9732c9b1ae4ebb8165feaebc0d82a8a0624409a4
[oweals/busybox.git] / networking / ntpd.c
1 /*
2  * NTP client/server, based on OpenNTPD 3.9p1
3  *
4  * Busybox port author: Adam Tkac (C) 2009 <vonsch@gmail.com>
5  *
6  * OpenNTPd 3.9p1 copyright holders:
7  *   Copyright (c) 2003, 2004 Henning Brauer <henning@openbsd.org>
8  *   Copyright (c) 2004 Alexander Guy <alexander.guy@andern.org>
9  *
10  * OpenNTPd code is licensed under ISC-style licence:
11  *
12  * Permission to use, copy, modify, and distribute this software for any
13  * purpose with or without fee is hereby granted, provided that the above
14  * copyright notice and this permission notice appear in all copies.
15  *
16  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS" AND THE AUTHOR DISCLAIMS ALL WARRANTIES
17  * WITH REGARD TO THIS SOFTWARE INCLUDING ALL IMPLIED WARRANTIES OF
18  * MERCHANTABILITY AND FITNESS. IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR
19  * ANY SPECIAL, DIRECT, INDIRECT, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES OR ANY DAMAGES
20  * WHATSOEVER RESULTING FROM LOSS OF MIND, USE, DATA OR PROFITS, WHETHER
21  * IN AN ACTION OF CONTRACT, NEGLIGENCE OR OTHER TORTIOUS ACTION, ARISING
22  * OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE USE OR PERFORMANCE OF THIS SOFTWARE.
23  ***********************************************************************
24  *
25  * Parts of OpenNTPD clock syncronization code is replaced by
26  * code which is based on ntp-4.2.6, which carries the following
27  * copyright notice:
28  *
29  * Copyright (c) University of Delaware 1992-2009
30  *
31  * Permission to use, copy, modify, and distribute this software and
32  * its documentation for any purpose with or without fee is hereby
33  * granted, provided that the above copyright notice appears in all
34  * copies and that both the copyright notice and this permission
35  * notice appear in supporting documentation, and that the name
36  * University of Delaware not be used in advertising or publicity
37  * pertaining to distribution of the software without specific,
38  * written prior permission. The University of Delaware makes no
39  * representations about the suitability this software for any
40  * purpose. It is provided "as is" without express or implied warranty.
41  ***********************************************************************
42  */
43
44 //usage:#define ntpd_trivial_usage
45 //usage:        "[-dnqNw"IF_FEATURE_NTPD_SERVER("l -I IFACE")"] [-S PROG] [-p PEER]..."
46 //usage:#define ntpd_full_usage "\n\n"
47 //usage:       "NTP client/server\n"
48 //usage:     "\n        -d      Verbose"
49 //usage:     "\n        -n      Do not daemonize"
50 //usage:     "\n        -q      Quit after clock is set"
51 //usage:     "\n        -N      Run at high priority"
52 //usage:     "\n        -w      Do not set time (only query peers), implies -n"
53 //usage:     "\n        -S PROG Run PROG after stepping time, stratum change, and every 11 mins"
54 //usage:     "\n        -p PEER Obtain time from PEER (may be repeated)"
55 //usage:        IF_FEATURE_NTPD_CONF(
56 //usage:     "\n                If -p is not given, 'server HOST' lines"
57 //usage:     "\n                from /etc/ntp.conf are used"
58 //usage:        )
59 //usage:        IF_FEATURE_NTPD_SERVER(
60 //usage:     "\n        -l      Also run as server on port 123"
61 //usage:     "\n        -I IFACE Bind server to IFACE, implies -l"
62 //usage:        )
63
64 // -l and -p options are not compatible with "standard" ntpd:
65 // it has them as "-l logfile" and "-p pidfile".
66 // -S and -w are not compat either, "standard" ntpd has no such opts.
67
68 #include "libbb.h"
69 #include <math.h>
70 #include <netinet/ip.h> /* For IPTOS_LOWDELAY definition */
71 #include <sys/resource.h> /* setpriority */
72 #include <sys/timex.h>
73 #ifndef IPTOS_LOWDELAY
74 # define IPTOS_LOWDELAY 0x10
75 #endif
76
77
78 /* Verbosity control (max level of -dddd options accepted).
79  * max 6 is very talkative (and bloated). 3 is non-bloated,
80  * production level setting.
81  */
82 #define MAX_VERBOSE     3
83
84
85 /* High-level description of the algorithm:
86  *
87  * We start running with very small poll_exp, BURSTPOLL,
88  * in order to quickly accumulate INITIAL_SAMPLES datapoints
89  * for each peer. Then, time is stepped if the offset is larger
90  * than STEP_THRESHOLD, otherwise it isn't; anyway, we enlarge
91  * poll_exp to MINPOLL and enter frequency measurement step:
92  * we collect new datapoints but ignore them for WATCH_THRESHOLD
93  * seconds. After WATCH_THRESHOLD seconds we look at accumulated
94  * offset and estimate frequency drift.
95  *
96  * (frequency measurement step seems to not be strictly needed,
97  * it is conditionally disabled with USING_INITIAL_FREQ_ESTIMATION
98  * define set to 0)
99  *
100  * After this, we enter "steady state": we collect a datapoint,
101  * we select the best peer, if this datapoint is not a new one
102  * (IOW: if this datapoint isn't for selected peer), sleep
103  * and collect another one; otherwise, use its offset to update
104  * frequency drift, if offset is somewhat large, reduce poll_exp,
105  * otherwise increase poll_exp.
106  *
107  * If offset is larger than STEP_THRESHOLD, which shouldn't normally
108  * happen, we assume that something "bad" happened (computer
109  * was hibernated, someone set totally wrong date, etc),
110  * then the time is stepped, all datapoints are discarded,
111  * and we go back to steady state.
112  *
113  * Made some changes to speed up re-syncing after our clock goes bad
114  * (tested with suspending my laptop):
115  * - if largish offset (>= STEP_THRESHOLD * 8 == 1 sec) is seen
116  *   from a peer, schedule next query for this peer soon
117  *   without drastically lowering poll interval for everybody.
118  *   This makes us collect enough data for step much faster:
119  *   e.g. at poll = 10 (1024 secs), step was done within 5 minutes
120  *   after first reply which indicated that our clock is 14 seconds off.
121  * - on step, do not discard d_dispersion data of the existing datapoints,
122  *   do not clear reachable_bits. This prevents discarding first ~8
123  *   datapoints after the step.
124  */
125
126 #define INITIAL_SAMPLES    4    /* how many samples do we want for init */
127 #define BAD_DELAY_GROWTH   4    /* drop packet if its delay grew by more than this */
128
129 #define RETRY_INTERVAL    32    /* on send/recv error, retry in N secs (need to be power of 2) */
130 #define NOREPLY_INTERVAL 512    /* sent, but got no reply: cap next query by this many seconds */
131 #define RESPONSE_INTERVAL 16    /* wait for reply up to N secs */
132
133 /* Step threshold (sec). std ntpd uses 0.128.
134  * Using exact power of 2 (1/8) results in smaller code
135  */
136 #define STEP_THRESHOLD  0.125
137 /* Stepout threshold (sec). std ntpd uses 900 (11 mins (!)) */
138 #define WATCH_THRESHOLD 128
139 /* NB: set WATCH_THRESHOLD to ~60 when debugging to save time) */
140 //UNUSED: #define PANIC_THRESHOLD 1000    /* panic threshold (sec) */
141
142 /*
143  * If we got |offset| > BIGOFF from a peer, cap next query interval
144  * for this peer by this many seconds:
145  */
146 #define BIGOFF          (STEP_THRESHOLD * 8)
147 #define BIGOFF_INTERVAL (1 << 7) /* 128 s */
148
149 #define FREQ_TOLERANCE  0.000015 /* frequency tolerance (15 PPM) */
150 #define BURSTPOLL       0       /* initial poll */
151 #define MINPOLL         5       /* minimum poll interval. std ntpd uses 6 (6: 64 sec) */
152 /*
153  * If offset > discipline_jitter * POLLADJ_GATE, and poll interval is > 2^BIGPOLL,
154  * then it is decreased _at once_. (If <= 2^BIGPOLL, it will be decreased _eventually_).
155  */
156 #define BIGPOLL         9       /* 2^9 sec ~= 8.5 min */
157 #define MAXPOLL         12      /* maximum poll interval (12: 1.1h, 17: 36.4h). std ntpd uses 17 */
158 /*
159  * Actively lower poll when we see such big offsets.
160  * With STEP_THRESHOLD = 0.125, it means we try to sync more aggressively
161  * if offset increases over ~0.04 sec
162  */
163 //#define POLLDOWN_OFFSET (STEP_THRESHOLD / 3)
164 #define MINDISP         0.01    /* minimum dispersion (sec) */
165 #define MAXDISP         16      /* maximum dispersion (sec) */
166 #define MAXSTRAT        16      /* maximum stratum (infinity metric) */
167 #define MAXDIST         1       /* distance threshold (sec) */
168 #define MIN_SELECTED    1       /* minimum intersection survivors */
169 #define MIN_CLUSTERED   3       /* minimum cluster survivors */
170
171 #define MAXDRIFT        0.000500 /* frequency drift we can correct (500 PPM) */
172
173 /* Poll-adjust threshold.
174  * When we see that offset is small enough compared to discipline jitter,
175  * we grow a counter: += MINPOLL. When counter goes over POLLADJ_LIMIT,
176  * we poll_exp++. If offset isn't small, counter -= poll_exp*2,
177  * and when it goes below -POLLADJ_LIMIT, we poll_exp--.
178  * (Bumped from 30 to 40 since otherwise I often see poll_exp going *2* steps down)
179  */
180 #define POLLADJ_LIMIT   40
181 /* If offset < discipline_jitter * POLLADJ_GATE, then we decide to increase
182  * poll interval (we think we can't improve timekeeping
183  * by staying at smaller poll).
184  */
185 #define POLLADJ_GATE    4
186 #define TIMECONST_HACK_GATE 2
187 /* Compromise Allan intercept (sec). doc uses 1500, std ntpd uses 512 */
188 #define ALLAN           512
189 /* PLL loop gain */
190 #define PLL             65536
191 /* FLL loop gain [why it depends on MAXPOLL??] */
192 #define FLL             (MAXPOLL + 1)
193 /* Parameter averaging constant */
194 #define AVG             4
195
196
197 enum {
198         NTP_VERSION     = 4,
199         NTP_MAXSTRATUM  = 15,
200
201         NTP_DIGESTSIZE     = 16,
202         NTP_MSGSIZE_NOAUTH = 48,
203         NTP_MSGSIZE        = (NTP_MSGSIZE_NOAUTH + 4 + NTP_DIGESTSIZE),
204
205         /* Status Masks */
206         MODE_MASK       = (7 << 0),
207         VERSION_MASK    = (7 << 3),
208         VERSION_SHIFT   = 3,
209         LI_MASK         = (3 << 6),
210
211         /* Leap Second Codes (high order two bits of m_status) */
212         LI_NOWARNING    = (0 << 6),    /* no warning */
213         LI_PLUSSEC      = (1 << 6),    /* add a second (61 seconds) */
214         LI_MINUSSEC     = (2 << 6),    /* minus a second (59 seconds) */
215         LI_ALARM        = (3 << 6),    /* alarm condition */
216
217         /* Mode values */
218         MODE_RES0       = 0,    /* reserved */
219         MODE_SYM_ACT    = 1,    /* symmetric active */
220         MODE_SYM_PAS    = 2,    /* symmetric passive */
221         MODE_CLIENT     = 3,    /* client */
222         MODE_SERVER     = 4,    /* server */
223         MODE_BROADCAST  = 5,    /* broadcast */
224         MODE_RES1       = 6,    /* reserved for NTP control message */
225         MODE_RES2       = 7,    /* reserved for private use */
226 };
227
228 //TODO: better base selection
229 #define OFFSET_1900_1970 2208988800UL  /* 1970 - 1900 in seconds */
230
231 #define NUM_DATAPOINTS  8
232
233 typedef struct {
234         uint32_t int_partl;
235         uint32_t fractionl;
236 } l_fixedpt_t;
237
238 typedef struct {
239         uint16_t int_parts;
240         uint16_t fractions;
241 } s_fixedpt_t;
242
243 typedef struct {
244         uint8_t     m_status;     /* status of local clock and leap info */
245         uint8_t     m_stratum;
246         uint8_t     m_ppoll;      /* poll value */
247         int8_t      m_precision_exp;
248         s_fixedpt_t m_rootdelay;
249         s_fixedpt_t m_rootdisp;
250         uint32_t    m_refid;
251         l_fixedpt_t m_reftime;
252         l_fixedpt_t m_orgtime;
253         l_fixedpt_t m_rectime;
254         l_fixedpt_t m_xmttime;
255         uint32_t    m_keyid;
256         uint8_t     m_digest[NTP_DIGESTSIZE];
257 } msg_t;
258
259 typedef struct {
260         double d_offset;
261         double d_recv_time;
262         double d_dispersion;
263 } datapoint_t;
264
265 typedef struct {
266         len_and_sockaddr *p_lsa;
267         char             *p_dotted;
268         int              p_fd;
269         int              datapoint_idx;
270         uint32_t         lastpkt_refid;
271         uint8_t          lastpkt_status;
272         uint8_t          lastpkt_stratum;
273         uint8_t          reachable_bits;
274         /* when to send new query (if p_fd == -1)
275          * or when receive times out (if p_fd >= 0): */
276         double           next_action_time;
277         double           p_xmttime;
278         double           p_raw_delay;
279         /* p_raw_delay is set even by "high delay" packets */
280         /* lastpkt_delay isn't */
281         double           lastpkt_recv_time;
282         double           lastpkt_delay;
283         double           lastpkt_rootdelay;
284         double           lastpkt_rootdisp;
285         /* produced by filter algorithm: */
286         double           filter_offset;
287         double           filter_dispersion;
288         double           filter_jitter;
289         datapoint_t      filter_datapoint[NUM_DATAPOINTS];
290         /* last sent packet: */
291         msg_t            p_xmt_msg;
292 } peer_t;
293
294
295 #define USING_KERNEL_PLL_LOOP          1
296 #define USING_INITIAL_FREQ_ESTIMATION  0
297
298 enum {
299         OPT_n = (1 << 0),
300         OPT_q = (1 << 1),
301         OPT_N = (1 << 2),
302         OPT_x = (1 << 3),
303         /* Insert new options above this line. */
304         /* Non-compat options: */
305         OPT_w = (1 << 4),
306         OPT_p = (1 << 5),
307         OPT_S = (1 << 6),
308         OPT_l = (1 << 7) * ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER,
309         OPT_I = (1 << 8) * ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER,
310         /* We hijack some bits for other purposes */
311         OPT_qq = (1 << 31),
312 };
313
314 struct globals {
315         double   cur_time;
316         /* total round trip delay to currently selected reference clock */
317         double   rootdelay;
318         /* reference timestamp: time when the system clock was last set or corrected */
319         double   reftime;
320         /* total dispersion to currently selected reference clock */
321         double   rootdisp;
322
323         double   last_script_run;
324         char     *script_name;
325         llist_t  *ntp_peers;
326 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
327         int      listen_fd;
328         char     *if_name;
329 # define G_listen_fd (G.listen_fd)
330 #else
331 # define G_listen_fd (-1)
332 #endif
333         unsigned verbose;
334         unsigned peer_cnt;
335         /* refid: 32-bit code identifying the particular server or reference clock
336          * in stratum 0 packets this is a four-character ASCII string,
337          * called the kiss code, used for debugging and monitoring
338          * in stratum 1 packets this is a four-character ASCII string
339          * assigned to the reference clock by IANA. Example: "GPS "
340          * in stratum 2+ packets, it's IPv4 address or 4 first bytes
341          * of MD5 hash of IPv6
342          */
343         uint32_t refid;
344         uint8_t  ntp_status;
345         /* precision is defined as the larger of the resolution and time to
346          * read the clock, in log2 units.  For instance, the precision of a
347          * mains-frequency clock incrementing at 60 Hz is 16 ms, even when the
348          * system clock hardware representation is to the nanosecond.
