networking/ntpd.c

   1 /*
   2  * NTP client/server, based on OpenNTPD 3.9p1
   3  *
   4  * Author: Adam Tkac <vonsch@gmail.com>
   5  *
   6  * Licensed under GPLv2, see file LICENSE in this tarball for details.
   7  *
   8  * Parts of OpenNTPD clock syncronization code is replaced by
   9  * code which is based on ntp-4.2.6, whuch carries the following
  10  * copyright notice:
  11  *
  12  ***********************************************************************
  13  *                                                                     *
  14  * Copyright (c) University of Delaware 1992-2009                      *
  15  *                                                                     *
  16  * Permission to use, copy, modify, and distribute this software and   *
  17  * its documentation for any purpose with or without fee is hereby     *
  18  * granted, provided that the above copyright notice appears in all    *
  19  * copies and that both the copyright notice and this permission       *
  20  * notice appear in supporting documentation, and that the name        *
  21  * University of Delaware not be used in advertising or publicity      *
  22  * pertaining to distribution of the software without specific,        *
  23  * written prior permission. The University of Delaware makes no       *
  24  * representations about the suitability this software for any         *
  25  * purpose. It is provided "as is" without express or implied          *
  26  * warranty.                                                           *
  27  *                                                                     *
  28  ***********************************************************************
  29  */
  30 #include "libbb.h"
  31 #include <math.h>
  32 #include <netinet/ip.h> /* For IPTOS_LOWDELAY definition */
  33 #include <sys/timex.h>
  34 #ifndef IPTOS_LOWDELAY
  35 # define IPTOS_LOWDELAY 0x10
  36 #endif
  37 #ifndef IP_PKTINFO
  38 # error "Sorry, your kernel has to support IP_PKTINFO"
  39 #endif
  40
  41
  42 /* Verbosity control (max level of -dddd options accepted).
  43  * max 5 is very talkative (and bloated). 2 is non-bloated,
  44  * production level setting.
  45  */
  46 #define MAX_VERBOSE     2
  47
  48
  49 #define RETRY_INTERVAL  5       /* on error, retry in N secs */
  50 #define QUERYTIME_MAX   15      /* wait for reply up to N secs */
  51
  52 #define FREQ_TOLERANCE  0.000015 /* % frequency tolerance (15 PPM) */
  53 #define MINPOLL         4       /* % minimum poll interval (6: 64 s) */
  54 #define MAXPOLL         12      /* % maximum poll interval (12: 1.1h, 17: 36.4h) (was 17) */
  55 #define MINDISP         0.01    /* % minimum dispersion (s) */
  56 #define MAXDISP         16      /* maximum dispersion (s) */
  57 #define MAXSTRAT        16      /* maximum stratum (infinity metric) */
  58 #define MAXDIST         1       /* % distance threshold (s) */
  59 #define MIN_SELECTED    1       /* % minimum intersection survivors */
  60 #define MIN_CLUSTERED   3       /* % minimum cluster survivors */
  61
  62 #define MAXDRIFT        0.000500 /* frequency drift we can correct (500 PPM) */
  63
  64 /* Clock discipline parameters and constants */
  65 #define STEP_THRESHOLD  0.128   /* step threshold (s) */
  66 #define WATCH_THRESHOLD 150     /* stepout threshold (s). std ntpd uses 900 (11 mins (!)) */
  67 /* NB: set WATCH_THRESHOLD to ~60 when debugging to save time) */
  68 #define PANIC_THRESHOLD 1000    /* panic threshold (s) */
  69
  70 /* Poll-adjust threshold.
  71  * When we see that offset is small enough compared to discipline jitter,
  72  * we grow a counter: += MINPOLL. When it goes over POLLADJ_LIMIT,
  73  * we poll_exp++. If offset isn't small, counter -= poll_exp*2,
  74  * and when it goes below -POLLADJ_LIMIT, we poll_exp--
  75  */
  76 #define POLLADJ_LIMIT   30
  77 /* If offset < POLLADJ_GATE * discipline_jitter, then we can increase
  78  * poll interval (we think we can't improve timekeeping
  79  * by staying at smaller poll).
  80  */
  81 #define POLLADJ_GATE    4
  82 /* Compromise Allan intercept (s). doc uses 1500, std ntpd uses 512 */
  83 #define ALLAN           512
  84 /* PLL loop gain */
  85 #define PLL             65536
  86 /* FLL loop gain [why it depends on MAXPOLL??] */
  87 #define FLL             (MAXPOLL + 1)
  88 /* Parameter averaging constant */
  89 #define AVG             4
  90
  91
  92 enum {
  93         NTP_VERSION     = 4,
  94         NTP_MAXSTRATUM  = 15,
  95
  96         NTP_DIGESTSIZE     = 16,
  97         NTP_MSGSIZE_NOAUTH = 48,
  98         NTP_MSGSIZE        = (NTP_MSGSIZE_NOAUTH + 4 + NTP_DIGESTSIZE),
  99
 100         /* Status Masks */
 101         MODE_MASK       = (7 << 0),
 102         VERSION_MASK    = (7 << 3),
 103         VERSION_SHIFT   = 3,
 104         LI_MASK         = (3 << 6),
 105
 106         /* Leap Second Codes (high order two bits of m_status) */
 107         LI_NOWARNING    = (0 << 6),    /* no warning */
 108         LI_PLUSSEC      = (1 << 6),    /* add a second (61 seconds) */
 109         LI_MINUSSEC     = (2 << 6),    /* minus a second (59 seconds) */
 110         LI_ALARM        = (3 << 6),    /* alarm condition */
 111
 112         /* Mode values */
 113         MODE_RES0       = 0,    /* reserved */
 114         MODE_SYM_ACT    = 1,    /* symmetric active */
 115         MODE_SYM_PAS    = 2,    /* symmetric passive */
 116         MODE_CLIENT     = 3,    /* client */
 117         MODE_SERVER     = 4,    /* server */
 118         MODE_BROADCAST  = 5,    /* broadcast */
 119         MODE_RES1       = 6,    /* reserved for NTP control message */
 120         MODE_RES2       = 7,    /* reserved for private use */
 121 };
 122
 123 //TODO: better base selection
 124 #define OFFSET_1900_1970 2208988800UL  /* 1970 - 1900 in seconds */
 125
 126 #define NUM_DATAPOINTS  8
 127
 128 typedef struct {
 129         uint32_t int_partl;
 130         uint32_t fractionl;
 131 } l_fixedpt_t;
 132
 133 typedef struct {
 134         uint16_t int_parts;
 135         uint16_t fractions;
 136 } s_fixedpt_t;
 137
 138 typedef struct {
 139         uint8_t     m_status;     /* status of local clock and leap info */
 140         uint8_t     m_stratum;
 141         uint8_t     m_ppoll;      /* poll value */
 142         int8_t      m_precision_exp;
 143         s_fixedpt_t m_rootdelay;
 144         s_fixedpt_t m_rootdisp;
 145         uint32_t    m_refid;
 146         l_fixedpt_t m_reftime;
 147         l_fixedpt_t m_orgtime;
 148         l_fixedpt_t m_rectime;
 149         l_fixedpt_t m_xmttime;
 150         uint32_t    m_keyid;
 151         uint8_t     m_digest[NTP_DIGESTSIZE];
 152 } msg_t;
 153
 154 typedef struct {
 155         double d_recv_time;
 156         double d_offset;
 157         double d_dispersion;
 158 } datapoint_t;
 159
 160 typedef struct {
 161         len_and_sockaddr *p_lsa;
 162         char             *p_dotted;
 163         /* when to send new query (if p_fd == -1)
 164          * or when receive times out (if p_fd >= 0): */
 165         time_t           next_action_time;
 166         int              p_fd;
 167         int              datapoint_idx;
 168         uint32_t         lastpkt_refid;
 169         uint8_t          lastpkt_leap;
 170         uint8_t          lastpkt_stratum;
 171         uint8_t          p_reachable_bits;
 172         double           p_xmttime;
 173         double           lastpkt_recv_time;
 174         double           lastpkt_delay;
 175         double           lastpkt_rootdelay;
 176         double           lastpkt_rootdisp;
 177         /* produced by filter algorithm: */
 178         double           filter_offset;
 179         double           filter_dispersion;
 180         double           filter_jitter;
 181         datapoint_t      filter_datapoint[NUM_DATAPOINTS];
 182         /* last sent packet: */
 183         msg_t            p_xmt_msg;
 184 } peer_t;
 185
 186
 187 enum {
 188         OPT_n = (1 << 0),
 189         OPT_q = (1 << 1),
 190         OPT_N = (1 << 2),
 191         OPT_x = (1 << 3),
 192         /* Insert new options above this line. */
 193         /* Non-compat options: */
 194         OPT_p = (1 << 4),
 195         OPT_l = (1 << 5) * ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER,
 196 };
 197
 198 struct globals {
 199         /* total round trip delay to currently selected reference clock */
 200         double   rootdelay;
 201         /* reference timestamp: time when the system clock was last set or corrected */
 202         double   reftime;
 203         /* total dispersion to currently selected reference clock */
 204         double   rootdisp;
 205         llist_t  *ntp_peers;
 206 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
 207         int      listen_fd;
 208 #endif
 209         unsigned verbose;
 210         unsigned peer_cnt;
 211         /* refid: 32-bit code identifying the particular server or reference clock
 212          *  in stratum 0 packets this is a four-character ASCII string,
 213          *  called the kiss code, used for debugging and monitoring
 214          *  in stratum 1 packets this is a four-character ASCII string
 215          *  assigned to the reference clock by IANA. Example: "GPS "
 216          *  in stratum 2+ packets, it's IPv4 address or 4 first bytes of MD5 hash of IPv6
 217          */
 218         uint32_t refid;
 219         uint8_t  leap;
 220         /* precision is defined as the larger of the resolution and time to
 221          * read the clock, in log2 units.  For instance, the precision of a
 222          * mains-frequency clock incrementing at 60 Hz is 16 ms, even when the
 223          * system clock hardware representation is to the nanosecond.
 224          *
 225          * Delays, jitters of various kinds are clamper down to precision.
 226          *
 227          * If precision_sec is too large, discipline_jitter gets clamped to it
 228          * and if offset is much smaller than discipline_jitter, poll interval
 229          * grows even though we really can benefit from staying at smaller one,
 230          * collecting non-lagged datapoits and correcting the offset.
 231          * (Lagged datapoits exist when poll_exp is large but we still have
 232          * systematic offset error - the time distance between datapoints
 233          * is significat and older datapoints have smaller offsets.
 234          * This makes our offset estimation a bit smaller than reality)
 235          * Due to this effect, setting G_precision_sec close to
 236          * STEP_THRESHOLD isn't such a good idea - offsets may grow
 237          * too big and we will step. I observed it with -6.
 238          *
 239          * OTOH, setting precision too small would result in futile attempts
 240          * to syncronize to the unachievable precision.
 241          *
 242          * -6 is 1/64 sec, -7 is 1/128 sec and so on.
