92e2723a50653eefa3dd6fcef628b2dd966f54fc
[oweals/busybox.git] / networking / ntpd.c
1 /*
2  * NTP client/server, based on OpenNTPD 3.9p1
3  *
4  * Author: Adam Tkac <vonsch@gmail.com>
5  *
6  * Licensed under GPLv2, see file LICENSE in this 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_status;
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  ntp_status;
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         uint8_t  adjtimex_was_done;
249
250         uint8_t  discipline_state;      // doc calls it c.state
251         uint8_t  poll_exp;              // s.poll
252         int      polladj_count;         // c.count
253         long     kernel_freq_drift;
254         double   last_update_offset;    // c.last
255         double   last_update_recv_time; // s.t
256         double   discipline_jitter;     // c.jitter
257 //TODO: add s.jitter - grep for it here and see clock_combine() in doc
258 #define USING_KERNEL_PLL_LOOP 1
259 #if !USING_KERNEL_PLL_LOOP
260         double   discipline_freq_drift; // c.freq
261 //TODO: conditionally calculate wander? it's used only for logging
262         double   discipline_wander;     // c.wander
263 #endif
264 };
265 #define G (*ptr_to_globals)
266
267 static const int const_IPTOS_LOWDELAY = IPTOS_LOWDELAY;
268
269
270 #define VERB1 if (MAX_VERBOSE && G.verbose)
271 #define VERB2 if (MAX_VERBOSE >= 2 && G.verbose >= 2)
272 #define VERB3 if (MAX_VERBOSE >= 3 && G.verbose >= 3)
273 #define VERB4 if (MAX_VERBOSE >= 4 && G.verbose >= 4)
274 #define VERB5 if (MAX_VERBOSE >= 5 && G.verbose >= 5)
275
276
277 static double LOG2D(int a)
278 {
279         if (a < 0)
280                 return 1.0 / (1UL << -a);
281         return 1UL << a;
282 }
283 static ALWAYS_INLINE double SQUARE(double x)
284 {
285         return x * x;
286 }
287 static ALWAYS_INLINE double MAXD(double a, double b)
288 {
289         if (a > b)
290                 return a;
291         return b;
292 }
293 static ALWAYS_INLINE double MIND(double a, double b)
294 {
295         if (a < b)
296                 return a;
297         return b;
298 }
299 #define SQRT(x) (sqrt(x))
300
301 static double
302 gettime1900d(void)
303 {
304         struct timeval tv;
305         gettimeofday(&tv, NULL); /* never fails */
306         return (tv.tv_sec + 1.0e-6 * tv.tv_usec + OFFSET_1900_1970);
307 }
308
309 static void
310 d_to_tv(double d, struct timeval *tv)
311 {
312         tv->tv_sec = (long)d;
313         tv->tv_usec = (d - tv->tv_sec) * 1000000;
314 }
315
316 static double
317 lfp_to_d(l_fixedpt_t lfp)
318 {
319         double ret;
320         lfp.int_partl = ntohl(lfp.int_partl);
321         lfp.fractionl = ntohl(lfp.fractionl);
322         ret = (double)lfp.int_partl + ((double)lfp.fractionl / UINT_MAX);
323         return ret;
324 }
325 static double
326 sfp_to_d(s_fixedpt_t sfp)
327 {
328         double ret;
329         sfp.int_parts = ntohs(sfp.int_parts);
330         sfp.fractions = ntohs(sfp.fractions);
331         ret = (double)sfp.int_parts + ((double)sfp.fractions / USHRT_MAX);
332         return ret;
333 }
334 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
335 static l_fixedpt_t
336 d_to_lfp(double d)
337 {
338         l_fixedpt_t lfp;
339         lfp.int_partl = (uint32_t)d;
340         lfp.fractionl = (uint32_t)((d - lfp.int_partl) * UINT_MAX);
341         lfp.int_partl = htonl(lfp.int_partl);
342         lfp.fractionl = htonl(lfp.fractionl);
343         return lfp;
344 }
345 static s_fixedpt_t
346 d_to_sfp(double d)
347 {
348         s_fixedpt_t sfp;
349         sfp.int_parts = (uint16_t)d;
350         sfp.fractions = (uint16_t)((d - sfp.int_parts) * USHRT_MAX);
351         sfp.int_parts = htons(sfp.int_parts);
352         sfp.fractions = htons(sfp.fractions);
353         return sfp;
354 }
355 #endif
356
357 static double
358 dispersion(const datapoint_t *dp, double t)
359 {
360         return dp->d_dispersion + FREQ_TOLERANCE * (t - dp->d_recv_time);
361 }
362
363 static double
364 root_distance(peer_t *p, double t)
365 {
366         /* The root synchronization distance is the maximum error due to
367          * all causes of the local clock relative to the primary server.
368          * It is defined as half the total delay plus total dispersion
369          * plus peer jitter.
370          */
371         return MAXD(MINDISP, p->lastpkt_rootdelay + p->lastpkt_delay) / 2
372                 + p->lastpkt_rootdisp
373                 + p->filter_dispersion
374                 + FREQ_TOLERANCE * (t - p->lastpkt_recv_time)
375                 + p->filter_jitter;
376 }
377
378 static void
379 set_next(peer_t *p, unsigned t)
380 {
381         p->next_action_time = time(NULL) + t;
382 }
383
384 /*
385  * Peer clock filter and its helpers
386  */
387 static void
388 filter_datapoints(peer_t *p, double t)
389 {
390         int i, idx;
391         int got_newest;
392         double minoff, maxoff, wavg, sum, w;
393         double x = x; /* for compiler */
394         double oldest_off = oldest_off;
395         double oldest_age = oldest_age;
396         double newest_off = newest_off;
397         double newest_age = newest_age;
398
399         minoff = maxoff = p->filter_datapoint[0].d_offset;
400         for (i = 1; i < NUM_DATAPOINTS; i++) {
401                 if (minoff > p->filter_datapoint[i].d_offset)
402                         minoff = p->filter_datapoint[i].d_offset;
403                 if (maxoff < p->filter_datapoint[i].d_offset)
404                         maxoff = p->filter_datapoint[i].d_offset;
405         }
406
407         idx = p->datapoint_idx; /* most recent datapoint */
408         /* Average offset:
409          * Drop two outliers and take weighted average of the rest:
410          * most_recent/2 + older1/4 + older2/8 ... + older5/32 + older6/32
411          * we use older6/32, not older6/64 since sum of weights should be 1:
412          * 1/2 + 1/4 + 1/8 + 1/16 + 1/32 + 1/32 = 1
413          */
414         wavg = 0;
415         w = 0.5;
416         /*                     n-1
417          *                     ---    dispersion(i)
418          * filter_dispersion =  \     -------------
419          *                      /       (i+1)
420          *                     ---     2
421          *                     i=0
422          */
423         got_newest = 0;
424         sum = 0;
425         for (i = 0; i < NUM_DATAPOINTS; i++) {
426                 VERB4 {
427                         bb_error_msg("datapoint[%d]: off:%f disp:%f(%f) age:%f%s",
428                                 i,
429                                 p->filter_datapoint[idx].d_offset,
430                                 p->filter_datapoint[idx].d_dispersion, dispersion(&p->filter_datapoint[idx], t),
431                                 t - p->filter_datapoint[idx].d_recv_time,
432                                 (minoff == p->filter_datapoint[idx].d_offset || maxoff == p->filter_datapoint[idx].d_offset)
433                                         ? " (outlier by offset)" : ""
434                         );
435                 }
436
437                 sum += dispersion(&p->filter_datapoint[idx], t) / (2 << i);
438
439                 if (minoff == p->filter_datapoint[idx].d_offset) {
440                         minoff -= 1; /* so that we don't match it ever again */
441                 } else
442                 if (maxoff == p->filter_datapoint[idx].d_offset) {
443                         maxoff += 1;
444                 } else {
445                         oldest_off = p->filter_datapoint[idx].d_offset;
446                         oldest_age = t - p->filter_datapoint[idx].d_recv_time;
447                         if (!got_newest) {
448                                 got_newest = 1;
449                                 newest_off = oldest_off;
450                                 newest_age = oldest_age;
451                         }
452                         x = oldest_off * w;
453                         wavg += x;
454                         w /= 2;
455                 }
456
457                 idx = (idx - 1) & (NUM_DATAPOINTS - 1);
458         }
459         p->filter_dispersion = sum;
460         wavg += x; /* add another older6/64 to form older6/32 */
461         /* Fix systematic underestimation with large poll intervals.
462          * Imagine that we still have a bit of uncorrected drift,
463          * and poll interval is big (say, 100 sec). Offsets form a progression:
464          * 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 - 0.7 is most recent.
