NULL;
929
930         VERB1 bb_error_msg("executing '%s %s'", G.script_name, action);
931
932         env1 = xasprintf("%s=%u", "stratum", G.stratum);
933         putenv(env1);
934         env2 = xasprintf("%s=%ld", "freq_drift_ppm", G.kernel_freq_drift);
935         putenv(env2);
936         env3 = xasprintf("%s=%u", "poll_interval", 1 << G.poll_exp);
937         putenv(env3);
938         env4 = xasprintf("%s=%f", "offset", offset);
939         putenv(env4);
940         /* Other items of potential interest: selected peer,
941          * rootdelay, reftime, rootdisp, refid, ntp_status,
942          * last_update_offset, last_update_recv_time, discipline_jitter,
943          * how many peers have reachable_bits = 0?
944          */
945
946         /* Don't want to wait: it may run hwclock --systohc, and that
947          * may take some time (seconds): */
948         /*spawn_and_wait(argv);*/
949         spawn(argv);
950
951         unsetenv("stratum");
952         unsetenv("freq_drift_ppm");
953         unsetenv("poll_interval");
954         unsetenv("offset");
955         free(env1);
956         free(env2);
957         free(env3);
958         free(env4);
959 }
960
961 static NOINLINE void
962 step_time(double offset)
963 {
964         llist_t *item;
965         double dtime;
966         struct timeval tvc, tvn;
967         char buf[sizeof("yyyy-mm-dd hh:mm:ss") + /*paranoia:*/ 4];
968         time_t tval;
969
970         gettimeofday(&tvc, NULL); /* never fails */
971         dtime = tvc.tv_sec + (1.0e-6 * tvc.tv_usec) + offset;
972         d_to_tv(dtime, &tvn);
973         if (settimeofday(&tvn, NULL) == -1)
974                 bb_perror_msg_and_die("settimeofday");
975
976         VERB2 {
977                 tval = tvc.tv_sec;
978                 strftime_YYYYMMDDHHMMSS(buf, sizeof(buf), &tval);
979                 bb_error_msg("current time is %s.%06u", buf, (unsigned)tvc.tv_usec);
980         }
981         tval = tvn.tv_sec;
982         strftime_YYYYMMDDHHMMSS(buf, sizeof(buf), &tval);
983         bb_error_msg("setting time to %s.%06u (offset %+fs)", buf, (unsigned)tvn.tv_usec, offset);
984
985         /* Correct various fields which contain time-relative values: */
986
987         /* Globals: */
988         G.cur_time += offset;
989         G.last_update_recv_time += offset;
990         G.last_script_run += offset;
991
992         /* p->lastpkt_recv_time, p->next_action_time and such: */
993         for (item = G.ntp_peers; item != NULL; item = item->link) {
994                 peer_t *pp = (peer_t *) item->data;
995                 reset_peer_stats(pp, offset);
996                 //bb_error_msg("offset:%+f pp->next_action_time:%f -> %f",
997                 //      offset, pp->next_action_time, pp->next_action_time + offset);
998                 pp->next_action_time += offset;
999                 if (pp->p_fd >= 0) {
1000                         /* We wait for reply from this peer too.
1001                          * But due to step we are doing, reply's data is no longer
1002                          * useful (in fact, it'll be bogus). Stop waiting for it.
1003                          */
1004                         close(pp->p_fd);
1005                         pp->p_fd = -1;
1006                         set_next(pp, RETRY_INTERVAL);
1007                 }
1008         }
1009 }
1010
1011 static void clamp_pollexp_and_set_MAXSTRAT(void)
1012 {
1013         if (G.poll_exp < MINPOLL)
1014                 G.poll_exp = MINPOLL;
1015         if (G.poll_exp > BIGPOLL)
1016                 G.poll_exp = BIGPOLL;
1017         G.polladj_count = 0;
1018         G.stratum = MAXSTRAT;
1019 }
1020
1021
1022 /*
1023  * Selection and clustering, and their helpers
1024  */
1025 typedef struct {
1026         peer_t *p;
1027         int    type;
1028         double edge;
1029         double opt_rd; /* optimization */
1030 } point_t;
1031 static int
1032 compare_point_edge(const void *aa, const void *bb)
1033 {
1034         const point_t *a = aa;
1035         const point_t *b = bb;
1036         if (a->edge < b->edge) {
1037                 return -1;
1038         }
1039         return (a->edge > b->edge);
1040 }
1041 typedef struct {
1042         peer_t *p;
1043         double metric;
1044 } survivor_t;
1045 static int
1046 compare_survivor_metric(const void *aa, const void *bb)
1047 {
1048         const survivor_t *a = aa;
1049         const survivor_t *b = bb;
1050         if (a->metric < b->metric) {
1051                 return -1;
1052         }
1053         return (a->metric > b->metric);
1054 }
1055 static int
1056 fit(peer_t *p, double rd)
1057 {
1058         if ((p->reachable_bits & (p->reachable_bits-1)) == 0) {
1059                 /* One or zero bits in reachable_bits */
1060                 VERB4 bb_error_msg("peer %s unfit for selection: unreachable", p->p_dotted);
1061                 return 0;
1062         }
1063 #if 0 /* we filter out such packets earlier */
1064         if ((p->lastpkt_status & LI_ALARM) == LI_ALARM
1065          || p->lastpkt_stratum >= MAXSTRAT
1066         ) {
1067                 VERB4 bb_error_msg("peer %s unfit for selection: bad status/stratum", p->p_dotted);
1068                 return 0;
1069         }
1070 #endif
1071         /* rd is root_distance(p) */
1072         if (rd > MAXDIST + FREQ_TOLERANCE * (1 << G.poll_exp)) {
1073                 VERB4 bb_error_msg("peer %s unfit for selection: root distance too high", p->p_dotted);
1074                 return 0;
1075         }
1076 //TODO
1077 //      /* Do we have a loop? */
1078 //      if (p->refid == p->dstaddr || p->refid == s.refid)
1079 //              return 0;
1080         return 1;
1081 }
1082 static peer_t*
1083 select_and_cluster(void)
1084 {
1085         peer_t     *p;
1086         llist_t    *item;
1087         int        i, j;
1088         int        size = 3 * G.peer_cnt;
1089         /* for selection algorithm */
1090         point_t    point[size];
1091         unsigned   num_points, num_candidates;
1092         double     low, high;
1093         unsigned   num_falsetickers;
1094         /* for cluster algorithm */
1095         survivor_t survivor[size];
1096         unsigned   num_survivors;
1097
1098         /* Selection */
1099
1100         num_points = 0;
1101         item = G.ntp_peers;
1102         while (item != NULL) {
1103                 double rd, offset;
1104
1105                 p = (peer_t *) item->data;
1106                 rd = root_distance(p);
1107                 offset = p->filter_offset;
1108                 if (!fit(p, rd)) {
1109                         item = item->link;
1110                         continue;
1111                 }
1112
1113                 VERB5 bb_error_msg("interval: [%f %f %f] %s",
1114                                 offset - rd,
1115                                 offset,
1116                                 offset + rd,
1117                                 p->p_dotted
1118                 );
1119                 point[num_points].p = p;
1120                 point[num_points].type = -1;
1121                 point[num_points].edge = offset - rd;
1122                 point[num_points].opt_rd = rd;
1123                 num_points++;
1124                 point[num_points].p = p;
1125                 point[num_points].type = 0;
1126                 point[num_points].edge = offset;
1127                 point[num_points].opt_rd = rd;
1128                 num_points++;
1129                 point[num_points].p = p;
1130                 point[num_points].type = 1;
1131                 point[num_points].edge = offset + rd;
1132                 point[num_points].opt_rd = rd;
1133                 num_points++;
1134                 item = item->link;
1135         }
1136         num_candidates = num_points / 3;
1137         if (num_candidates == 0) {
1138                 VERB3 bb_error_msg("no valid datapoints%s", ", no peer selected");
1139                 return NULL;
1140         }
1141 //TODO: sorting does not seem to be done in reference code
1142         qsort(point, num_points, sizeof(point[0]), compare_point_edge);
1143
1144         /* Start with the assumption that there are no falsetickers.
1145          * Attempt to find a nonempty intersection interval containing
1146          * the midpoints of all truechimers.
1147          * If a nonempty interval cannot be found, increase the number
1148          * of assumed falsetickers by one and try again.
1149          * If a nonempty interval is found and the number of falsetickers
1150          * is less than the number of truechimers, a majority has been found
1151          * and the midpoint of each truechimer represents
1152          * the candidates available to the cluster algorithm.