 243          */
 244 #define G_precision_exp  -8
 245 #define G_precision_sec  (1.0 / (1 << (- G_precision_exp)))
 246         uint8_t  stratum;
 247         /* Bool. After set to 1, never goes back to 0: */
 248 //TODO: fix logic:
 249 //      uint8_t  time_was_stepped;
 250         uint8_t  adjtimex_was_done;
 251
 252         uint8_t  discipline_state;      // doc calls it c.state
 253         uint8_t  poll_exp;              // s.poll
 254         int      polladj_count;         // c.count
 255         long     kernel_freq_drift;
 256         double   last_update_offset;    // c.last
 257         double   last_update_recv_time; // s.t
 258         double   discipline_jitter;     // c.jitter
 259 //TODO: add s.jitter - grep for it here and see clock_combine() in doc
 260 #define USING_KERNEL_PLL_LOOP 1
 261 #if !USING_KERNEL_PLL_LOOP
 262         double   discipline_freq_drift; // c.freq
 263 //TODO: conditionally calculate wander? it's used only for logging
 264         double   discipline_wander;     // c.wander
 265 #endif
 266 };
 267 #define G (*ptr_to_globals)
 268
 269 static const int const_IPTOS_LOWDELAY = IPTOS_LOWDELAY;
 270
 271
 272 #define VERB1 if (MAX_VERBOSE && G.verbose)
 273 #define VERB2 if (MAX_VERBOSE >= 2 && G.verbose >= 2)
 274 #define VERB3 if (MAX_VERBOSE >= 3 && G.verbose >= 3)
 275 #define VERB4 if (MAX_VERBOSE >= 4 && G.verbose >= 4)
 276 #define VERB5 if (MAX_VERBOSE >= 5 && G.verbose >= 5)
 277
 278
 279 static double LOG2D(int a)
 280 {
 281         if (a < 0)
 282                 return 1.0 / (1UL << -a);
 283         return 1UL << a;
 284 }
 285 static ALWAYS_INLINE double SQUARE(double x)
 286 {
 287         return x * x;
 288 }
 289 static ALWAYS_INLINE double MAXD(double a, double b)
 290 {
 291         if (a > b)
 292                 return a;
 293         return b;
 294 }
 295 static ALWAYS_INLINE double MIND(double a, double b)
 296 {
 297         if (a < b)
 298                 return a;
 299         return b;
 300 }
 301 #define SQRT(x) (sqrt(x))
 302
 303 static double
 304 gettime1900d(void)
 305 {
 306         struct timeval tv;
 307         gettimeofday(&tv, NULL); /* never fails */
 308         return (tv.tv_sec + 1.0e-6 * tv.tv_usec + OFFSET_1900_1970);
 309 }
 310
 311 static void
 312 d_to_tv(double d, struct timeval *tv)
 313 {
 314         tv->tv_sec = (long)d;
 315         tv->tv_usec = (d - tv->tv_sec) * 1000000;
 316 }
 317
 318 static double
 319 lfp_to_d(l_fixedpt_t lfp)
 320 {
 321         double ret;
 322         lfp.int_partl = ntohl(lfp.int_partl);
 323         lfp.fractionl = ntohl(lfp.fractionl);
 324         ret = (double)lfp.int_partl + ((double)lfp.fractionl / UINT_MAX);
 325         return ret;
 326 }
 327 static double
 328 sfp_to_d(s_fixedpt_t sfp)
 329 {
 330         double ret;
 331         sfp.int_parts = ntohs(sfp.int_parts);
 332         sfp.fractions = ntohs(sfp.fractions);
 333         ret = (double)sfp.int_parts + ((double)sfp.fractions / USHRT_MAX);
 334         return ret;
 335 }
 336 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
 337 static l_fixedpt_t
 338 d_to_lfp(double d)
 339 {
 340         l_fixedpt_t lfp;
 341         lfp.int_partl = (uint32_t)d;
 342         lfp.fractionl = (uint32_t)((d - lfp.int_partl) * UINT_MAX);
 343         lfp.int_partl = htonl(lfp.int_partl);
 344         lfp.fractionl = htonl(lfp.fractionl);
 345         return lfp;
 346 }
 347 static s_fixedpt_t
 348 d_to_sfp(double d)
 349 {
 350         s_fixedpt_t sfp;
 351         sfp.int_parts = (uint16_t)d;
 352         sfp.fractions = (uint16_t)((d - sfp.int_parts) * USHRT_MAX);
 353         sfp.int_parts = htons(sfp.int_parts);
 354         sfp.fractions = htons(sfp.fractions);
 355         return sfp;
 356 }
 357 #endif
 358
 359 static double
 360 dispersion(const datapoint_t *dp, double t)
 361 {
 362         return dp->d_dispersion + FREQ_TOLERANCE * (t - dp->d_recv_time);
 363 }
 364
 365 static double
 366 root_distance(peer_t *p, double t)
 367 {
 368         /* The root synchronization distance is the maximum error due to
 369          * all causes of the local clock relative to the primary server.
 370          * It is defined as half the total delay plus total dispersion
 371          * plus peer jitter.
 372          */
 373         return MAXD(MINDISP, p->lastpkt_rootdelay + p->lastpkt_delay) / 2
 374                 + p->lastpkt_rootdisp
 375                 + p->filter_dispersion
 376                 + FREQ_TOLERANCE * (t - p->lastpkt_recv_time)
 377                 + p->filter_jitter;
 378 }
 379
 380 static void
 381 set_next(peer_t *p, unsigned t)
 382 {
 383         p->next_action_time = time(NULL) + t;
 384 }
 385
 386 /*
 387  * Peer clock filter and its helpers
 388  */
 389 static void
 390 filter_datapoints(peer_t *p, double t)
 391 {
 392         int i, idx;
 393         double minoff, maxoff, wavg, sum, w;
 394         double x = x;
 395
 396         minoff = maxoff = p->filter_datapoint[0].d_offset;
 397         for (i = 1; i < NUM_DATAPOINTS; i++) {
 398                 if (minoff > p->filter_datapoint[i].d_offset)
 399                         minoff = p->filter_datapoint[i].d_offset;
 400                 if (maxoff < p->filter_datapoint[i].d_offset)
 401                         maxoff = p->filter_datapoint[i].d_offset;
 402         }
 403
 404         idx = p->datapoint_idx; /* most recent datapoint */
 405         /* Average offset:
 406          * Drop two outliers and take weighted average of the rest:
 407          * most_recent/2 + older1/4 + older2/8 ... + older5/32 + older6/32
 408          * we use older6/32, not older6/64 since sum of weights should be 1:
 409          * 1/2 + 1/4 + 1/8 + 1/16 + 1/32 + 1/32 = 1
 410          */
 411         wavg = 0;
 412         w = 0.5;
 413         //                     n-1
 414         //                     ---    dispersion(i)
 415         // filter_dispersion =  \     -------------
 416         //                      /       (i+1)
 417         //                     ---     2
 418         //                     i=0
 419         sum = 0;
 420         for (i = 0; i < NUM_DATAPOINTS; i++) {
 421                 VERB4 {
 422                         bb_error_msg("datapoint[%d]: off:%f disp:%f(%f) age:%f%s",
 423                                 i,
 424                                 p->filter_datapoint[idx].d_offset,
 425                                 p->filter_datapoint[idx].d_dispersion, dispersion(&p->filter_datapoint[idx], t),
 426                                 t - p->filter_datapoint[idx].d_recv_time,
 427                                 (minoff == p->filter_datapoint[idx].d_offset || maxoff == p->filter_datapoint[idx].d_offset)
 428                                         ? " (outlier by offset)" : ""
 429                         );
 430                 }
 431
 432                 sum += dispersion(&p->filter_datapoint[idx], t) / (2 << i);
 433
 434                 if (minoff == p->filter_datapoint[idx].d_offset) {
 435                         minoff -= 1; /* so that we don't match it ever again */
 436                 } else
 437                 if (maxoff == p->filter_datapoint[idx].d_offset) {
 438                         maxoff += 1;
 439                 } else {
 440                         x = p->filter_datapoint[idx].d_offset * w;
 441                         wavg += x;
 442                         w /= 2;
 443                 }
 444
 445                 idx = (idx - 1) & (NUM_DATAPOINTS - 1);
 446         }
 447         wavg += x; /* add another older6/64 to form older6/32 */
 448         p->filter_offset = wavg;
 449         p->filter_dispersion = sum;
 450 //TODO: fix systematic underestimation with large poll intervals.
 451 // Imagine that we still have a bit of uncorrected drift,
 452 // and poll interval is big. Offsets form a progression:
 453 // 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7, 0.7 is most recent.
 454 // The algorithm above drops 0.0 and 0.7 as outliers,
 455 // and then we have this estimation, ~25% off from 0.7:
 456 // 0.1/32 + 0.2/32 + 0.3/16 + 0.4/8 + 0.5/4 + 0.6/2 = 0.503125
 457
 458         //                       +-----            -----+ ^ 1/2
 459         //                       |  n-1                 |
 460         //                       |  ---                 |
 461         //                  1    |  \                2  |
 462         // filter_jitter = --- * |  /  (avg-offset_j)   |
 463         //                  n    |  ---                 |
 464         //                       |  j=0                 |
 465         //                       +-----            -----+
 466         // where n is the number of valid datapoints in the filter (n > 1);
 467         // if filter_jitter < precision then filter_jitter = precision
 468         sum = 0;
 469         for (i = 0; i < NUM_DATAPOINTS; i++) {
 470                 sum += SQUARE(wavg - p->filter_datapoint[i].d_offset);
 471         }
 472         sum = SQRT(sum) / NUM_DATAPOINTS;
 473         p->filter_jitter = sum > G_precision_sec ? sum : G_precision_sec;
 474
 475         VERB3 bb_error_msg("filter offset:%f disp:%f jitter:%f",
 476                         p->filter_offset, p->filter_dispersion, p->filter_jitter);
 477
 478 }
 479
 480 static void
 481 reset_peer_stats(peer_t *p, double t, double offset)
 482 {
 483         int i;
 484         for (i = 0; i < NUM_DATAPOINTS; i++) {
 485                 if (offset < 16 * STEP_THRESHOLD) {
 486                         p->filter_datapoint[i].d_recv_time -= offset;
 487                         if (p->filter_datapoint[i].d_offset != 0) {
 488                                 p->filter_datapoint[i].d_offset -= offset;
 489                         }
 490                 } else {
 491                         p->filter_datapoint[i].d_recv_time  = t;
 492                         p->filter_datapoint[i].d_offset     = 0;
 493                         p->filter_datapoint[i].d_dispersion = MAXDISP;
 494                 }
 495         }
 496         if (offset < 16 * STEP_THRESHOLD) {
 497                 p->lastpkt_recv_time -= offset;
 498         } else {
 499                 p->p_reachable_bits = 0;
 500                 p->lastpkt_recv_time = t;
 501         }
 502         filter_datapoints(p, t); /* recalc p->filter_xxx */
 503         p->next_action_time -= (time_t)offset;
 504         VERB5 bb_error_msg("%s->lastpkt_recv_time=%f", p->p_dotted, p->lastpkt_recv_time);
 505 }
 506
 507 static void
 508 add_peers(char *s)
 509 {
 510         peer_t *p;
 511
 512         p = xzalloc(sizeof(*p));
 513         p->p_lsa = xhost2sockaddr(s, 123);
 514         p->p_dotted = xmalloc_sockaddr2dotted_noport(&p->p_lsa->u.sa);
 515         p->p_fd = -1;
 516         p->p_xmt_msg.m_status = MODE_CLIENT | (NTP_VERSION << 3);
 517         p->next_action_time = time(NULL); /* = set_next(p, 0); */
 518         reset_peer_stats(p, gettime1900d(), 16 * STEP_THRESHOLD);
 519         /* Speed up initial sync: with small offsets from peers,
 520          * 3 samples will sync
 521          */
 522         p->filter_datapoint[6].d_dispersion = 0;
 523         p->filter_datapoint[7].d_dispersion = 0;
 524
 525         llist_add_to(&G.ntp_peers, p);
 526         G.peer_cnt++;
 527 }
 528
 529 static int
 530 do_sendto(int fd,
 531                 const struct sockaddr *from, const struct sockaddr *to, socklen_t addrlen,
 532                 msg_t *msg, ssize_t len)
 533 {
 534         ssize_t ret;
 535
 536         errno = 0;
 537         if (!from) {
 538                 ret = sendto(fd, msg, len, MSG_DONTWAIT, to, addrlen);
 539         } else {
 540                 ret = send_to_from(fd, msg, len, MSG_DONTWAIT, to, from, addrlen);
 541         }
 542         if (ret != len) {
 543                 bb_perror_msg("send failed");
 544                 return -1;
 545         }
 546         return 0;
 547 }
 548
 549 static int
 550 send_query_to_peer(peer_t *p)
 551 {
 552         // Why do we need to bind()?