465          * The algorithm above drops 0.0 and 0.7 as outliers,
466          * and then we have this estimation, ~25% off from 0.7:
467          * 0.1/32 + 0.2/32 + 0.3/16 + 0.4/8 + 0.5/4 + 0.6/2 = 0.503125
468          */
469         x = newest_age / (oldest_age - newest_age); /* in above example, 100 / (600 - 100) */
470         if (x < 1) {
471                 x = (newest_off - oldest_off) * x; /* 0.5 * 100/500 = 0.1 */
472                 wavg += x;
473         }
474         p->filter_offset = wavg;
475
476         /*                  +-----                 -----+ ^ 1/2
477          *                  |       n-1                 |
478          *                  |       ---                 |
479          *                  |  1    \                2  |
480          * filter_jitter =  | --- * /  (avg-offset_j)   |
481          *                  |  n    ---                 |
482          *                  |       j=0                 |
483          *                  +-----                 -----+
484          * where n is the number of valid datapoints in the filter (n > 1);
485          * if filter_jitter < precision then filter_jitter = precision
486          */
487         sum = 0;
488         for (i = 0; i < NUM_DATAPOINTS; i++) {
489                 sum += SQUARE(wavg - p->filter_datapoint[i].d_offset);
490         }
491         sum = SQRT(sum / NUM_DATAPOINTS);
492         p->filter_jitter = sum > G_precision_sec ? sum : G_precision_sec;
493
494         VERB3 bb_error_msg("filter offset:%f(corr:%e) disp:%f jitter:%f",
495                         p->filter_offset, x,
496                         p->filter_dispersion,
497                         p->filter_jitter);
498
499 }
500
501 static void
502 reset_peer_stats(peer_t *p, double t, double offset)
503 {
504         int i;
505         for (i = 0; i < NUM_DATAPOINTS; i++) {
506                 if (offset < 16 * STEP_THRESHOLD) {
507                         p->filter_datapoint[i].d_recv_time -= offset;
508                         if (p->filter_datapoint[i].d_offset != 0) {
509                                 p->filter_datapoint[i].d_offset -= offset;
510                         }
511                 } else {
512                         p->filter_datapoint[i].d_recv_time  = t;
513                         p->filter_datapoint[i].d_offset     = 0;
514                         p->filter_datapoint[i].d_dispersion = MAXDISP;
515                 }
516         }
517         if (offset < 16 * STEP_THRESHOLD) {
518                 p->lastpkt_recv_time -= offset;
519         } else {
520                 p->p_reachable_bits = 0;
521                 p->lastpkt_recv_time = t;
522         }
523         filter_datapoints(p, t); /* recalc p->filter_xxx */
524         p->next_action_time -= (time_t)offset;
525         VERB5 bb_error_msg("%s->lastpkt_recv_time=%f", p->p_dotted, p->lastpkt_recv_time);
526 }
527
528 static void
529 add_peers(char *s)
530 {
531         peer_t *p;
532
533         p = xzalloc(sizeof(*p));
534         p->p_lsa = xhost2sockaddr(s, 123);
535         p->p_dotted = xmalloc_sockaddr2dotted_noport(&p->p_lsa->u.sa);
536         p->p_fd = -1;
537         p->p_xmt_msg.m_status = MODE_CLIENT | (NTP_VERSION << 3);
538         p->next_action_time = time(NULL); /* = set_next(p, 0); */
539         reset_peer_stats(p, gettime1900d(), 16 * STEP_THRESHOLD);
540         /* Speed up initial sync: with small offsets from peers,
541          * 3 samples will sync
542          */
543         p->filter_datapoint[6].d_dispersion = 0;
544         p->filter_datapoint[7].d_dispersion = 0;
545
546         llist_add_to(&G.ntp_peers, p);
547         G.peer_cnt++;
548 }
549
550 static int
551 do_sendto(int fd,
552                 const struct sockaddr *from, const struct sockaddr *to, socklen_t addrlen,
553                 msg_t *msg, ssize_t len)
554 {
555         ssize_t ret;
556
557         errno = 0;
558         if (!from) {
559                 ret = sendto(fd, msg, len, MSG_DONTWAIT, to, addrlen);
560         } else {
561                 ret = send_to_from(fd, msg, len, MSG_DONTWAIT, to, from, addrlen);
562         }
563         if (ret != len) {
564                 bb_perror_msg("send failed");
565                 return -1;
566         }
567         return 0;
568 }
569
570 static int
571 send_query_to_peer(peer_t *p)
572 {
573         /* Why do we need to bind()?
574          * See what happens when we don't bind:
575          *
576          * socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_IP) = 3
577          * setsockopt(3, SOL_IP, IP_TOS, [16], 4) = 0
578          * gettimeofday({1259071266, 327885}, NULL) = 0
579          * sendto(3, "xxx", 48, MSG_DONTWAIT, {sa_family=AF_INET, sin_port=htons(123), sin_addr=inet_addr("10.34.32.125")}, 16) = 48
580          * ^^^ we sent it from some source port picked by kernel.
581          * time(NULL)              = 1259071266
582          * write(2, "ntpd: entering poll 15 secs\n", 28) = 28
583          * poll([{fd=3, events=POLLIN}], 1, 15000) = 1 ([{fd=3, revents=POLLIN}])
584          * recv(3, "yyy", 68, MSG_DONTWAIT) = 48
585          * ^^^ this recv will receive packets to any local port!
586          *
587          * Uncomment this and use strace to see it in action:
588          */
589 #define PROBE_LOCAL_ADDR /* { len_and_sockaddr lsa; lsa.len = LSA_SIZEOF_SA; getsockname(p->query.fd, &lsa.u.sa, &lsa.len); } */
590
591         if (p->p_fd == -1) {
592                 int fd, family;
593                 len_and_sockaddr *local_lsa;
594
595                 family = p->p_lsa->u.sa.sa_family;
596                 p->p_fd = fd = xsocket_type(&local_lsa, family, SOCK_DGRAM);
597                 /* local_lsa has "null" address and port 0 now.
598                  * bind() ensures we have a *particular port* selected by kernel
599                  * and remembered in p->p_fd, thus later recv(p->p_fd)
600                  * receives only packets sent to this port.
601                  */
602                 PROBE_LOCAL_ADDR
603                 xbind(fd, &local_lsa->u.sa, local_lsa->len);
604                 PROBE_LOCAL_ADDR
605 #if ENABLE_FEATURE_IPV6
606                 if (family == AF_INET)
607 #endif
608                         setsockopt(fd, IPPROTO_IP, IP_TOS, &const_IPTOS_LOWDELAY, sizeof(const_IPTOS_LOWDELAY));
609                 free(local_lsa);
610         }
611
612         /*
613          * Send out a random 64-bit number as our transmit time.  The NTP
614          * server will copy said number into the originate field on the
615          * response that it sends us.  This is totally legal per the SNTP spec.
616          *
617          * The impact of this is two fold: we no longer send out the current
618          * system time for the world to see (which may aid an attacker), and
619          * it gives us a (not very secure) way of knowing that we're not
620          * getting spoofed by an attacker that can't capture our traffic
621          * but can spoof packets from the NTP server we're communicating with.
622          *
623          * Save the real transmit timestamp locally.
624          */
625         p->p_xmt_msg.m_xmttime.int_partl = random();
626         p->p_xmt_msg.m_xmttime.fractionl = random();
627         p->p_xmttime = gettime1900d();
628
629         if (do_sendto(p->p_fd, /*from:*/ NULL, /*to:*/ &p->p_lsa->u.sa, /*addrlen:*/ p->p_lsa->len,
630                         &p->p_xmt_msg, NTP_MSGSIZE_NOAUTH) == -1
631         ) {
632                 close(p->p_fd);
633                 p->p_fd = -1;
634                 set_next(p, RETRY_INTERVAL);
635                 return -1;
636         }
637
638         p->p_reachable_bits <<= 1;
639         VERB1 bb_error_msg("sent query to %s", p->p_dotted);
640         set_next(p, QUERYTIME_MAX);
641
642         return 0;
643 }
644
645
646 static void
647 step_time(double offset)
648 {
649         double dtime;
650         struct timeval tv;
651         char buf[80];
652         time_t tval;
653
654         gettimeofday(&tv, NULL); /* never fails */
655         dtime = offset + tv.tv_sec;
656         dtime += 1.0e-6 * tv.tv_usec;
657         d_to_tv(dtime, &tv);
658
659         if (settimeofday(&tv, NULL) == -1)
660                 bb_perror_msg_and_die("settimeofday");
661
662         tval = tv.tv_sec;
663         strftime(buf, sizeof(buf), "%a %b %e %H:%M:%S %Z %Y", localtime(&tval));
664
665         bb_error_msg("setting clock to %s (offset %fs)", buf, offset);
666 }
667
668
669 /*
670  * Selection and clustering, and their helpers
671  */
672 typedef struct {
673         peer_t *p;
674         int    type;
675         double edge;
676 } point_t;
677 static int
678 compare_point_edge(const void *aa, const void *bb)
679 {
680         const point_t *a = aa;
681         const point_t *b = bb;
682         if (a->edge < b->edge) {
683                 return -1;
684         }
685         return (a->edge > b->edge);
686 }
687 typedef struct {
688         peer_t *p;
689         double metric;
690 } survivor_t;
691 static int
692 compare_survivor_metric(const void *aa, const void *bb)
693 {
694         const survivor_t *a = aa;
695         const survivor_t *b = bb;
696         if (a->metric < b->metric)
697                 return -1;
698         return (a->metric > b->metric);
699 }
700 static int
701 fit(peer_t *p, double rd)
702 {
703         if (p->p_reachable_bits == 0) {
704                 VERB3 bb_error_msg("peer %s unfit for selection: unreachable", p->p_dotted);
705                 return 0;
706         }
707 #if 0   /* we filter out such packets earlier */
708         if ((p->lastpkt_status & LI_ALARM) == LI_ALARM
709          || p->lastpkt_stratum >= MAXSTRAT
710         ) {
711                 VERB3 bb_error_msg("peer %s unfit for selection: bad status/stratum", p->p_dotted);
712                 return 0;
713         }
714 #endif
715         /* rd is root_distance(p, t) */
716         if (rd > MAXDIST + FREQ_TOLERANCE * (1 << G.poll_exp)) {
717                 VERB3 bb_error_msg("peer %s unfit for selection: root distance too high", p->p_dotted);
718                 return 0;
719         }
720 //TODO
721 //      /* Do we have a loop? */
722 //      if (p->refid == p->dstaddr || p->refid == s.refid)
723 //              return 0;
724         return 1;
725 }
726 static peer_t*
727 select_and_cluster(double t)
728 {
729         llist_t    *item;
730         int        i, j;
731         int        size = 3 * G.peer_cnt;
732         /* for selection algorithm */
733         point_t    point[size];
734         unsigned   num_points, num_candidates;
735         double     low, high;
736         unsigned   num_falsetickers;
737         /* for cluster algorithm */
738         survivor_t survivor[size];
739         unsigned   num_survivors;
740
741         /* Selection */
742
743         num_points = 0;
744         item = G.ntp_peers;
745         while (item != NULL) {
746                 peer_t *p = (peer_t *) item->data;
747                 double rd = root_distance(p, t);
748                 double offset = p->filter_offset;
749
750                 if (!fit(p, rd)) {
751                         item = item->link;
752                         continue;
753                 }
754
755                 VERB4 bb_error_msg("interval: [%f %f %f] %s",
756                                 offset - rd,
757                                 offset,
758                                 offset + rd,
759                                 p->p_dotted
760                 );
761                 point[num_points].p = p;
762                 point[num_points].type = -1;
763                 point[num_points].edge = offset - rd;
764                 num_points++;
765                 point[num_points].p = p;
766                 point[num_points].type = 0;
767                 point[num_points].edge = offset;
768                 num_points++;
769                 point[num_points].p = p;
770                 point[num_points].type = 1;
771                 point[num_points].edge = offset + rd;
772                 num_points++;
773                 item = item->link;
774         }
775         num_candidates = num_points / 3;
776         if (num_candidates == 0) {
777                 VERB3 bb_error_msg("no valid datapoints, no peer selected");
778                 return NULL; /* never happers? */
779         }
780 //TODO: sorting does not seem to be done in reference code
781         qsort(point, num_points, sizeof(point[0]), compare_point_edge);
782
783         /* Start with the assumption that there are no falsetickers.