1153          */
1154         num_falsetickers = 0;
1155         while (1) {
1156                 int c;
1157                 unsigned num_midpoints = 0;
1158
1159                 low = 1 << 9;
1160                 high = - (1 << 9);
1161                 c = 0;
1162                 for (i = 0; i < num_points; i++) {
1163                         /* We want to do:
1164                          * if (point[i].type == -1) c++;
1165                          * if (point[i].type == 1) c--;
1166                          * and it's simpler to do it this way:
1167                          */
1168                         c -= point[i].type;
1169                         if (c >= num_candidates - num_falsetickers) {
1170                                 /* If it was c++ and it got big enough... */
1171                                 low = point[i].edge;
1172                                 break;
1173                         }
1174                         if (point[i].type == 0)
1175                                 num_midpoints++;
1176                 }
1177                 c = 0;
1178                 for (i = num_points-1; i >= 0; i--) {
1179                         c += point[i].type;
1180                         if (c >= num_candidates - num_falsetickers) {
1181                                 high = point[i].edge;
1182                                 break;
1183                         }
1184                         if (point[i].type == 0)
1185                                 num_midpoints++;
1186                 }
1187                 /* If the number of midpoints is greater than the number
1188                  * of allowed falsetickers, the intersection contains at
1189                  * least one truechimer with no midpoint - bad.
1190                  * Also, interval should be nonempty.
1191                  */
1192                 if (num_midpoints <= num_falsetickers && low < high)
1193                         break;
1194                 num_falsetickers++;
1195                 if (num_falsetickers * 2 >= num_candidates) {
1196                         VERB3 bb_error_msg("falsetickers:%d, candidates:%d%s",
1197                                         num_falsetickers, num_candidates,
1198                                         ", no peer selected");
1199                         return NULL;
1200                 }
1201         }
1202         VERB4 bb_error_msg("selected interval: [%f, %f]; candidates:%d falsetickers:%d",
1203                         low, high, num_candidates, num_falsetickers);
1204
1205         /* Clustering */
1206
1207         /* Construct a list of survivors (p, metric)
1208          * from the chime list, where metric is dominated
1209          * first by stratum and then by root distance.
1210          * All other things being equal, this is the order of preference.
1211          */
1212         num_survivors = 0;
1213         for (i = 0; i < num_points; i++) {
1214                 if (point[i].edge < low || point[i].edge > high)
1215                         continue;
1216                 p = point[i].p;
1217                 survivor[num_survivors].p = p;
1218                 /* x.opt_rd == root_distance(p); */
1219                 survivor[num_survivors].metric = MAXDIST * p->lastpkt_stratum + point[i].opt_rd;
1220                 VERB5 bb_error_msg("survivor[%d] metric:%f peer:%s",
1221                         num_survivors, survivor[num_survivors].metric, p->p_dotted);
1222                 num_survivors++;
1223         }
1224         /* There must be at least MIN_SELECTED survivors to satisfy the
1225          * correctness assertions. Ordinarily, the Byzantine criteria
1226          * require four survivors, but for the demonstration here, one
1227          * is acceptable.
1228          */
1229         if (num_survivors < MIN_SELECTED) {
1230                 VERB3 bb_error_msg("survivors:%d%s",
1231                                 num_survivors,
1232                                 ", no peer selected");
1233                 return NULL;
1234         }
1235
1236 //looks like this is ONLY used by the fact that later we pick survivor[0].
1237 //we can avoid sorting then, just find the minimum once!
1238         qsort(survivor, num_survivors, sizeof(survivor[0]), compare_survivor_metric);
1239
1240         /* For each association p in turn, calculate the selection
1241          * jitter p->sjitter as the square root of the sum of squares
1242          * (p->offset - q->offset) over all q associations. The idea is
1243          * to repeatedly discard the survivor with maximum selection
1244          * jitter until a termination condition is met.
1245          */
1246         while (1) {
1247                 unsigned max_idx = max_idx;
1248                 double max_selection_jitter = max_selection_jitter;
1249                 double min_jitter = min_jitter;
1250
1251                 if (num_survivors <= MIN_CLUSTERED) {
1252                         VERB4 bb_error_msg("num_survivors %d <= %d, not discarding more",
1253                                         num_survivors, MIN_CLUSTERED);
1254                         break;
1255                 }
1256
1257                 /* To make sure a few survivors are left
1258                  * for the clustering algorithm to chew on,
1259                  * we stop if the number of survivors
1260                  * is less than or equal to MIN_CLUSTERED (3).
1261                  */
1262                 for (i = 0; i < num_survivors; i++) {
1263                         double selection_jitter_sq;
1264
1265                         p = survivor[i].p;
1266                         if (i == 0 || p->filter_jitter < min_jitter)
1267                                 min_jitter = p->filter_jitter;
1268
1269                         selection_jitter_sq = 0;
1270                         for (j = 0; j < num_survivors; j++) {
1271                                 peer_t *q = survivor[j].p;
1272                                 selection_jitter_sq += SQUARE(p->filter_offset - q->filter_offset);
1273                         }
1274                         if (i == 0 || selection_jitter_sq > max_selection_jitter) {
1275                                 max_selection_jitter = selection_jitter_sq;
1276                                 max_idx = i;
1277                         }
1278                         VERB6 bb_error_msg("survivor %d selection_jitter^2:%f",
1279                                         i, selection_jitter_sq);
1280                 }
1281                 max_selection_jitter = SQRT(max_selection_jitter / num_survivors);
1282                 VERB5 bb_error_msg("max_selection_jitter (at %d):%f min_jitter:%f",
1283                                 max_idx, max_selection_jitter, min_jitter);
1284
1285                 /* If the maximum selection jitter is less than the
1286                  * minimum peer jitter, then tossing out more survivors
1287                  * will not lower the minimum peer jitter, so we might
1288                  * as well stop.
1289                  */
1290                 if (max_selection_jitter < min_jitter) {
1291                         VERB4 bb_error_msg("max_selection_jitter:%f < min_jitter:%f, num_survivors:%d, not discarding more",
1292                                         max_selection_jitter, min_jitter, num_survivors);
1293                         break;
1294                 }
1295
1296                 /* Delete survivor[max_idx] from the list
1297                  * and go around again.
1298                  */
1299                 VERB6 bb_error_msg("dropping survivor %d", max_idx);
1300                 num_survivors--;
1301                 while (max_idx < num_survivors) {
1302                         survivor[max_idx] = survivor[max_idx + 1];
1303                         max_idx++;
1304                 }
1305         }
1306
1307         if (0) {
1308                 /* Combine the offsets of the clustering algorithm survivors
1309                  * using a weighted average with weight determined by the root
1310                  * distance. Compute the selection jitter as the weighted RMS
1311                  * difference between the first survivor and the remaining
1312                  * survivors. In some cases the inherent clock jitter can be
1313                  * reduced by not using this algorithm, especially when frequent
1314                  * clockhopping is involved. bbox: thus we don't do it.
1315                  */
1316                 double x, y, z, w;
1317                 y = z = w = 0;
1318                 for (i = 0; i < num_survivors; i++) {
1319                         p = survivor[i].p;
1320                         x = root_distance(p);
1321                         y += 1 / x;
1322                         z += p->filter_offset / x;
1323                         w += SQUARE(p->filter_offset - survivor[0].p->filter_offset) / x;
1324                 }
1325                 //G.cluster_offset = z / y;
1326                 //G.cluster_jitter = SQRT(w / y);
1327         }
1328
1329         /* Pick the best clock. If the old system peer is on the list
1330          * and at the same stratum as the first survivor on the list,
1331          * then don't do a clock hop. Otherwise, select the first
1332          * survivor on the list as the new system peer.
1333          */
1334         p = survivor[0].p;
1335         if (G.last_update_peer
1336          && G.last_update_peer->lastpkt_stratum <= p->lastpkt_stratum
1337         ) {
1338                 /* Starting from 1 is ok here */
1339                 for (i = 1; i < num_survivors; i++) {
1340                         if (G.last_update_peer == survivor[i].p) {
1341                                 VERB5 bb_error_msg("keeping old synced peer");
1342                                 p = G.last_update_peer;
1343                                 goto keep_old;
1344                         }
1345                 }
1346         }
1347         G.last_update_peer = p;
1348  keep_old:
1349         VERB4 bb_error_msg("selected peer %s filter_offset:%+f age:%f",
1350                         p->p_dotted,
1351                         p->filter_offset,
1352                         G.cur_time - p->lastpkt_recv_time
1353         );
1354         return p;
1355 }
1356
1357
1358 /*
1359  * Local clock discipline and its helpers
1360  */
1361 static void
1362 set_new_values(int disc_state, double offset, double recv_time)
1363 {
1364         /* Enter new state and set state variables. Note we use the time
1365          * of the last clock filter sample, which must be earlier than
1366          * the current time.
1367          */
1368         VERB4 bb_error_msg("disc_state=%d last update offset=%f recv_time=%f",
1369                         disc_state, offset, recv_time);
1370         G.discipline_state = disc_state;
1371         G.last_update_offset = offset;
1372         G.last_update_recv_time = recv_time;
1373 }
1374 /* Return: -1: decrease poll interval, 0: leave as is, 1: increase */
1375 static NOINLINE int
1376 update_local_clock(peer_t *p)
1377 {
1378         int rc;
1379         struct timex tmx;
1380         /* Note: can use G.cluster_offset instead: */
1381         double offset = p->filter_offset;
1382         double recv_time = p->lastpkt_recv_time;
1383         double abs_offset;
1384 #if !USING_KERNEL_PLL_LOOP
1385         double freq_drift;
1386 #endif
1387 #if !USING_KERNEL_PLL_LOOP || USING_INITIAL_FREQ_ESTIMATION
1388         double since_last_update;
1389 #endif
1390         double etemp, dtemp;
1391
1392         abs_offset = fabs(offset);
1393
1394 #if 0
1395         /* If needed, -S script can do it by looking at $offset
1396          * env var and killing parent */
1397         /* If the offset is too large, give up and go home */
1398         if (abs_offset > PANIC_THRESHOLD) {
1399                 bb_error_msg_and_die("offset %f far too big, exiting", offset);
1400         }
1401 #endif
1402
1403         /* If this is an old update, for instance as the result
1404          * of a system peer change, avoid it. We never use
1405          * an old sample or the same sample twice.