 553         // See what happens when we don't bind:
 554         //
 555         // socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_IP) = 3
 556         // setsockopt(3, SOL_IP, IP_TOS, [16], 4) = 0
 557         // gettimeofday({1259071266, 327885}, NULL) = 0
 558         // sendto(3, "xxx", 48, MSG_DONTWAIT, {sa_family=AF_INET, sin_port=htons(123), sin_addr=inet_addr("10.34.32.125")}, 16) = 48
 559         // ^^^ we sent it from some source port picked by kernel.
 560         // time(NULL)              = 1259071266
 561         // write(2, "ntpd: entering poll 15 secs\n", 28) = 28
 562         // poll([{fd=3, events=POLLIN}], 1, 15000) = 1 ([{fd=3, revents=POLLIN}])
 563         // recv(3, "yyy", 68, MSG_DONTWAIT) = 48
 564         // ^^^ this recv will receive packets to any local port!
 565         //
 566         // Uncomment this and use strace to see it in action:
 567 #define PROBE_LOCAL_ADDR // { len_and_sockaddr lsa; lsa.len = LSA_SIZEOF_SA; getsockname(p->query.fd, &lsa.u.sa, &lsa.len); }
 568
 569         if (p->p_fd == -1) {
 570                 int fd, family;
 571                 len_and_sockaddr *local_lsa;
 572
 573                 family = p->p_lsa->u.sa.sa_family;
 574                 p->p_fd = fd = xsocket_type(&local_lsa, family, SOCK_DGRAM);
 575                 /* local_lsa has "null" address and port 0 now.
 576                  * bind() ensures we have a *particular port* selected by kernel
 577                  * and remembered in p->p_fd, thus later recv(p->p_fd)
 578                  * receives only packets sent to this port.
 579                  */
 580                 PROBE_LOCAL_ADDR
 581                 xbind(fd, &local_lsa->u.sa, local_lsa->len);
 582                 PROBE_LOCAL_ADDR
 583 #if ENABLE_FEATURE_IPV6
 584                 if (family == AF_INET)
 585 #endif
 586                         setsockopt(fd, IPPROTO_IP, IP_TOS, &const_IPTOS_LOWDELAY, sizeof(const_IPTOS_LOWDELAY));
 587                 free(local_lsa);
 588         }
 589
 590         /*
 591          * Send out a random 64-bit number as our transmit time.  The NTP
 592          * server will copy said number into the originate field on the
 593          * response that it sends us.  This is totally legal per the SNTP spec.
 594          *
 595          * The impact of this is two fold: we no longer send out the current
 596          * system time for the world to see (which may aid an attacker), and
 597          * it gives us a (not very secure) way of knowing that we're not
 598          * getting spoofed by an attacker that can't capture our traffic
 599          * but can spoof packets from the NTP server we're communicating with.
 600          *
 601          * Save the real transmit timestamp locally.
 602          */
 603         p->p_xmt_msg.m_xmttime.int_partl = random();
 604         p->p_xmt_msg.m_xmttime.fractionl = random();
 605         p->p_xmttime = gettime1900d();
 606
 607         if (do_sendto(p->p_fd, /*from:*/ NULL, /*to:*/ &p->p_lsa->u.sa, /*addrlen:*/ p->p_lsa->len,
 608                         &p->p_xmt_msg, NTP_MSGSIZE_NOAUTH) == -1
 609         ) {
 610                 close(p->p_fd);
 611                 p->p_fd = -1;
 612                 set_next(p, RETRY_INTERVAL);
 613                 return -1;
 614         }
 615
 616         p->p_reachable_bits <<= 1;
 617         VERB1 bb_error_msg("sent query to %s", p->p_dotted);
 618         set_next(p, QUERYTIME_MAX);
 619
 620         return 0;
 621 }
 622
 623
 624 static void
 625 step_time(double offset)
 626 {
 627         double dtime;
 628         struct timeval tv;
 629         char buf[80];
 630         time_t tval;
 631
 632         gettimeofday(&tv, NULL); /* never fails */
 633         dtime = offset + tv.tv_sec;
 634         dtime += 1.0e-6 * tv.tv_usec;
 635         d_to_tv(dtime, &tv);
 636
 637         if (settimeofday(&tv, NULL) == -1)
 638                 bb_perror_msg_and_die("settimeofday");
 639
 640         tval = tv.tv_sec;
 641         strftime(buf, sizeof(buf), "%a %b %e %H:%M:%S %Z %Y", localtime(&tval));
 642
 643         bb_error_msg("setting clock to %s (offset %fs)", buf, offset);
 644
 645 //      G.time_was_stepped = 1;
 646 }
 647
 648
 649 /*
 650  * Selection and clustering, and their helpers
 651  */
 652 typedef struct {
 653         peer_t *p;
 654         int    type;
 655         double edge;
 656 } point_t;
 657 static int
 658 compare_point_edge(const void *aa, const void *bb)
 659 {
 660         const point_t *a = aa;
 661         const point_t *b = bb;
 662         if (a->edge < b->edge) {
 663                 return -1;
 664         }
 665         return (a->edge > b->edge);
 666 }
 667 typedef struct {
 668         peer_t *p;
 669         double metric;
 670 } survivor_t;
 671 static int
 672 compare_survivor_metric(const void *aa, const void *bb)
 673 {
 674         const survivor_t *a = aa;
 675         const survivor_t *b = bb;
 676         if (a->metric < b->metric)
 677                 return -1;
 678         return (a->metric > b->metric);
 679 }
 680 static int
 681 fit(peer_t *p, double rd)
 682 {
 683         if (p->p_reachable_bits == 0) {
 684                 VERB3 bb_error_msg("peer %s unfit for selection: unreachable", p->p_dotted);
 685                 return 0;
 686         }
 687 //TODO: we never accept such packets anyway, right?
 688         if ((p->lastpkt_leap & LI_ALARM) == LI_ALARM
 689          || p->lastpkt_stratum >= MAXSTRAT
 690         ) {
 691                 VERB3 bb_error_msg("peer %s unfit for selection: bad status/stratum", p->p_dotted);
 692                 return 0;
 693         }
 694         /* rd is root_distance(p, t) */
 695         if (rd > MAXDIST + FREQ_TOLERANCE * (1 << G.poll_exp)) {
 696                 VERB3 bb_error_msg("peer %s unfit for selection: root distance too high", p->p_dotted);
 697                 return 0;
 698         }
 699 //TODO
 700 //      /* Do we have a loop? */
 701 //      if (p->refid == p->dstaddr || p->refid == s.refid)
 702 //              return 0;
 703         return 1;
 704 }
 705 static peer_t*
 706 select_and_cluster(double t)
 707 {
 708         llist_t    *item;
 709         int        i, j;
 710         int        size = 3 * G.peer_cnt;
 711         /* for selection algorithm */
 712         point_t    point[size];
 713         unsigned   num_points, num_candidates;
 714         double     low, high;
 715         unsigned   num_falsetickers;
 716         /* for cluster algorithm */
 717         survivor_t survivor[size];
 718         unsigned   num_survivors;
 719
 720         /* Selection */
 721
 722         num_points = 0;
 723         item = G.ntp_peers;
 724         while (item != NULL) {
 725                 peer_t *p = (peer_t *) item->data;
 726                 double rd = root_distance(p, t);
 727                 double offset = p->filter_offset;
 728
 729                 if (!fit(p, rd)) {
 730                         item = item->link;
 731                         continue;
 732                 }
 733
 734                 VERB4 bb_error_msg("interval: [%f %f %f] %s",
 735                                 offset - rd,
 736                                 offset,
 737                                 offset + rd,
 738                                 p->p_dotted
 739                 );
 740                 point[num_points].p = p;
 741                 point[num_points].type = -1;
 742                 point[num_points].edge = offset - rd;
 743                 num_points++;
 744                 point[num_points].p = p;
 745                 point[num_points].type = 0;
 746                 point[num_points].edge = offset;
 747                 num_points++;
 748                 point[num_points].p = p;
 749                 point[num_points].type = 1;
 750                 point[num_points].edge = offset + rd;
 751                 num_points++;
 752                 item = item->link;
 753         }
 754         num_candidates = num_points / 3;
 755         if (num_candidates == 0) {
 756                 VERB3 bb_error_msg("no valid datapoints, no peer selected");
 757                 return NULL; /* never happers? */
 758         }
 759 //TODO: sorting does not seem to be done in reference code
 760         qsort(point, num_points, sizeof(point[0]), compare_point_edge);
 761
 762         /* Start with the assumption that there are no falsetickers.
 763          * Attempt to find a nonempty intersection interval containing
 764          * the midpoints of all truechimers.
 765          * If a nonempty interval cannot be found, increase the number
 766          * of assumed falsetickers by one and try again.
 767          * If a nonempty interval is found and the number of falsetickers
 768          * is less than the number of truechimers, a majority has been found
 769          * and the midpoint of each truechimer represents
 770          * the candidates available to the cluster algorithm.