784          * Attempt to find a nonempty intersection interval containing
785          * the midpoints of all truechimers.
786          * If a nonempty interval cannot be found, increase the number
787          * of assumed falsetickers by one and try again.
788          * If a nonempty interval is found and the number of falsetickers
789          * is less than the number of truechimers, a majority has been found
790          * and the midpoint of each truechimer represents
791          * the candidates available to the cluster algorithm.
792          */
793         num_falsetickers = 0;
794         while (1) {
795                 int c;
796                 unsigned num_midpoints = 0;
797
798                 low = 1 << 9;
799                 high = - (1 << 9);
800                 c = 0;
801                 for (i = 0; i < num_points; i++) {
802                         /* We want to do:
803                          * if (point[i].type == -1) c++;
804                          * if (point[i].type == 1) c--;
805                          * and it's simpler to do it this way:
806                          */
807                         c -= point[i].type;
808                         if (c >= num_candidates - num_falsetickers) {
809                                 /* If it was c++ and it got big enough... */
810                                 low = point[i].edge;
811                                 break;
812                         }
813                         if (point[i].type == 0)
814                                 num_midpoints++;
815                 }
816                 c = 0;
817                 for (i = num_points-1; i >= 0; i--) {
818                         c += point[i].type;
819                         if (c >= num_candidates - num_falsetickers) {
820                                 high = point[i].edge;
821                                 break;
822                         }
823                         if (point[i].type == 0)
824                                 num_midpoints++;
825                 }
826                 /* If the number of midpoints is greater than the number
827                  * of allowed falsetickers, the intersection contains at
828                  * least one truechimer with no midpoint - bad.
829                  * Also, interval should be nonempty.
830                  */
831                 if (num_midpoints <= num_falsetickers && low < high)
832                         break;
833                 num_falsetickers++;
834                 if (num_falsetickers * 2 >= num_candidates) {
835                         VERB3 bb_error_msg("too many falsetickers:%d (candidates:%d), no peer selected",
836                                         num_falsetickers, num_candidates);
837                         return NULL;
838                 }
839         }
840         VERB3 bb_error_msg("selected interval: [%f, %f]; candidates:%d falsetickers:%d",
841                         low, high, num_candidates, num_falsetickers);
842
843         /* Clustering */
844
845         /* Construct a list of survivors (p, metric)
846          * from the chime list, where metric is dominated
847          * first by stratum and then by root distance.
848          * All other things being equal, this is the order of preference.
849          */
850         num_survivors = 0;
851         for (i = 0; i < num_points; i++) {
852                 peer_t *p;
853
854                 if (point[i].edge < low || point[i].edge > high)
855                         continue;
856                 p = point[i].p;
857                 survivor[num_survivors].p = p;
858 //TODO: save root_distance in point_t and reuse here?
859                 survivor[num_survivors].metric = MAXDIST * p->lastpkt_stratum + root_distance(p, t);
860                 VERB4 bb_error_msg("survivor[%d] metric:%f peer:%s",
861                         num_survivors, survivor[num_survivors].metric, p->p_dotted);
862                 num_survivors++;
863         }
864         /* There must be at least MIN_SELECTED survivors to satisfy the
865          * correctness assertions. Ordinarily, the Byzantine criteria
866          * require four survivors, but for the demonstration here, one
867          * is acceptable.
868          */
869         if (num_survivors < MIN_SELECTED) {
870                 VERB3 bb_error_msg("num_survivors %d < %d, no peer selected",
871                                 num_survivors, MIN_SELECTED);
872                 return NULL;
873         }
874
875 //looks like this is ONLY used by the fact that later we pick survivor[0].
876 //we can avoid sorting then, just find the minimum once!
877         qsort(survivor, num_survivors, sizeof(survivor[0]), compare_survivor_metric);
878
879         /* For each association p in turn, calculate the selection
880          * jitter p->sjitter as the square root of the sum of squares
881          * (p->offset - q->offset) over all q associations. The idea is
882          * to repeatedly discard the survivor with maximum selection
883          * jitter until a termination condition is met.
884          */
885         while (1) {
886                 unsigned max_idx = max_idx;
887                 double max_selection_jitter = max_selection_jitter;
888                 double min_jitter = min_jitter;
889
890                 if (num_survivors <= MIN_CLUSTERED) {
891                         bb_error_msg("num_survivors %d <= %d, not discarding more",
892                                         num_survivors, MIN_CLUSTERED);
893                         break;
894                 }
895
896                 /* To make sure a few survivors are left
897                  * for the clustering algorithm to chew on,
898                  * we stop if the number of survivors
899                  * is less than or equal to MIN_CLUSTERED (3).
900                  */
901                 for (i = 0; i < num_survivors; i++) {
902                         double selection_jitter_sq;
903                         peer_t *p = survivor[i].p;
904
905                         if (i == 0 || p->filter_jitter < min_jitter)
906                                 min_jitter = p->filter_jitter;
907
908                         selection_jitter_sq = 0;
909                         for (j = 0; j < num_survivors; j++) {
910                                 peer_t *q = survivor[j].p;
911                                 selection_jitter_sq += SQUARE(p->filter_offset - q->filter_offset);
912                         }
913                         if (i == 0 || selection_jitter_sq > max_selection_jitter) {
914                                 max_selection_jitter = selection_jitter_sq;
915                                 max_idx = i;
916                         }
917                         VERB5 bb_error_msg("survivor %d selection_jitter^2:%f",
918                                         i, selection_jitter_sq);
919                 }
920                 max_selection_jitter = SQRT(max_selection_jitter / num_survivors);
921                 VERB4 bb_error_msg("max_selection_jitter (at %d):%f min_jitter:%f",
922                                 max_idx, max_selection_jitter, min_jitter);
923
924                 /* If the maximum selection jitter is less than the
925                  * minimum peer jitter, then tossing out more survivors
926                  * will not lower the minimum peer jitter, so we might
927                  * as well stop.
928                  */
929                 if (max_selection_jitter < min_jitter) {
930                         VERB3 bb_error_msg("max_selection_jitter:%f < min_jitter:%f, num_survivors:%d, not discarding more",
931                                         max_selection_jitter, min_jitter, num_survivors);
932                         break;
933                 }
934
935                 /* Delete survivor[max_idx] from the list
936                  * and go around again.
937                  */
938                 VERB5 bb_error_msg("dropping survivor %d", max_idx);
939                 num_survivors--;
940                 while (max_idx < num_survivors) {
941                         survivor[max_idx] = survivor[max_idx + 1];
942                         max_idx++;
943                 }
944         }
945
946         /* Pick the best clock. If the old system peer is on the list
947          * and at the same stratum as the first survivor on the list,
948          * then don't do a clock hop. Otherwise, select the first
949          * survivor on the list as the new system peer.
950          */
951 //TODO - see clock_combine()
952         VERB3 bb_error_msg("selected peer %s filter_offset:%f age:%f",
953                         survivor[0].p->p_dotted,
954                         survivor[0].p->filter_offset,
955                         t - survivor[0].p->lastpkt_recv_time
956         );
957         return survivor[0].p;
958 }
959
960
961 /*
962  * Local clock discipline and its helpers
963  */
964 static void
965 set_new_values(int disc_state, double offset, double recv_time)
966 {
967         /* Enter new state and set state variables. Note we use the time
968          * of the last clock filter sample, which must be earlier than
969          * the current time.
970          */
971         VERB3 bb_error_msg("disc_state=%d last update offset=%f recv_time=%f",
972                         disc_state, offset, recv_time);
973         G.discipline_state = disc_state;
974         G.last_update_offset = offset;
975         G.last_update_recv_time = recv_time;
976 }
977 /* Clock state definitions */
978 #define STATE_NSET      0       /* initial state, "nothing is set" */
979 #define STATE_FSET      1       /* frequency set from file */
980 #define STATE_SPIK      2       /* spike detected */
981 #define STATE_FREQ      3       /* initial frequency */
982 #define STATE_SYNC      4       /* clock synchronized (normal operation) */
983 /* Return: -1: decrease poll interval, 0: leave as is, 1: increase */
984 static int
985 update_local_clock(peer_t *p, double t)
986 {
987         int rc;
988         long old_tmx_offset;
989         struct timex tmx;
990         double offset = p->filter_offset;
991         double recv_time = p->lastpkt_recv_time;
992         double abs_offset;
993 #if !USING_KERNEL_PLL_LOOP
994         double freq_drift;
995 #endif
996         double since_last_update;
997         double etemp, dtemp;
998
999         abs_offset = fabs(offset);
1000
1001         /* If the offset is too large, give up and go home */
1002         if (abs_offset > PANIC_THRESHOLD) {
1003                 bb_error_msg_and_die("offset %f far too big, exiting", offset);
1004         }
1005
1006         /* If this is an old update, for instance as the result
1007          * of a system peer change, avoid it. We never use
1008          * an old sample or the same sample twice.