1406          */
1407         if (recv_time <= G.last_update_recv_time) {
1408                 VERB3 bb_error_msg("update from %s: same or older datapoint, not using it",
1409                         p->p_dotted);
1410                 return 0; /* "leave poll interval as is" */
1411         }
1412
1413         /* Clock state machine transition function. This is where the
1414          * action is and defines how the system reacts to large time
1415          * and frequency errors.
1416          */
1417 #if !USING_KERNEL_PLL_LOOP || USING_INITIAL_FREQ_ESTIMATION
1418         since_last_update = recv_time - G.reftime;
1419 #endif
1420 #if !USING_KERNEL_PLL_LOOP
1421         freq_drift = 0;
1422 #endif
1423 #if USING_INITIAL_FREQ_ESTIMATION
1424         if (G.discipline_state == STATE_FREQ) {
1425                 /* Ignore updates until the stepout threshold */
1426                 if (since_last_update < WATCH_THRESHOLD) {
1427                         VERB4 bb_error_msg("measuring drift, datapoint ignored, %f sec remains",
1428                                         WATCH_THRESHOLD - since_last_update);
1429                         return 0; /* "leave poll interval as is" */
1430                 }
1431 # if !USING_KERNEL_PLL_LOOP
1432                 freq_drift = (offset - G.last_update_offset) / since_last_update;
1433 # endif
1434         }
1435 #endif
1436
1437         /* There are two main regimes: when the
1438          * offset exceeds the step threshold and when it does not.
1439          */
1440         if (abs_offset > STEP_THRESHOLD) {
1441 #if 0
1442                 double remains;
1443
1444 // This "spike state" seems to be useless, peer selection already drops
1445 // occassional "bad" datapoints. If we are here, there were _many_
1446 // large offsets. When a few first large offsets are seen,
1447 // we end up in "no valid datapoints, no peer selected" state.
1448 // Only when enough of them are seen (which means it's not a fluke),
1449 // we end up here. Looks like _our_ clock is off.
1450                 switch (G.discipline_state) {
1451                 case STATE_SYNC:
1452                         /* The first outlyer: ignore it, switch to SPIK state */
1453                         VERB3 bb_error_msg("update from %s: offset:%+f, spike%s",
1454                                 p->p_dotted, offset,
1455                                 "");
1456                         G.discipline_state = STATE_SPIK;
1457                         return -1; /* "decrease poll interval" */
1458
1459                 case STATE_SPIK:
1460                         /* Ignore succeeding outlyers until either an inlyer
1461                          * is found or the stepout threshold is exceeded.
1462                          */
1463                         remains = WATCH_THRESHOLD - since_last_update;
1464                         if (remains > 0) {
1465                                 VERB3 bb_error_msg("update from %s: offset:%+f, spike%s",
1466                                         p->p_dotted, offset,
1467                                         ", datapoint ignored");
1468                                 return -1; /* "decrease poll interval" */
1469                         }
1470                         /* fall through: we need to step */
1471                 } /* switch */
1472 #endif
1473
1474                 /* Step the time and clamp down the poll interval.
1475                  *
1476                  * In NSET state an initial frequency correction is
1477                  * not available, usually because the frequency file has
1478                  * not yet been written. Since the time is outside the
1479                  * capture range, the clock is stepped. The frequency
1480                  * will be set directly following the stepout interval.
1481                  *
1482                  * In FSET state the initial frequency has been set
1483                  * from the frequency file. Since the time is outside
1484                  * the capture range, the clock is stepped immediately,
1485                  * rather than after the stepout interval. Guys get
1486                  * nervous if it takes 17 minutes to set the clock for
1487                  * the first time.
1488                  *
1489                  * In SPIK state the stepout threshold has expired and
1490                  * the phase is still above the step threshold. Note
1491                  * that a single spike greater than the step threshold
1492                  * is always suppressed, even at the longer poll
1493                  * intervals.
1494                  */
1495                 VERB4 bb_error_msg("stepping time by %+f; poll_exp=MINPOLL", offset);
1496                 step_time(offset);
1497                 if (option_mask32 & OPT_q) {
1498                         /* We were only asked to set time once. Done. */
1499                         exit(0);
1500                 }
1501
1502                 clamp_pollexp_and_set_MAXSTRAT();
1503
1504                 run_script("step", offset);
1505
1506                 recv_time += offset;
1507
1508 #if USING_INITIAL_FREQ_ESTIMATION
1509                 if (G.discipline_state == STATE_NSET) {
1510                         set_new_values(STATE_FREQ, /*offset:*/ 0, recv_time);
1511                         return 1; /* "ok to increase poll interval" */
1512                 }
1513 #endif
1514                 abs_offset = offset = 0;
1515                 set_new_values(STATE_SYNC, offset, recv_time);
1516         } else { /* abs_offset <= STEP_THRESHOLD */
1517
1518                 /* The ratio is calculated before jitter is updated to make
1519                  * poll adjust code more sensitive to large offsets.
1520                  */
1521                 G.offset_to_jitter_ratio = abs_offset / G.discipline_jitter;
1522
1523                 /* Compute the clock jitter as the RMS of exponentially
1524                  * weighted offset differences. Used by the poll adjust code.
1525                  */
1526                 etemp = SQUARE(G.discipline_jitter);
1527                 dtemp = SQUARE(offset - G.last_update_offset);
1528                 G.discipline_jitter = SQRT(etemp + (dtemp - etemp) / AVG);
1529                 if (G.discipline_jitter < G_precision_sec)
1530                         G.discipline_jitter = G_precision_sec;
1531
1532                 switch (G.discipline_state) {
1533                 case STATE_NSET:
1534                         if (option_mask32 & OPT_q) {
1535                                 /* We were only asked to set time once.
1536                                  * The clock is precise enough, no need to step.
1537                                  */
1538                                 exit(0);
1539                         }
1540 #if USING_INITIAL_FREQ_ESTIMATION
1541                         /* This is the first update received and the frequency
1542                          * has not been initialized. The first thing to do
1543                          * is directly measure the oscillator frequency.
1544                          */
1545                         set_new_values(STATE_FREQ, offset, recv_time);
1546 #else
1547                         set_new_values(STATE_SYNC, offset, recv_time);
1548 #endif
1549                         VERB4 bb_error_msg("transitioning to FREQ, datapoint ignored");
1550                         return 0; /* "leave poll interval as is" */
1551
1552 #if 0 /* this is dead code for now */
1553                 case STATE_FSET:
1554                         /* This is the first update and the frequency
1555                          * has been initialized. Adjust the phase, but
1556                          * don't adjust the frequency until the next update.
1557                          */
1558                         set_new_values(STATE_SYNC, offset, recv_time);
1559                         /* freq_drift remains 0 */
1560                         break;
1561 #endif
1562
1563 #if USING_INITIAL_FREQ_ESTIMATION
1564                 case STATE_FREQ:
1565                         /* since_last_update >= WATCH_THRESHOLD, we waited enough.
1566                          * Correct the phase and frequency and switch to SYNC state.
1567                          * freq_drift was already estimated (see code above)
1568                          */
1569                         set_new_values(STATE_SYNC, offset, recv_time);
1570                         break;
1571 #endif
1572
1573                 default:
1574 #if !USING_KERNEL_PLL_LOOP
1575                         /* Compute freq_drift due to PLL and FLL contributions.
1576                          *
1577                          * The FLL and PLL frequency gain constants
1578                          * depend on the poll interval and Allan
1579                          * intercept. The FLL is not used below one-half
1580                          * the Allan intercept. Above that the loop gain
1581                          * increases in steps to 1 / AVG.
1582                          */
1583                         if ((1 << G.poll_exp) > ALLAN / 2) {
1584                                 etemp = FLL - G.poll_exp;
1585                                 if (etemp < AVG)
1586                                         etemp = AVG;
1587                                 freq_drift += (offset - G.last_update_offset) / (MAXD(since_last_update, ALLAN) * etemp);
1588                         }
1589                         /* For the PLL the integration interval
1590                          * (numerator) is the minimum of the update
1591                          * interval and poll interval. This allows
1592                          * oversampling, but not undersampling.