 771          */
 772         num_falsetickers = 0;
 773         while (1) {
 774                 int c;
 775                 unsigned num_midpoints = 0;
 776
 777                 low = 1 << 9;
 778                 high = - (1 << 9);
 779                 c = 0;
 780                 for (i = 0; i < num_points; i++) {
 781                         /* We want to do:
 782                          * if (point[i].type == -1) c++;
 783                          * if (point[i].type == 1) c--;
 784                          * and it's simpler to do it this way:
 785                          */
 786                         c -= point[i].type;
 787                         if (c >= num_candidates - num_falsetickers) {
 788                                 /* If it was c++ and it got big enough... */
 789                                 low = point[i].edge;
 790                                 break;
 791                         }
 792                         if (point[i].type == 0)
 793                                 num_midpoints++;
 794                 }
 795                 c = 0;
 796                 for (i = num_points-1; i >= 0; i--) {
 797                         c += point[i].type;
 798                         if (c >= num_candidates - num_falsetickers) {
 799                                 high = point[i].edge;
 800                                 break;
 801                         }
 802                         if (point[i].type == 0)
 803                                 num_midpoints++;
 804                 }
 805                 /* If the number of midpoints is greater than the number
 806                  * of allowed falsetickers, the intersection contains at
 807                  * least one truechimer with no midpoint - bad.
 808                  * Also, interval should be nonempty.
 809                  */
 810                 if (num_midpoints <= num_falsetickers && low < high)
 811                         break;
 812                 num_falsetickers++;
 813                 if (num_falsetickers * 2 >= num_candidates) {
 814                         VERB3 bb_error_msg("too many falsetickers:%d (candidates:%d), no peer selected",
 815                                         num_falsetickers, num_candidates);
 816                         return NULL;
 817                 }
 818         }
 819         VERB3 bb_error_msg("selected interval: [%f, %f]; candidates:%d falsetickers:%d",
 820                         low, high, num_candidates, num_falsetickers);
 821
 822         /* Clustering */
 823
 824         /* Construct a list of survivors (p, metric)
 825          * from the chime list, where metric is dominated
 826          * first by stratum and then by root distance.
 827          * All other things being equal, this is the order of preference.
 828          */
 829         num_survivors = 0;
 830         for (i = 0; i < num_points; i++) {
 831                 peer_t *p;
 832
 833                 if (point[i].edge < low || point[i].edge > high)
 834                         continue;
 835                 p = point[i].p;
 836                 survivor[num_survivors].p = p;
 837 //TODO: save root_distance in point_t and reuse here?
 838                 survivor[num_survivors].metric = MAXDIST * p->lastpkt_stratum + root_distance(p, t);
 839                 VERB4 bb_error_msg("survivor[%d] metric:%f peer:%s",
 840                         num_survivors, survivor[num_survivors].metric, p->p_dotted);
 841                 num_survivors++;
 842         }
 843         /* There must be at least MIN_SELECTED survivors to satisfy the
 844          * correctness assertions. Ordinarily, the Byzantine criteria
 845          * require four survivors, but for the demonstration here, one
 846          * is acceptable.
 847          */
 848         if (num_survivors < MIN_SELECTED) {
 849                 VERB3 bb_error_msg("num_survivors %d < %d, no peer selected",
 850                                 num_survivors, MIN_SELECTED);
 851                 return NULL;
 852         }
 853
 854 //looks like this is ONLY used by the fact that later we pick survivor[0].
 855 //we can avoid sorting then, just find the minimum once!
 856         qsort(survivor, num_survivors, sizeof(survivor[0]), compare_survivor_metric);
 857
 858         /* For each association p in turn, calculate the selection
 859          * jitter p->sjitter as the square root of the sum of squares
 860          * (p->offset - q->offset) over all q associations. The idea is
 861          * to repeatedly discard the survivor with maximum selection
 862          * jitter until a termination condition is met.
 863          */
 864         while (1) {
 865                 unsigned max_idx = max_idx;
 866                 double max_selection_jitter = max_selection_jitter;
 867                 double min_jitter = min_jitter;
 868
 869                 if (num_survivors <= MIN_CLUSTERED) {
 870                         bb_error_msg("num_survivors %d <= %d, not discarding more",
 871                                         num_survivors, MIN_CLUSTERED);
 872                         break;
 873                 }
 874
 875                 /* To make sure a few survivors are left
 876                  * for the clustering algorithm to chew on,
 877                  * we stop if the number of survivors
 878                  * is less than or equal to MIN_CLUSTERED (3).
 879                  */
 880                 for (i = 0; i < num_survivors; i++) {
 881                         double selection_jitter_sq;
 882                         peer_t *p = survivor[i].p;
 883
 884                         if (i == 0 || p->filter_jitter < min_jitter)
 885                                 min_jitter = p->filter_jitter;
 886
 887                         selection_jitter_sq = 0;
 888                         for (j = 0; j < num_survivors; j++) {
 889                                 peer_t *q = survivor[j].p;
 890 //TODO: where is 1/(n-1) * ... multiplier?
 891                                 selection_jitter_sq += SQUARE(p->filter_offset - q->filter_offset);
 892                         }
 893                         if (i == 0 || selection_jitter_sq > max_selection_jitter) {
 894                                 max_selection_jitter = selection_jitter_sq;
 895                                 max_idx = i;
 896                         }
 897                         VERB5 bb_error_msg("survivor %d selection_jitter^2:%f",
 898                                         i, selection_jitter_sq);
 899                 }
 900                 max_selection_jitter = SQRT(max_selection_jitter);
 901                 VERB4 bb_error_msg("max_selection_jitter (at %d):%f min_jitter:%f",
 902                                 max_idx, max_selection_jitter, min_jitter);
 903
 904                 /* If the maximum selection jitter is less than the
 905                  * minimum peer jitter, then tossing out more survivors
 906                  * will not lower the minimum peer jitter, so we might
 907                  * as well stop.
 908                  */
 909                 if (max_selection_jitter < min_jitter) {
 910                         VERB3 bb_error_msg("max_selection_jitter:%f < min_jitter:%f, num_survivors:%d, not discarding more",
 911                                         max_selection_jitter, min_jitter, num_survivors);
 912                         break;
 913                 }
 914
 915                 /* Delete survivor[max_idx] from the list
 916                  * and go around again.
 917                  */
 918                 VERB5 bb_error_msg("dropping survivor %d", max_idx);
 919                 num_survivors--;
 920                 while (max_idx < num_survivors) {
 921                         survivor[max_idx] = survivor[max_idx + 1];
 922                         max_idx++;
 923                 }
 924         }
 925
 926         /* Pick the best clock. If the old system peer is on the list
 927          * and at the same stratum as the first survivor on the list,
 928          * then don't do a clock hop. Otherwise, select the first
 929          * survivor on the list as the new system peer.
 930          */
 931 //TODO - see clock_combine()
 932         VERB3 bb_error_msg("selected peer %s filter_offset:%f age:%f",
 933                         survivor[0].p->p_dotted,
 934                         survivor[0].p->filter_offset,
 935                         t - survivor[0].p->lastpkt_recv_time
 936         );
 937         return survivor[0].p;
 938 }
 939
 940
 941 /*
 942  * Local clock discipline and its helpers
 943  */
 944 static void
 945 set_new_values(int disc_state, double offset, double recv_time)
 946 {
 947         /* Enter new state and set state variables. Note we use the time
 948          * of the last clock filter sample, which must be earlier than
 949          * the current time.
 950          */
 951         VERB3 bb_error_msg("disc_state=%d last_update_offset=%f last_update_recv_time=%f",
 952                         disc_state, offset, recv_time);
 953         G.discipline_state = disc_state;
 954         G.last_update_offset = offset;
 955         G.last_update_recv_time = recv_time;
 956 }
 957 /* Clock state definitions */
 958 #define STATE_NSET      0       /* initial state, "nothing is set" */
 959 #define STATE_FSET      1       /* frequency set from file */
 960 #define STATE_SPIK      2       /* spike detected */
 961 #define STATE_FREQ      3       /* initial frequency */
 962 #define STATE_SYNC      4       /* clock synchronized (normal operation) */
 963 /* Return: -1: decrease poll interval, 0: leave as is, 1: increase */
 964 static int
 965 update_local_clock(peer_t *p, double t)
 966 {
 967         int rc;
 968         long old_tmx_offset;
 969         struct timex tmx;
 970         double offset = p->filter_offset;
 971         double recv_time = p->lastpkt_recv_time;
 972         double abs_offset;
 973         double freq_drift;
 974         double since_last_update;
 975         double etemp, dtemp;
 976
 977         abs_offset = fabs(offset);
 978
 979         /* If the offset is too large, give up and go home */
 980         if (abs_offset > PANIC_THRESHOLD) {
 981                 bb_error_msg_and_die("offset %f far too big, exiting", offset);
 982         }
 983
 984         /* If this is an old update, for instance as the result
 985          * of a system peer change, avoid it. We never use
 986          * an old sample or the same sample twice.
 987          */
 988         if (recv_time <= G.last_update_recv_time) {
 989                 VERB3 bb_error_msg("same or older datapoint: %f >= %f, not using it",
 990                                 G.last_update_recv_time, recv_time);
 991                 return 0; /* "leave poll interval as is" */
 992         }
 993
 994         /* Clock state machine transition function. This is where the
 995          * action is and defines how the system reacts to large time
 996          * and frequency errors.
 997          */
 998         since_last_update = recv_time - G.reftime;
 999         freq_drift = 0;
1000         if (G.discipline_state == STATE_FREQ) {
1001                 /* Ignore updates until the stepout threshold */
1002                 if (since_last_update < WATCH_THRESHOLD) {
1003                         VERB3 bb_error_msg("measuring drift, datapoint ignored, %f sec remains",
1004                                         WATCH_THRESHOLD - since_last_update);
1005                         return 0; /* "leave poll interval as is" */
1006                 }
1007                 freq_drift = (offset - G.last_update_offset) / since_last_update;
1008         }
1009
1010         /* There are two main regimes: when the
1011          * offset exceeds the step threshold and when it does not.
1012          */
1013         if (abs_offset > STEP_THRESHOLD) {
1014                 llist_t *item;
1015
1016                 switch (G.discipline_state) {
1017                 case STATE_SYNC:
1018                         /* The first outlyer: ignore it, switch to SPIK state */
1019                         VERB3 bb_error_msg("offset:%f - spike detected", offset);
1020                         G.discipline_state = STATE_SPIK;
1021                         return -1; /* "decrease poll interval" */
1022
1023                 case STATE_SPIK:
1024                         /* Ignore succeeding outlyers until either an inlyer
1025                          * is found or the stepout threshold is exceeded.
1026                          */
1027                         if (since_last_update < WATCH_THRESHOLD) {
1028                                 VERB3 bb_error_msg("spike detected, datapoint ignored, %f sec remains",
1029                                                 WATCH_THRESHOLD - since_last_update);
1030                                 return -1; /* "decrease poll interval" */
1031                         }
1032                         /* fall through: we need to step */
1033                 } /* switch */
1034
1035                 /* Step the time and clamp down the poll interval.
1036                  *
1037                  * In NSET state an initial frequency correction is
1038                  * not available, usually because the frequency file has
1039                  * not yet been written. Since the time is outside the
1040                  * capture range, the clock is stepped. The frequency
1041                  * will be set directly following the stepout interval.
1042                  *
1043                  * In FSET state the initial frequency has been set
1044                  * from the frequency file. Since the time is outside
1045                  * the capture range, the clock is stepped immediately,
1046                  * rather than after the stepout interval. Guys get
1047                  * nervous if it takes 17 minutes to set the clock for
1048                  * the first time.
1049                  *
1050                  * In SPIK state the stepout threshold has expired and
1051                  * the phase is still above the step threshold. Note
1052                  * that a single spike greater than the step threshold
1053                  * is always suppressed, even at the longer poll
1054                  * intervals.