1009          */
1010         if (recv_time <= G.last_update_recv_time) {
1011                 VERB3 bb_error_msg("same or older datapoint: %f >= %f, not using it",
1012                                 G.last_update_recv_time, recv_time);
1013                 return 0; /* "leave poll interval as is" */
1014         }
1015
1016         /* Clock state machine transition function. This is where the
1017          * action is and defines how the system reacts to large time
1018          * and frequency errors.
1019          */
1020         since_last_update = recv_time - G.reftime;
1021 #if !USING_KERNEL_PLL_LOOP
1022         freq_drift = 0;
1023 #endif
1024         if (G.discipline_state == STATE_FREQ) {
1025                 /* Ignore updates until the stepout threshold */
1026                 if (since_last_update < WATCH_THRESHOLD) {
1027                         VERB3 bb_error_msg("measuring drift, datapoint ignored, %f sec remains",
1028                                         WATCH_THRESHOLD - since_last_update);
1029                         return 0; /* "leave poll interval as is" */
1030                 }
1031 #if !USING_KERNEL_PLL_LOOP
1032                 freq_drift = (offset - G.last_update_offset) / since_last_update;
1033 #endif
1034         }
1035
1036         /* There are two main regimes: when the
1037          * offset exceeds the step threshold and when it does not.
1038          */
1039         if (abs_offset > STEP_THRESHOLD) {
1040                 llist_t *item;
1041
1042                 switch (G.discipline_state) {
1043                 case STATE_SYNC:
1044                         /* The first outlyer: ignore it, switch to SPIK state */
1045                         VERB3 bb_error_msg("offset:%f - spike detected", offset);
1046                         G.discipline_state = STATE_SPIK;
1047                         return -1; /* "decrease poll interval" */
1048
1049                 case STATE_SPIK:
1050                         /* Ignore succeeding outlyers until either an inlyer
1051                          * is found or the stepout threshold is exceeded.
1052                          */
1053                         if (since_last_update < WATCH_THRESHOLD) {
1054                                 VERB3 bb_error_msg("spike detected, datapoint ignored, %f sec remains",
1055                                                 WATCH_THRESHOLD - since_last_update);
1056                                 return -1; /* "decrease poll interval" */
1057                         }
1058                         /* fall through: we need to step */
1059                 } /* switch */
1060
1061                 /* Step the time and clamp down the poll interval.
1062                  *
1063                  * In NSET state an initial frequency correction is
1064                  * not available, usually because the frequency file has
1065                  * not yet been written. Since the time is outside the
1066                  * capture range, the clock is stepped. The frequency
1067                  * will be set directly following the stepout interval.
1068                  *
1069                  * In FSET state the initial frequency has been set
1070                  * from the frequency file. Since the time is outside
1071                  * the capture range, the clock is stepped immediately,
1072                  * rather than after the stepout interval. Guys get
1073                  * nervous if it takes 17 minutes to set the clock for
1074                  * the first time.
1075                  *
1076                  * In SPIK state the stepout threshold has expired and
1077                  * the phase is still above the step threshold. Note
1078                  * that a single spike greater than the step threshold
1079                  * is always suppressed, even at the longer poll
1080                  * intervals.
1081                  */
1082                 VERB3 bb_error_msg("stepping time by %f; poll_exp=MINPOLL", offset);
1083                 step_time(offset);
1084                 if (option_mask32 & OPT_q) {
1085                         /* We were only asked to set time once. Done. */
1086                         exit(0);
1087                 }
1088
1089                 G.polladj_count = 0;
1090                 G.poll_exp = MINPOLL;
1091                 G.stratum = MAXSTRAT;
1092                 for (item = G.ntp_peers; item != NULL; item = item->link) {
1093                         peer_t *pp = (peer_t *) item->data;
1094                         reset_peer_stats(pp, t, offset);
1095                 }
1096                 if (G.discipline_state == STATE_NSET) {
1097                         set_new_values(STATE_FREQ, /*offset:*/ 0, recv_time);
1098                         return 1; /* "ok to increase poll interval" */
1099                 }
1100                 set_new_values(STATE_SYNC, /*offset:*/ 0, recv_time);
1101
1102         } else { /* abs_offset <= STEP_THRESHOLD */
1103
1104                 if (G.poll_exp < MINPOLL) {
1105                         VERB3 bb_error_msg("saw small offset %f, disabling burst mode", offset);
1106                         G.poll_exp = MINPOLL;
1107                 }
1108
1109                 /* Compute the clock jitter as the RMS of exponentially
1110                  * weighted offset differences. Used by the poll adjust code.
1111                  */
1112                 etemp = SQUARE(G.discipline_jitter);
1113                 dtemp = SQUARE(MAXD(fabs(offset - G.last_update_offset), G_precision_sec));
1114                 G.discipline_jitter = SQRT(etemp + (dtemp - etemp) / AVG);
1115                 VERB3 bb_error_msg("discipline jitter=%f", G.discipline_jitter);
1116
1117                 switch (G.discipline_state) {
1118                 case STATE_NSET:
1119                         if (option_mask32 & OPT_q) {
1120                                 /* We were only asked to set time once.
1121                                  * The clock is precise enough, no need to step.
1122                                  */
1123                                 exit(0);
1124                         }
1125                         /* This is the first update received and the frequency
1126                          * has not been initialized. The first thing to do
1127                          * is directly measure the oscillator frequency.
1128                          */
1129                         set_new_values(STATE_FREQ, offset, recv_time);
1130                         VERB3 bb_error_msg("transitioning to FREQ, datapoint ignored");
1131                         return -1; /* "decrease poll interval" */
1132
1133 #if 0 /* this is dead code for now */
1134                 case STATE_FSET:
1135                         /* This is the first update and the frequency
1136                          * has been initialized. Adjust the phase, but
1137                          * don't adjust the frequency until the next update.
1138                          */
1139                         set_new_values(STATE_SYNC, offset, recv_time);
1140                         /* freq_drift remains 0 */
1141                         break;
1142 #endif
1143
1144                 case STATE_FREQ:
1145                         /* since_last_update >= WATCH_THRESHOLD, we waited enough.
1146                          * Correct the phase and frequency and switch to SYNC state.
1147                          * freq_drift was already estimated (see code above)
1148                          */
1149                         set_new_values(STATE_SYNC, offset, recv_time);
1150                         break;
1151
1152                 default:
1153 #if !USING_KERNEL_PLL_LOOP
1154                         /* Compute freq_drift due to PLL and FLL contributions.
1155                          *
1156                          * The FLL and PLL frequency gain constants
1157                          * depend on the poll interval and Allan
1158                          * intercept. The FLL is not used below one-half
1159                          * the Allan intercept. Above that the loop gain
1160                          * increases in steps to 1 / AVG.
1161                          */
1162                         if ((1 << G.poll_exp) > ALLAN / 2) {
1163                                 etemp = FLL - G.poll_exp;
1164                                 if (etemp < AVG)
1165                                         etemp = AVG;
1166                                 freq_drift += (offset - G.last_update_offset) / (MAXD(since_last_update, ALLAN) * etemp);
1167                         }
1168                         /* For the PLL the integration interval
1169                          * (numerator) is the minimum of the update
1170                          * interval and poll interval. This allows
1171                          * oversampling, but not undersampling.
1172                          */
1173                         etemp = MIND(since_last_update, (1 << G.poll_exp));
1174                         dtemp = (4 * PLL) << G.poll_exp;
1175                         freq_drift += offset * etemp / SQUARE(dtemp);
1176 #endif
1177                         set_new_values(STATE_SYNC, offset, recv_time);
1178                         break;
1179                 }
1180                 G.stratum = p->lastpkt_stratum + 1;
1181         }
1182
1183         G.reftime = t;
1184         G.ntp_status = p->lastpkt_status;
1185         G.refid = p->lastpkt_refid;
1186         G.rootdelay = p->lastpkt_rootdelay + p->lastpkt_delay;
1187         dtemp = p->filter_jitter; // SQRT(SQUARE(p->filter_jitter) + SQUARE(s.jitter));
1188         dtemp += MAXD(p->filter_dispersion + FREQ_TOLERANCE * (t - p->lastpkt_recv_time) + abs_offset, MINDISP);
1189         G.rootdisp = p->lastpkt_rootdisp + dtemp;
1190         VERB3 bb_error_msg("updating leap/refid/reftime/rootdisp from peer %s", p->p_dotted);
1191
1192         /* We are in STATE_SYNC now, but did not do adjtimex yet.
1193          * (Any other state does not reach this, they all return earlier)
1194          * By this time, freq_drift and G.last_update_offset are set
1195          * to values suitable for adjtimex.
1196          */
1197 #if !USING_KERNEL_PLL_LOOP
1198         /* Calculate the new frequency drift and frequency stability (wander).
1199          * Compute the clock wander as the RMS of exponentially weighted
1200          * frequency differences. This is not used directly, but can,
1201          * along with the jitter, be a highly useful monitoring and
1202          * debugging tool.