349          *
350          * Delays, jitters of various kinds are clamped down to precision.
351          *
352          * If precision_sec is too large, discipline_jitter gets clamped to it
353          * and if offset is smaller than discipline_jitter * POLLADJ_GATE, poll
354          * interval grows even though we really can benefit from staying at
355          * smaller one, collecting non-lagged datapoits and correcting offset.
356          * (Lagged datapoits exist when poll_exp is large but we still have
357          * systematic offset error - the time distance between datapoints
358          * is significant and older datapoints have smaller offsets.
359          * This makes our offset estimation a bit smaller than reality)
360          * Due to this effect, setting G_precision_sec close to
361          * STEP_THRESHOLD isn't such a good idea - offsets may grow
362          * too big and we will step. I observed it with -6.
363          *
364          * OTOH, setting precision_sec far too small would result in futile
365          * attempts to syncronize to an unachievable precision.
366          *
367          * -6 is 1/64 sec, -7 is 1/128 sec and so on.
368          * -8 is 1/256 ~= 0.003906 (worked well for me --vda)
369          * -9 is 1/512 ~= 0.001953 (let's try this for some time)
370          */
371 #define G_precision_exp  -9
372         /*
373          * G_precision_exp is used only for construction outgoing packets.
374          * It's ok to set G_precision_sec to a slightly different value
375          * (One which is "nicer looking" in logs).
376          * Exact value would be (1.0 / (1 << (- G_precision_exp))):
377          */
378 #define G_precision_sec  0.002
379         uint8_t  stratum;
380
381 #define STATE_NSET      0       /* initial state, "nothing is set" */
382 //#define STATE_FSET    1       /* frequency set from file */
383 //#define STATE_SPIK    2       /* spike detected */
384 //#define STATE_FREQ    3       /* initial frequency */
385 #define STATE_SYNC      4       /* clock synchronized (normal operation) */
386         uint8_t  discipline_state;      // doc calls it c.state
387         uint8_t  poll_exp;              // s.poll
388         int      polladj_count;         // c.count
389         long     kernel_freq_drift;
390         peer_t   *last_update_peer;
391         double   last_update_offset;    // c.last
392         double   last_update_recv_time; // s.t
393         double   discipline_jitter;     // c.jitter
394         /* Since we only compare it with ints, can simplify code
395          * by not making this variable floating point:
396          */
397         unsigned offset_to_jitter_ratio;
398         //double   cluster_offset;        // s.offset
399         //double   cluster_jitter;        // s.jitter
400 #if !USING_KERNEL_PLL_LOOP
401         double   discipline_freq_drift; // c.freq
402         /* Maybe conditionally calculate wander? it's used only for logging */
403         double   discipline_wander;     // c.wander
404 #endif
405 };
406 #define G (*ptr_to_globals)
407
408
409 #define VERB1 if (MAX_VERBOSE && G.verbose)
410 #define VERB2 if (MAX_VERBOSE >= 2 && G.verbose >= 2)
411 #define VERB3 if (MAX_VERBOSE >= 3 && G.verbose >= 3)
412 #define VERB4 if (MAX_VERBOSE >= 4 && G.verbose >= 4)
413 #define VERB5 if (MAX_VERBOSE >= 5 && G.verbose >= 5)
414 #define VERB6 if (MAX_VERBOSE >= 6 && G.verbose >= 6)
415
416
417 static double LOG2D(int a)
418 {
419         if (a < 0)
420                 return 1.0 / (1UL << -a);
421         return 1UL << a;
422 }
423 static ALWAYS_INLINE double SQUARE(double x)
424 {
425         return x * x;
426 }
427 static ALWAYS_INLINE double MAXD(double a, double b)
428 {
429         if (a > b)
430                 return a;
431         return b;
432 }
433 static ALWAYS_INLINE double MIND(double a, double b)
434 {
435         if (a < b)
436                 return a;
437         return b;
438 }
439 static NOINLINE double my_SQRT(double X)
440 {
441         union {
442                 float   f;
443                 int32_t i;
444         } v;
445         double invsqrt;
446         double Xhalf = X * 0.5;
447
448         /* Fast and good approximation to 1/sqrt(X), black magic */
449         v.f = X;
450         /*v.i = 0x5f3759df - (v.i >> 1);*/
451         v.i = 0x5f375a86 - (v.i >> 1); /* - this constant is slightly better */
452         invsqrt = v.f; /* better than 0.2% accuracy */
453
454         /* Refining it using Newton's method: x1 = x0 - f(x0)/f'(x0)
455          * f(x) = 1/(x*x) - X  (f==0 when x = 1/sqrt(X))
456          * f'(x) = -2/(x*x*x)
457          * f(x)/f'(x) = (X - 1/(x*x)) / (2/(x*x*x)) = X*x*x*x/2 - x/2
458          * x1 = x0 - (X*x0*x0*x0/2 - x0/2) = 1.5*x0 - X*x0*x0*x0/2 = x0*(1.5 - (X/2)*x0*x0)
459          */
460         invsqrt = invsqrt * (1.5 - Xhalf * invsqrt * invsqrt); /* ~0.05% accuracy */
461         /* invsqrt = invsqrt * (1.5 - Xhalf * invsqrt * invsqrt); 2nd iter: ~0.0001% accuracy */
462         /* With 4 iterations, more than half results will be exact,
463          * at 6th iterations result stabilizes with about 72% results exact.
464          * We are well satisfied with 0.05% accuracy.
465          */
466
467         return X * invsqrt; /* X * 1/sqrt(X) ~= sqrt(X) */
468 }
469 static ALWAYS_INLINE double SQRT(double X)
470 {
471         /* If this arch doesn't use IEEE 754 floats, fall back to using libm */
472         if (sizeof(float) != 4)
473                 return sqrt(X);
474
475         /* This avoids needing libm, saves about 0.5k on x86-32 */
476         return my_SQRT(X);
477 }
478
479 static double
480 gettime1900d(void)
481 {
482         struct timeval tv;
483         gettimeofday(&tv, NULL); /* never fails */
484         G.cur_time = tv.tv_sec + (1.0e-6 * tv.tv_usec) + OFFSET_1900_1970;
485         return G.cur_time;
486 }
487
488 static void
489 d_to_tv(double d, struct timeval *tv)
490 {
491         tv->tv_sec = (long)d;
492         tv->tv_usec = (d - tv->tv_sec) * 1000000;
493 }
494
495 static double
496 lfp_to_d(l_fixedpt_t lfp)
497 {
498         double ret;
499         lfp.int_partl = ntohl(lfp.int_partl);
500         lfp.fractionl = ntohl(lfp.fractionl);
501         ret = (double)lfp.int_partl + ((double)lfp.fractionl / UINT_MAX);
502         return ret;
503 }
504 static double
505 sfp_to_d(s_fixedpt_t sfp)
506 {
507         double ret;
508         sfp.int_parts = ntohs(sfp.int_parts);
509         sfp.fractions = ntohs(sfp.fractions);
510         ret = (double)sfp.int_parts + ((double)sfp.fractions / USHRT_MAX);
511         return ret;
512 }
513 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
514 static l_fixedpt_t
515 d_to_lfp(double d)
516 {
517         l_fixedpt_t lfp;
518         lfp.int_partl = (uint32_t)d;
519         lfp.fractionl = (uint32_t)((d - lfp.int_partl) * UINT_MAX);
520         lfp.int_partl = htonl(lfp.int_partl);
521         lfp.fractionl = htonl(lfp.fractionl);
522         return lfp;
523 }
524 static s_fixedpt_t
525 d_to_sfp(double d)
526 {
527         s_fixedpt_t sfp;
528         sfp.int_parts = (uint16_t)d;
529         sfp.fractions = (uint16_t)((d - sfp.int_parts) * USHRT_MAX);
530         sfp.int_parts = htons(sfp.int_parts);
531         sfp.fractions = htons(sfp.fractions);
532         return sfp;
533 }
534 #endif
535
536 static double
537 dispersion(const datapoint_t *dp)
538 {
539         return dp->d_dispersion + FREQ_TOLERANCE * (G.cur_time - dp->d_recv_time);
540 }
541
542 static double
543 root_distance(peer_t *p)
544 {
545         /* The root synchronization distance is the maximum error due to
546          * all causes of the local clock relative to the primary server.
547          * It is defined as half the total delay plus total dispersion
548          * plus peer jitter.
549          */
550         return MAXD(MINDISP, p->lastpkt_rootdelay + p->lastpkt_delay) / 2
551                 + p->lastpkt_rootdisp
552                 + p->filter_dispersion
553                 + FREQ_TOLERANCE * (G.cur_time - p->lastpkt_recv_time)
554                 + p->filter_jitter;
555 }
556
557 static void
558 set_next(peer_t *p, unsigned t)
559 {
560         p->next_action_time = G.cur_time + t;
561 }
562
563 /*
564  * Peer clock filter and its helpers
565  */
566 static void
567 filter_datapoints(peer_t *p)
568 {
569         int i, idx;
570         double sum, wavg;
571         datapoint_t *fdp;
572
573 #if 0
574 /* Simulations have shown that use of *averaged* offset for p->filter_offset
575  * is in fact worse than simply using last received one: with large poll intervals
576  * (>= 2048) averaging code uses offset values which are outdated by hours,
577  * and time/frequency correction goes totally wrong when fed essentially bogus offsets.