1593                          */
1594                         etemp = MIND(since_last_update, (1 << G.poll_exp));
1595                         dtemp = (4 * PLL) << G.poll_exp;
1596                         freq_drift += offset * etemp / SQUARE(dtemp);
1597 #endif
1598                         set_new_values(STATE_SYNC, offset, recv_time);
1599                         break;
1600                 }
1601                 if (G.stratum != p->lastpkt_stratum + 1) {
1602                         G.stratum = p->lastpkt_stratum + 1;
1603                         run_script("stratum", offset);
1604                 }
1605         }
1606
1607         G.reftime = G.cur_time;
1608         G.ntp_status = p->lastpkt_status;
1609         G.refid = p->lastpkt_refid;
1610         G.rootdelay = p->lastpkt_rootdelay + p->lastpkt_delay;
1611         dtemp = p->filter_jitter; // SQRT(SQUARE(p->filter_jitter) + SQUARE(G.cluster_jitter));
1612         dtemp += MAXD(p->filter_dispersion + FREQ_TOLERANCE * (G.cur_time - p->lastpkt_recv_time) + abs_offset, MINDISP);
1613         G.rootdisp = p->lastpkt_rootdisp + dtemp;
1614         VERB4 bb_error_msg("updating leap/refid/reftime/rootdisp from peer %s", p->p_dotted);
1615
1616         /* We are in STATE_SYNC now, but did not do adjtimex yet.
1617          * (Any other state does not reach this, they all return earlier)
1618          * By this time, freq_drift and offset are set
1619          * to values suitable for adjtimex.
1620          */
1621 #if !USING_KERNEL_PLL_LOOP
1622         /* Calculate the new frequency drift and frequency stability (wander).
1623          * Compute the clock wander as the RMS of exponentially weighted
1624          * frequency differences. This is not used directly, but can,
1625          * along with the jitter, be a highly useful monitoring and
1626          * debugging tool.
1627          */
1628         dtemp = G.discipline_freq_drift + freq_drift;
1629         G.discipline_freq_drift = MAXD(MIND(MAXDRIFT, dtemp), -MAXDRIFT);
1630         etemp = SQUARE(G.discipline_wander);
1631         dtemp = SQUARE(dtemp);
1632         G.discipline_wander = SQRT(etemp + (dtemp - etemp) / AVG);
1633
1634         VERB4 bb_error_msg("discipline freq_drift=%.9f(int:%ld corr:%e) wander=%f",
1635                         G.discipline_freq_drift,
1636                         (long)(G.discipline_freq_drift * 65536e6),
1637                         freq_drift,
1638                         G.discipline_wander);
1639 #endif
1640         VERB4 {
1641                 memset(&tmx, 0, sizeof(tmx));
1642                 if (adjtimex(&tmx) < 0)
1643                         bb_perror_msg_and_die("adjtimex");
1644                 bb_error_msg("p adjtimex freq:%ld offset:%+ld status:0x%x tc:%ld",
1645                                 tmx.freq, tmx.offset, tmx.status, tmx.constant);
1646         }
1647
1648         memset(&tmx, 0, sizeof(tmx));
1649 #if 0
1650 //doesn't work, offset remains 0 (!) in kernel:
1651 //ntpd:  set adjtimex freq:1786097 tmx.offset:77487
1652 //ntpd: prev adjtimex freq:1786097 tmx.offset:0
1653 //ntpd:  cur adjtimex freq:1786097 tmx.offset:0
1654         tmx.modes = ADJ_FREQUENCY | ADJ_OFFSET;
1655         /* 65536 is one ppm */
1656         tmx.freq = G.discipline_freq_drift * 65536e6;
1657 #endif
1658         tmx.modes = ADJ_OFFSET | ADJ_STATUS | ADJ_TIMECONST;// | ADJ_MAXERROR | ADJ_ESTERROR;
1659         tmx.constant = (int)G.poll_exp - 4;
1660         /* EXPERIMENTAL.
1661          * The below if statement should be unnecessary, but...
1662          * It looks like Linux kernel's PLL is far too gentle in changing
1663          * tmx.freq in response to clock offset. Offset keeps growing
1664          * and eventually we fall back to smaller poll intervals.
1665          * We can make correction more agressive (about x2) by supplying
1666          * PLL time constant which is one less than the real one.
1667          * To be on a safe side, let's do it only if offset is significantly
1668          * larger than jitter.
1669          */
1670         if (G.offset_to_jitter_ratio >= TIMECONST_HACK_GATE)
1671                 tmx.constant--;
1672         tmx.offset = (long)(offset * 1000000); /* usec */
1673         if (SLEW_THRESHOLD < STEP_THRESHOLD) {
1674                 if (tmx.offset > (long)(SLEW_THRESHOLD * 1000000)) {
1675                         tmx.offset = (long)(SLEW_THRESHOLD * 1000000);
1676                         tmx.constant--;
1677                 }
1678                 if (tmx.offset < -(long)(SLEW_THRESHOLD * 1000000)) {
1679                         tmx.offset = -(long)(SLEW_THRESHOLD * 1000000);
1680                         tmx.constant--;
1681                 }
1682         }
1683         if (tmx.constant < 0)
1684                 tmx.constant = 0;
1685
1686         tmx.status = STA_PLL;
1687         if (G.ntp_status & LI_PLUSSEC)
1688                 tmx.status |= STA_INS;
1689         if (G.ntp_status & LI_MINUSSEC)
1690                 tmx.status |= STA_DEL;
1691
1692         //tmx.esterror = (uint32_t)(clock_jitter * 1e6);
1693         //tmx.maxerror = (uint32_t)((sys_rootdelay / 2 + sys_rootdisp) * 1e6);
1694         rc = adjtimex(&tmx);
1695         if (rc < 0)
1696                 bb_perror_msg_and_die("adjtimex");
1697         /* NB: here kernel returns constant == G.poll_exp, not == G.poll_exp - 4.
1698          * Not sure why. Perhaps it is normal.
1699          */
1700         VERB4 bb_error_msg("adjtimex:%d freq:%ld offset:%+ld status:0x%x",
1701                                 rc, tmx.freq, tmx.offset, tmx.status);
1702         G.kernel_freq_drift = tmx.freq / 65536;
1703         VERB2 bb_error_msg("update from:%s offset:%+f delay:%f jitter:%f clock drift:%+.3fppm tc:%d",
1704                         p->p_dotted,
1705                         offset,
1706                         p->lastpkt_delay,
1707                         G.discipline_jitter,
1708                         (double)tmx.freq / 65536,
1709                         (int)tmx.constant
1710         );
1711
1712         return 1; /* "ok to increase poll interval" */
1713 }
1714
1715
1716 /*
1717  * We've got a new reply packet from a peer, process it
1718  * (helpers first)
1719  */
1720 static unsigned
1721 poll_interval(int upper_bound)
1722 {
1723         unsigned interval, r, mask;
1724         interval = 1 << G.poll_exp;
1725         if (interval > upper_bound)
1726                 interval = upper_bound;
1727         mask = ((interval-1) >> 4) | 1;
1728         r = rand();
1729         interval += r & mask; /* ~ random(0..1) * interval/16 */
1730         VERB4 bb_error_msg("chose poll interval:%u (poll_exp:%d)", interval, G.poll_exp);
1731         return interval;
1732 }
1733 static void
1734 adjust_poll(int count)
1735 {
1736         G.polladj_count += count;
1737         if (G.polladj_count > POLLADJ_LIMIT) {
1738                 G.polladj_count = 0;
1739                 if (G.poll_exp < MAXPOLL) {
1740                         G.poll_exp++;
1741                         VERB4 bb_error_msg("polladj: discipline_jitter:%f ++poll_exp=%d",
1742                                         G.discipline_jitter, G.poll_exp);
1743                 }
1744         } else if (G.polladj_count < -POLLADJ_LIMIT || (count < 0 && G.poll_exp > BIGPOLL)) {
1745                 G.polladj_count = 0;
1746                 if (G.poll_exp > MINPOLL) {
1747                         llist_t *item;
1748
1749                         G.poll_exp--;
1750                         /* Correct p->next_action_time in each peer
1751                          * which waits for sending, so that they send earlier.
1752                          * Old pp->next_action_time are on the order
1753                          * of t + (1 << old_poll_exp) + small_random,
1754                          * we simply need to subtract ~half of that.
1755                          */
1756                         for (item = G.ntp_peers; item != NULL; item = item->link) {
1757                                 peer_t *pp = (peer_t *) item->data;
1758                                 if (pp->p_fd < 0)
1759                                         pp->next_action_time -= (1 << G.poll_exp);
1760                         }
1761                         VERB4 bb_error_msg("polladj: discipline_jitter:%f --poll_exp=%d",
1762                                         G.discipline_jitter, G.poll_exp);
1763                 }
1764         } else {
1765                 VERB4 bb_error_msg("polladj: count:%d", G.polladj_count);
1766         }
1767 }
1768 static NOINLINE void
1769 recv_and_process_peer_pkt(peer_t *p)
1770 {
1771         int         rc;
1772         ssize_t     size;
1773         msg_t       msg;
1774         double      T1, T2, T3, T4;
1775         double      offset;
1776         double      prev_delay, delay;
1777         unsigned    interval;
1778         datapoint_t *datapoint;
1779         peer_t      *q;
1780
1781         offset = 0;
1782
1783         /* We can recvfrom here and check from.IP, but some multihomed
1784          * ntp servers reply from their *other IP*.