1203          */
1204         dtemp = G.discipline_freq_drift + freq_drift;
1205         G.discipline_freq_drift = MAXD(MIND(MAXDRIFT, dtemp), -MAXDRIFT);
1206         etemp = SQUARE(G.discipline_wander);
1207         dtemp = SQUARE(dtemp);
1208         G.discipline_wander = SQRT(etemp + (dtemp - etemp) / AVG);
1209
1210         VERB3 bb_error_msg("discipline freq_drift=%.9f(int:%ld corr:%e) wander=%f",
1211                         G.discipline_freq_drift,
1212                         (long)(G.discipline_freq_drift * 65536e6),
1213                         freq_drift,
1214                         G.discipline_wander);
1215 #endif
1216         VERB3 {
1217                 memset(&tmx, 0, sizeof(tmx));
1218                 if (adjtimex(&tmx) < 0)
1219                         bb_perror_msg_and_die("adjtimex");
1220                 VERB3 bb_error_msg("p adjtimex freq:%ld offset:%ld constant:%ld status:0x%x",
1221                                 tmx.freq, tmx.offset, tmx.constant, tmx.status);
1222         }
1223
1224         old_tmx_offset = 0;
1225         if (!G.adjtimex_was_done) {
1226                 G.adjtimex_was_done = 1;
1227                 /* When we use adjtimex for the very first time,
1228                  * we need to ADD to pre-existing tmx.offset - it may be !0
1229                  */
1230                 memset(&tmx, 0, sizeof(tmx));
1231                 if (adjtimex(&tmx) < 0)
1232                         bb_perror_msg_and_die("adjtimex");
1233                 old_tmx_offset = tmx.offset;
1234         }
1235         memset(&tmx, 0, sizeof(tmx));
1236 #if 0
1237 //doesn't work, offset remains 0 (!) in kernel:
1238 //ntpd:  set adjtimex freq:1786097 tmx.offset:77487
1239 //ntpd: prev adjtimex freq:1786097 tmx.offset:0
1240 //ntpd:  cur adjtimex freq:1786097 tmx.offset:0
1241         tmx.modes = ADJ_FREQUENCY | ADJ_OFFSET;
1242         /* 65536 is one ppm */
1243         tmx.freq = G.discipline_freq_drift * 65536e6;
1244         tmx.offset = G.last_update_offset * 1000000; /* usec */
1245 #endif
1246         tmx.modes = ADJ_OFFSET | ADJ_STATUS | ADJ_TIMECONST;// | ADJ_MAXERROR | ADJ_ESTERROR;
1247         tmx.offset = (G.last_update_offset * 1000000) /* usec */
1248                         /* + (G.last_update_offset < 0 ? -0.5 : 0.5) - too small to bother */
1249                         + old_tmx_offset; /* almost always 0 */
1250         tmx.status = STA_PLL;
1251         if (G.ntp_status & LI_PLUSSEC)
1252                 tmx.status |= STA_INS;
1253         if (G.ntp_status & LI_MINUSSEC)
1254                 tmx.status |= STA_DEL;
1255         tmx.constant = G.poll_exp - 4;
1256         //tmx.esterror = (u_int32)(clock_jitter * 1e6);
1257         //tmx.maxerror = (u_int32)((sys_rootdelay / 2 + sys_rootdisp) * 1e6);
1258         rc = adjtimex(&tmx);
1259         if (rc < 0)
1260                 bb_perror_msg_and_die("adjtimex");
1261         /* NB: here kernel returns constant == G.poll_exp, not == G.poll_exp - 4.
1262          * Not sure why. Perhaps it is normal.
1263          */
1264         VERB3 bb_error_msg("adjtimex:%d freq:%ld offset:%ld constant:%ld status:0x%x",
1265                                 rc, tmx.freq, tmx.offset, tmx.constant, tmx.status);
1266 #if 0
1267         VERB3 {
1268                 /* always gives the same output as above msg */
1269                 memset(&tmx, 0, sizeof(tmx));
1270                 if (adjtimex(&tmx) < 0)
1271                         bb_perror_msg_and_die("adjtimex");
1272                 VERB3 bb_error_msg("c adjtimex freq:%ld offset:%ld constant:%ld status:0x%x",
1273                                 tmx.freq, tmx.offset, tmx.constant, tmx.status);
1274         }
1275 #endif
1276         if (G.kernel_freq_drift != tmx.freq / 65536) {
1277                 G.kernel_freq_drift = tmx.freq / 65536;
1278                 VERB2 bb_error_msg("kernel clock drift: %ld ppm", G.kernel_freq_drift);
1279         }
1280 // #define STA_MODE 0x4000  /* mode (0 = PLL, 1 = FLL) (ro) */ - ?
1281 // it appeared after a while:
1282 //ntpd: p adjtimex freq:-14545653 offset:-5396 constant:10 status:0x41
1283 //ntpd: c adjtimex freq:-14547835 offset:-8307 constant:10 status:0x1
1284 //ntpd: p adjtimex freq:-14547835 offset:-6398 constant:10 status:0x41
1285 //ntpd: c adjtimex freq:-14550486 offset:-10158 constant:10 status:0x1
1286 //ntpd: p adjtimex freq:-14550486 offset:-6132 constant:10 status:0x41
1287 //ntpd: c adjtimex freq:-14636129 offset:-10158 constant:10 status:0x4001
1288 //ntpd: p adjtimex freq:-14636129 offset:-10002 constant:10 status:0x4041
1289 //ntpd: c adjtimex freq:-14636245 offset:-7497 constant:10 status:0x1
1290 //ntpd: p adjtimex freq:-14636245 offset:-4573 constant:10 status:0x41
1291 //ntpd: c adjtimex freq:-14642034 offset:-11715 constant:10 status:0x1
1292 //ntpd: p adjtimex freq:-14642034 offset:-4098 constant:10 status:0x41
1293 //ntpd: c adjtimex freq:-14699112 offset:-11746 constant:10 status:0x4001
1294 //ntpd: p adjtimex freq:-14699112 offset:-4239 constant:10 status:0x4041
1295 //ntpd: c adjtimex freq:-14762330 offset:-12786 constant:10 status:0x4001
1296 //ntpd: p adjtimex freq:-14762330 offset:-4434 constant:10 status:0x4041
1297 //ntpd: b adjtimex freq:0 offset:-9669 constant:8 status:0x1
1298 //ntpd: adjtimex:0 freq:-14809095 offset:-9669 constant:10 status:0x4001
1299 //ntpd: c adjtimex freq:-14809095 offset:-9669 constant:10 status:0x4001
1300
1301         return 1; /* "ok to increase poll interval" */
1302 }
1303
1304
1305 /*
1306  * We've got a new reply packet from a peer, process it
1307  * (helpers first)
1308  */
1309 static unsigned
1310 retry_interval(void)
1311 {
1312         /* Local problem, want to retry soon */
1313         unsigned interval, r;
1314         interval = RETRY_INTERVAL;
1315         r = random();
1316         interval += r % (unsigned)(RETRY_INTERVAL / 4);
1317         VERB3 bb_error_msg("chose retry interval:%u", interval);
1318         return interval;
1319 }
1320 static unsigned
1321 poll_interval(int exponent) /* exp is always -1 or 0 */
1322 {
1323         /* Want to send next packet at (1 << G.poll_exp) + small random value */
1324         unsigned interval, r;
1325         exponent += G.poll_exp; /* G.poll_exp is always > 0 */
1326         /* never true: if (exp < 0) exp = 0; */
1327         interval = 1 << exponent;
1328         r = random();
1329         interval += ((r & (interval-1)) >> 4) + ((r >> 8) & 1); /* + 1/16 of interval, max */
1330         VERB3 bb_error_msg("chose poll interval:%u (poll_exp:%d exp:%d)", interval, G.poll_exp, exponent);
1331         return interval;
1332 }
1333 static void
1334 recv_and_process_peer_pkt(peer_t *p)
1335 {
1336         int         rc;
1337         ssize_t     size;
1338         msg_t       msg;
1339         double      T1, T2, T3, T4;
1340         unsigned    interval;
1341         datapoint_t *datapoint;
1342         peer_t      *q;
1343
1344         /* We can recvfrom here and check from.IP, but some multihomed
1345          * ntp servers reply from their *other IP*.
1346          * TODO: maybe we should check at least what we can: from.port == 123?
1347          */
1348         size = recv(p->p_fd, &msg, sizeof(msg), MSG_DONTWAIT);
1349         if (size == -1) {
1350                 bb_perror_msg("recv(%s) error", p->p_dotted);
1351                 if (errno == EHOSTUNREACH || errno == EHOSTDOWN
1352                  || errno == ENETUNREACH || errno == ENETDOWN
1353                  || errno == ECONNREFUSED || errno == EADDRNOTAVAIL
1354                  || errno == EAGAIN
1355                 ) {
1356 //TODO: always do this?