578  */
579         int got_newest;
580         double minoff, maxoff, w;
581         double x = x; /* for compiler */
582         double oldest_off = oldest_off;
583         double oldest_age = oldest_age;
584         double newest_off = newest_off;
585         double newest_age = newest_age;
586
587         fdp = p->filter_datapoint;
588
589         minoff = maxoff = fdp[0].d_offset;
590         for (i = 1; i < NUM_DATAPOINTS; i++) {
591                 if (minoff > fdp[i].d_offset)
592                         minoff = fdp[i].d_offset;
593                 if (maxoff < fdp[i].d_offset)
594                         maxoff = fdp[i].d_offset;
595         }
596
597         idx = p->datapoint_idx; /* most recent datapoint's index */
598         /* Average offset:
599          * Drop two outliers and take weighted average of the rest:
600          * most_recent/2 + older1/4 + older2/8 ... + older5/32 + older6/32
601          * we use older6/32, not older6/64 since sum of weights should be 1:
602          * 1/2 + 1/4 + 1/8 + 1/16 + 1/32 + 1/32 = 1
603          */
604         wavg = 0;
605         w = 0.5;
606         /*                     n-1
607          *                     ---    dispersion(i)
608          * filter_dispersion =  \     -------------
609          *                      /       (i+1)
610          *                     ---     2
611          *                     i=0
612          */
613         got_newest = 0;
614         sum = 0;
615         for (i = 0; i < NUM_DATAPOINTS; i++) {
616                 VERB5 {
617                         bb_error_msg("datapoint[%d]: off:%f disp:%f(%f) age:%f%s",
618                                 i,
619                                 fdp[idx].d_offset,
620                                 fdp[idx].d_dispersion, dispersion(&fdp[idx]),
621                                 G.cur_time - fdp[idx].d_recv_time,
622                                 (minoff == fdp[idx].d_offset || maxoff == fdp[idx].d_offset)
623                                         ? " (outlier by offset)" : ""
624                         );
625                 }
626
627                 sum += dispersion(&fdp[idx]) / (2 << i);
628
629                 if (minoff == fdp[idx].d_offset) {
630                         minoff -= 1; /* so that we don't match it ever again */
631                 } else
632                 if (maxoff == fdp[idx].d_offset) {
633                         maxoff += 1;
634                 } else {
635                         oldest_off = fdp[idx].d_offset;
636                         oldest_age = G.cur_time - fdp[idx].d_recv_time;
637                         if (!got_newest) {
638                                 got_newest = 1;
639                                 newest_off = oldest_off;
640                                 newest_age = oldest_age;
641                         }
642                         x = oldest_off * w;
643                         wavg += x;
644                         w /= 2;
645                 }
646
647                 idx = (idx - 1) & (NUM_DATAPOINTS - 1);
648         }
649         p->filter_dispersion = sum;
650         wavg += x; /* add another older6/64 to form older6/32 */
651         /* Fix systematic underestimation with large poll intervals.
652          * Imagine that we still have a bit of uncorrected drift,
653          * and poll interval is big (say, 100 sec). Offsets form a progression:
654          * 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 - 0.7 is most recent.
655          * The algorithm above drops 0.0 and 0.7 as outliers,
656          * and then we have this estimation, ~25% off from 0.7:
657          * 0.1/32 + 0.2/32 + 0.3/16 + 0.4/8 + 0.5/4 + 0.6/2 = 0.503125
658          */
659         x = oldest_age - newest_age;
660         if (x != 0) {
661                 x = newest_age / x; /* in above example, 100 / (600 - 100) */
662                 if (x < 1) { /* paranoia check */
663                         x = (newest_off - oldest_off) * x; /* 0.5 * 100/500 = 0.1 */
664                         wavg += x;
665                 }
666         }
667         p->filter_offset = wavg;
668
669 #else
670
671         fdp = p->filter_datapoint;
672         idx = p->datapoint_idx; /* most recent datapoint's index */
673
674         /* filter_offset: simply use the most recent value */
675         p->filter_offset = fdp[idx].d_offset;
676
677         /*                     n-1
678          *                     ---    dispersion(i)
679          * filter_dispersion =  \     -------------
680          *                      /       (i+1)
681          *                     ---     2
682          *                     i=0
683          */
684         wavg = 0;
685         sum = 0;
686         for (i = 0; i < NUM_DATAPOINTS; i++) {
687                 sum += dispersion(&fdp[idx]) / (2 << i);
688                 wavg += fdp[idx].d_offset;
689                 idx = (idx - 1) & (NUM_DATAPOINTS - 1);
690         }
691         wavg /= NUM_DATAPOINTS;
692         p->filter_dispersion = sum;
693 #endif
694
695         /*                  +-----                 -----+ ^ 1/2
696          *                  |       n-1                 |
697          *                  |       ---                 |
698          *                  |  1    \                2  |
699          * filter_jitter =  | --- * /  (avg-offset_j)   |
700          *                  |  n    ---                 |
701          *                  |       j=0                 |
702          *                  +-----                 -----+
703          * where n is the number of valid datapoints in the filter (n > 1);
704          * if filter_jitter < precision then filter_jitter = precision
705          */
706         sum = 0;
707         for (i = 0; i < NUM_DATAPOINTS; i++) {
708                 sum += SQUARE(wavg - fdp[i].d_offset);
709         }
710         sum = SQRT(sum / NUM_DATAPOINTS);
711         p->filter_jitter = sum > G_precision_sec ? sum : G_precision_sec;
712
713         VERB4 bb_error_msg("filter offset:%+f disp:%f jitter:%f",
714                         p->filter_offset,
715                         p->filter_dispersion,
716                         p->filter_jitter);
717 }
718
719 static void
720 reset_peer_stats(peer_t *p, double offset)
721 {
722         int i;
723         bool small_ofs = fabs(offset) < 16 * STEP_THRESHOLD;
724
725         /* Used to set p->filter_datapoint[i].d_dispersion = MAXDISP
726          * and clear reachable bits, but this proved to be too agressive:
727          * after step (tested with suspinding laptop for ~30 secs),
728          * this caused all previous data to be considered invalid,
729          * making us needing to collect full ~8 datapoins per peer
730          * after step in order to start trusting them.
731          * In turn, this was making poll interval decrease even after
732          * step was done. (Poll interval decreases already before step
733          * in this scenario, because we see large offsets and end up with
734          * no good peer to select).
735          */
736
737         for (i = 0; i < NUM_DATAPOINTS; i++) {
738                 if (small_ofs) {
739                         p->filter_datapoint[i].d_recv_time += offset;
740                         if (p->filter_datapoint[i].d_offset != 0) {
741                                 p->filter_datapoint[i].d_offset -= offset;
742                                 //bb_error_msg("p->filter_datapoint[%d].d_offset %f -> %f",
743                                 //      i,
744                                 //      p->filter_datapoint[i].d_offset + offset,
745                                 //      p->filter_datapoint[i].d_offset);
746                         }
747                 } else {
748                         p->filter_datapoint[i].d_recv_time  = G.cur_time;
749                         p->filter_datapoint[i].d_offset     = 0;
750                         /*p->filter_datapoint[i].d_dispersion = MAXDISP;*/
751                 }
752         }
753         if (small_ofs) {
754                 p->lastpkt_recv_time += offset;
755         } else {
756                 /*p->reachable_bits = 0;*/
757                 p->lastpkt_recv_time = G.cur_time;
758         }
759         filter_datapoints(p); /* recalc p->filter_xxx */
760         VERB6 bb_error_msg("%s->lastpkt_recv_time=%f", p->p_dotted, p->lastpkt_recv_time);
761 }
762
763 static void
764 add_peers(const char *s)
765 {
766         peer_t *p;
767
768         p = xzalloc(sizeof(*p));
769         p->p_lsa = xhost2sockaddr(s, 123);
770         p->p_dotted = xmalloc_sockaddr2dotted_noport(&p->p_lsa->u.sa);
771         p->p_fd = -1;
772         p->p_xmt_msg.m_status = MODE_CLIENT | (NTP_VERSION << 3);
773         p->next_action_time = G.cur_time; /* = set_next(p, 0); */
774         reset_peer_stats(p, 16 * STEP_THRESHOLD);
775
776         llist_add_to(&G.ntp_peers, p);
777         G.peer_cnt++;
778 }
779
780 static int
781 do_sendto(int fd,
782                 const struct sockaddr *from, const struct sockaddr *to, socklen_t addrlen,
783                 msg_t *msg, ssize_t len)
784 {
785         ssize_t ret;
786
787         errno = 0;
788         if (!from) {
789                 ret = sendto(fd, msg, len, MSG_DONTWAIT, to, addrlen);
790         } else {
791                 ret = send_to_from(fd, msg, len, MSG_DONTWAIT, to, from, addrlen);
792         }
793         if (ret != len) {
794                 bb_perror_msg("send failed");
795                 return -1;
796         }
797         return 0;
798 }
799
800 static void
801 send_query_to_peer(peer_t *p)
802 {
803         /* Why do we need to bind()?
804          * See what happens when we don't bind:
805          *
806          * socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_IP) = 3
807          * setsockopt(3, SOL_IP, IP_TOS, [16], 4) = 0
808          * gettimeofday({1259071266, 327885}, NULL) = 0
809          * sendto(3, "xxx", 48, MSG_DONTWAIT, {sa_family=AF_INET, sin_port=htons(123), sin_addr=inet_addr("10.34.32.125")}, 16) = 48
810          * ^^^ we sent it from some source port picked by kernel.
811          * time(NULL)              = 1259071266
812          * write(2, "ntpd: entering poll 15 secs\n", 28) = 28
813          * poll([{fd=3, events=POLLIN}], 1, 15000) = 1 ([{fd=3, revents=POLLIN}])
814          * recv(3, "yyy", 68, MSG_DONTWAIT) = 48
815          * ^^^ this recv will receive packets to any local port!
816          *
817          * Uncomment this and use strace to see it in action:
818          */
819 #define PROBE_LOCAL_ADDR /* { len_and_sockaddr lsa; lsa.len = LSA_SIZEOF_SA; getsockname(p->query.fd, &lsa.u.sa, &lsa.len); } */
820
821         if (p->p_fd == -1) {
822                 int fd, family;
823                 len_and_sockaddr *local_lsa;
824
825                 family = p->p_lsa->u.sa.sa_family;
826                 p->p_fd = fd = xsocket_type(&local_lsa, family, SOCK_DGRAM);
827                 /* local_lsa has "null" address and port 0 now.
828                  * bind() ensures we have a *particular port* selected by kernel
829                  * and remembered in p->p_fd, thus later recv(p->p_fd)
830                  * receives only packets sent to this port.
831                  */
832                 PROBE_LOCAL_ADDR
833                 xbind(fd, &local_lsa->u.sa, local_lsa->len);
834                 PROBE_LOCAL_ADDR
835 #if ENABLE_FEATURE_IPV6
836                 if (family == AF_INET)
837 #endif
838                         setsockopt_int(fd, IPPROTO_IP, IP_TOS, IPTOS_LOWDELAY);
839                 free(local_lsa);
840         }
841
842         /* Emit message _before_ attempted send. Think of a very short
843          * roundtrip networks: we need to go back to recv loop ASAP,
844          * to reduce delay. Printing messages after send works against that.
845          */
846         VERB1 bb_error_msg("sending query to %s", p->p_dotted);
847
848         /*
849          * Send out a random 64-bit number as our transmit time.  The NTP
850          * server will copy said number into the originate field on the
851          * response that it sends us.  This is totally legal per the SNTP spec.
852          *
853          * The impact of this is two fold: we no longer send out the current
854          * system time for the world to see (which may aid an attacker), and
855          * it gives us a (not very secure) way of knowing that we're not
856          * getting spoofed by an attacker that can't capture our traffic
857          * but can spoof packets from the NTP server we're communicating with.
858          *
859          * Save the real transmit timestamp locally.
860          */
861         p->p_xmt_msg.m_xmttime.int_partl = rand();
862         p->p_xmt_msg.m_xmttime.fractionl = rand();
863         p->p_xmttime = gettime1900d();
864
865         /* Were doing it only if sendto worked, but
866          * loss of sync detection needs reachable_bits updated
867          * even if sending fails *locally*:
868          * "network is unreachable" because cable was pulled?
869          * We still need to declare "unsync" if this condition persists.
870          */
871         p->reachable_bits <<= 1;
872
873         if (do_sendto(p->p_fd, /*from:*/ NULL, /*to:*/ &p->p_lsa->u.sa, /*addrlen:*/ p->p_lsa->len,
874                         &p->p_xmt_msg, NTP_MSGSIZE_NOAUTH) == -1
875         ) {
876                 close(p->p_fd);
877                 p->p_fd = -1;
878                 /*
879                  * We know that we sent nothing.
880                  * We can retry *soon* without fearing
881                  * that we are flooding the peer.
882                  */
883                 set_next(p, RETRY_INTERVAL);
884                 return;
885         }
886
887         set_next(p, RESPONSE_INTERVAL);
888 }
889
890
891 /* Note that there is no provision to prevent several run_scripts
892  * to be started in quick succession. In fact, it happens rather often
893  * if initial syncronization results in a step.
894  * You will see "step" and then "stratum" script runs, sometimes
895  * as close as only 0.002 seconds apart.
896  * Script should be ready to deal with this.
897  */
898 static void run_script(const char *action, double offset)
899 {
900         char *argv[3];
901         char *env1, *env2, *env3, *env4;
902
903         G.last_script_run = G.cur_time;
904
905         if (!G.script_name)
906                 return;
907
908         argv[0] = (char*) G.script_name;
909         argv[1] = (char*) action;
910         argv[2] = NULL;
911
912         VERB1 bb_error_msg("executing '%s %s'", G.script_name, action);
913
914         env1 = xasprintf("%s=%u", "stratum", G.stratum);
915         putenv(env1);
916         env2 = xasprintf("%s=%ld", "freq_drift_ppm", G.kernel_freq_drift);
917         putenv(env2);
918         env3 = xasprintf("%s=%u", "poll_interval", 1 << G.poll_exp);
919         putenv(env3);
920         env4 = xasprintf("%s=%f", "offset", offset);
921         putenv(env4);
922         /* Other items of potential interest: selected peer,
923          * rootdelay, reftime, rootdisp, refid, ntp_status,
924          * last_update_offset, last_update_recv_time, discipline_jitter,
925          * how many peers have reachable_bits = 0?