1785          * TODO: maybe we should check at least what we can: from.port == 123?
1786          */
1787  recv_again:
1788         size = recv(p->p_fd, &msg, sizeof(msg), MSG_DONTWAIT);
1789         if (size < 0) {
1790                 if (errno == EINTR)
1791                         /* Signal caught */
1792                         goto recv_again;
1793                 if (errno == EAGAIN)
1794                         /* There was no packet after all
1795                          * (poll() returning POLLIN for a fd
1796                          * is not a ironclad guarantee that data is there)
1797                          */
1798                         return;
1799                 /*
1800                  * If you need a different handling for a specific
1801                  * errno, always explain it in comment.
1802                  */
1803                 bb_perror_msg_and_die("recv(%s) error", p->p_dotted);
1804         }
1805
1806         if (size != NTP_MSGSIZE_NOAUTH && size != NTP_MSGSIZE) {
1807                 bb_error_msg("malformed packet received from %s", p->p_dotted);
1808                 return;
1809         }
1810
1811         if (msg.m_orgtime.int_partl != p->p_xmt_msg.m_xmttime.int_partl
1812          || msg.m_orgtime.fractionl != p->p_xmt_msg.m_xmttime.fractionl
1813         ) {
1814                 /* Somebody else's packet */
1815                 return;
1816         }
1817
1818         /* We do not expect any more packets from this peer for now.
1819          * Closing the socket informs kernel about it.
1820          * We open a new socket when we send a new query.
1821          */
1822         close(p->p_fd);
1823         p->p_fd = -1;
1824
1825         if ((msg.m_status & LI_ALARM) == LI_ALARM
1826          || msg.m_stratum == 0
1827          || msg.m_stratum > NTP_MAXSTRATUM
1828         ) {
1829                 bb_error_msg("reply from %s: peer is unsynced", p->p_dotted);
1830                 /*
1831                  * Stratum 0 responses may have commands in 32-bit m_refid field:
1832                  * "DENY", "RSTR" - peer does not like us at all,
1833                  * "RATE" - peer is overloaded, reduce polling freq.
1834                  * If poll interval is small, increase it.
1835                  */
1836                 if (G.poll_exp < BIGPOLL)
1837                         goto increase_interval;
1838                 goto pick_normal_interval;
1839         }
1840
1841 //      /* Verify valid root distance */
1842 //      if (msg.m_rootdelay / 2 + msg.m_rootdisp >= MAXDISP || p->lastpkt_reftime > msg.m_xmt)
1843 //              return;                 /* invalid header values */
1844
1845         /*
1846          * From RFC 2030 (with a correction to the delay math):
1847          *
1848          * Timestamp Name          ID   When Generated
1849          * ------------------------------------------------------------
1850          * Originate Timestamp     T1   time request sent by client
1851          * Receive Timestamp       T2   time request received by server
1852          * Transmit Timestamp      T3   time reply sent by server
1853          * Destination Timestamp   T4   time reply received by client
1854          *
1855          * The roundtrip delay and local clock offset are defined as
1856          *
1857          * delay = (T4 - T1) - (T3 - T2); offset = ((T2 - T1) + (T3 - T4)) / 2
1858          */
1859         T1 = p->p_xmttime;
1860         T2 = lfp_to_d(msg.m_rectime);
1861         T3 = lfp_to_d(msg.m_xmttime);
1862         T4 = G.cur_time;
1863
1864         /* The delay calculation is a special case. In cases where the
1865          * server and client clocks are running at different rates and
1866          * with very fast networks, the delay can appear negative. In
1867          * order to avoid violating the Principle of Least Astonishment,
1868          * the delay is clamped not less than the system precision.
1869          */
1870         delay = (T4 - T1) - (T3 - T2);
1871         if (delay < G_precision_sec)
1872                 delay = G_precision_sec;
1873         /*
1874          * If this packet's delay is much bigger than the last one,
1875          * it's better to just ignore it than use its much less precise value.
1876          */
1877         prev_delay = p->p_raw_delay;
1878         p->p_raw_delay = delay;
1879         if (p->reachable_bits && delay > prev_delay * BAD_DELAY_GROWTH) {
1880                 bb_error_msg("reply from %s: delay %f is too high, ignoring", p->p_dotted, delay);
1881                 goto pick_normal_interval;
1882         }
1883
1884         p->lastpkt_delay = delay;
1885         p->lastpkt_recv_time = T4;
1886         VERB6 bb_error_msg("%s->lastpkt_recv_time=%f", p->p_dotted, p->lastpkt_recv_time);
1887         p->lastpkt_status = msg.m_status;
1888         p->lastpkt_stratum = msg.m_stratum;
1889         p->lastpkt_rootdelay = sfp_to_d(msg.m_rootdelay);
1890         p->lastpkt_rootdisp = sfp_to_d(msg.m_rootdisp);
1891         p->lastpkt_refid = msg.m_refid;
1892
1893         p->datapoint_idx = p->reachable_bits ? (p->datapoint_idx + 1) % NUM_DATAPOINTS : 0;
1894         datapoint = &p->filter_datapoint[p->datapoint_idx];
1895         datapoint->d_recv_time = T4;
1896         datapoint->d_offset    = offset = ((T2 - T1) + (T3 - T4)) / 2;
1897         datapoint->d_dispersion = LOG2D(msg.m_precision_exp) + G_precision_sec;
1898         if (!p->reachable_bits) {
1899                 /* 1st datapoint ever - replicate offset in every element */
1900                 int i;
1901                 for (i = 0; i < NUM_DATAPOINTS; i++) {
1902                         p->filter_datapoint[i].d_offset = offset;
1903                 }
1904         }
1905
1906         p->reachable_bits |= 1;
1907         if ((MAX_VERBOSE && G.verbose) || (option_mask32 & OPT_w)) {
1908                 bb_error_msg("reply from %s: offset:%+f delay:%f status:0x%02x strat:%d refid:0x%08x rootdelay:%f reach:0x%02x",
1909                         p->p_dotted,
1910                         offset,
1911                         p->lastpkt_delay,
1912                         p->lastpkt_status,
1913                         p->lastpkt_stratum,
1914                         p->lastpkt_refid,
1915                         p->lastpkt_rootdelay,
1916                         p->reachable_bits
1917                         /* not shown: m_ppoll, m_precision_exp, m_rootdisp,
1918                          * m_reftime, m_orgtime, m_rectime, m_xmttime
1919                          */
1920                 );
1921         }
1922
1923         /* Muck with statictics and update the clock */
1924         filter_datapoints(p);
1925         q = select_and_cluster();
1926         rc = 0;
1927         if (q) {
1928                 if (!(option_mask32 & OPT_w)) {
1929                         rc = update_local_clock(q);
1930 #if 0
1931 //Disabled this because there is a case where largish offsets
1932 //are unavoidable: if network round-trip delay is, say, ~0.6s,
1933 //error in offset estimation would be ~delay/2 ~= 0.3s.
1934 //Thus, offsets will be usually in -0.3...0.3s range.
1935 //In this case, this code would keep poll interval small,
1936 //but it won't be helping.
1937 //BIGOFF check below deals with a case of seeing multi-second offsets.
1938
1939                         /* If drift is dangerously large, immediately
1940                          * drop poll interval one step down.
1941                          */
1942                         if (fabs(q->filter_offset) >= POLLDOWN_OFFSET) {
1943                                 VERB4 bb_error_msg("offset:%+f > POLLDOWN_OFFSET", q->filter_offset);
1944                                 adjust_poll(-POLLADJ_LIMIT * 3);
1945                                 rc = 0;
1946                         }
1947 #endif
1948                 }
1949         } else {
1950                 /* No peer selected.
1951                  * If poll interval is small, increase it.
1952                  */
1953                 if (G.poll_exp < BIGPOLL)
1954                         goto increase_interval;
1955         }
1956
1957         if (rc != 0) {
1958                 /* Adjust the poll interval by comparing the current offset
1959                  * with the clock jitter. If the offset is less than
1960                  * the clock jitter times a constant, then the averaging interval
1961                  * is increased, otherwise it is decreased. A bit of hysteresis
1962                  * helps calm the dance. Works best using burst mode.
1963                  */
1964                 if (rc > 0 && G.offset_to_jitter_ratio <= POLLADJ_GATE) {
1965                         /* was += G.poll_exp but it is a bit
1966                          * too optimistic for my taste at high poll_exp's */
1967  increase_interval:
1968                         adjust_poll(MINPOLL);
1969                 } else {
1970                         VERB3 if (rc > 0)
1971                                 bb_error_msg("want smaller interval: offset/jitter = %u",
1972                                         G.offset_to_jitter_ratio);
1973                         adjust_poll(-G.poll_exp * 2);
1974                 }
1975         }
1976
1977         /* Decide when to send new query for this peer */
1978  pick_normal_interval:
1979         interval = poll_interval(INT_MAX);
1980         if (fabs(offset) >= BIGOFF && interval > BIGOFF_INTERVAL) {
1981                 /* If we are synced, offsets are less than SLEW_THRESHOLD,
1982                  * or at the very least not much larger than it.