1055                  */
1056                 VERB3 bb_error_msg("stepping time by %f; poll_exp=MINPOLL", offset);
1057                 step_time(offset);
1058                 if (option_mask32 & OPT_q) {
1059                         /* We were only asked to set time once. Done. */
1060                         exit(0);
1061                 }
1062
1063                 G.polladj_count = 0;
1064                 G.poll_exp = MINPOLL;
1065                 G.stratum = MAXSTRAT;
1066                 for (item = G.ntp_peers; item != NULL; item = item->link) {
1067                         peer_t *pp = (peer_t *) item->data;
1068                         reset_peer_stats(pp, t, offset);
1069                 }
1070                 if (G.discipline_state == STATE_NSET) {
1071                         set_new_values(STATE_FREQ, /*offset:*/ 0, recv_time);
1072                         return 1; /* "ok to increase poll interval" */
1073                 }
1074                 set_new_values(STATE_SYNC, /*offset:*/ 0, recv_time);
1075
1076         } else { /* abs_offset <= STEP_THRESHOLD */
1077
1078                 if (G.poll_exp < MINPOLL) {
1079                         VERB3 bb_error_msg("saw small offset %f, disabling burst mode", offset);
1080                         G.poll_exp = MINPOLL;
1081                 }
1082
1083                 /* Compute the clock jitter as the RMS of exponentially
1084                  * weighted offset differences. Used by the poll adjust code.
1085                  */
1086                 etemp = SQUARE(G.discipline_jitter);
1087                 dtemp = SQUARE(MAXD(fabs(offset - G.last_update_offset), G_precision_sec));
1088                 G.discipline_jitter = SQRT(etemp + (dtemp - etemp) / AVG);
1089                 VERB3 bb_error_msg("discipline jitter=%f", G.discipline_jitter);
1090
1091                 switch (G.discipline_state) {
1092                 case STATE_NSET:
1093                         if (option_mask32 & OPT_q) {
1094                                 /* We were only asked to set time once.
1095                                  * The clock is precise enough, no need to step.
1096                                  */
1097                                 exit(0);
1098                         }
1099                         /* This is the first update received and the frequency
1100                          * has not been initialized. The first thing to do
1101                          * is directly measure the oscillator frequency.
1102                          */
1103                         set_new_values(STATE_FREQ, offset, recv_time);
1104                         VERB3 bb_error_msg("transitioning to FREQ, datapoint ignored");
1105                         return -1; /* "decrease poll interval" */
1106
1107 #if 0 /* this is dead code for now */
1108                 case STATE_FSET:
1109                         /* This is the first update and the frequency
1110                          * has been initialized. Adjust the phase, but
1111                          * don't adjust the frequency until the next update.
1112                          */
1113                         set_new_values(STATE_SYNC, offset, recv_time);
1114                         /* freq_drift remains 0 */
1115                         break;
1116 #endif
1117
1118                 case STATE_FREQ:
1119                         /* since_last_update >= WATCH_THRESHOLD, we waited enough.
1120                          * Correct the phase and frequency and switch to SYNC state.
1121                          * freq_drift was already estimated (see code above)
1122                          */
1123                         set_new_values(STATE_SYNC, offset, recv_time);
1124                         break;
1125
1126                 default:
1127                         /* Compute freq_drift due to PLL and FLL contributions.
1128                          *
1129                          * The FLL and PLL frequency gain constants
1130                          * depend on the poll interval and Allan
1131                          * intercept. The FLL is not used below one-half
1132                          * the Allan intercept. Above that the loop gain
1133                          * increases in steps to 1 / AVG.
1134                          */
1135                         if ((1 << G.poll_exp) > ALLAN / 2) {
1136                                 etemp = FLL - G.poll_exp;
1137                                 if (etemp < AVG)
1138                                         etemp = AVG;
1139                                 freq_drift += (offset - G.last_update_offset) / (MAXD(since_last_update, ALLAN) * etemp);
1140                         }
1141                         /* For the PLL the integration interval
1142                          * (numerator) is the minimum of the update
1143                          * interval and poll interval. This allows
1144                          * oversampling, but not undersampling.
1145                          */
1146                         etemp = MIND(since_last_update, (1 << G.poll_exp));
1147                         dtemp = (4 * PLL) << G.poll_exp;
1148                         freq_drift += offset * etemp / SQUARE(dtemp);
1149                         set_new_values(STATE_SYNC, offset, recv_time);
1150                         break;
1151                 }
1152                 G.stratum = p->lastpkt_stratum + 1;
1153         }
1154
1155         G.reftime = t;
1156         G.leap = p->lastpkt_leap;
1157         G.refid = p->lastpkt_refid;
1158         G.rootdelay = p->lastpkt_rootdelay + p->lastpkt_delay;
1159         dtemp = p->filter_jitter; // SQRT(SQUARE(p->filter_jitter) + SQUARE(s.jitter));
1160         dtemp += MAXD(p->filter_dispersion + FREQ_TOLERANCE * (t - p->lastpkt_recv_time) + abs_offset, MINDISP);
1161         G.rootdisp = p->lastpkt_rootdisp + dtemp;
1162         VERB3 bb_error_msg("updating leap/refid/reftime/rootdisp from peer %s", p->p_dotted);
1163
1164         /* We are in STATE_SYNC now, but did not do adjtimex yet.
1165          * (Any other state does not reach this, they all return earlier)
1166          * By this time, freq_drift and G.last_update_offset are set
1167          * to values suitable for adjtimex.
1168          */
1169 #if !USING_KERNEL_PLL_LOOP
1170         /* Calculate the new frequency drift and frequency stability (wander).
1171          * Compute the clock wander as the RMS of exponentially weighted
1172          * frequency differences. This is not used directly, but can,
1173          * along with the jitter, be a highly useful monitoring and
1174          * debugging tool.
1175          */
1176         dtemp = G.discipline_freq_drift + freq_drift;
1177         G.discipline_freq_drift = MAXD(MIND(MAXDRIFT, dtemp), -MAXDRIFT);
1178         etemp = SQUARE(G.discipline_wander);
1179         dtemp = SQUARE(dtemp);
1180         G.discipline_wander = SQRT(etemp + (dtemp - etemp) / AVG);
1181
1182         VERB3 bb_error_msg("discipline freq_drift=%.9f(int:%ld corr:%e) wander=%f",
1183                         G.discipline_freq_drift,
1184                         (long)(G.discipline_freq_drift * 65536e6),
1185                         freq_drift,
1186                         G.discipline_wander);
1187 #endif
1188         VERB3 {
1189                 memset(&tmx, 0, sizeof(tmx));
1190                 if (adjtimex(&tmx) < 0)
1191                         bb_perror_msg_and_die("adjtimex");
1192                 VERB3 bb_error_msg("p adjtimex freq:%ld offset:%ld constant:%ld status:0x%x",
1193                                 tmx.freq, tmx.offset, tmx.constant, tmx.status);
1194         }
1195
1196         old_tmx_offset = 0;
1197         if (!G.adjtimex_was_done) {
1198                 G.adjtimex_was_done = 1;
1199                 /* When we use adjtimex for the very first time,
1200                  * we need to ADD to pre-existing tmx.offset - it may be !0
1201                  */
1202                 memset(&tmx, 0, sizeof(tmx));
1203                 if (adjtimex(&tmx) < 0)
1204                         bb_perror_msg_and_die("adjtimex");
1205                 old_tmx_offset = tmx.offset;
1206         }
1207         memset(&tmx, 0, sizeof(tmx));
1208 #if 0
1209 //doesn't work, offset remains 0 (!) in kernel:
1210 //ntpd:  set adjtimex freq:1786097 tmx.offset:77487
1211 //ntpd: prev adjtimex freq:1786097 tmx.offset:0
1212 //ntpd:  cur adjtimex freq:1786097 tmx.offset:0
1213         tmx.modes = ADJ_FREQUENCY | ADJ_OFFSET;
1214         /* 65536 is one ppm */
1215         tmx.freq = G.discipline_freq_drift * 65536e6;
1216         tmx.offset = G.last_update_offset * 1000000; /* usec */
1217 #endif
1218         tmx.modes = ADJ_OFFSET | ADJ_STATUS | ADJ_TIMECONST;// | ADJ_MAXERROR | ADJ_ESTERROR;
1219         tmx.offset = (G.last_update_offset * 1000000) /* usec */
1220                         /* + (G.last_update_offset < 0 ? -0.5 : 0.5) - too small to bother */
1221                         + old_tmx_offset; /* almost always 0 */
1222         tmx.status = STA_PLL;
1223         //if (sys_leap == LEAP_ADDSECOND)
1224         //      tmx.status |= STA_INS;
1225         //else if (sys_leap == LEAP_DELSECOND)
1226         //      tmx.status |= STA_DEL;
1227         tmx.constant = G.poll_exp - 4;
1228         //tmx.esterror = (u_int32)(clock_jitter * 1e6);
1229         //tmx.maxerror = (u_int32)((sys_rootdelay / 2 + sys_rootdisp) * 1e6);
1230         VERB3 bb_error_msg("b adjtimex freq:%ld offset:%ld constant:%ld status:0x%x",
1231                         tmx.freq, tmx.offset, tmx.constant, tmx.status);
1232         rc = adjtimex(&tmx);
1233         if (rc < 0)
1234                 bb_perror_msg_and_die("adjtimex");
1235         if (G.kernel_freq_drift != tmx.freq / 65536) {
1236                 G.kernel_freq_drift = tmx.freq / 65536;
1237                 VERB2 bb_error_msg("kernel clock drift: %ld ppm", G.kernel_freq_drift);
1238         }
1239         VERB3 {
1240                 bb_error_msg("adjtimex:%d freq:%ld offset:%ld constant:%ld status:0x%x",
1241                                 rc, tmx.freq, tmx.offset, tmx.constant, tmx.status);
1242 #if 0
1243                 /* always gives the same output as above msg */
1244                 memset(&tmx, 0, sizeof(tmx));
1245                 if (adjtimex(&tmx) < 0)
1246                         bb_perror_msg_and_die("adjtimex");
1247                 VERB3 bb_error_msg("c adjtimex freq:%ld offset:%ld constant:%ld status:0x%x",
1248                                 tmx.freq, tmx.offset, tmx.constant, tmx.status);
1249 #endif
1250         }
1251 // #define STA_MODE 0x4000  /* mode (0 = PLL, 1 = FLL) (ro) */ - ?