926          */
927
928         /* Don't want to wait: it may run hwclock --systohc, and that
929          * may take some time (seconds): */
930         /*spawn_and_wait(argv);*/
931         spawn(argv);
932
933         unsetenv("stratum");
934         unsetenv("freq_drift_ppm");
935         unsetenv("poll_interval");
936         unsetenv("offset");
937         free(env1);
938         free(env2);
939         free(env3);
940         free(env4);
941 }
942
943 static NOINLINE void
944 step_time(double offset)
945 {
946         llist_t *item;
947         double dtime;
948         struct timeval tvc, tvn;
949         char buf[sizeof("yyyy-mm-dd hh:mm:ss") + /*paranoia:*/ 4];
950         time_t tval;
951
952         gettimeofday(&tvc, NULL); /* never fails */
953         dtime = tvc.tv_sec + (1.0e-6 * tvc.tv_usec) + offset;
954         d_to_tv(dtime, &tvn);
955         if (settimeofday(&tvn, NULL) == -1)
956                 bb_perror_msg_and_die("settimeofday");
957
958         VERB2 {
959                 tval = tvc.tv_sec;
960                 strftime_YYYYMMDDHHMMSS(buf, sizeof(buf), &tval);
961                 bb_error_msg("current time is %s.%06u", buf, (unsigned)tvc.tv_usec);
962         }
963         tval = tvn.tv_sec;
964         strftime_YYYYMMDDHHMMSS(buf, sizeof(buf), &tval);
965         bb_error_msg("setting time to %s.%06u (offset %+fs)", buf, (unsigned)tvn.tv_usec, offset);
966
967         /* Correct various fields which contain time-relative values: */
968
969         /* Globals: */
970         G.cur_time += offset;
971         G.last_update_recv_time += offset;
972         G.last_script_run += offset;
973
974         /* p->lastpkt_recv_time, p->next_action_time and such: */
975         for (item = G.ntp_peers; item != NULL; item = item->link) {
976                 peer_t *pp = (peer_t *) item->data;
977                 reset_peer_stats(pp, offset);
978                 //bb_error_msg("offset:%+f pp->next_action_time:%f -> %f",
979                 //      offset, pp->next_action_time, pp->next_action_time + offset);
980                 pp->next_action_time += offset;
981                 if (pp->p_fd >= 0) {
982                         /* We wait for reply from this peer too.
983                          * But due to step we are doing, reply's data is no longer
984                          * useful (in fact, it'll be bogus). Stop waiting for it.
985                          */
986                         close(pp->p_fd);
987                         pp->p_fd = -1;
988                         set_next(pp, RETRY_INTERVAL);
989                 }
990         }
991 }
992
993 static void clamp_pollexp_and_set_MAXSTRAT(void)
994 {
995         if (G.poll_exp < MINPOLL)
996                 G.poll_exp = MINPOLL;
997         if (G.poll_exp > BIGPOLL)
998                 G.poll_exp = BIGPOLL;
999         G.polladj_count = 0;
1000         G.stratum = MAXSTRAT;
1001 }
1002
1003
1004 /*
1005  * Selection and clustering, and their helpers
1006  */
1007 typedef struct {
1008         peer_t *p;
1009         int    type;
1010         double edge;
1011         double opt_rd; /* optimization */
1012 } point_t;
1013 static int
1014 compare_point_edge(const void *aa, const void *bb)
1015 {
1016         const point_t *a = aa;
1017         const point_t *b = bb;
1018         if (a->edge < b->edge) {
1019                 return -1;
1020         }
1021         return (a->edge > b->edge);
1022 }
1023 typedef struct {
1024         peer_t *p;
1025         double metric;
1026 } survivor_t;
1027 static int
1028 compare_survivor_metric(const void *aa, const void *bb)
1029 {
1030         const survivor_t *a = aa;
1031         const survivor_t *b = bb;
1032         if (a->metric < b->metric) {
1033                 return -1;
1034         }
1035         return (a->metric > b->metric);
1036 }
1037 static int
1038 fit(peer_t *p, double rd)
1039 {
1040         if ((p->reachable_bits & (p->reachable_bits-1)) == 0) {
1041                 /* One or zero bits in reachable_bits */
1042                 VERB4 bb_error_msg("peer %s unfit for selection: unreachable", p->p_dotted);
1043                 return 0;
1044         }
1045 #if 0 /* we filter out such packets earlier */
1046         if ((p->lastpkt_status & LI_ALARM) == LI_ALARM
1047          || p->lastpkt_stratum >= MAXSTRAT
1048         ) {
1049                 VERB4 bb_error_msg("peer %s unfit for selection: bad status/stratum", p->p_dotted);
1050                 return 0;
1051         }
1052 #endif
1053         /* rd is root_distance(p) */
1054         if (rd > MAXDIST + FREQ_TOLERANCE * (1 << G.poll_exp)) {
1055                 VERB4 bb_error_msg("peer %s unfit for selection: root distance too high", p->p_dotted);
1056                 return 0;
1057         }
1058 //TODO
1059 //      /* Do we have a loop? */
1060 //      if (p->refid == p->dstaddr || p->refid == s.refid)
1061 //              return 0;
1062         return 1;
1063 }
1064 static peer_t*
1065 select_and_cluster(void)
1066 {
1067         peer_t     *p;
1068         llist_t    *item;
1069         int        i, j;
1070         int        size = 3 * G.peer_cnt;
1071         /* for selection algorithm */
1072         point_t    point[size];
1073         unsigned   num_points, num_candidates;
1074         double     low, high;
1075         unsigned   num_falsetickers;
1076         /* for cluster algorithm */
1077         survivor_t survivor[size];
1078         unsigned   num_survivors;
1079
1080         /* Selection */
1081
1082         num_points = 0;
1083         item = G.ntp_peers;
1084         while (item != NULL) {
1085                 double rd, offset;
1086
1087                 p = (peer_t *) item->data;
1088                 rd = root_distance(p);
1089                 offset = p->filter_offset;
1090                 if (!fit(p, rd)) {
1091                         item = item->link;
1092                         continue;
1093                 }
1094
1095                 VERB5 bb_error_msg("interval: [%f %f %f] %s",
1096                                 offset - rd,
1097                                 offset,
1098                                 offset + rd,
1099                                 p->p_dotted
1100                 );
1101                 point[num_points].p = p;
1102                 point[num_points].type = -1;
1103                 point[num_points].edge = offset - rd;
1104                 point[num_points].opt_rd = rd;
1105                 num_points++;
1106                 point[num_points].p = p;
1107                 point[num_points].type = 0;
1108                 point[num_points].edge = offset;
1109                 point[num_points].opt_rd = rd;
1110                 num_points++;
1111                 point[num_points].p = p;
1112                 point[num_points].type = 1;
1113                 point[num_points].edge = offset + rd;
1114                 point[num_points].opt_rd = rd;
1115                 num_points++;
1116                 item = item->link;
1117         }
1118         num_candidates = num_points / 3;
1119         if (num_candidates == 0) {
1120                 VERB3 bb_error_msg("no valid datapoints%s", ", no peer selected");
1121                 return NULL;
1122         }
1123 //TODO: sorting does not seem to be done in reference code
1124         qsort(point, num_points, sizeof(point[0]), compare_point_edge);
1125
1126         /* Start with the assumption that there are no falsetickers.
1127          * Attempt to find a nonempty intersection interval containing
1128          * the midpoints of all truechimers.
1129          * If a nonempty interval cannot be found, increase the number
1130          * of assumed falsetickers by one and try again.
1131          * If a nonempty interval is found and the number of falsetickers
1132          * is less than the number of truechimers, a majority has been found
1133          * and the midpoint of each truechimer represents
1134          * the candidates available to the cluster algorithm.
1135          */
1136         num_falsetickers = 0;
1137         while (1) {
1138                 int c;
1139                 unsigned num_midpoints = 0;
1140
1141                 low = 1 << 9;
1142                 high = - (1 << 9);
1143                 c = 0;
1144                 for (i = 0; i < num_points; i++) {
1145                         /* We want to do:
1146                          * if (point[i].type == -1) c++;
1147                          * if (point[i].type == 1) c--;
1148                          * and it's simpler to do it this way:
1149                          */
1150                         c -= point[i].type;
1151                         if (c >= num_candidates - num_falsetickers) {
1152                                 /* If it was c++ and it got big enough... */
1153                                 low = point[i].edge;
1154                                 break;
1155                         }
1156                         if (point[i].type == 0)
1157                                 num_midpoints++;
1158                 }
1159                 c = 0;
1160                 for (i = num_points-1; i >= 0; i--) {
1161                         c += point[i].type;
1162                         if (c >= num_candidates - num_falsetickers) {
1163                                 high = point[i].edge;
1164                                 break;
1165                         }
1166                         if (point[i].type == 0)
1167                                 num_midpoints++;
1168                 }
1169                 /* If the number of midpoints is greater than the number
1170                  * of allowed falsetickers, the intersection contains at
1171                  * least one truechimer with no midpoint - bad.
1172                  * Also, interval should be nonempty.
1173                  */
1174                 if (num_midpoints <= num_falsetickers && low < high)
1175                         break;
1176                 num_falsetickers++;
1177                 if (num_falsetickers * 2 >= num_candidates) {
1178                         VERB3 bb_error_msg("falsetickers:%d, candidates:%d%s",
1179                                         num_falsetickers, num_candidates,
1180                                         ", no peer selected");
1181                         return NULL;
1182                 }
1183         }
1184         VERB4 bb_error_msg("selected interval: [%f, %f]; candidates:%d falsetickers:%d",
1185                         low, high, num_candidates, num_falsetickers);
1186
1187         /* Clustering */
1188
1189         /* Construct a list of survivors (p, metric)
1190          * from the chime list, where metric is dominated
1191          * first by stratum and then by root distance.
1192          * All other things being equal, this is the order of preference.
1193          */
1194         num_survivors = 0;
1195         for (i = 0; i < num_points; i++) {
1196                 if (point[i].edge < low || point[i].edge > high)
1197                         continue;
1198                 p = point[i].p;
1199                 survivor[num_survivors].p = p;
1200                 /* x.opt_rd == root_distance(p); */
1201                 survivor[num_survivors].metric = MAXDIST * p->lastpkt_stratum + point[i].opt_rd;
1202                 VERB5 bb_error_msg("survivor[%d] metric:%f peer:%s",
1203                         num_survivors, survivor[num_survivors].metric, p->p_dotted);
1204                 num_survivors++;
1205         }
1206         /* There must be at least MIN_SELECTED survivors to satisfy the
1207          * correctness assertions. Ordinarily, the Byzantine criteria
1208          * require four survivors, but for the demonstration here, one
1209          * is acceptable.
1210          */
1211         if (num_survivors < MIN_SELECTED) {
1212                 VERB3 bb_error_msg("survivors:%d%s",
1213                                 num_survivors,
1214                                 ", no peer selected");
1215                 return NULL;
1216         }
1217
1218 //looks like this is ONLY used by the fact that later we pick survivor[0].
1219 //we can avoid sorting then, just find the minimum once!
1220         qsort(survivor, num_survivors, sizeof(survivor[0]), compare_survivor_metric);
1221
1222         /* For each association p in turn, calculate the selection
1223          * jitter p->sjitter as the square root of the sum of squares
1224          * (p->offset - q->offset) over all q associations. The idea is
1225          * to repeatedly discard the survivor with maximum selection
1226          * jitter until a termination condition is met.
1227          */
1228         while (1) {
1229                 unsigned max_idx = max_idx;
1230                 double max_selection_jitter = max_selection_jitter;
1231                 double min_jitter = min_jitter;
1232
1233                 if (num_survivors <= MIN_CLUSTERED) {
1234                         VERB4 bb_error_msg("num_survivors %d <= %d, not discarding more",
1235                                         num_survivors, MIN_CLUSTERED);
1236                         break;
1237                 }
1238
1239                 /* To make sure a few survivors are left
1240                  * for the clustering algorithm to chew on,
1241                  * we stop if the number of survivors
1242                  * is less than or equal to MIN_CLUSTERED (3).