1357                         set_next(p, retry_interval());
1358                         goto close_sock;
1359                 }
1360                 xfunc_die();
1361         }
1362
1363         if (size != NTP_MSGSIZE_NOAUTH && size != NTP_MSGSIZE) {
1364                 bb_error_msg("malformed packet received from %s", p->p_dotted);
1365                 goto bail;
1366         }
1367
1368         if (msg.m_orgtime.int_partl != p->p_xmt_msg.m_xmttime.int_partl
1369          || msg.m_orgtime.fractionl != p->p_xmt_msg.m_xmttime.fractionl
1370         ) {
1371                 goto bail;
1372         }
1373
1374         if ((msg.m_status & LI_ALARM) == LI_ALARM
1375          || msg.m_stratum == 0
1376          || msg.m_stratum > NTP_MAXSTRATUM
1377         ) {
1378 // TODO: stratum 0 responses may have commands in 32-bit m_refid field:
1379 // "DENY", "RSTR" - peer does not like us at all
1380 // "RATE" - peer is overloaded, reduce polling freq
1381                 interval = poll_interval(0);
1382                 bb_error_msg("reply from %s: not synced, next query in %us", p->p_dotted, interval);
1383                 goto close_sock;
1384         }
1385
1386 //      /* Verify valid root distance */
1387 //      if (msg.m_rootdelay / 2 + msg.m_rootdisp >= MAXDISP || p->lastpkt_reftime > msg.m_xmt)
1388 //              return;                 /* invalid header values */
1389
1390         p->lastpkt_status = msg.m_status;
1391         p->lastpkt_stratum = msg.m_stratum;
1392         p->lastpkt_rootdelay = sfp_to_d(msg.m_rootdelay);
1393         p->lastpkt_rootdisp = sfp_to_d(msg.m_rootdisp);
1394         p->lastpkt_refid = msg.m_refid;
1395
1396         /*
1397          * From RFC 2030 (with a correction to the delay math):
1398          *
1399          * Timestamp Name          ID   When Generated
1400          * ------------------------------------------------------------
1401          * Originate Timestamp     T1   time request sent by client
1402          * Receive Timestamp       T2   time request received by server
1403          * Transmit Timestamp      T3   time reply sent by server
1404          * Destination Timestamp   T4   time reply received by client
1405          *
1406          * The roundtrip delay and local clock offset are defined as
1407          *
1408          * delay = (T4 - T1) - (T3 - T2); offset = ((T2 - T1) + (T3 - T4)) / 2
1409          */
1410         T1 = p->p_xmttime;
1411         T2 = lfp_to_d(msg.m_rectime);
1412         T3 = lfp_to_d(msg.m_xmttime);
1413         T4 = gettime1900d();
1414
1415         p->lastpkt_recv_time = T4;
1416
1417         VERB5 bb_error_msg("%s->lastpkt_recv_time=%f", p->p_dotted, p->lastpkt_recv_time);
1418         p->datapoint_idx = p->p_reachable_bits ? (p->datapoint_idx + 1) % NUM_DATAPOINTS : 0;
1419         datapoint = &p->filter_datapoint[p->datapoint_idx];
1420         datapoint->d_recv_time = T4;
1421         datapoint->d_offset    = ((T2 - T1) + (T3 - T4)) / 2;
1422         /* The delay calculation is a special case. In cases where the
1423          * server and client clocks are running at different rates and
1424          * with very fast networks, the delay can appear negative. In
1425          * order to avoid violating the Principle of Least Astonishment,
1426          * the delay is clamped not less than the system precision.
1427          */
1428         p->lastpkt_delay = (T4 - T1) - (T3 - T2);
1429         if (p->lastpkt_delay < G_precision_sec)
1430                 p->lastpkt_delay = G_precision_sec;
1431         datapoint->d_dispersion = LOG2D(msg.m_precision_exp) + G_precision_sec;
1432         if (!p->p_reachable_bits) {
1433                 /* 1st datapoint ever - replicate offset in every element */
1434                 int i;
1435                 for (i = 1; i < NUM_DATAPOINTS; i++) {
1436                         p->filter_datapoint[i].d_offset = datapoint->d_offset;
1437                 }
1438         }
1439
1440         p->p_reachable_bits |= 1;
1441         VERB1 {
1442                 bb_error_msg("reply from %s: reach 0x%02x offset %f delay %f",
1443                         p->p_dotted,
1444                         p->p_reachable_bits,
1445                         datapoint->d_offset, p->lastpkt_delay);
1446         }
1447
1448         /* Muck with statictics and update the clock */
1449         filter_datapoints(p, T4);
1450         q = select_and_cluster(T4);
1451         rc = -1;
1452         if (q)
1453                 rc = update_local_clock(q, T4);
1454
1455         if (rc != 0) {
1456                 /* Adjust the poll interval by comparing the current offset
1457                  * with the clock jitter. If the offset is less than
1458                  * the clock jitter times a constant, then the averaging interval
1459                  * is increased, otherwise it is decreased. A bit of hysteresis
1460                  * helps calm the dance. Works best using burst mode.
1461                  */
1462                 VERB4 if (rc > 0) {
1463                         bb_error_msg("offset:%f POLLADJ_GATE*discipline_jitter:%f poll:%s",
1464                                 q->filter_offset, POLLADJ_GATE * G.discipline_jitter,
1465                                 fabs(q->filter_offset) < POLLADJ_GATE * G.discipline_jitter
1466                                         ? "grows" : "falls"
1467                         );
1468                 }
1469                 if (rc > 0 && fabs(q->filter_offset) < POLLADJ_GATE * G.discipline_jitter) {
1470                         /* was += G.poll_exp but it is a bit
1471                          * too optimistic for my taste at high poll_exp's */
1472                         G.polladj_count += MINPOLL;
1473                         if (G.polladj_count > POLLADJ_LIMIT) {
1474                                 G.polladj_count = 0;
1475                                 if (G.poll_exp < MAXPOLL) {
1476                                         G.poll_exp++;
1477                                         VERB3 bb_error_msg("polladj: discipline_jitter:%f ++poll_exp=%d",
1478                                                         G.discipline_jitter, G.poll_exp);
1479                                 }
1480                         } else {
1481                                 VERB3 bb_error_msg("polladj: incr:%d", G.polladj_count);
1482                         }
1483                 } else {
1484                         G.polladj_count -= G.poll_exp * 2;
1485                         if (G.polladj_count < -POLLADJ_LIMIT) {
1486                                 G.polladj_count = 0;
1487                                 if (G.poll_exp > MINPOLL) {
1488                                         llist_t *item;
1489
1490                                         G.poll_exp--;
1491                                         /* Correct p->next_action_time in each peer
1492                                          * which waits for sending, so that they send earlier.
1493                                          * Old pp->next_action_time are on the order
1494                                          * of t + (1 << old_poll_exp) + small_random,
1495                                          * we simply need to subtract ~half of that.
1496                                          */
1497                                         for (item = G.ntp_peers; item != NULL; item = item->link) {
1498                                                 peer_t *pp = (peer_t *) item->data;
1499                                                 if (pp->p_fd < 0)
1500                                                         pp->next_action_time -= (1 << G.poll_exp);
1501                                         }
1502                                         VERB3 bb_error_msg("polladj: discipline_jitter:%f --poll_exp=%d",
1503                                                         G.discipline_jitter, G.poll_exp);
1504                                 }
1505                         } else {
1506                                 VERB3 bb_error_msg("polladj: decr:%d", G.polladj_count);
1507                         }
1508                 }
1509         }
1510
1511         /* Decide when to send new query for this peer */
1512         interval = poll_interval(0);
1513         set_next(p, interval);
1514
1515  close_sock:
1516         /* We do not expect any more packets from this peer for now.
1517          * Closing the socket informs kernel about it.
1518          * We open a new socket when we send a new query.
1519          */
1520         close(p->p_fd);
1521         p->p_fd = -1;
1522  bail:
1523         return;
1524 }
1525
1526 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
1527 static void
1528 recv_and_process_client_pkt(void /*int fd*/)
1529 {
1530         ssize_t          size;
1531         uint8_t          version;
1532         double           rectime;
1533         len_and_sockaddr *to;
1534         struct sockaddr  *from;
1535         msg_t            msg;
1536         uint8_t          query_status;
1537         l_fixedpt_t      query_xmttime;
1538
1539         to = get_sock_lsa(G.listen_fd);
1540         from = xzalloc(to->len);
1541
1542         size = recv_from_to(G.listen_fd, &msg, sizeof(msg), MSG_DONTWAIT, from, &to->u.sa, to->len);
1543         if (size != NTP_MSGSIZE_NOAUTH && size != NTP_MSGSIZE) {
1544                 char *addr;
1545                 if (size < 0) {
1546                         if (errno == EAGAIN)
1547                                 goto bail;
1548                         bb_perror_msg_and_die("recv");
1549                 }
1550                 addr = xmalloc_sockaddr2dotted_noport(from);
1551                 bb_error_msg("malformed packet received from %s: size %u", addr, (int)size);
1552                 free(addr);
1553                 goto bail;
1554         }
1555
1556         query_status = msg.m_status;
1557         query_xmttime = msg.m_xmttime;
1558
1559         /* Build a reply packet */
1560         memset(&msg, 0, sizeof(msg));
1561         msg.m_status = G.stratum < MAXSTRAT ? G.ntp_status : LI_ALARM;
1562         msg.m_status |= (query_status & VERSION_MASK);
1563         msg.m_status |= ((query_status & MODE_MASK) == MODE_CLIENT) ?
1564                          MODE_SERVER : MODE_SYM_PAS;
1565         msg.m_stratum = G.stratum;
1566         msg.m_ppoll = G.poll_exp;
1567         msg.m_precision_exp = G_precision_exp;
1568         rectime = gettime1900d();
1569         msg.m_xmttime = msg.m_rectime = d_to_lfp(rectime);
1570         msg.m_reftime = d_to_lfp(G.reftime);
1571         msg.m_orgtime = query_xmttime;
1572         msg.m_rootdelay = d_to_sfp(G.rootdelay);
1573 //simple code does not do this, fix simple code!
1574         msg.m_rootdisp = d_to_sfp(G.rootdisp);
1575         version = (query_status & VERSION_MASK); /* ... >> VERSION_SHIFT - done below instead */
1576         msg.m_refid = G.refid; // (version > (3 << VERSION_SHIFT)) ? G.refid : G.refid3;
1577
1578         /* We reply from the local address packet was sent to,
1579          * this makes to/from look swapped here: */
1580         do_sendto(G.listen_fd,
1581                 /*from:*/ &to->u.sa, /*to:*/ from, /*addrlen:*/ to->len,
1582                 &msg, size);
1583
1584  bail:
1585         free(to);
1586         free(from);
1587 }
1588 #endif
1589
1590 /* Upstream ntpd's options:
1591  *
1592  * -4   Force DNS resolution of host names to the IPv4 namespace.