1252 // it appeared after a while:
1253 //ntpd: p adjtimex freq:-14545653 offset:-5396 constant:10 status:0x41
1254 //ntpd: c adjtimex freq:-14547835 offset:-8307 constant:10 status:0x1
1255 //ntpd: p adjtimex freq:-14547835 offset:-6398 constant:10 status:0x41
1256 //ntpd: c adjtimex freq:-14550486 offset:-10158 constant:10 status:0x1
1257 //ntpd: p adjtimex freq:-14550486 offset:-6132 constant:10 status:0x41
1258 //ntpd: c adjtimex freq:-14636129 offset:-10158 constant:10 status:0x4001
1259 //ntpd: p adjtimex freq:-14636129 offset:-10002 constant:10 status:0x4041
1260 //ntpd: c adjtimex freq:-14636245 offset:-7497 constant:10 status:0x1
1261 //ntpd: p adjtimex freq:-14636245 offset:-4573 constant:10 status:0x41
1262 //ntpd: c adjtimex freq:-14642034 offset:-11715 constant:10 status:0x1
1263 //ntpd: p adjtimex freq:-14642034 offset:-4098 constant:10 status:0x41
1264 //ntpd: c adjtimex freq:-14699112 offset:-11746 constant:10 status:0x4001
1265 //ntpd: p adjtimex freq:-14699112 offset:-4239 constant:10 status:0x4041
1266 //ntpd: c adjtimex freq:-14762330 offset:-12786 constant:10 status:0x4001
1267 //ntpd: p adjtimex freq:-14762330 offset:-4434 constant:10 status:0x4041
1268 //ntpd: b adjtimex freq:0 offset:-9669 constant:8 status:0x1
1269 //ntpd: adjtimex:0 freq:-14809095 offset:-9669 constant:10 status:0x4001
1270 //ntpd: c adjtimex freq:-14809095 offset:-9669 constant:10 status:0x4001
1271
1272         return 1; /* "ok to increase poll interval" */
1273 }
1274
1275
1276 /*
1277  * We've got a new reply packet from a peer, process it
1278  * (helpers first)
1279  */
1280 static unsigned
1281 retry_interval(void)
1282 {
1283         /* Local problem, want to retry soon */
1284         unsigned interval, r;
1285         interval = RETRY_INTERVAL;
1286         r = random();
1287         interval += r % (unsigned)(RETRY_INTERVAL / 4);
1288         VERB3 bb_error_msg("chose retry interval:%u", interval);
1289         return interval;
1290 }
1291 static unsigned
1292 poll_interval(int exponent) /* exp is always -1 or 0 */
1293 {
1294         /* Want to send next packet at (1 << G.poll_exp) + small random value */
1295         unsigned interval, r;
1296         exponent += G.poll_exp; /* G.poll_exp is always > 0 */
1297         /* never true: if (exp < 0) exp = 0; */
1298         interval = 1 << exponent;
1299         r = random();
1300         interval += ((r & (interval-1)) >> 4) + ((r >> 8) & 1); /* + 1/16 of interval, max */
1301         VERB3 bb_error_msg("chose poll interval:%u (poll_exp:%d exp:%d)", interval, G.poll_exp, exponent);
1302         return interval;
1303 }
1304 static void
1305 recv_and_process_peer_pkt(peer_t *p)
1306 {
1307         int         rc;
1308         ssize_t     size;
1309         msg_t       msg;
1310         double      T1, T2, T3, T4;
1311         unsigned    interval;
1312         datapoint_t *datapoint;
1313         peer_t      *q;
1314
1315         /* We can recvfrom here and check from.IP, but some multihomed
1316          * ntp servers reply from their *other IP*.
1317          * TODO: maybe we should check at least what we can: from.port == 123?
1318          */
1319         size = recv(p->p_fd, &msg, sizeof(msg), MSG_DONTWAIT);
1320         if (size == -1) {
1321                 bb_perror_msg("recv(%s) error", p->p_dotted);
1322                 if (errno == EHOSTUNREACH || errno == EHOSTDOWN
1323                  || errno == ENETUNREACH || errno == ENETDOWN
1324                  || errno == ECONNREFUSED || errno == EADDRNOTAVAIL
1325                  || errno == EAGAIN
1326                 ) {
1327 //TODO: always do this?
1328                         set_next(p, retry_interval());
1329                         goto close_sock;
1330                 }
1331                 xfunc_die();
1332         }
1333
1334         if (size != NTP_MSGSIZE_NOAUTH && size != NTP_MSGSIZE) {
1335                 bb_error_msg("malformed packet received from %s", p->p_dotted);
1336                 goto bail;
1337         }
1338
1339         if (msg.m_orgtime.int_partl != p->p_xmt_msg.m_xmttime.int_partl
1340          || msg.m_orgtime.fractionl != p->p_xmt_msg.m_xmttime.fractionl
1341         ) {
1342                 goto bail;
1343         }
1344
1345         if ((msg.m_status & LI_ALARM) == LI_ALARM
1346          || msg.m_stratum == 0
1347          || msg.m_stratum > NTP_MAXSTRATUM
1348         ) {
1349 // TODO: stratum 0 responses may have commands in 32-bit m_refid field:
1350 // "DENY", "RSTR" - peer does not like us at all
1351 // "RATE" - peer is overloaded, reduce polling freq
1352                 interval = poll_interval(0);
1353                 bb_error_msg("reply from %s: not synced, next query in %us", p->p_dotted, interval);
1354                 goto close_sock;
1355         }
1356
1357 //      /*
1358 //       * Verify the server is synchronized with valid stratum and
1359 //       * reference time not later than the transmit time.
1360 //       */
1361 //      if (p->lastpkt_leap == NOSYNC || p->lastpkt_stratum >= MAXSTRAT)
1362 //              return;                 /* unsynchronized */
1363 //
1364 //      /* Verify valid root distance */
1365 //      if (msg.m_rootdelay / 2 + msg.m_rootdisp >= MAXDISP || p->lastpkt_reftime > msg.m_xmt)
1366 //              return;                 /* invalid header values */
1367
1368         p->lastpkt_leap = msg.m_status;
1369         p->lastpkt_rootdelay = sfp_to_d(msg.m_rootdelay);
1370         p->lastpkt_rootdisp = sfp_to_d(msg.m_rootdisp);
1371         p->lastpkt_refid = msg.m_refid;
1372
1373         /*
1374          * From RFC 2030 (with a correction to the delay math):
1375          *
1376          * Timestamp Name          ID   When Generated
1377          * ------------------------------------------------------------
1378          * Originate Timestamp     T1   time request sent by client
1379          * Receive Timestamp       T2   time request received by server
1380          * Transmit Timestamp      T3   time reply sent by server
1381          * Destination Timestamp   T4   time reply received by client
1382          *
1383          * The roundtrip delay and local clock offset are defined as
1384          *
1385          * delay = (T4 - T1) - (T3 - T2); offset = ((T2 - T1) + (T3 - T4)) / 2
1386          */
1387         T1 = p->p_xmttime;
1388         T2 = lfp_to_d(msg.m_rectime);
1389         T3 = lfp_to_d(msg.m_xmttime);
1390         T4 = gettime1900d();
1391
1392         p->lastpkt_recv_time = T4;
1393
1394         VERB5 bb_error_msg("%s->lastpkt_recv_time=%f", p->p_dotted, p->lastpkt_recv_time);
1395         p->datapoint_idx = p->p_reachable_bits ? (p->datapoint_idx + 1) % NUM_DATAPOINTS : 0;
1396         datapoint = &p->filter_datapoint[p->datapoint_idx];
1397         datapoint->d_recv_time = T4;
1398         datapoint->d_offset    = ((T2 - T1) + (T3 - T4)) / 2;
1399         /* The delay calculation is a special case. In cases where the
1400          * server and client clocks are running at different rates and
1401          * with very fast networks, the delay can appear negative. In
1402          * order to avoid violating the Principle of Least Astonishment,
1403          * the delay is clamped not less than the system precision.
1404          */
1405         p->lastpkt_delay = (T4 - T1) - (T3 - T2);
1406         if (p->lastpkt_delay < G_precision_sec)
1407                 p->lastpkt_delay = G_precision_sec;
1408         datapoint->d_dispersion = LOG2D(msg.m_precision_exp) + G_precision_sec;
1409         if (!p->p_reachable_bits) {
1410                 /* 1st datapoint ever - replicate offset in every element */
1411                 int i;
1412                 for (i = 1; i < NUM_DATAPOINTS; i++) {
1413                         p->filter_datapoint[i].d_offset = datapoint->d_offset;
1414                 }
1415         }
1416
1417         p->p_reachable_bits |= 1;
1418         VERB1 {
1419                 bb_error_msg("reply from %s: reach 0x%02x offset %f delay %f",
1420                         p->p_dotted,
1421                         p->p_reachable_bits,
1422                         datapoint->d_offset, p->lastpkt_delay);
1423         }
1424
1425         /* Muck with statictics and update the clock */
1426         filter_datapoints(p, T4);
1427         q = select_and_cluster(T4);
1428         rc = -1;
1429         if (q)
1430                 rc = update_local_clock(q, T4);
1431
1432         if (rc != 0) {
1433                 /* Adjust the poll interval by comparing the current offset
1434                  * with the clock jitter. If the offset is less than
1435                  * the clock jitter times a constant, then the averaging interval
1436                  * is increased, otherwise it is decreased. A bit of hysteresis
1437                  * helps calm the dance. Works best using burst mode.
1438                  */
1439                 VERB4 if (rc > 0) {
1440                         bb_error_msg("offset:%f POLLADJ_GATE*discipline_jitter:%f poll:%s",
1441                                 q->filter_offset, POLLADJ_GATE * G.discipline_jitter,
1442                                 fabs(q->filter_offset) < POLLADJ_GATE * G.discipline_jitter
1443                                         ? "grows" : "falls"
1444                         );
1445                 }
1446                 if (rc > 0 && fabs(q->filter_offset) < POLLADJ_GATE * G.discipline_jitter) {
1447                         /* was += G.poll_exp but it is a bit
1448                          * too optimistic for my taste at high poll_exp's */
1449                         G.polladj_count += MINPOLL;
1450                         if (G.polladj_count > POLLADJ_LIMIT) {
1451                                 G.polladj_count = 0;
1452                                 if (G.poll_exp < MAXPOLL) {
1453                                         G.poll_exp++;
1454                                         VERB3 bb_error_msg("polladj: discipline_jitter:%f ++poll_exp=%d",
1455                                                         G.discipline_jitter, G.poll_exp);
1456                                 }
1457                         } else {
1458                                 VERB3 bb_error_msg("polladj: incr:%d", G.polladj_count);
1459                         }
1460                 } else {
1461                         G.polladj_count -= G.poll_exp * 2;
1462                         if (G.polladj_count < -POLLADJ_LIMIT) {
1463                                 G.polladj_count = 0;
1464                                 if (G.poll_exp > MINPOLL) {
1465                                         G.poll_exp--;
1466                                         VERB3 bb_error_msg("polladj: discipline_jitter:%f --poll_exp=%d",
1467                                                         G.discipline_jitter, G.poll_exp);
1468                                 }
1469                         } else {
1470                                 VERB3 bb_error_msg("polladj: decr:%d", G.polladj_count);
1471                         }
1472                 }
1473         }
1474
1475         /* Decide when to send new query for this peer */
1476         interval = poll_interval(0);
1477         set_next(p, interval);
1478
1479  close_sock:
1480         /* We do not expect any more packets from this peer for now.
1481          * Closing the socket informs kernel about it.
1482          * We open a new socket when we send a new query.