1243                  */
1244                 for (i = 0; i < num_survivors; i++) {
1245                         double selection_jitter_sq;
1246
1247                         p = survivor[i].p;
1248                         if (i == 0 || p->filter_jitter < min_jitter)
1249                                 min_jitter = p->filter_jitter;
1250
1251                         selection_jitter_sq = 0;
1252                         for (j = 0; j < num_survivors; j++) {
1253                                 peer_t *q = survivor[j].p;
1254                                 selection_jitter_sq += SQUARE(p->filter_offset - q->filter_offset);
1255                         }
1256                         if (i == 0 || selection_jitter_sq > max_selection_jitter) {
1257                                 max_selection_jitter = selection_jitter_sq;
1258                                 max_idx = i;
1259                         }
1260                         VERB6 bb_error_msg("survivor %d selection_jitter^2:%f",
1261                                         i, selection_jitter_sq);
1262                 }
1263                 max_selection_jitter = SQRT(max_selection_jitter / num_survivors);
1264                 VERB5 bb_error_msg("max_selection_jitter (at %d):%f min_jitter:%f",
1265                                 max_idx, max_selection_jitter, min_jitter);
1266
1267                 /* If the maximum selection jitter is less than the
1268                  * minimum peer jitter, then tossing out more survivors
1269                  * will not lower the minimum peer jitter, so we might
1270                  * as well stop.
1271                  */
1272                 if (max_selection_jitter < min_jitter) {
1273                         VERB4 bb_error_msg("max_selection_jitter:%f < min_jitter:%f, num_survivors:%d, not discarding more",
1274                                         max_selection_jitter, min_jitter, num_survivors);
1275                         break;
1276                 }
1277
1278                 /* Delete survivor[max_idx] from the list
1279                  * and go around again.
1280                  */
1281                 VERB6 bb_error_msg("dropping survivor %d", max_idx);
1282                 num_survivors--;
1283                 while (max_idx < num_survivors) {
1284                         survivor[max_idx] = survivor[max_idx + 1];
1285                         max_idx++;
1286                 }
1287         }
1288
1289         if (0) {
1290                 /* Combine the offsets of the clustering algorithm survivors
1291                  * using a weighted average with weight determined by the root
1292                  * distance. Compute the selection jitter as the weighted RMS
1293                  * difference between the first survivor and the remaining
1294                  * survivors. In some cases the inherent clock jitter can be
1295                  * reduced by not using this algorithm, especially when frequent
1296                  * clockhopping is involved. bbox: thus we don't do it.
1297                  */
1298                 double x, y, z, w;
1299                 y = z = w = 0;
1300                 for (i = 0; i < num_survivors; i++) {
1301                         p = survivor[i].p;
1302                         x = root_distance(p);
1303                         y += 1 / x;
1304                         z += p->filter_offset / x;
1305                         w += SQUARE(p->filter_offset - survivor[0].p->filter_offset) / x;
1306                 }
1307                 //G.cluster_offset = z / y;
1308                 //G.cluster_jitter = SQRT(w / y);
1309         }
1310
1311         /* Pick the best clock. If the old system peer is on the list
1312          * and at the same stratum as the first survivor on the list,
1313          * then don't do a clock hop. Otherwise, select the first
1314          * survivor on the list as the new system peer.
1315          */
1316         p = survivor[0].p;
1317         if (G.last_update_peer
1318          && G.last_update_peer->lastpkt_stratum <= p->lastpkt_stratum
1319         ) {
1320                 /* Starting from 1 is ok here */
1321                 for (i = 1; i < num_survivors; i++) {
1322                         if (G.last_update_peer == survivor[i].p) {
1323                                 VERB5 bb_error_msg("keeping old synced peer");
1324                                 p = G.last_update_peer;
1325                                 goto keep_old;
1326                         }
1327                 }
1328         }
1329         G.last_update_peer = p;
1330  keep_old:
1331         VERB4 bb_error_msg("selected peer %s filter_offset:%+f age:%f",
1332                         p->p_dotted,
1333                         p->filter_offset,
1334                         G.cur_time - p->lastpkt_recv_time
1335         );
1336         return p;
1337 }
1338
1339
1340 /*
1341  * Local clock discipline and its helpers
1342  */
1343 static void
1344 set_new_values(int disc_state, double offset, double recv_time)
1345 {
1346         /* Enter new state and set state variables. Note we use the time
1347          * of the last clock filter sample, which must be earlier than
1348          * the current time.
1349          */
1350         VERB4 bb_error_msg("disc_state=%d last update offset=%f recv_time=%f",
1351                         disc_state, offset, recv_time);
1352         G.discipline_state = disc_state;
1353         G.last_update_offset = offset;
1354         G.last_update_recv_time = recv_time;
1355 }
1356 /* Return: -1: decrease poll interval, 0: leave as is, 1: increase */
1357 static NOINLINE int
1358 update_local_clock(peer_t *p)
1359 {
1360         int rc;
1361         struct timex tmx;
1362         /* Note: can use G.cluster_offset instead: */
1363         double offset = p->filter_offset;
1364         double recv_time = p->lastpkt_recv_time;
1365         double abs_offset;
1366 #if !USING_KERNEL_PLL_LOOP
1367         double freq_drift;
1368 #endif
1369 #if !USING_KERNEL_PLL_LOOP || USING_INITIAL_FREQ_ESTIMATION
1370         double since_last_update;
1371 #endif
1372         double etemp, dtemp;
1373
1374         abs_offset = fabs(offset);
1375
1376 #if 0
1377         /* If needed, -S script can do it by looking at $offset
1378          * env var and killing parent */
1379         /* If the offset is too large, give up and go home */
1380         if (abs_offset > PANIC_THRESHOLD) {
1381                 bb_error_msg_and_die("offset %f far too big, exiting", offset);
1382         }
1383 #endif
1384
1385         /* If this is an old update, for instance as the result
1386          * of a system peer change, avoid it. We never use
1387          * an old sample or the same sample twice.
1388          */
1389         if (recv_time <= G.last_update_recv_time) {
1390                 VERB3 bb_error_msg("update from %s: same or older datapoint, not using it",
1391                         p->p_dotted);
1392                 return 0; /* "leave poll interval as is" */
1393         }
1394
1395         /* Clock state machine transition function. This is where the
1396          * action is and defines how the system reacts to large time
1397          * and frequency errors.
1398          */
1399 #if !USING_KERNEL_PLL_LOOP || USING_INITIAL_FREQ_ESTIMATION
1400         since_last_update = recv_time - G.reftime;
1401 #endif
1402 #if !USING_KERNEL_PLL_LOOP
1403         freq_drift = 0;
1404 #endif
1405 #if USING_INITIAL_FREQ_ESTIMATION
1406         if (G.discipline_state == STATE_FREQ) {
1407                 /* Ignore updates until the stepout threshold */
1408                 if (since_last_update < WATCH_THRESHOLD) {
1409                         VERB4 bb_error_msg("measuring drift, datapoint ignored, %f sec remains",
1410                                         WATCH_THRESHOLD - since_last_update);
1411                         return 0; /* "leave poll interval as is" */
1412                 }
1413 # if !USING_KERNEL_PLL_LOOP
1414                 freq_drift = (offset - G.last_update_offset) / since_last_update;
1415 # endif
1416         }
1417 #endif
1418
1419         /* There are two main regimes: when the
1420          * offset exceeds the step threshold and when it does not.
1421          */
1422         if (abs_offset > STEP_THRESHOLD) {
1423 #if 0
1424                 double remains;
1425
1426 // This "spike state" seems to be useless, peer selection already drops
1427 // occassional "bad" datapoints. If we are here, there were _many_
1428 // large offsets. When a few first large offsets are seen,
1429 // we end up in "no valid datapoints, no peer selected" state.
1430 // Only when enough of them are seen (which means it's not a fluke),
1431 // we end up here. Looks like _our_ clock is off.
1432                 switch (G.discipline_state) {
1433                 case STATE_SYNC:
1434                         /* The first outlyer: ignore it, switch to SPIK state */
1435                         VERB3 bb_error_msg("update from %s: offset:%+f, spike%s",
1436                                 p->p_dotted, offset,
1437                                 "");
1438                         G.discipline_state = STATE_SPIK;
1439                         return -1; /* "decrease poll interval" */
1440
1441                 case STATE_SPIK:
1442                         /* Ignore succeeding outlyers until either an inlyer
1443                          * is found or the stepout threshold is exceeded.
1444                          */
1445                         remains = WATCH_THRESHOLD - since_last_update;
1446                         if (remains > 0) {
1447                                 VERB3 bb_error_msg("update from %s: offset:%+f, spike%s",
1448                                         p->p_dotted, offset,
1449                                         ", datapoint ignored");
1450                                 return -1; /* "decrease poll interval" */
1451                         }
1452                         /* fall through: we need to step */
1453                 } /* switch */
1454 #endif
1455
1456                 /* Step the time and clamp down the poll interval.
1457                  *
1458                  * In NSET state an initial frequency correction is
1459                  * not available, usually because the frequency file has
1460                  * not yet been written. Since the time is outside the
1461                  * capture range, the clock is stepped. The frequency
1462                  * will be set directly following the stepout interval.
1463                  *
1464                  * In FSET state the initial frequency has been set
1465                  * from the frequency file. Since the time is outside
1466                  * the capture range, the clock is stepped immediately,
1467                  * rather than after the stepout interval. Guys get
1468                  * nervous if it takes 17 minutes to set the clock for
1469                  * the first time.
1470                  *
1471                  * In SPIK state the stepout threshold has expired and
1472                  * the phase is still above the step threshold. Note
1473                  * that a single spike greater than the step threshold
1474                  * is always suppressed, even at the longer poll
1475                  * intervals.
1476                  */
1477                 VERB4 bb_error_msg("stepping time by %+f; poll_exp=MINPOLL", offset);
1478                 step_time(offset);
1479                 if (option_mask32 & OPT_q) {
1480                         /* We were only asked to set time once. Done. */
1481                         exit(0);
1482                 }
1483
1484                 clamp_pollexp_and_set_MAXSTRAT();
1485
1486                 run_script("step", offset);
1487
1488                 recv_time += offset;
1489
1490 #if USING_INITIAL_FREQ_ESTIMATION
1491                 if (G.discipline_state == STATE_NSET) {
1492                         set_new_values(STATE_FREQ, /*offset:*/ 0, recv_time);
1493                         return 1; /* "ok to increase poll interval" */
1494                 }
1495 #endif
1496                 abs_offset = offset = 0;
1497                 set_new_values(STATE_SYNC, offset, recv_time);
1498         } else { /* abs_offset <= STEP_THRESHOLD */
1499
1500                 /* The ratio is calculated before jitter is updated to make
1501                  * poll adjust code more sensitive to large offsets.
1502                  */
1503                 G.offset_to_jitter_ratio = abs_offset / G.discipline_jitter;
1504
1505                 /* Compute the clock jitter as the RMS of exponentially
1506                  * weighted offset differences. Used by the poll adjust code.
1507                  */
1508                 etemp = SQUARE(G.discipline_jitter);
1509                 dtemp = SQUARE(offset - G.last_update_offset);
1510                 G.discipline_jitter = SQRT(etemp + (dtemp - etemp) / AVG);
1511                 if (G.discipline_jitter < G_precision_sec)
1512                         G.discipline_jitter = G_precision_sec;
1513
1514                 switch (G.discipline_state) {
1515                 case STATE_NSET:
1516                         if (option_mask32 & OPT_q) {
1517                                 /* We were only asked to set time once.
1518                                  * The clock is precise enough, no need to step.
1519                                  */
1520                                 exit(0);
1521                         }
1522 #if USING_INITIAL_FREQ_ESTIMATION
1523                         /* This is the first update received and the frequency
1524                          * has not been initialized. The first thing to do
1525                          * is directly measure the oscillator frequency.
1526                          */
1527                         set_new_values(STATE_FREQ, offset, recv_time);
1528 #else
1529                         set_new_values(STATE_SYNC, offset, recv_time);
1530 #endif
1531                         VERB4 bb_error_msg("transitioning to FREQ, datapoint ignored");
1532                         return 0; /* "leave poll interval as is" */
1533
1534 #if 0 /* this is dead code for now */
1535                 case STATE_FSET:
1536                         /* This is the first update and the frequency
1537                          * has been initialized. Adjust the phase, but
1538                          * don't adjust the frequency until the next update.
1539                          */
1540                         set_new_values(STATE_SYNC, offset, recv_time);
1541                         /* freq_drift remains 0 */
1542                         break;
1543 #endif
1544
1545 #if USING_INITIAL_FREQ_ESTIMATION
1546                 case STATE_FREQ:
1547                         /* since_last_update >= WATCH_THRESHOLD, we waited enough.
1548                          * Correct the phase and frequency and switch to SYNC state.
1549                          * freq_drift was already estimated (see code above)
1550                          */
1551                         set_new_values(STATE_SYNC, offset, recv_time);
1552                         break;
1553 #endif
1554
1555                 default:
1556 #if !USING_KERNEL_PLL_LOOP
1557                         /* Compute freq_drift due to PLL and FLL contributions.
1558                          *
1559                          * The FLL and PLL frequency gain constants
1560                          * depend on the poll interval and Allan
1561                          * intercept. The FLL is not used below one-half
1562                          * the Allan intercept. Above that the loop gain
1563                          * increases in steps to 1 / AVG.
1564                          */
1565                         if ((1 << G.poll_exp) > ALLAN / 2) {
1566                                 etemp = FLL - G.poll_exp;
1567                                 if (etemp < AVG)
1568                                         etemp = AVG;
1569                                 freq_drift += (offset - G.last_update_offset) / (MAXD(since_last_update, ALLAN) * etemp);
1570                         }
1571                         /* For the PLL the integration interval
1572                          * (numerator) is the minimum of the update
1573                          * interval and poll interval. This allows
1574                          * oversampling, but not undersampling.