1983                  * Now we see a largish one.
1984                  * Either this peer is feeling bad, or packet got corrupted,
1985                  * or _our_ clock is wrong now and _all_ peers will show similar
1986                  * largish offsets too.
1987                  * I observed this with laptop suspend stopping clock.
1988                  * In any case, it makes sense to make next request soonish:
1989                  * cases 1 and 2: get a better datapoint,
1990                  * case 3: allows to resync faster.
1991                  */
1992                 interval = BIGOFF_INTERVAL;
1993         }
1994
1995         set_next(p, interval);
1996 }
1997
1998 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
1999 static NOINLINE void
2000 recv_and_process_client_pkt(void /*int fd*/)
2001 {
2002         ssize_t          size;
2003         //uint8_t          version;
2004         len_and_sockaddr *to;
2005         struct sockaddr  *from;
2006         msg_t            msg;
2007         uint8_t          query_status;
2008         l_fixedpt_t      query_xmttime;
2009
2010         to = get_sock_lsa(G_listen_fd);
2011         from = xzalloc(to->len);
2012
2013         size = recv_from_to(G_listen_fd, &msg, sizeof(msg), MSG_DONTWAIT, from, &to->u.sa, to->len);
2014         if (size != NTP_MSGSIZE_NOAUTH && size != NTP_MSGSIZE) {
2015                 char *addr;
2016                 if (size < 0) {
2017                         if (errno == EAGAIN)
2018                                 goto bail;
2019                         bb_perror_msg_and_die("recv");
2020                 }
2021                 addr = xmalloc_sockaddr2dotted_noport(from);
2022                 bb_error_msg("malformed packet received from %s: size %u", addr, (int)size);
2023                 free(addr);
2024                 goto bail;
2025         }
2026
2027         query_status = msg.m_status;
2028         query_xmttime = msg.m_xmttime;
2029
2030         /* Build a reply packet */
2031         memset(&msg, 0, sizeof(msg));
2032         msg.m_status = G.stratum < MAXSTRAT ? (G.ntp_status & LI_MASK) : LI_ALARM;
2033         msg.m_status |= (query_status & VERSION_MASK);
2034         msg.m_status |= ((query_status & MODE_MASK) == MODE_CLIENT) ?
2035                         MODE_SERVER : MODE_SYM_PAS;
2036         msg.m_stratum = G.stratum;
2037         msg.m_ppoll = G.poll_exp;
2038         msg.m_precision_exp = G_precision_exp;
2039         /* this time was obtained between poll() and recv() */
2040         msg.m_rectime = d_to_lfp(G.cur_time);
2041         msg.m_xmttime = d_to_lfp(gettime1900d()); /* this instant */
2042         if (G.peer_cnt == 0) {
2043                 /* we have no peers: "stratum 1 server" mode. reftime = our own time */
2044                 G.reftime = G.cur_time;
2045         }
2046         msg.m_reftime = d_to_lfp(G.reftime);
2047         msg.m_orgtime = query_xmttime;
2048         msg.m_rootdelay = d_to_sfp(G.rootdelay);
2049 //simple code does not do this, fix simple code!
2050         msg.m_rootdisp = d_to_sfp(G.rootdisp);
2051         //version = (query_status & VERSION_MASK); /* ... >> VERSION_SHIFT - done below instead */
2052         msg.m_refid = G.refid; // (version > (3 << VERSION_SHIFT)) ? G.refid : G.refid3;
2053
2054         /* We reply from the local address packet was sent to,
2055          * this makes to/from look swapped here: */
2056         do_sendto(G_listen_fd,
2057                 /*from:*/ &to->u.sa, /*to:*/ from, /*addrlen:*/ to->len,
2058                 &msg, size);
2059
2060  bail:
2061         free(to);
2062         free(from);
2063 }
2064 #endif
2065
2066 /* Upstream ntpd's options:
2067  *
2068  * -4   Force DNS resolution of host names to the IPv4 namespace.
2069  * -6   Force DNS resolution of host names to the IPv6 namespace.
2070  * -a   Require cryptographic authentication for broadcast client,
2071  *      multicast client and symmetric passive associations.
2072  *      This is the default.
2073  * -A   Do not require cryptographic authentication for broadcast client,
2074  *      multicast client and symmetric passive associations.
2075  *      This is almost never a good idea.
2076  * -b   Enable the client to synchronize to broadcast servers.
2077  * -c conffile
2078  *      Specify the name and path of the configuration file,
2079  *      default /etc/ntp.conf
2080  * -d   Specify debugging mode. This option may occur more than once,
2081  *      with each occurrence indicating greater detail of display.
2082  * -D level
2083  *      Specify debugging level directly.
2084  * -f driftfile
2085  *      Specify the name and path of the frequency file.
2086  *      This is the same operation as the "driftfile FILE"
2087  *      configuration command.
2088  * -g   Normally, ntpd exits with a message to the system log
2089  *      if the offset exceeds the panic threshold, which is 1000 s
2090  *      by default. This option allows the time to be set to any value
2091  *      without restriction; however, this can happen only once.
2092  *      If the threshold is exceeded after that, ntpd will exit
2093  *      with a message to the system log. This option can be used
2094  *      with the -q and -x options. See the tinker command for other options.
2095  * -i jaildir
2096  *      Chroot the server to the directory jaildir. This option also implies
2097  *      that the server attempts to drop root privileges at startup
2098  *      (otherwise, chroot gives very little additional security).
2099  *      You may need to also specify a -u option.
2100  * -k keyfile
2101  *      Specify the name and path of the symmetric key file,
2102  *      default /etc/ntp/keys. This is the same operation
2103  *      as the "keys FILE" configuration command.
2104  * -l logfile
2105  *      Specify the name and path of the log file. The default
2106  *      is the system log file. This is the same operation as
2107  *      the "logfile FILE" configuration command.
2108  * -L   Do not listen to virtual IPs. The default is to listen.
2109  * -n   Don't fork.
2110  * -N   To the extent permitted by the operating system,
2111  *      run the ntpd at the highest priority.
2112  * -p pidfile
2113  *      Specify the name and path of the file used to record the ntpd
2114  *      process ID. This is the same operation as the "pidfile FILE"
2115  *      configuration command.
2116  * -P priority
2117  *      To the extent permitted by the operating system,
2118  *      run the ntpd at the specified priority.
2119  * -q   Exit the ntpd just after the first time the clock is set.
2120  *      This behavior mimics that of the ntpdate program, which is
2121  *      to be retired. The -g and -x options can be used with this option.
2122  *      Note: The kernel time discipline is disabled with this option.
2123  * -r broadcastdelay
2124  *      Specify the default propagation delay from the broadcast/multicast
2125  *      server to this client. This is necessary only if the delay
2126  *      cannot be computed automatically by the protocol.
2127  * -s statsdir
2128  *      Specify the directory path for files created by the statistics
2129  *      facility. This is the same operation as the "statsdir DIR"
2130  *      configuration command.
2131  * -t key
2132  *      Add a key number to the trusted key list. This option can occur
2133  *      more than once.
2134  * -u user[:group]
2135  *      Specify a user, and optionally a group, to switch to.
2136  * -v variable
2137  * -V variable
2138  *      Add a system variable listed by default.
2139  * -x   Normally, the time is slewed if the offset is less than the step
2140  *      threshold, which is 128 ms by default, and stepped if above
2141  *      the threshold. This option sets the threshold to 600 s, which is
2142  *      well within the accuracy window to set the clock manually.
2143  *      Note: since the slew rate of typical Unix kernels is limited
2144  *      to 0.5 ms/s, each second of adjustment requires an amortization
2145  *      interval of 2000 s. Thus, an adjustment as much as 600 s
2146  *      will take almost 14 days to complete. This option can be used
2147  *      with the -g and -q options. See the tinker command for other options.
2148  *      Note: The kernel time discipline is disabled with this option.
2149  */
2150
2151 /* By doing init in a separate function we decrease stack usage
2152  * in main loop.