1593  * -6   Force DNS resolution of host names to the IPv6 namespace.
1594  * -a   Require cryptographic authentication for broadcast client,
1595  *      multicast client and symmetric passive associations.
1596  *      This is the default.
1597  * -A   Do not require cryptographic authentication for broadcast client,
1598  *      multicast client and symmetric passive associations.
1599  *      This is almost never a good idea.
1600  * -b   Enable the client to synchronize to broadcast servers.
1601  * -c conffile
1602  *      Specify the name and path of the configuration file,
1603  *      default /etc/ntp.conf
1604  * -d   Specify debugging mode. This option may occur more than once,
1605  *      with each occurrence indicating greater detail of display.
1606  * -D level
1607  *      Specify debugging level directly.
1608  * -f driftfile
1609  *      Specify the name and path of the frequency file.
1610  *      This is the same operation as the "driftfile FILE"
1611  *      configuration command.
1612  * -g   Normally, ntpd exits with a message to the system log
1613  *      if the offset exceeds the panic threshold, which is 1000 s
1614  *      by default. This option allows the time to be set to any value
1615  *      without restriction; however, this can happen only once.
1616  *      If the threshold is exceeded after that, ntpd will exit
1617  *      with a message to the system log. This option can be used
1618  *      with the -q and -x options. See the tinker command for other options.
1619  * -i jaildir
1620  *      Chroot the server to the directory jaildir. This option also implies
1621  *      that the server attempts to drop root privileges at startup
1622  *      (otherwise, chroot gives very little additional security).
1623  *      You may need to also specify a -u option.
1624  * -k keyfile
1625  *      Specify the name and path of the symmetric key file,
1626  *      default /etc/ntp/keys. This is the same operation
1627  *      as the "keys FILE" configuration command.
1628  * -l logfile
1629  *      Specify the name and path of the log file. The default
1630  *      is the system log file. This is the same operation as
1631  *      the "logfile FILE" configuration command.
1632  * -L   Do not listen to virtual IPs. The default is to listen.
1633  * -n   Don't fork.
1634  * -N   To the extent permitted by the operating system,
1635  *      run the ntpd at the highest priority.
1636  * -p pidfile
1637  *      Specify the name and path of the file used to record the ntpd
1638  *      process ID. This is the same operation as the "pidfile FILE"
1639  *      configuration command.
1640  * -P priority
1641  *      To the extent permitted by the operating system,
1642  *      run the ntpd at the specified priority.
1643  * -q   Exit the ntpd just after the first time the clock is set.
1644  *      This behavior mimics that of the ntpdate program, which is
1645  *      to be retired. The -g and -x options can be used with this option.
1646  *      Note: The kernel time discipline is disabled with this option.
1647  * -r broadcastdelay
1648  *      Specify the default propagation delay from the broadcast/multicast
1649  *      server to this client. This is necessary only if the delay
1650  *      cannot be computed automatically by the protocol.
1651  * -s statsdir
1652  *      Specify the directory path for files created by the statistics
1653  *      facility. This is the same operation as the "statsdir DIR"
1654  *      configuration command.
1655  * -t key
1656  *      Add a key number to the trusted key list. This option can occur
1657  *      more than once.
1658  * -u user[:group]
1659  *      Specify a user, and optionally a group, to switch to.
1660  * -v variable
1661  * -V variable
1662  *      Add a system variable listed by default.
1663  * -x   Normally, the time is slewed if the offset is less than the step
1664  *      threshold, which is 128 ms by default, and stepped if above
1665  *      the threshold. This option sets the threshold to 600 s, which is
1666  *      well within the accuracy window to set the clock manually.
1667  *      Note: since the slew rate of typical Unix kernels is limited
1668  *      to 0.5 ms/s, each second of adjustment requires an amortization
1669  *      interval of 2000 s. Thus, an adjustment as much as 600 s
1670  *      will take almost 14 days to complete. This option can be used
1671  *      with the -g and -q options. See the tinker command for other options.
1672  *      Note: The kernel time discipline is disabled with this option.
1673  */
1674
1675 /* By doing init in a separate function we decrease stack usage
1676  * in main loop.
1677  */
1678 static NOINLINE void ntp_init(char **argv)
1679 {
1680         unsigned opts;
1681         llist_t *peers;
1682
1683         srandom(getpid());
1684
1685         if (getuid())
1686                 bb_error_msg_and_die(bb_msg_you_must_be_root);
1687
1688         /* Set some globals */
1689 #if 0
1690         /* With constant b = 100, G.precision_exp is also constant -6.
1691          * Uncomment this to verify.
1692          */
1693         {
1694                 int prec = 0;
1695                 int b;
1696 # if 0
1697                 struct timespec tp;
1698                 /* We can use sys_clock_getres but assuming 10ms tick should be fine */
1699                 clock_getres(CLOCK_REALTIME, &tp);
1700                 tp.tv_sec = 0;
1701                 tp.tv_nsec = 10000000;
1702                 b = 1000000000 / tp.tv_nsec;  /* convert to Hz */
1703 # else
1704                 b = 100; /* b = 1000000000/10000000 = 100 */
1705 # endif
1706                 while (b > 1)
1707                         prec--, b >>= 1;
1708                 /*G.precision_exp = prec;*/
1709                 /*G.precision_sec = (1.0 / (1 << (- prec)));*/
1710                 bb_error_msg("G.precision_exp:%d sec:%f", prec, G_precision_sec); /* -6 */
1711         }
1712 #endif
1713         G.stratum = MAXSTRAT;
1714         G.poll_exp = 1; /* should use MINPOLL, but 1 speeds up initial sync */
1715         G.reftime = G.last_update_recv_time = gettime1900d();
1716
1717         /* Parse options */
1718         peers = NULL;
1719         opt_complementary = "dd:p::"; /* d: counter, p: list */
1720         opts = getopt32(argv,
1721                         "nqNx" /* compat */
1722                         "p:"IF_FEATURE_NTPD_SERVER("l") /* NOT compat */
1723                         "d" /* compat */
1724                         "46aAbgL", /* compat, ignored */
1725                         &peers, &G.verbose);
1726         if (!(opts & (OPT_p|OPT_l)))
1727                 bb_show_usage();
1728 //      if (opts & OPT_x) /* disable stepping, only slew is allowed */
1729 //              G.time_was_stepped = 1;
1730         while (peers)
1731                 add_peers(llist_pop(&peers));
1732         if (!(opts & OPT_n)) {
1733                 bb_daemonize_or_rexec(DAEMON_DEVNULL_STDIO, argv);
1734                 logmode = LOGMODE_NONE;
1735         }
1736 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
1737         G.listen_fd = -1;
1738         if (opts & OPT_l) {
1739                 G.listen_fd = create_and_bind_dgram_or_die(NULL, 123);
1740                 socket_want_pktinfo(G.listen_fd);
1741                 setsockopt(G.listen_fd, IPPROTO_IP, IP_TOS, &const_IPTOS_LOWDELAY, sizeof(const_IPTOS_LOWDELAY));
1742         }
1743 #endif
1744         /* I hesitate to set -20 prio. -15 should be high enough for timekeeping */
1745         if (opts & OPT_N)
1746                 setpriority(PRIO_PROCESS, 0, -15);
1747
1748         bb_signals((1 << SIGTERM) | (1 << SIGINT), record_signo);
1749         bb_signals((1 << SIGPIPE) | (1 << SIGHUP), SIG_IGN);
1750 }
1751
1752 int ntpd_main(int argc UNUSED_PARAM, char **argv) MAIN_EXTERNALLY_VISIBLE;
1753 int ntpd_main(int argc UNUSED_PARAM, char **argv)
1754 {
1755         struct globals g;
1756         struct pollfd *pfd;
1757         peer_t **idx2peer;
1758
1759         memset(&g, 0, sizeof(g));
1760         SET_PTR_TO_GLOBALS(&g);
1761
1762         ntp_init(argv);
1763
1764         {
1765                 /* if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER, + 1 for listen_fd: */
1766                 unsigned cnt = g.peer_cnt + ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER;
1767                 idx2peer = xzalloc(sizeof(idx2peer[0]) * cnt);
1768                 pfd = xzalloc(sizeof(pfd[0]) * cnt);
1769         }
1770
1771         while (!bb_got_signal) {
1772                 llist_t *item;
1773                 unsigned i, j;
1774                 unsigned sent_cnt, trial_cnt;
1775                 int nfds, timeout;
1776                 time_t cur_time, nextaction;
1777
1778                 /* Nothing between here and poll() blocks for any significant time */
1779
1780                 cur_time = time(NULL);
1781                 nextaction = cur_time + 3600;
1782
1783                 i = 0;
1784 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
1785                 if (g.listen_fd != -1) {
1786                         pfd[0].fd = g.listen_fd;
1787                         pfd[0].events = POLLIN;
1788                         i++;
1789                 }
1790 #endif
1791                 /* Pass over peer list, send requests, time out on receives */
1792                 sent_cnt = trial_cnt = 0;
1793                 for (item = g.ntp_peers; item != NULL; item = item->link) {
1794                         peer_t *p = (peer_t *) item->data;
1795
1796                         /* Overflow-safe "if (p->next_action_time <= cur_time) ..." */
1797                         if ((int)(cur_time - p->next_action_time) >= 0) {
1798                                 if (p->p_fd == -1) {
1799                                         /* Time to send new req */
1800                                         trial_cnt++;
1801                                         if (send_query_to_peer(p) == 0)
1802                                                 sent_cnt++;
1803                                 } else {
1804                                         /* Timed out waiting for reply */
1805                                         close(p->p_fd);
1806                                         p->p_fd = -1;
1807                                         timeout = poll_interval(-1); /* try a bit faster */
1808                                         bb_error_msg("timed out waiting for %s, reach 0x%02x, next query in %us",
1809                                                         p->p_dotted, p->p_reachable_bits, timeout);
1810                                         set_next(p, timeout);
1811                                 }
1812                         }
1813
1814                         if (p->next_action_time < nextaction)
1815                                 nextaction = p->next_action_time;
1816
1817                         if (p->p_fd >= 0) {
1818                                 /* Wait for reply from this peer */
1819                                 pfd[i].fd = p->p_fd;
1820                                 pfd[i].events = POLLIN;
1821                                 idx2peer[i] = p;
1822                                 i++;
1823                         }
1824                 }
1825
1826                 timeout = nextaction - cur_time;
1827                 if (timeout < 1)
1828                         timeout = 1;
1829
1830                 /* Here we may block */
1831                 VERB2 bb_error_msg("poll %us, sockets:%u", timeout, i);
1832                 nfds = poll(pfd, i, timeout * 1000);
1833                 if (nfds <= 0)
1834                         continue;
1835
1836                 /* Process any received packets */
1837                 j = 0;
1838 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
1839                 if (g.listen_fd != -1) {
1840                         if (pfd[0].revents /* & (POLLIN|POLLERR)*/) {
1841                                 nfds--;
1842                                 recv_and_process_client_pkt(/*g.listen_fd*/);
1843                         }
1844                         j = 1;
1845                 }
1846 #endif
1847                 for (; nfds != 0 && j < i; j++) {
1848                         if (pfd[j].revents /* & (POLLIN|POLLERR)*/) {
1849                                 nfds--;
1850                                 recv_and_process_peer_pkt(idx2peer[j]);
1851                         }
1852                 }
1853         } /* while (!bb_got_signal) */
1854
1855         kill_myself_with_sig(bb_got_signal);
1856 }
1857
1858
1859
1860
1861
1862
1863 /*** openntpd-4.6 uses only adjtime, not adjtimex ***/
1864
1865 /*** ntp-4.2.6/ntpd/ntp_loopfilter.c - adjtimex usage ***/
1866
1867 #if 0
1868 static double
1869 direct_freq(double fp_offset)
1870 {
1871
1872 #ifdef KERNEL_PLL
1873         /*
1874          * If the kernel is enabled, we need the residual offset to
1875          * calculate the frequency correction.