1575                          */
1576                         etemp = MIND(since_last_update, (1 << G.poll_exp));
1577                         dtemp = (4 * PLL) << G.poll_exp;
1578                         freq_drift += offset * etemp / SQUARE(dtemp);
1579 #endif
1580                         set_new_values(STATE_SYNC, offset, recv_time);
1581                         break;
1582                 }
1583                 if (G.stratum != p->lastpkt_stratum + 1) {
1584                         G.stratum = p->lastpkt_stratum + 1;
1585                         run_script("stratum", offset);
1586                 }
1587         }
1588
1589         G.reftime = G.cur_time;
1590         G.ntp_status = p->lastpkt_status;
1591         G.refid = p->lastpkt_refid;
1592         G.rootdelay = p->lastpkt_rootdelay + p->lastpkt_delay;
1593         dtemp = p->filter_jitter; // SQRT(SQUARE(p->filter_jitter) + SQUARE(G.cluster_jitter));
1594         dtemp += MAXD(p->filter_dispersion + FREQ_TOLERANCE * (G.cur_time - p->lastpkt_recv_time) + abs_offset, MINDISP);
1595         G.rootdisp = p->lastpkt_rootdisp + dtemp;
1596         VERB4 bb_error_msg("updating leap/refid/reftime/rootdisp from peer %s", p->p_dotted);
1597
1598         /* We are in STATE_SYNC now, but did not do adjtimex yet.
1599          * (Any other state does not reach this, they all return earlier)
1600          * By this time, freq_drift and offset are set
1601          * to values suitable for adjtimex.
1602          */
1603 #if !USING_KERNEL_PLL_LOOP
1604         /* Calculate the new frequency drift and frequency stability (wander).
1605          * Compute the clock wander as the RMS of exponentially weighted
1606          * frequency differences. This is not used directly, but can,
1607          * along with the jitter, be a highly useful monitoring and
1608          * debugging tool.
1609          */
1610         dtemp = G.discipline_freq_drift + freq_drift;
1611         G.discipline_freq_drift = MAXD(MIND(MAXDRIFT, dtemp), -MAXDRIFT);
1612         etemp = SQUARE(G.discipline_wander);
1613         dtemp = SQUARE(dtemp);
1614         G.discipline_wander = SQRT(etemp + (dtemp - etemp) / AVG);
1615
1616         VERB4 bb_error_msg("discipline freq_drift=%.9f(int:%ld corr:%e) wander=%f",
1617                         G.discipline_freq_drift,
1618                         (long)(G.discipline_freq_drift * 65536e6),
1619                         freq_drift,
1620                         G.discipline_wander);
1621 #endif
1622         VERB4 {
1623                 memset(&tmx, 0, sizeof(tmx));
1624                 if (adjtimex(&tmx) < 0)
1625                         bb_perror_msg_and_die("adjtimex");
1626                 bb_error_msg("p adjtimex freq:%ld offset:%+ld status:0x%x tc:%ld",
1627                                 tmx.freq, tmx.offset, tmx.status, tmx.constant);
1628         }
1629
1630         memset(&tmx, 0, sizeof(tmx));
1631 #if 0
1632 //doesn't work, offset remains 0 (!) in kernel:
1633 //ntpd:  set adjtimex freq:1786097 tmx.offset:77487
1634 //ntpd: prev adjtimex freq:1786097 tmx.offset:0
1635 //ntpd:  cur adjtimex freq:1786097 tmx.offset:0
1636         tmx.modes = ADJ_FREQUENCY | ADJ_OFFSET;
1637         /* 65536 is one ppm */
1638         tmx.freq = G.discipline_freq_drift * 65536e6;
1639 #endif
1640         tmx.modes = ADJ_OFFSET | ADJ_STATUS | ADJ_TIMECONST;// | ADJ_MAXERROR | ADJ_ESTERROR;
1641         tmx.offset = (offset * 1000000); /* usec */
1642         tmx.status = STA_PLL;
1643         if (G.ntp_status & LI_PLUSSEC)
1644                 tmx.status |= STA_INS;
1645         if (G.ntp_status & LI_MINUSSEC)
1646                 tmx.status |= STA_DEL;
1647
1648         tmx.constant = (int)G.poll_exp - 4 > 0 ? (int)G.poll_exp - 4 : 0;
1649         /* EXPERIMENTAL.
1650          * The below if statement should be unnecessary, but...
1651          * It looks like Linux kernel's PLL is far too gentle in changing
1652          * tmx.freq in response to clock offset. Offset keeps growing
1653          * and eventually we fall back to smaller poll intervals.
1654          * We can make correction more agressive (about x2) by supplying
1655          * PLL time constant which is one less than the real one.
1656          * To be on a safe side, let's do it only if offset is significantly
1657          * larger than jitter.
1658          */
1659         if (tmx.constant > 0 && G.offset_to_jitter_ratio >= TIMECONST_HACK_GATE)
1660                 tmx.constant--;
1661
1662         //tmx.esterror = (uint32_t)(clock_jitter * 1e6);
1663         //tmx.maxerror = (uint32_t)((sys_rootdelay / 2 + sys_rootdisp) * 1e6);
1664         rc = adjtimex(&tmx);
1665         if (rc < 0)
1666                 bb_perror_msg_and_die("adjtimex");
1667         /* NB: here kernel returns constant == G.poll_exp, not == G.poll_exp - 4.
1668          * Not sure why. Perhaps it is normal.
1669          */
1670         VERB4 bb_error_msg("adjtimex:%d freq:%ld offset:%+ld status:0x%x",
1671                                 rc, tmx.freq, tmx.offset, tmx.status);
1672         G.kernel_freq_drift = tmx.freq / 65536;
1673         VERB2 bb_error_msg("update from:%s offset:%+f jitter:%f clock drift:%+.3fppm tc:%d",
1674                         p->p_dotted, offset, G.discipline_jitter, (double)tmx.freq / 65536, (int)tmx.constant);
1675
1676         return 1; /* "ok to increase poll interval" */
1677 }
1678
1679
1680 /*
1681  * We've got a new reply packet from a peer, process it
1682  * (helpers first)
1683  */
1684 static unsigned
1685 poll_interval(int upper_bound)
1686 {
1687         unsigned interval, r, mask;
1688         interval = 1 << G.poll_exp;
1689         if (interval > upper_bound)
1690                 interval = upper_bound;
1691         mask = ((interval-1) >> 4) | 1;
1692         r = rand();
1693         interval += r & mask; /* ~ random(0..1) * interval/16 */
1694         VERB4 bb_error_msg("chose poll interval:%u (poll_exp:%d)", interval, G.poll_exp);
1695         return interval;
1696 }
1697 static void
1698 adjust_poll(int count)
1699 {
1700         G.polladj_count += count;
1701         if (G.polladj_count > POLLADJ_LIMIT) {
1702                 G.polladj_count = 0;
1703                 if (G.poll_exp < MAXPOLL) {
1704                         G.poll_exp++;
1705                         VERB4 bb_error_msg("polladj: discipline_jitter:%f ++poll_exp=%d",
1706                                         G.discipline_jitter, G.poll_exp);
1707                 }
1708         } else if (G.polladj_count < -POLLADJ_LIMIT || (count < 0 && G.poll_exp > BIGPOLL)) {
1709                 G.polladj_count = 0;
1710                 if (G.poll_exp > MINPOLL) {
1711                         llist_t *item;
1712
1713                         G.poll_exp--;
1714                         /* Correct p->next_action_time in each peer
1715                          * which waits for sending, so that they send earlier.
1716                          * Old pp->next_action_time are on the order
1717                          * of t + (1 << old_poll_exp) + small_random,
1718                          * we simply need to subtract ~half of that.
1719                          */
1720                         for (item = G.ntp_peers; item != NULL; item = item->link) {
1721                                 peer_t *pp = (peer_t *) item->data;
1722                                 if (pp->p_fd < 0)
1723                                         pp->next_action_time -= (1 << G.poll_exp);
1724                         }
1725                         VERB4 bb_error_msg("polladj: discipline_jitter:%f --poll_exp=%d",
1726                                         G.discipline_jitter, G.poll_exp);
1727                 }
1728         } else {
1729                 VERB4 bb_error_msg("polladj: count:%d", G.polladj_count);
1730         }
1731 }
1732 static NOINLINE void
1733 recv_and_process_peer_pkt(peer_t *p)
1734 {
1735         int         rc;
1736         ssize_t     size;
1737         msg_t       msg;
1738         double      T1, T2, T3, T4;
1739         double      offset;
1740         double      prev_delay, delay;
1741         unsigned    interval;
1742         datapoint_t *datapoint;
1743         peer_t      *q;
1744
1745         offset = 0;
1746
1747         /* We can recvfrom here and check from.IP, but some multihomed
1748          * ntp servers reply from their *other IP*.
1749          * TODO: maybe we should check at least what we can: from.port == 123?
1750          */
1751  recv_again:
1752         size = recv(p->p_fd, &msg, sizeof(msg), MSG_DONTWAIT);
1753         if (size < 0) {
1754                 if (errno == EINTR)
1755                         /* Signal caught */
1756                         goto recv_again;
1757                 if (errno == EAGAIN)
1758                         /* There was no packet after all
1759                          * (poll() returning POLLIN for a fd
1760                          * is not a ironclad guarantee that data is there)
1761                          */
1762                         return;
1763                 /*
1764                  * If you need a different handling for a specific
1765                  * errno, always explain it in comment.
1766                  */
1767                 bb_perror_msg_and_die("recv(%s) error", p->p_dotted);
1768         }
1769
1770         if (size != NTP_MSGSIZE_NOAUTH && size != NTP_MSGSIZE) {
1771                 bb_error_msg("malformed packet received from %s", p->p_dotted);
1772                 return;
1773         }
1774
1775         if (msg.m_orgtime.int_partl != p->p_xmt_msg.m_xmttime.int_partl
1776          || msg.m_orgtime.fractionl != p->p_xmt_msg.m_xmttime.fractionl
1777         ) {
1778                 /* Somebody else's packet */
1779                 return;
1780         }
1781
1782         /* We do not expect any more packets from this peer for now.
1783          * Closing the socket informs kernel about it.
1784          * We open a new socket when we send a new query.
1785          */
1786         close(p->p_fd);
1787         p->p_fd = -1;
1788
1789         if ((msg.m_status & LI_ALARM) == LI_ALARM
1790          || msg.m_stratum == 0
1791          || msg.m_stratum > NTP_MAXSTRATUM
1792         ) {
1793                 bb_error_msg("reply from %s: peer is unsynced", p->p_dotted);
1794                 /*
1795                  * Stratum 0 responses may have commands in 32-bit m_refid field:
1796                  * "DENY", "RSTR" - peer does not like us at all,
1797                  * "RATE" - peer is overloaded, reduce polling freq.
1798                  * If poll interval is small, increase it.
1799                  */
1800                 if (G.poll_exp < BIGPOLL)
1801                         goto increase_interval;
1802                 goto pick_normal_interval;
1803         }
1804
1805 //      /* Verify valid root distance */
1806 //      if (msg.m_rootdelay / 2 + msg.m_rootdisp >= MAXDISP || p->lastpkt_reftime > msg.m_xmt)
1807 //              return;                 /* invalid header values */
1808
1809         /*
1810          * From RFC 2030 (with a correction to the delay math):
1811          *
1812          * Timestamp Name          ID   When Generated
1813          * ------------------------------------------------------------
1814          * Originate Timestamp     T1   time request sent by client
1815          * Receive Timestamp       T2   time request received by server
1816          * Transmit Timestamp      T3   time reply sent by server
1817          * Destination Timestamp   T4   time reply received by client
1818          *
1819          * The roundtrip delay and local clock offset are defined as
1820          *
1821          * delay = (T4 - T1) - (T3 - T2); offset = ((T2 - T1) + (T3 - T4)) / 2
1822          */
1823         T1 = p->p_xmttime;
1824         T2 = lfp_to_d(msg.m_rectime);
1825         T3 = lfp_to_d(msg.m_xmttime);
1826         T4 = G.cur_time;
1827
1828         /* The delay calculation is a special case. In cases where the
1829          * server and client clocks are running at different rates and
1830          * with very fast networks, the delay can appear negative. In
1831          * order to avoid violating the Principle of Least Astonishment,
1832          * the delay is clamped not less than the system precision.
1833          */
1834         delay = (T4 - T1) - (T3 - T2);
1835         if (delay < G_precision_sec)
1836                 delay = G_precision_sec;
1837         /*
1838          * If this packet's delay is much bigger than the last one,
1839          * it's better to just ignore it than use its much less precise value.