2153  */
2154 static NOINLINE void ntp_init(char **argv)
2155 {
2156         unsigned opts;
2157         llist_t *peers;
2158
2159         srand(getpid());
2160
2161         if (getuid())
2162                 bb_error_msg_and_die(bb_msg_you_must_be_root);
2163
2164         /* Set some globals */
2165         G.discipline_jitter = G_precision_sec;
2166         G.stratum = MAXSTRAT;
2167         if (BURSTPOLL != 0)
2168                 G.poll_exp = BURSTPOLL; /* speeds up initial sync */
2169         G.last_script_run = G.reftime = G.last_update_recv_time = gettime1900d(); /* sets G.cur_time too */
2170
2171         /* Parse options */
2172         peers = NULL;
2173         opt_complementary = "dd:p::wn"         /* -d: counter; -p: list; -w implies -n */
2174                 IF_FEATURE_NTPD_SERVER(":Il"); /* -I implies -l */
2175         opts = getopt32(argv,
2176                         "nqNx" /* compat */
2177                         "wp:S:"IF_FEATURE_NTPD_SERVER("l") /* NOT compat */
2178                         IF_FEATURE_NTPD_SERVER("I:") /* compat */
2179                         "d" /* compat */
2180                         "46aAbgL", /* compat, ignored */
2181                         &peers,&G.script_name,
2182 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
2183                         &G.if_name,
2184 #endif
2185                         &G.verbose);
2186
2187 //      if (opts & OPT_x) /* disable stepping, only slew is allowed */
2188 //              G.time_was_stepped = 1;
2189         if (peers) {
2190                 while (peers)
2191                         add_peers(llist_pop(&peers));
2192         }
2193 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_CONF
2194         else {
2195                 parser_t *parser;
2196                 char *token[3];
2197
2198                 parser = config_open("/etc/ntp.conf");
2199                 while (config_read(parser, token, 3, 1, "# \t", PARSE_NORMAL)) {
2200                         if (strcmp(token[0], "server") == 0 && token[1]) {
2201                                 add_peers(token[1]);
2202                                 continue;
2203                         }
2204                         bb_error_msg("skipping %s:%u: unimplemented command '%s'",
2205                                 "/etc/ntp.conf", parser->lineno, token[0]
2206                         );
2207                 }
2208                 config_close(parser);
2209         }
2210 #endif
2211         if (G.peer_cnt == 0) {
2212                 if (!(opts & OPT_l))
2213                         bb_show_usage();
2214                 /* -l but no peers: "stratum 1 server" mode */
2215                 G.stratum = 1;
2216         }
2217 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
2218         G_listen_fd = -1;
2219         if (opts & OPT_l) {
2220                 G_listen_fd = create_and_bind_dgram_or_die(NULL, 123);
2221                 if (opts & OPT_I) {
2222                         if (setsockopt_bindtodevice(G_listen_fd, G.if_name))
2223                                 xfunc_die();
2224                 }
2225                 socket_want_pktinfo(G_listen_fd);
2226                 setsockopt_int(G_listen_fd, IPPROTO_IP, IP_TOS, IPTOS_LOWDELAY);
2227         }
2228 #endif
2229         if (!(opts & OPT_n)) {
2230                 bb_daemonize_or_rexec(DAEMON_DEVNULL_STDIO, argv);
2231                 logmode = LOGMODE_NONE;
2232         }
2233         /* I hesitate to set -20 prio. -15 should be high enough for timekeeping */
2234         if (opts & OPT_N)
2235                 setpriority(PRIO_PROCESS, 0, -15);
2236
2237         /* If network is up, syncronization occurs in ~10 seconds.
2238          * We give "ntpd -q" 10 seconds to get first reply,
2239          * then another 50 seconds to finish syncing.
2240          *
2241          * I tested ntpd 4.2.6p1 and apparently it never exits
2242          * (will try forever), but it does not feel right.
2243          * The goal of -q is to act like ntpdate: set time
2244          * after a reasonably small period of polling, or fail.
2245          */
2246         if (opts & OPT_q) {
2247                 option_mask32 |= OPT_qq;
2248                 alarm(10);
2249         }
2250
2251         bb_signals(0
2252                 | (1 << SIGTERM)
2253                 | (1 << SIGINT)
2254                 | (1 << SIGALRM)
2255                 , record_signo
2256         );
2257         bb_signals(0
2258                 | (1 << SIGPIPE)
2259                 | (1 << SIGCHLD)
2260                 , SIG_IGN
2261         );
2262 }
2263
2264 int ntpd_main(int argc UNUSED_PARAM, char **argv) MAIN_EXTERNALLY_VISIBLE;
2265 int ntpd_main(int argc UNUSED_PARAM, char **argv)
2266 {
2267 #undef G
2268         struct globals G;
2269         struct pollfd *pfd;
2270         peer_t **idx2peer;
2271         unsigned cnt;
2272
2273         memset(&G, 0, sizeof(G));
2274         SET_PTR_TO_GLOBALS(&G);
2275
2276         ntp_init(argv);
2277
2278         /* If ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER, + 1 for listen_fd: */
2279         cnt = G.peer_cnt + ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER;
2280         idx2peer = xzalloc(sizeof(idx2peer[0]) * cnt);
2281         pfd = xzalloc(sizeof(pfd[0]) * cnt);
2282
2283         /* Countdown: we never sync before we sent INITIAL_SAMPLES+1
2284          * packets to each peer.
2285          * NB: if some peer is not responding, we may end up sending
2286          * fewer packets to it and more to other peers.
2287          * NB2: sync usually happens using INITIAL_SAMPLES packets,
2288          * since last reply does not come back instantaneously.
2289          */
2290         cnt = G.peer_cnt * (INITIAL_SAMPLES + 1);
2291
2292         write_pidfile(CONFIG_PID_FILE_PATH "/ntpd.pid");
2293
2294         while (!bb_got_signal) {
2295                 llist_t *item;
2296                 unsigned i, j;
2297                 int nfds, timeout;
2298                 double nextaction;
2299
2300                 /* Nothing between here and poll() blocks for any significant time */
2301
2302                 nextaction = G.cur_time + 3600;
2303
2304                 i = 0;
2305 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
2306                 if (G_listen_fd != -1) {
2307                         pfd[0].fd = G_listen_fd;
2308                         pfd[0].events = POLLIN;
2309                         i++;
2310                 }
2311 #endif
2312                 /* Pass over peer list, send requests, time out on receives */
2313                 for (item = G.ntp_peers; item != NULL; item = item->link) {
2314                         peer_t *p = (peer_t *) item->data;
2315
2316                         if (p->next_action_time <= G.cur_time) {
2317                                 if (p->p_fd == -1) {
2318                                         /* Time to send new req */
2319                                         if (--cnt == 0) {
2320                                                 VERB4 bb_error_msg("disabling burst mode");
2321                                                 G.polladj_count = 0;
2322                                                 G.poll_exp = MINPOLL;
2323                                         }
2324                                         send_query_to_peer(p);
2325                                 } else {
2326                                         /* Timed out waiting for reply */
2327                                         close(p->p_fd);
2328                                         p->p_fd = -1;
2329                                         /* If poll interval is small, increase it */
2330                                         if (G.poll_exp < BIGPOLL)
2331                                                 adjust_poll(MINPOLL);
2332                                         timeout = poll_interval(NOREPLY_INTERVAL);
2333                                         bb_error_msg("timed out waiting for %s, reach 0x%02x, next query in %us",
2334                                                         p->p_dotted, p->reachable_bits, timeout);
2335                                         set_next(p, timeout);
2336                                 }
2337                         }
2338
2339                         if (p->next_action_time < nextaction)
2340                                 nextaction = p->next_action_time;
2341
2342                         if (p->p_fd >= 0) {
2343                                 /* Wait for reply from this peer */
2344                                 pfd[i].fd = p->p_fd;
2345                                 pfd[i].events = POLLIN;
2346                                 idx2peer[i] = p;
2347                                 i++;
2348                         }
2349                 }
2350
2351                 timeout = nextaction - G.cur_time;
2352                 if (timeout < 0)
2353                         timeout = 0;
2354                 timeout++; /* (nextaction - G.cur_time) rounds down, compensating */
2355
2356                 /* Here we may block */
2357                 VERB2 {
2358                         if (i > (ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER && G_listen_fd != -1)) {
2359                                 /* We wait for at least one reply.
2360                                  * Poll for it, without wasting time for message.
2361                                  * Since replies often come under 1 second, this also
2362                                  * reduces clutter in logs.
2363                                  */
2364                                 nfds = poll(pfd, i, 1000);
2365                                 if (nfds != 0)
2366                                         goto did_poll;
2367                                 if (--timeout <= 0)
2368                                         goto did_poll;
2369                         }
2370                         bb_error_msg("poll:%us sockets:%u interval:%us", timeout, i, 1 << G.poll_exp);
2371                 }
2372                 nfds = poll(pfd, i, timeout * 1000);
2373  did_poll:
2374                 gettime1900d(); /* sets G.cur_time */
2375                 if (nfds <= 0) {
2376                         if (!bb_got_signal /* poll wasn't interrupted by a signal */
2377                          && G.cur_time - G.last_script_run > 11*60
2378                         ) {
2379                                 /* Useful for updating battery-backed RTC and such */
2380                                 run_script("periodic", G.last_update_offset);
2381                                 gettime1900d(); /* sets G.cur_time */
2382                         }
2383                         goto check_unsync;
2384                 }
2385
2386                 /* Process any received packets */
2387                 j = 0;
2388 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
2389                 if (G.listen_fd != -1) {
2390                         if (pfd[0].revents /* & (POLLIN|POLLERR)*/) {
2391                                 nfds--;
2392                                 recv_and_process_client_pkt(/*G.listen_fd*/);
2393                                 gettime1900d(); /* sets G.cur_time */
2394                         }
2395                         j = 1;
2396                 }
2397 #endif
2398                 for (; nfds != 0 && j < i; j++) {
2399                         if (pfd[j].revents /* & (POLLIN|POLLERR)*/) {
2400                                 /*
2401                                  * At init, alarm was set to 10 sec.