1483          */
1484         close(p->p_fd);
1485         p->p_fd = -1;
1486  bail:
1487         return;
1488 }
1489
1490 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
1491 static void
1492 recv_and_process_client_pkt(void /*int fd*/)
1493 {
1494         ssize_t          size;
1495         uint8_t          version;
1496         double           rectime;
1497         len_and_sockaddr *to;
1498         struct sockaddr  *from;
1499         msg_t            msg;
1500         uint8_t          query_status;
1501         l_fixedpt_t      query_xmttime;
1502
1503         to = get_sock_lsa(G.listen_fd);
1504         from = xzalloc(to->len);
1505
1506         size = recv_from_to(G.listen_fd, &msg, sizeof(msg), MSG_DONTWAIT, from, &to->u.sa, to->len);
1507         if (size != NTP_MSGSIZE_NOAUTH && size != NTP_MSGSIZE) {
1508                 char *addr;
1509                 if (size < 0) {
1510                         if (errno == EAGAIN)
1511                                 goto bail;
1512                         bb_perror_msg_and_die("recv");
1513                 }
1514                 addr = xmalloc_sockaddr2dotted_noport(from);
1515                 bb_error_msg("malformed packet received from %s: size %u", addr, (int)size);
1516                 free(addr);
1517                 goto bail;
1518         }
1519
1520         query_status = msg.m_status;
1521         query_xmttime = msg.m_xmttime;
1522
1523         /* Build a reply packet */
1524         memset(&msg, 0, sizeof(msg));
1525         msg.m_status = G.stratum < MAXSTRAT ? G.leap : LI_ALARM;
1526         msg.m_status |= (query_status & VERSION_MASK);
1527         msg.m_status |= ((query_status & MODE_MASK) == MODE_CLIENT) ?
1528                          MODE_SERVER : MODE_SYM_PAS;
1529         msg.m_stratum = G.stratum;
1530         msg.m_ppoll = G.poll_exp;
1531         msg.m_precision_exp = G_precision_exp;
1532         rectime = gettime1900d();
1533         msg.m_xmttime = msg.m_rectime = d_to_lfp(rectime);
1534         msg.m_reftime = d_to_lfp(G.reftime);
1535         msg.m_orgtime = query_xmttime;
1536         msg.m_rootdelay = d_to_sfp(G.rootdelay);
1537 //simple code does not do this, fix simple code!
1538         msg.m_rootdisp = d_to_sfp(G.rootdisp);
1539         version = (query_status & VERSION_MASK); /* ... >> VERSION_SHIFT - done below instead */
1540         msg.m_refid = G.refid; // (version > (3 << VERSION_SHIFT)) ? G.refid : G.refid3;
1541
1542         /* We reply from the local address packet was sent to,
1543          * this makes to/from look swapped here: */
1544         do_sendto(G.listen_fd,
1545                 /*from:*/ &to->u.sa, /*to:*/ from, /*addrlen:*/ to->len,
1546                 &msg, size);
1547
1548  bail:
1549         free(to);
1550         free(from);
1551 }
1552 #endif
1553
1554 /* Upstream ntpd's options:
1555  *
1556  * -4   Force DNS resolution of host names to the IPv4 namespace.
1557  * -6   Force DNS resolution of host names to the IPv6 namespace.
1558  * -a   Require cryptographic authentication for broadcast client,
1559  *      multicast client and symmetric passive associations.
1560  *      This is the default.
1561  * -A   Do not require cryptographic authentication for broadcast client,
1562  *      multicast client and symmetric passive associations.
1563  *      This is almost never a good idea.
1564  * -b   Enable the client to synchronize to broadcast servers.
1565  * -c conffile
1566  *      Specify the name and path of the configuration file,
1567  *      default /etc/ntp.conf
1568  * -d   Specify debugging mode. This option may occur more than once,
1569  *      with each occurrence indicating greater detail of display.
1570  * -D level
1571  *      Specify debugging level directly.
1572  * -f driftfile
1573  *      Specify the name and path of the frequency file.
1574  *      This is the same operation as the "driftfile FILE"
1575  *      configuration command.
1576  * -g   Normally, ntpd exits with a message to the system log
1577  *      if the offset exceeds the panic threshold, which is 1000 s
1578  *      by default. This option allows the time to be set to any value
1579  *      without restriction; however, this can happen only once.
1580  *      If the threshold is exceeded after that, ntpd will exit
1581  *      with a message to the system log. This option can be used
1582  *      with the -q and -x options. See the tinker command for other options.
1583  * -i jaildir
1584  *      Chroot the server to the directory jaildir. This option also implies
1585  *      that the server attempts to drop root privileges at startup
1586  *      (otherwise, chroot gives very little additional security).
1587  *      You may need to also specify a -u option.
1588  * -k keyfile
1589  *      Specify the name and path of the symmetric key file,
1590  *      default /etc/ntp/keys. This is the same operation
1591  *      as the "keys FILE" configuration command.
1592  * -l logfile
1593  *      Specify the name and path of the log file. The default
1594  *      is the system log file. This is the same operation as
1595  *      the "logfile FILE" configuration command.
1596  * -L   Do not listen to virtual IPs. The default is to listen.
1597  * -n   Don't fork.
1598  * -N   To the extent permitted by the operating system,
1599  *      run the ntpd at the highest priority.
1600  * -p pidfile
1601  *      Specify the name and path of the file used to record the ntpd
1602  *      process ID. This is the same operation as the "pidfile FILE"
1603  *      configuration command.
1604  * -P priority
1605  *      To the extent permitted by the operating system,
1606  *      run the ntpd at the specified priority.
1607  * -q   Exit the ntpd just after the first time the clock is set.
1608  *      This behavior mimics that of the ntpdate program, which is
1609  *      to be retired. The -g and -x options can be used with this option.
1610  *      Note: The kernel time discipline is disabled with this option.
1611  * -r broadcastdelay
1612  *      Specify the default propagation delay from the broadcast/multicast
1613  *      server to this client. This is necessary only if the delay
1614  *      cannot be computed automatically by the protocol.
1615  * -s statsdir
1616  *      Specify the directory path for files created by the statistics
1617  *      facility. This is the same operation as the "statsdir DIR"
1618  *      configuration command.
1619  * -t key
1620  *      Add a key number to the trusted key list. This option can occur
1621  *      more than once.
1622  * -u user[:group]
1623  *      Specify a user, and optionally a group, to switch to.
1624  * -v variable
1625  * -V variable
1626  *      Add a system variable listed by default.
1627  * -x   Normally, the time is slewed if the offset is less than the step
1628  *      threshold, which is 128 ms by default, and stepped if above
1629  *      the threshold. This option sets the threshold to 600 s, which is
1630  *      well within the accuracy window to set the clock manually.
1631  *      Note: since the slew rate of typical Unix kernels is limited
1632  *      to 0.5 ms/s, each second of adjustment requires an amortization
1633  *      interval of 2000 s. Thus, an adjustment as much as 600 s
1634  *      will take almost 14 days to complete. This option can be used
1635  *      with the -g and -q options. See the tinker command for other options.
1636  *      Note: The kernel time discipline is disabled with this option.
1637  */
1638
1639 /* By doing init in a separate function we decrease stack usage
1640  * in main loop.
1641  */
1642 static NOINLINE void ntp_init(char **argv)
1643 {
1644         unsigned opts;
1645         llist_t *peers;
1646
1647         srandom(getpid());
1648
1649         if (getuid())
1650                 bb_error_msg_and_die(bb_msg_you_must_be_root);
1651
1652         /* Set some globals */
1653 #if 0
1654         /* With constant b = 100, G.precision_exp is also constant -6.
1655          * Uncomment this to verify.
1656          */
1657         {
1658                 int prec = 0;
1659                 int b;
1660 # if 0
1661                 struct timespec tp;
1662                 /* We can use sys_clock_getres but assuming 10ms tick should be fine */
1663                 clock_getres(CLOCK_REALTIME, &tp);
1664                 tp.tv_sec = 0;
1665                 tp.tv_nsec = 10000000;
1666                 b = 1000000000 / tp.tv_nsec;  /* convert to Hz */
1667 # else
1668                 b = 100; /* b = 1000000000/10000000 = 100 */
1669 # endif
1670                 while (b > 1)
1671                         prec--, b >>= 1;
1672                 /*G.precision_exp = prec;*/
1673                 /*G.precision_sec = (1.0 / (1 << (- prec)));*/
1674                 bb_error_msg("G.precision_exp:%d sec:%f", prec, G_precision_sec); /* -6 */
1675         }
1676 #endif
1677         G.stratum = MAXSTRAT;
1678         G.poll_exp = 1; /* should use MINPOLL, but 1 speeds up initial sync */
1679         G.reftime = G.last_update_recv_time = gettime1900d();
1680
1681         /* Parse options */
1682         peers = NULL;
1683         opt_complementary = "dd:p::"; /* d: counter, p: list */
1684         opts = getopt32(argv,
1685                         "nqNx" /* compat */
1686                         "p:"IF_FEATURE_NTPD_SERVER("l") /* NOT compat */
1687                         "d" /* compat */
1688                         "46aAbgL", /* compat, ignored */
1689                         &peers, &G.verbose);
1690         if (!(opts & (OPT_p|OPT_l)))
1691                 bb_show_usage();
1692 //      if (opts & OPT_x) /* disable stepping, only slew is allowed */
1693 //              G.time_was_stepped = 1;
1694         while (peers)
1695                 add_peers(llist_pop(&peers));
1696         if (!(opts & OPT_n)) {
1697                 bb_daemonize_or_rexec(DAEMON_DEVNULL_STDIO, argv);
1698                 logmode = LOGMODE_NONE;
1699         }
1700 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
1701         G.listen_fd = -1;
1702         if (opts & OPT_l) {
1703                 G.listen_fd = create_and_bind_dgram_or_die(NULL, 123);
1704                 socket_want_pktinfo(G.listen_fd);
1705                 setsockopt(G.listen_fd, IPPROTO_IP, IP_TOS, &const_IPTOS_LOWDELAY, sizeof(const_IPTOS_LOWDELAY));
1706         }
1707 #endif
1708         /* I hesitate to set -20 prio. -15 should be high enough for timekeeping */
1709         if (opts & OPT_N)
1710                 setpriority(PRIO_PROCESS, 0, -15);
1711
1712         bb_signals((1 << SIGTERM) | (1 << SIGINT), record_signo);
1713         bb_signals((1 << SIGPIPE) | (1 << SIGHUP), SIG_IGN);
1714 }
1715
1716 int ntpd_main(int argc UNUSED_PARAM, char **argv) MAIN_EXTERNALLY_VISIBLE;
1717 int ntpd_main(int argc UNUSED_PARAM, char **argv)
1718 {
1719         struct globals g;
1720         struct pollfd *pfd;
1721         peer_t **idx2peer;
1722
1723         memset(&g, 0, sizeof(g));
1724         SET_PTR_TO_GLOBALS(&g);
1725
1726         ntp_init(argv);
1727
1728         {
1729                 /* if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER, + 1 for listen_fd: */
1730                 unsigned cnt = g.peer_cnt + ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER;
1731                 idx2peer = xzalloc(sizeof(idx2peer[0]) * cnt);
1732                 pfd = xzalloc(sizeof(pfd[0]) * cnt);
1733         }
1734
1735         while (!bb_got_signal) {
1736                 llist_t *item;
1737                 unsigned i, j;
1738                 unsigned sent_cnt, trial_cnt;
1739                 int nfds, timeout;
1740                 time_t cur_time, nextaction;
1741
1742                 /* Nothing between here and poll() blocks for any significant time */