1840          */
1841         prev_delay = p->p_raw_delay;
1842         p->p_raw_delay = delay;
1843         if (p->reachable_bits && delay > prev_delay * BAD_DELAY_GROWTH) {
1844                 bb_error_msg("reply from %s: delay %f is too high, ignoring", p->p_dotted, delay);
1845                 goto pick_normal_interval;
1846         }
1847
1848         p->lastpkt_delay = delay;
1849         p->lastpkt_recv_time = T4;
1850         VERB6 bb_error_msg("%s->lastpkt_recv_time=%f", p->p_dotted, p->lastpkt_recv_time);
1851         p->lastpkt_status = msg.m_status;
1852         p->lastpkt_stratum = msg.m_stratum;
1853         p->lastpkt_rootdelay = sfp_to_d(msg.m_rootdelay);
1854         p->lastpkt_rootdisp = sfp_to_d(msg.m_rootdisp);
1855         p->lastpkt_refid = msg.m_refid;
1856
1857         p->datapoint_idx = p->reachable_bits ? (p->datapoint_idx + 1) % NUM_DATAPOINTS : 0;
1858         datapoint = &p->filter_datapoint[p->datapoint_idx];
1859         datapoint->d_recv_time = T4;
1860         datapoint->d_offset    = offset = ((T2 - T1) + (T3 - T4)) / 2;
1861         datapoint->d_dispersion = LOG2D(msg.m_precision_exp) + G_precision_sec;
1862         if (!p->reachable_bits) {
1863                 /* 1st datapoint ever - replicate offset in every element */
1864                 int i;
1865                 for (i = 0; i < NUM_DATAPOINTS; i++) {
1866                         p->filter_datapoint[i].d_offset = offset;
1867                 }
1868         }
1869
1870         p->reachable_bits |= 1;
1871         if ((MAX_VERBOSE && G.verbose) || (option_mask32 & OPT_w)) {
1872                 bb_error_msg("reply from %s: offset:%+f delay:%f status:0x%02x strat:%d refid:0x%08x rootdelay:%f reach:0x%02x",
1873                         p->p_dotted,
1874                         offset,
1875                         p->lastpkt_delay,
1876                         p->lastpkt_status,
1877                         p->lastpkt_stratum,
1878                         p->lastpkt_refid,
1879                         p->lastpkt_rootdelay,
1880                         p->reachable_bits
1881                         /* not shown: m_ppoll, m_precision_exp, m_rootdisp,
1882                          * m_reftime, m_orgtime, m_rectime, m_xmttime
1883                          */
1884                 );
1885         }
1886
1887         /* Muck with statictics and update the clock */
1888         filter_datapoints(p);
1889         q = select_and_cluster();
1890         rc = 0;
1891         if (q) {
1892                 if (!(option_mask32 & OPT_w)) {
1893                         rc = update_local_clock(q);
1894 #if 0
1895 //Disabled this because there is a case where largish offsets
1896 //are unavoidable: if network round-trip delay is, say, ~0.6s,
1897 //error in offset estimation would be ~delay/2 ~= 0.3s.
1898 //Thus, offsets will be usually in -0.3...0.3s range.
1899 //In this case, this code would keep poll interval small,
1900 //but it won't be helping.
1901 //BIGOFF check below deals with a case of seeing multi-second offsets.
1902
1903                         /* If drift is dangerously large, immediately
1904                          * drop poll interval one step down.
1905                          */
1906                         if (fabs(q->filter_offset) >= POLLDOWN_OFFSET) {
1907                                 VERB4 bb_error_msg("offset:%+f > POLLDOWN_OFFSET", q->filter_offset);
1908                                 adjust_poll(-POLLADJ_LIMIT * 3);
1909                                 rc = 0;
1910                         }
1911 #endif
1912                 }
1913         } else {
1914                 /* No peer selected.
1915                  * If poll interval is small, increase it.
1916                  */
1917                 if (G.poll_exp < BIGPOLL)
1918                         goto increase_interval;
1919         }
1920
1921         if (rc != 0) {
1922                 /* Adjust the poll interval by comparing the current offset
1923                  * with the clock jitter. If the offset is less than
1924                  * the clock jitter times a constant, then the averaging interval
1925                  * is increased, otherwise it is decreased. A bit of hysteresis
1926                  * helps calm the dance. Works best using burst mode.
1927                  */
1928                 if (rc > 0 && G.offset_to_jitter_ratio <= POLLADJ_GATE) {
1929                         /* was += G.poll_exp but it is a bit
1930                          * too optimistic for my taste at high poll_exp's */
1931  increase_interval:
1932                         adjust_poll(MINPOLL);
1933                 } else {
1934                         adjust_poll(-G.poll_exp * 2);
1935                 }
1936         }
1937
1938         /* Decide when to send new query for this peer */
1939  pick_normal_interval:
1940         interval = poll_interval(INT_MAX);
1941         if (fabs(offset) >= BIGOFF && interval > BIGOFF_INTERVAL) {
1942                 /* If we are synced, offsets are less than STEP_THRESHOLD,
1943                  * or at the very least not much larger than it.
1944                  * Now we see a largish one.
1945                  * Either this peer is feeling bad, or packet got corrupted,
1946                  * or _our_ clock is wrong now and _all_ peers will show similar
1947                  * largish offsets too.
1948                  * I observed this with laptop suspend stopping clock.
1949                  * In any case, it makes sense to make next request soonish:
1950                  * cases 1 and 2: get a better datapoint,
1951                  * case 3: allows to resync faster.
1952                  */
1953                 interval = BIGOFF_INTERVAL;
1954         }
1955
1956         set_next(p, interval);
1957 }
1958
1959 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
1960 static NOINLINE void
1961 recv_and_process_client_pkt(void /*int fd*/)
1962 {
1963         ssize_t          size;
1964         //uint8_t          version;
1965         len_and_sockaddr *to;
1966         struct sockaddr  *from;
1967         msg_t            msg;
1968         uint8_t          query_status;
1969         l_fixedpt_t      query_xmttime;
1970
1971         to = get_sock_lsa(G_listen_fd);
1972         from = xzalloc(to->len);
1973
1974         size = recv_from_to(G_listen_fd, &msg, sizeof(msg), MSG_DONTWAIT, from, &to->u.sa, to->len);
1975         if (size != NTP_MSGSIZE_NOAUTH && size != NTP_MSGSIZE) {
1976                 char *addr;
1977                 if (size < 0) {
1978                         if (errno == EAGAIN)
1979                                 goto bail;
1980                         bb_perror_msg_and_die("recv");
1981                 }
1982                 addr = xmalloc_sockaddr2dotted_noport(from);
1983                 bb_error_msg("malformed packet received from %s: size %u", addr, (int)size);
1984                 free(addr);
1985                 goto bail;
1986         }
1987
1988         query_status = msg.m_status;
1989         query_xmttime = msg.m_xmttime;
1990
1991         /* Build a reply packet */
1992         memset(&msg, 0, sizeof(msg));
1993         msg.m_status = G.stratum < MAXSTRAT ? (G.ntp_status & LI_MASK) : LI_ALARM;
1994         msg.m_status |= (query_status & VERSION_MASK);
1995         msg.m_status |= ((query_status & MODE_MASK) == MODE_CLIENT) ?
1996                         MODE_SERVER : MODE_SYM_PAS;
1997         msg.m_stratum = G.stratum;
1998         msg.m_ppoll = G.poll_exp;
1999         msg.m_precision_exp = G_precision_exp;
2000         /* this time was obtained between poll() and recv() */
2001         msg.m_rectime = d_to_lfp(G.cur_time);
2002         msg.m_xmttime = d_to_lfp(gettime1900d()); /* this instant */
2003         if (G.peer_cnt == 0) {
2004                 /* we have no peers: "stratum 1 server" mode. reftime = our own time */
2005                 G.reftime = G.cur_time;
2006         }
2007         msg.m_reftime = d_to_lfp(G.reftime);
2008         msg.m_orgtime = query_xmttime;
2009         msg.m_rootdelay = d_to_sfp(G.rootdelay);
2010 //simple code does not do this, fix simple code!
2011         msg.m_rootdisp = d_to_sfp(G.rootdisp);
2012         //version = (query_status & VERSION_MASK); /* ... >> VERSION_SHIFT - done below instead */
2013         msg.m_refid = G.refid; // (version > (3 << VERSION_SHIFT)) ? G.refid : G.refid3;
2014
2015         /* We reply from the local address packet was sent to,
2016          * this makes to/from look swapped here: */
2017         do_sendto(G_listen_fd,
2018                 /*from:*/ &to->u.sa, /*to:*/ from, /*addrlen:*/ to->len,
2019                 &msg, size);
2020
2021  bail:
2022         free(to);
2023         free(from);
2024 }
2025 #endif
2026
2027 /* Upstream ntpd's options:
2028  *
2029  * -4   Force DNS resolution of host names to the IPv4 namespace.
2030  * -6   Force DNS resolution of host names to the IPv6 namespace.
2031  * -a   Require cryptographic authentication for broadcast client,
2032  *      multicast client and symmetric passive associations.
2033  *      This is the default.
2034  * -A   Do not require cryptographic authentication for broadcast client,
2035  *      multicast client and symmetric passive associations.
2036  *      This is almost never a good idea.
2037  * -b   Enable the client to synchronize to broadcast servers.
2038  * -c conffile
2039  *      Specify the name and path of the configuration file,
2040  *      default /etc/ntp.conf
2041  * -d   Specify debugging mode. This option may occur more than once,
2042  *      with each occurrence indicating greater detail of display.
2043  * -D level
2044  *      Specify debugging level directly.
2045  * -f driftfile
2046  *      Specify the name and path of the frequency file.
2047  *      This is the same operation as the "driftfile FILE"
2048  *      configuration command.
2049  * -g   Normally, ntpd exits with a message to the system log
2050  *      if the offset exceeds the panic threshold, which is 1000 s
2051  *      by default. This option allows the time to be set to any value
2052  *      without restriction; however, this can happen only once.
2053  *      If the threshold is exceeded after that, ntpd will exit
2054  *      with a message to the system log. This option can be used
2055  *      with the -q and -x options. See the tinker command for other options.
2056  * -i jaildir
2057  *      Chroot the server to the directory jaildir. This option also implies
2058  *      that the server attempts to drop root privileges at startup
2059  *      (otherwise, chroot gives very little additional security).
2060  *      You may need to also specify a -u option.
2061  * -k keyfile
2062  *      Specify the name and path of the symmetric key file,
2063  *      default /etc/ntp/keys. This is the same operation
2064  *      as the "keys FILE" configuration command.
2065  * -l logfile
2066  *      Specify the name and path of the log file. The default
2067  *      is the system log file. This is the same operation as
2068  *      the "logfile FILE" configuration command.
2069  * -L   Do not listen to virtual IPs. The default is to listen.
2070  * -n   Don't fork.
2071  * -N   To the extent permitted by the operating system,
2072  *      run the ntpd at the highest priority.
2073  * -p pidfile
2074  *      Specify the name and path of the file used to record the ntpd
2075  *      process ID. This is the same operation as the "pidfile FILE"
2076  *      configuration command.
2077  * -P priority
2078  *      To the extent permitted by the operating system,
2079  *      run the ntpd at the specified priority.
2080  * -q   Exit the ntpd just after the first time the clock is set.
2081  *      This behavior mimics that of the ntpdate program, which is
2082  *      to be retired. The -g and -x options can be used with this option.
2083  *      Note: The kernel time discipline is disabled with this option.
2084  * -r broadcastdelay
2085  *      Specify the default propagation delay from the broadcast/multicast
2086  *      server to this client. This is necessary only if the delay
2087  *      cannot be computed automatically by the protocol.
2088  * -s statsdir
2089  *      Specify the directory path for files created by the statistics
2090  *      facility. This is the same operation as the "statsdir DIR"
2091  *      configuration command.
2092  * -t key
2093  *      Add a key number to the trusted key list. This option can occur
2094  *      more than once.
2095  * -u user[:group]
2096  *      Specify a user, and optionally a group, to switch to.
2097  * -v variable
2098  * -V variable
2099  *      Add a system variable listed by default.
2100  * -x   Normally, the time is slewed if the offset is less than the step
2101  *      threshold, which is 128 ms by default, and stepped if above
2102  *      the threshold. This option sets the threshold to 600 s, which is
2103  *      well within the accuracy window to set the clock manually.
2104  *      Note: since the slew rate of typical Unix kernels is limited
2105  *      to 0.5 ms/s, each second of adjustment requires an amortization
2106  *      interval of 2000 s. Thus, an adjustment as much as 600 s
2107  *      will take almost 14 days to complete. This option can be used
2108  *      with the -g and -q options. See the tinker command for other options.
2109  *      Note: The kernel time discipline is disabled with this option.
2110  */
2111
2112 /* By doing init in a separate function we decrease stack usage
2113  * in main loop.