2402                                  * Now we did get a reply.
2403                                  * Increase timeout to 50 seconds to finish syncing.
2404                                  */
2405                                 if (option_mask32 & OPT_qq) {
2406                                         option_mask32 &= ~OPT_qq;
2407                                         alarm(50);
2408                                 }
2409                                 nfds--;
2410                                 recv_and_process_peer_pkt(idx2peer[j]);
2411                                 gettime1900d(); /* sets G.cur_time */
2412                         }
2413                 }
2414
2415  check_unsync:
2416                 if (G.ntp_peers && G.stratum != MAXSTRAT) {
2417                         for (item = G.ntp_peers; item != NULL; item = item->link) {
2418                                 peer_t *p = (peer_t *) item->data;
2419                                 if (p->reachable_bits)
2420                                         goto have_reachable_peer;
2421                         }
2422                         /* No peer responded for last 8 packets, panic */
2423                         clamp_pollexp_and_set_MAXSTRAT();
2424                         run_script("unsync", 0.0);
2425  have_reachable_peer: ;
2426                 }
2427         } /* while (!bb_got_signal) */
2428
2429         remove_pidfile(CONFIG_PID_FILE_PATH "/ntpd.pid");
2430         kill_myself_with_sig(bb_got_signal);
2431 }
2432
2433
2434
2435
2436
2437
2438 /*** openntpd-4.6 uses only adjtime, not adjtimex ***/
2439
2440 /*** ntp-4.2.6/ntpd/ntp_loopfilter.c - adjtimex usage ***/
2441
2442 #if 0
2443 static double
2444 direct_freq(double fp_offset)
2445 {
2446 #ifdef KERNEL_PLL
2447         /*
2448          * If the kernel is enabled, we need the residual offset to
2449          * calculate the frequency correction.
2450          */
2451         if (pll_control && kern_enable) {
2452                 memset(&ntv, 0, sizeof(ntv));
2453                 ntp_adjtime(&ntv);
2454 #ifdef STA_NANO
2455                 clock_offset = ntv.offset / 1e9;
2456 #else /* STA_NANO */
2457                 clock_offset = ntv.offset / 1e6;
2458 #endif /* STA_NANO */
2459                 drift_comp = FREQTOD(ntv.freq);
2460         }
2461 #endif /* KERNEL_PLL */
2462         set_freq((fp_offset - clock_offset) / (current_time - clock_epoch) + drift_comp);
2463         wander_resid = 0;
2464         return drift_comp;
2465 }
2466
2467 static void
2468 set_freq(double freq) /* frequency update */
2469 {
2470         char tbuf[80];
2471
2472         drift_comp = freq;
2473
2474 #ifdef KERNEL_PLL
2475         /*
2476          * If the kernel is enabled, update the kernel frequency.
2477          */
2478         if (pll_control && kern_enable) {
2479                 memset(&ntv, 0, sizeof(ntv));
2480                 ntv.modes = MOD_FREQUENCY;
2481                 ntv.freq = DTOFREQ(drift_comp);
2482                 ntp_adjtime(&ntv);
2483                 snprintf(tbuf, sizeof(tbuf), "kernel %.3f PPM", drift_comp * 1e6);
2484                 report_event(EVNT_FSET, NULL, tbuf);
2485         } else {
2486                 snprintf(tbuf, sizeof(tbuf), "ntpd %.3f PPM", drift_comp * 1e6);
2487                 report_event(EVNT_FSET, NULL, tbuf);
2488         }
2489 #else /* KERNEL_PLL */
2490         snprintf(tbuf, sizeof(tbuf), "ntpd %.3f PPM", drift_comp * 1e6);
2491         report_event(EVNT_FSET, NULL, tbuf);
2492 #endif /* KERNEL_PLL */
2493 }
2494
2495 ...
2496 ...
2497 ...
2498
2499 #ifdef KERNEL_PLL
2500         /*
2501          * This code segment works when clock adjustments are made using
2502          * precision time kernel support and the ntp_adjtime() system
2503          * call. This support is available in Solaris 2.6 and later,
2504          * Digital Unix 4.0 and later, FreeBSD, Linux and specially
2505          * modified kernels for HP-UX 9 and Ultrix 4. In the case of the
2506          * DECstation 5000/240 and Alpha AXP, additional kernel
2507          * modifications provide a true microsecond clock and nanosecond
2508          * clock, respectively.
2509          *
2510          * Important note: The kernel discipline is used only if the
2511          * step threshold is less than 0.5 s, as anything higher can
2512          * lead to overflow problems. This might occur if some misguided
2513          * lad set the step threshold to something ridiculous.
2514          */
2515         if (pll_control && kern_enable) {
2516
2517 #define MOD_BITS (MOD_OFFSET | MOD_MAXERROR | MOD_ESTERROR | MOD_STATUS | MOD_TIMECONST)
2518
2519                 /*
2520                  * We initialize the structure for the ntp_adjtime()
2521                  * system call. We have to convert everything to
2522                  * microseconds or nanoseconds first. Do not update the
2523                  * system variables if the ext_enable flag is set. In
2524                  * this case, the external clock driver will update the
2525                  * variables, which will be read later by the local
2526                  * clock driver. Afterwards, remember the time and
2527                  * frequency offsets for jitter and stability values and
2528                  * to update the frequency file.
2529                  */
2530                 memset(&ntv,  0, sizeof(ntv));
2531                 if (ext_enable) {
2532                         ntv.modes = MOD_STATUS;
2533                 } else {
2534 #ifdef STA_NANO
2535                         ntv.modes = MOD_BITS | MOD_NANO;
2536 #else /* STA_NANO */
2537                         ntv.modes = MOD_BITS;
2538 #endif /* STA_NANO */
2539                         if (clock_offset < 0)
2540                                 dtemp = -.5;
2541                         else
2542                                 dtemp = .5;
2543 #ifdef STA_NANO
2544                         ntv.offset = (int32)(clock_offset * 1e9 + dtemp);
2545                         ntv.constant = sys_poll;
2546 #else /* STA_NANO */
2547                         ntv.offset = (int32)(clock_offset * 1e6 + dtemp);
2548                         ntv.constant = sys_poll - 4;
2549 #endif /* STA_NANO */
2550                         ntv.esterror = (u_int32)(clock_jitter * 1e6);
2551                         ntv.maxerror = (u_int32)((sys_rootdelay / 2 + sys_rootdisp) * 1e6);
2552                         ntv.status = STA_PLL;
2553
2554                         /*
2555                          * Enable/disable the PPS if requested.
2556                          */
2557                         if (pps_enable) {
2558                                 if (!(pll_status & STA_PPSTIME))
2559                                         report_event(EVNT_KERN,
2560                                                 NULL, "PPS enabled");
2561                                 ntv.status |= STA_PPSTIME | STA_PPSFREQ;
2562                         } else {
2563                                 if (pll_status & STA_PPSTIME)
2564                                         report_event(EVNT_KERN,
2565                                                 NULL, "PPS disabled");
2566                                 ntv.status &= ~(STA_PPSTIME | STA_PPSFREQ);
2567                         }
2568                         if (sys_leap == LEAP_ADDSECOND)
2569                                 ntv.status |= STA_INS;
2570                         else if (sys_leap == LEAP_DELSECOND)
2571                                 ntv.status |= STA_DEL;
2572                 }
2573
2574                 /*
2575                  * Pass the stuff to the kernel. If it squeals, turn off
2576                  * the pps. In any case, fetch the kernel offset,
2577                  * frequency and jitter.
2578                  */
2579                 if (ntp_adjtime(&ntv) == TIME_ERROR) {
2580                         if (!(ntv.status & STA_PPSSIGNAL))
2581                                 report_event(EVNT_KERN, NULL,
2582                                                 "PPS no signal");
2583                 }
2584                 pll_status = ntv.status;
2585 #ifdef STA_NANO
2586                 clock_offset = ntv.offset / 1e9;
2587 #else /* STA_NANO */
2588                 clock_offset = ntv.offset / 1e6;
2589 #endif /* STA_NANO */
2590                 clock_frequency = FREQTOD(ntv.freq);
2591
2592                 /*
2593                  * If the kernel PPS is lit, monitor its performance.
2594                  */
2595                 if (ntv.status & STA_PPSTIME) {
2596 #ifdef STA_NANO
2597                         clock_jitter = ntv.jitter / 1e9;
2598 #else /* STA_NANO */
2599                         clock_jitter = ntv.jitter / 1e6;
2600 #endif /* STA_NANO */
2601                 }
2602
2603 #if defined(STA_NANO) && NTP_API == 4
2604                 /*
2605                  * If the TAI changes, update the kernel TAI.
2606                  */
2607                 if (loop_tai != sys_tai) {
2608                         loop_tai = sys_tai;
2609                         ntv.modes = MOD_TAI;
2610                         ntv.constant = sys_tai;
2611                         ntp_adjtime(&ntv);
2612                 }
2613 #endif /* STA_NANO */
2614         }
2615 #endif /* KERNEL_PLL */
2616 #endif