1743
1744                 cur_time = time(NULL);
1745                 nextaction = cur_time + 3600;
1746
1747                 i = 0;
1748 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
1749                 if (g.listen_fd != -1) {
1750                         pfd[0].fd = g.listen_fd;
1751                         pfd[0].events = POLLIN;
1752                         i++;
1753                 }
1754 #endif
1755                 /* Pass over peer list, send requests, time out on receives */
1756                 sent_cnt = trial_cnt = 0;
1757                 for (item = g.ntp_peers; item != NULL; item = item->link) {
1758                         peer_t *p = (peer_t *) item->data;
1759
1760                         /* Overflow-safe "if (p->next_action_time <= cur_time) ..." */
1761                         if ((int)(cur_time - p->next_action_time) >= 0) {
1762                                 if (p->p_fd == -1) {
1763                                         /* Time to send new req */
1764                                         trial_cnt++;
1765                                         if (send_query_to_peer(p) == 0)
1766                                                 sent_cnt++;
1767                                 } else {
1768                                         /* Timed out waiting for reply */
1769                                         close(p->p_fd);
1770                                         p->p_fd = -1;
1771                                         timeout = poll_interval(-1); /* try a bit faster */
1772                                         bb_error_msg("timed out waiting for %s, reach 0x%02x, next query in %us",
1773                                                         p->p_dotted, p->p_reachable_bits, timeout);
1774                                         set_next(p, timeout);
1775                                 }
1776                         }
1777
1778                         if (p->next_action_time < nextaction)
1779                                 nextaction = p->next_action_time;
1780
1781                         if (p->p_fd >= 0) {
1782                                 /* Wait for reply from this peer */
1783                                 pfd[i].fd = p->p_fd;
1784                                 pfd[i].events = POLLIN;
1785                                 idx2peer[i] = p;
1786                                 i++;
1787                         }
1788                 }
1789
1790 //              if ((trial_cnt > 0 && sent_cnt == 0) || g.peer_cnt == 0) {
1791 //                      G.time_was_stepped = 1;
1792 //              }
1793
1794                 timeout = nextaction - cur_time;
1795                 if (timeout < 1)
1796                         timeout = 1;
1797
1798                 /* Here we may block */
1799                 VERB2 bb_error_msg("poll %us, sockets:%u", timeout, i);
1800                 nfds = poll(pfd, i, timeout * 1000);
1801                 if (nfds <= 0)
1802                         continue;
1803
1804                 /* Process any received packets */
1805                 j = 0;
1806 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
1807                 if (g.listen_fd != -1) {
1808                         if (pfd[0].revents /* & (POLLIN|POLLERR)*/) {
1809                                 nfds--;
1810                                 recv_and_process_client_pkt(/*g.listen_fd*/);
1811                         }
1812                         j = 1;
1813                 }
1814 #endif
1815                 for (; nfds != 0 && j < i; j++) {
1816                         if (pfd[j].revents /* & (POLLIN|POLLERR)*/) {
1817                                 nfds--;
1818                                 recv_and_process_peer_pkt(idx2peer[j]);
1819                         }
1820                 }
1821         } /* while (!bb_got_signal) */
1822
1823         kill_myself_with_sig(bb_got_signal);
1824 }
1825
1826
1827
1828
1829
1830
1831 /*** openntpd-4.6 uses only adjtime, not adjtimex ***/
1832
1833 /*** ntp-4.2.6/ntpd/ntp_loopfilter.c - adjtimex usage ***/
1834
1835 #if 0
1836 static double
1837 direct_freq(double fp_offset)
1838 {
1839
1840 #ifdef KERNEL_PLL
1841         /*
1842          * If the kernel is enabled, we need the residual offset to
1843          * calculate the frequency correction.
1844          */
1845         if (pll_control && kern_enable) {
1846                 memset(&ntv, 0, sizeof(ntv));
1847                 ntp_adjtime(&ntv);
1848 #ifdef STA_NANO
1849                 clock_offset = ntv.offset / 1e9;
1850 #else /* STA_NANO */
1851                 clock_offset = ntv.offset / 1e6;
1852 #endif /* STA_NANO */
1853                 drift_comp = FREQTOD(ntv.freq);
1854         }
1855 #endif /* KERNEL_PLL */
1856         set_freq((fp_offset - clock_offset) / (current_time - clock_epoch) + drift_comp);
1857         wander_resid = 0;
1858         return drift_comp;
1859 }
1860
1861 static void
1862 set_freq(double freq) /* frequency update */
1863 {
1864         char tbuf[80];
1865
1866         drift_comp = freq;
1867
1868 #ifdef KERNEL_PLL
1869         /*
1870          * If the kernel is enabled, update the kernel frequency.
1871          */
1872         if (pll_control && kern_enable) {
1873                 memset(&ntv, 0, sizeof(ntv));
1874                 ntv.modes = MOD_FREQUENCY;
1875                 ntv.freq = DTOFREQ(drift_comp);
1876                 ntp_adjtime(&ntv);
1877                 snprintf(tbuf, sizeof(tbuf), "kernel %.3f PPM", drift_comp * 1e6);
1878                 report_event(EVNT_FSET, NULL, tbuf);
1879         } else {
1880                 snprintf(tbuf, sizeof(tbuf), "ntpd %.3f PPM", drift_comp * 1e6);
1881                 report_event(EVNT_FSET, NULL, tbuf);
1882         }
1883 #else /* KERNEL_PLL */
1884         snprintf(tbuf, sizeof(tbuf), "ntpd %.3f PPM", drift_comp * 1e6);
1885         report_event(EVNT_FSET, NULL, tbuf);
1886 #endif /* KERNEL_PLL */
1887 }
1888
1889 ...
1890 ...
1891 ...
1892
1893 #ifdef KERNEL_PLL
1894         /*
1895          * This code segment works when clock adjustments are made using
1896          * precision time kernel support and the ntp_adjtime() system
1897          * call. This support is available in Solaris 2.6 and later,
1898          * Digital Unix 4.0 and later, FreeBSD, Linux and specially
1899          * modified kernels for HP-UX 9 and Ultrix 4. In the case of the
1900          * DECstation 5000/240 and Alpha AXP, additional kernel
1901          * modifications provide a true microsecond clock and nanosecond
1902          * clock, respectively.
1903          *
1904          * Important note: The kernel discipline is used only if the
1905          * step threshold is less than 0.5 s, as anything higher can
1906          * lead to overflow problems. This might occur if some misguided
1907          * lad set the step threshold to something ridiculous.
1908          */
1909         if (pll_control && kern_enable) {
1910
1911 #define MOD_BITS (MOD_OFFSET | MOD_MAXERROR | MOD_ESTERROR | MOD_STATUS | MOD_TIMECONST)
1912
1913                 /*
1914                  * We initialize the structure for the ntp_adjtime()
1915                  * system call. We have to convert everything to
1916                  * microseconds or nanoseconds first. Do not update the
1917                  * system variables if the ext_enable flag is set. In
1918                  * this case, the external clock driver will update the
1919                  * variables, which will be read later by the local
1920                  * clock driver. Afterwards, remember the time and
1921                  * frequency offsets for jitter and stability values and
1922                  * to update the frequency file.
1923                  */
1924                 memset(&ntv,  0, sizeof(ntv));
1925                 if (ext_enable) {
1926                         ntv.modes = MOD_STATUS;
1927                 } else {
1928 #ifdef STA_NANO
1929                         ntv.modes = MOD_BITS | MOD_NANO;
1930 #else /* STA_NANO */
1931                         ntv.modes = MOD_BITS;
1932 #endif /* STA_NANO */
1933                         if (clock_offset < 0)
1934                                 dtemp = -.5;
1935                         else
1936                                 dtemp = .5;
1937 #ifdef STA_NANO
1938                         ntv.offset = (int32)(clock_offset * 1e9 + dtemp);
1939                         ntv.constant = sys_poll;
1940 #else /* STA_NANO */
1941                         ntv.offset = (int32)(clock_offset * 1e6 + dtemp);
1942                         ntv.constant = sys_poll - 4;
1943 #endif /* STA_NANO */
1944                         ntv.esterror = (u_int32)(clock_jitter * 1e6);
1945                         ntv.maxerror = (u_int32)((sys_rootdelay / 2 + sys_rootdisp) * 1e6);
1946                         ntv.status = STA_PLL;
1947
1948                         /*
1949                          * Enable/disable the PPS if requested.
1950                          */
1951                         if (pps_enable) {
1952                                 if (!(pll_status & STA_PPSTIME))
1953                                         report_event(EVNT_KERN,
1954                                             NULL, "PPS enabled");
1955                                 ntv.status |= STA_PPSTIME | STA_PPSFREQ;
1956                         } else {
1957                                 if (pll_status & STA_PPSTIME)
1958                                         report_event(EVNT_KERN,
1959                                             NULL, "PPS disabled");
1960                                 ntv.status &= ~(STA_PPSTIME |
1961                                     STA_PPSFREQ);
1962                         }
1963                         if (sys_leap == LEAP_ADDSECOND)
1964                                 ntv.status |= STA_INS;
1965                         else if (sys_leap == LEAP_DELSECOND)
1966                                 ntv.status |= STA_DEL;
1967                 }
1968
1969                 /*
1970                  * Pass the stuff to the kernel. If it squeals, turn off
1971                  * the pps. In any case, fetch the kernel offset,
1972                  * frequency and jitter.
1973                  */
1974                 if (ntp_adjtime(&ntv) == TIME_ERROR) {
1975                         if (!(ntv.status & STA_PPSSIGNAL))
1976                                 report_event(EVNT_KERN, NULL,
1977                                     "PPS no signal");
1978                 }
1979                 pll_status = ntv.status;
1980 #ifdef STA_NANO
1981                 clock_offset = ntv.offset / 1e9;
1982 #else /* STA_NANO */
1983                 clock_offset = ntv.offset / 1e6;
1984 #endif /* STA_NANO */
1985                 clock_frequency = FREQTOD(ntv.freq);
1986
1987                 /*
1988                  * If the kernel PPS is lit, monitor its performance.
1989                  */
1990                 if (ntv.status & STA_PPSTIME) {
1991 #ifdef STA_NANO
1992                         clock_jitter = ntv.jitter / 1e9;
1993 #else /* STA_NANO */
1994                         clock_jitter = ntv.jitter / 1e6;
1995 #endif /* STA_NANO */
1996                 }
1997
1998 #if defined(STA_NANO) && NTP_API == 4
1999                 /*
2000                  * If the TAI changes, update the kernel TAI.
2001                  */
2002                 if (loop_tai != sys_tai) {
2003                         loop_tai = sys_tai;
2004                         ntv.modes = MOD_TAI;
2005                         ntv.constant = sys_tai;
2006                         ntp_adjtime(&ntv);
2007                 }
2008 #endif /* STA_NANO */
2009         }
2010 #endif /* KERNEL_PLL */
2011 #endif