1876          */
1877         if (pll_control && kern_enable) {
1878                 memset(&ntv, 0, sizeof(ntv));
1879                 ntp_adjtime(&ntv);
1880 #ifdef STA_NANO
1881                 clock_offset = ntv.offset / 1e9;
1882 #else /* STA_NANO */
1883                 clock_offset = ntv.offset / 1e6;
1884 #endif /* STA_NANO */
1885                 drift_comp = FREQTOD(ntv.freq);
1886         }
1887 #endif /* KERNEL_PLL */
1888         set_freq((fp_offset - clock_offset) / (current_time - clock_epoch) + drift_comp);
1889         wander_resid = 0;
1890         return drift_comp;
1891 }
1892
1893 static void
1894 set_freq(double freq) /* frequency update */
1895 {
1896         char tbuf[80];
1897
1898         drift_comp = freq;
1899
1900 #ifdef KERNEL_PLL
1901         /*
1902          * If the kernel is enabled, update the kernel frequency.
1903          */
1904         if (pll_control && kern_enable) {
1905                 memset(&ntv, 0, sizeof(ntv));
1906                 ntv.modes = MOD_FREQUENCY;
1907                 ntv.freq = DTOFREQ(drift_comp);
1908                 ntp_adjtime(&ntv);
1909                 snprintf(tbuf, sizeof(tbuf), "kernel %.3f PPM", drift_comp * 1e6);
1910                 report_event(EVNT_FSET, NULL, tbuf);
1911         } else {
1912                 snprintf(tbuf, sizeof(tbuf), "ntpd %.3f PPM", drift_comp * 1e6);
1913                 report_event(EVNT_FSET, NULL, tbuf);
1914         }
1915 #else /* KERNEL_PLL */
1916         snprintf(tbuf, sizeof(tbuf), "ntpd %.3f PPM", drift_comp * 1e6);
1917         report_event(EVNT_FSET, NULL, tbuf);
1918 #endif /* KERNEL_PLL */
1919 }
1920
1921 ...
1922 ...
1923 ...
1924
1925 #ifdef KERNEL_PLL
1926         /*
1927          * This code segment works when clock adjustments are made using
1928          * precision time kernel support and the ntp_adjtime() system
1929          * call. This support is available in Solaris 2.6 and later,
1930          * Digital Unix 4.0 and later, FreeBSD, Linux and specially
1931          * modified kernels for HP-UX 9 and Ultrix 4. In the case of the
1932          * DECstation 5000/240 and Alpha AXP, additional kernel
1933          * modifications provide a true microsecond clock and nanosecond
1934          * clock, respectively.
1935          *
1936          * Important note: The kernel discipline is used only if the
1937          * step threshold is less than 0.5 s, as anything higher can
1938          * lead to overflow problems. This might occur if some misguided
1939          * lad set the step threshold to something ridiculous.
1940          */
1941         if (pll_control && kern_enable) {
1942
1943 #define MOD_BITS (MOD_OFFSET | MOD_MAXERROR | MOD_ESTERROR | MOD_STATUS | MOD_TIMECONST)
1944
1945                 /*
1946                  * We initialize the structure for the ntp_adjtime()
1947                  * system call. We have to convert everything to
1948                  * microseconds or nanoseconds first. Do not update the
1949                  * system variables if the ext_enable flag is set. In
1950                  * this case, the external clock driver will update the
1951                  * variables, which will be read later by the local
1952                  * clock driver. Afterwards, remember the time and
1953                  * frequency offsets for jitter and stability values and
1954                  * to update the frequency file.
1955                  */
1956                 memset(&ntv,  0, sizeof(ntv));
1957                 if (ext_enable) {
1958                         ntv.modes = MOD_STATUS;
1959                 } else {
1960 #ifdef STA_NANO
1961                         ntv.modes = MOD_BITS | MOD_NANO;
1962 #else /* STA_NANO */
1963                         ntv.modes = MOD_BITS;
1964 #endif /* STA_NANO */
1965                         if (clock_offset < 0)
1966                                 dtemp = -.5;
1967                         else
1968                                 dtemp = .5;
1969 #ifdef STA_NANO
1970                         ntv.offset = (int32)(clock_offset * 1e9 + dtemp);
1971                         ntv.constant = sys_poll;
1972 #else /* STA_NANO */
1973                         ntv.offset = (int32)(clock_offset * 1e6 + dtemp);
1974                         ntv.constant = sys_poll - 4;
1975 #endif /* STA_NANO */
1976                         ntv.esterror = (u_int32)(clock_jitter * 1e6);
1977                         ntv.maxerror = (u_int32)((sys_rootdelay / 2 + sys_rootdisp) * 1e6);
1978                         ntv.status = STA_PLL;
1979
1980                         /*
1981                          * Enable/disable the PPS if requested.
1982                          */
1983                         if (pps_enable) {
1984                                 if (!(pll_status & STA_PPSTIME))
1985                                         report_event(EVNT_KERN,
1986                                             NULL, "PPS enabled");
1987                                 ntv.status |= STA_PPSTIME | STA_PPSFREQ;
1988                         } else {
1989                                 if (pll_status & STA_PPSTIME)
1990                                         report_event(EVNT_KERN,
1991                                             NULL, "PPS disabled");
1992                                 ntv.status &= ~(STA_PPSTIME |
1993                                     STA_PPSFREQ);
1994                         }
1995                         if (sys_leap == LEAP_ADDSECOND)
1996                                 ntv.status |= STA_INS;
1997                         else if (sys_leap == LEAP_DELSECOND)
1998                                 ntv.status |= STA_DEL;
1999                 }
2000
2001                 /*
2002                  * Pass the stuff to the kernel. If it squeals, turn off
2003                  * the pps. In any case, fetch the kernel offset,
2004                  * frequency and jitter.
2005                  */
2006                 if (ntp_adjtime(&ntv) == TIME_ERROR) {
2007                         if (!(ntv.status & STA_PPSSIGNAL))
2008                                 report_event(EVNT_KERN, NULL,
2009                                     "PPS no signal");
2010                 }
2011                 pll_status = ntv.status;
2012 #ifdef STA_NANO
2013                 clock_offset = ntv.offset / 1e9;
2014 #else /* STA_NANO */
2015                 clock_offset = ntv.offset / 1e6;
2016 #endif /* STA_NANO */
2017                 clock_frequency = FREQTOD(ntv.freq);
2018
2019                 /*
2020                  * If the kernel PPS is lit, monitor its performance.
2021                  */
2022                 if (ntv.status & STA_PPSTIME) {
2023 #ifdef STA_NANO
2024                         clock_jitter = ntv.jitter / 1e9;
2025 #else /* STA_NANO */
2026                         clock_jitter = ntv.jitter / 1e6;
2027 #endif /* STA_NANO */
2028                 }
2029
2030 #if defined(STA_NANO) && NTP_API == 4
2031                 /*
2032                  * If the TAI changes, update the kernel TAI.
2033                  */
2034                 if (loop_tai != sys_tai) {
2035                         loop_tai = sys_tai;
2036                         ntv.modes = MOD_TAI;
2037                         ntv.constant = sys_tai;
2038                         ntp_adjtime(&ntv);
2039                 }
2040 #endif /* STA_NANO */
2041         }
2042 #endif /* KERNEL_PLL */
2043 #endif