2114  */
2115 static NOINLINE void ntp_init(char **argv)
2116 {
2117         unsigned opts;
2118         llist_t *peers;
2119
2120         srand(getpid());
2121
2122         if (getuid())
2123                 bb_error_msg_and_die(bb_msg_you_must_be_root);
2124
2125         /* Set some globals */
2126         G.discipline_jitter = G_precision_sec;
2127         G.stratum = MAXSTRAT;
2128         if (BURSTPOLL != 0)
2129                 G.poll_exp = BURSTPOLL; /* speeds up initial sync */
2130         G.last_script_run = G.reftime = G.last_update_recv_time = gettime1900d(); /* sets G.cur_time too */
2131
2132         /* Parse options */
2133         peers = NULL;
2134         opt_complementary = "dd:p::wn"         /* -d: counter; -p: list; -w implies -n */
2135                 IF_FEATURE_NTPD_SERVER(":Il"); /* -I implies -l */
2136         opts = getopt32(argv,
2137                         "nqNx" /* compat */
2138                         "wp:S:"IF_FEATURE_NTPD_SERVER("l") /* NOT compat */
2139                         IF_FEATURE_NTPD_SERVER("I:") /* compat */
2140                         "d" /* compat */
2141                         "46aAbgL", /* compat, ignored */
2142                         &peers,&G.script_name,
2143 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
2144                         &G.if_name,
2145 #endif
2146                         &G.verbose);
2147
2148 //      if (opts & OPT_x) /* disable stepping, only slew is allowed */
2149 //              G.time_was_stepped = 1;
2150         if (peers) {
2151                 while (peers)
2152                         add_peers(llist_pop(&peers));
2153         }
2154 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_CONF
2155         else {
2156                 parser_t *parser;
2157                 char *token[3];
2158
2159                 parser = config_open("/etc/ntp.conf");
2160                 while (config_read(parser, token, 3, 1, "# \t", PARSE_NORMAL)) {
2161                         if (strcmp(token[0], "server") == 0 && token[1]) {
2162                                 add_peers(token[1]);
2163                                 continue;
2164                         }
2165                         bb_error_msg("skipping %s:%u: unimplemented command '%s'",
2166                                 "/etc/ntp.conf", parser->lineno, token[0]
2167                         );
2168                 }
2169                 config_close(parser);
2170         }
2171 #endif
2172         if (G.peer_cnt == 0) {
2173                 if (!(opts & OPT_l))
2174                         bb_show_usage();
2175                 /* -l but no peers: "stratum 1 server" mode */
2176                 G.stratum = 1;
2177         }
2178 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
2179         G_listen_fd = -1;
2180         if (opts & OPT_l) {
2181                 G_listen_fd = create_and_bind_dgram_or_die(NULL, 123);
2182                 if (opts & OPT_I) {
2183                         if (setsockopt_bindtodevice(G_listen_fd, G.if_name))
2184                                 xfunc_die();
2185                 }
2186                 socket_want_pktinfo(G_listen_fd);
2187                 setsockopt_int(G_listen_fd, IPPROTO_IP, IP_TOS, IPTOS_LOWDELAY);
2188         }
2189 #endif
2190         if (!(opts & OPT_n)) {
2191                 bb_daemonize_or_rexec(DAEMON_DEVNULL_STDIO, argv);
2192                 logmode = LOGMODE_NONE;
2193         }
2194         /* I hesitate to set -20 prio. -15 should be high enough for timekeeping */
2195         if (opts & OPT_N)
2196                 setpriority(PRIO_PROCESS, 0, -15);
2197
2198         /* If network is up, syncronization occurs in ~10 seconds.
2199          * We give "ntpd -q" 10 seconds to get first reply,
2200          * then another 50 seconds to finish syncing.
2201          *
2202          * I tested ntpd 4.2.6p1 and apparently it never exits
2203          * (will try forever), but it does not feel right.
2204          * The goal of -q is to act like ntpdate: set time
2205          * after a reasonably small period of polling, or fail.
2206          */
2207         if (opts & OPT_q) {
2208                 option_mask32 |= OPT_qq;
2209                 alarm(10);
2210         }
2211
2212         bb_signals(0
2213                 | (1 << SIGTERM)
2214                 | (1 << SIGINT)
2215                 | (1 << SIGALRM)
2216                 , record_signo
2217         );
2218         bb_signals(0
2219                 | (1 << SIGPIPE)
2220                 | (1 << SIGCHLD)
2221                 , SIG_IGN
2222         );
2223 }
2224
2225 int ntpd_main(int argc UNUSED_PARAM, char **argv) MAIN_EXTERNALLY_VISIBLE;
2226 int ntpd_main(int argc UNUSED_PARAM, char **argv)
2227 {
2228 #undef G
2229         struct globals G;
2230         struct pollfd *pfd;
2231         peer_t **idx2peer;
2232         unsigned cnt;
2233
2234         memset(&G, 0, sizeof(G));
2235         SET_PTR_TO_GLOBALS(&G);
2236
2237         ntp_init(argv);
2238
2239         /* If ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER, + 1 for listen_fd: */
2240         cnt = G.peer_cnt + ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER;
2241         idx2peer = xzalloc(sizeof(idx2peer[0]) * cnt);
2242         pfd = xzalloc(sizeof(pfd[0]) * cnt);
2243
2244         /* Countdown: we never sync before we sent INITIAL_SAMPLES+1
2245          * packets to each peer.
2246          * NB: if some peer is not responding, we may end up sending
2247          * fewer packets to it and more to other peers.
2248          * NB2: sync usually happens using INITIAL_SAMPLES packets,
2249          * since last reply does not come back instantaneously.
2250          */
2251         cnt = G.peer_cnt * (INITIAL_SAMPLES + 1);
2252
2253         write_pidfile(CONFIG_PID_FILE_PATH "/ntpd.pid");
2254
2255         while (!bb_got_signal) {
2256                 llist_t *item;
2257                 unsigned i, j;
2258                 int nfds, timeout;
2259                 double nextaction;
2260
2261                 /* Nothing between here and poll() blocks for any significant time */
2262
2263                 nextaction = G.cur_time + 3600;
2264
2265                 i = 0;
2266 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
2267                 if (G_listen_fd != -1) {
2268                         pfd[0].fd = G_listen_fd;
2269                         pfd[0].events = POLLIN;
2270                         i++;
2271                 }
2272 #endif
2273                 /* Pass over peer list, send requests, time out on receives */
2274                 for (item = G.ntp_peers; item != NULL; item = item->link) {
2275                         peer_t *p = (peer_t *) item->data;
2276
2277                         if (p->next_action_time <= G.cur_time) {
2278                                 if (p->p_fd == -1) {
2279                                         /* Time to send new req */
2280                                         if (--cnt == 0) {
2281                                                 VERB4 bb_error_msg("disabling burst mode");
2282                                                 G.polladj_count = 0;
2283                                                 G.poll_exp = MINPOLL;
2284                                         }
2285                                         send_query_to_peer(p);
2286                                 } else {
2287                                         /* Timed out waiting for reply */
2288                                         close(p->p_fd);
2289                                         p->p_fd = -1;
2290                                         /* If poll interval is small, increase it */
2291                                         if (G.poll_exp < BIGPOLL)
2292                                                 adjust_poll(MINPOLL);
2293                                         timeout = poll_interval(NOREPLY_INTERVAL);
2294                                         bb_error_msg("timed out waiting for %s, reach 0x%02x, next query in %us",
2295                                                         p->p_dotted, p->reachable_bits, timeout);
2296                                         set_next(p, timeout);
2297                                 }
2298                         }
2299
2300                         if (p->next_action_time < nextaction)
2301                                 nextaction = p->next_action_time;
2302
2303                         if (p->p_fd >= 0) {
2304                                 /* Wait for reply from this peer */
2305                                 pfd[i].fd = p->p_fd;
2306                                 pfd[i].events = POLLIN;
2307                                 idx2peer[i] = p;
2308                                 i++;
2309                         }
2310                 }
2311
2312                 timeout = nextaction - G.cur_time;
2313                 if (timeout < 0)
2314                         timeout = 0;
2315                 timeout++; /* (nextaction - G.cur_time) rounds down, compensating */
2316
2317                 /* Here we may block */
2318                 VERB2 {
2319                         if (i > (ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER && G_listen_fd != -1)) {
2320                                 /* We wait for at least one reply.
2321                                  * Poll for it, without wasting time for message.
2322                                  * Since replies often come under 1 second, this also
2323                                  * reduces clutter in logs.
2324                                  */
2325                                 nfds = poll(pfd, i, 1000);
2326                                 if (nfds != 0)
2327                                         goto did_poll;
2328                                 if (--timeout <= 0)
2329                                         goto did_poll;
2330                         }
2331                         bb_error_msg("poll:%us sockets:%u interval:%us", timeout, i, 1 << G.poll_exp);
2332                 }
2333                 nfds = poll(pfd, i, timeout * 1000);
2334  did_poll:
2335                 gettime1900d(); /* sets G.cur_time */
2336                 if (nfds <= 0) {
2337                         if (!bb_got_signal /* poll wasn't interrupted by a signal */
2338                          && G.cur_time - G.last_script_run > 11*60
2339                         ) {
2340                                 /* Useful for updating battery-backed RTC and such */
2341                                 run_script("periodic", G.last_update_offset);
2342                                 gettime1900d(); /* sets G.cur_time */
2343                         }
2344                         goto check_unsync;
2345                 }
2346
2347                 /* Process any received packets */
2348                 j = 0;
2349 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
2350                 if (G.listen_fd != -1) {
2351                         if (pfd[0].revents /* & (POLLIN|POLLERR)*/) {
2352                                 nfds--;
2353                                 recv_and_process_client_pkt(/*G.listen_fd*/);
2354                                 gettime1900d(); /* sets G.cur_time */
2355                         }
2356                         j = 1;
2357                 }
2358 #endif
2359                 for (; nfds != 0 && j < i; j++) {
2360                         if (pfd[j].revents /* & (POLLIN|POLLERR)*/) {
2361                                 /*
2362                                  * At init, alarm was set to 10 sec.
2363                                  * Now we did get a reply.
2364                                  * Increase timeout to 50 seconds to finish syncing.
2365                                  */
2366                                 if (option_mask32 & OPT_qq) {
2367                                         option_mask32 &= ~OPT_qq;
2368                                         alarm(50);
2369                                 }
2370                                 nfds--;
2371                                 recv_and_process_peer_pkt(idx2peer[j]);
2372                                 gettime1900d(); /* sets G.cur_time */
2373                         }
2374                 }
2375
2376  check_unsync:
2377                 if (G.ntp_peers && G.stratum != MAXSTRAT) {
2378                         for (item = G.ntp_peers; item != NULL; item = item->link) {
2379                                 peer_t *p = (peer_t *) item->data;
2380                                 if (p->reachable_bits)
2381                                         goto have_reachable_peer;
2382                         }
2383                         /* No peer responded for last 8 packets, panic */
2384                         clamp_pollexp_and_set_MAXSTRAT();
2385                         run_script("unsync", 0.0);
2386  have_reachable_peer: ;
2387                 }
2388         } /* while (!bb_got_signal) */
2389
2390         remove_pidfile(CONFIG_PID_FILE_PATH "/ntpd.pid");
2391         kill_myself_with_sig(bb_got_signal);
2392 }
2393
2394
2395
2396
2397
2398
2399 /*** openntpd-4.6 uses only adjtime, not adjtimex ***/
2400
2401 /*** ntp-4.2.6/ntpd/ntp_loopfilter.c - adjtimex usage ***/
2402
2403 #if 0
2404 static double
2405 direct_freq(double fp_offset)
2406 {
2407 #ifdef KERNEL_PLL
2408         /*
2409          * If the kernel is enabled, we need the residual offset to
2410          * calculate the frequency correction.
2411          */
2412         if (pll_control && kern_enable) {
2413                 memset(&ntv, 0, sizeof(ntv));
2414                 ntp_adjtime(&ntv);
2415 #ifdef STA_NANO
2416                 clock_offset = ntv.offset / 1e9;
2417 #else /* STA_NANO */
2418                 clock_offset = ntv.offset / 1e6;
2419 #endif /* STA_NANO */
2420                 drift_comp = FREQTOD(ntv.freq);
2421         }
2422 #endif /* KERNEL_PLL */
2423         set_freq((fp_offset - clock_offset) / (current_time - clock_epoch) + drift_comp);
2424         wander_resid = 0;
2425         return drift_comp;
2426 }
2427
2428 static void
2429 set_freq(double freq) /* frequency update */
2430 {
2431         char tbuf[80];
2432
2433         drift_comp = freq;
2434
2435 #ifdef KERNEL_PLL
2436         /*
2437          * If the kernel is enabled, update the kernel frequency.
2438          */
2439         if (pll_control && kern_enable) {
2440                 memset(&ntv, 0, sizeof(ntv));
2441                 ntv.modes = MOD_FREQUENCY;
2442                 ntv.freq = DTOFREQ(drift_comp);
2443                 ntp_adjtime(&ntv);
2444                 snprintf(tbuf, sizeof(tbuf), "kernel %.3f PPM", drift_comp * 1e6);
2445                 report_event(EVNT_FSET, NULL, tbuf);
2446         } else {
2447                 snprintf(tbuf, sizeof(tbuf), "ntpd %.3f PPM", drift_comp * 1e6);
2448                 report_event(EVNT_FSET, NULL, tbuf);
2449         }
2450 #else /* KERNEL_PLL */
2451         snprintf(tbuf, sizeof(tbuf), "ntpd %.3f PPM", drift_comp * 1e6);
2452         report_event(EVNT_FSET, NULL, tbuf);
2453 #endif /* KERNEL_PLL */
2454 }
2455
2456 ...
2457 ...
2458 ...
2459
2460 #ifdef KERNEL_PLL
2461         /*
2462          * This code segment works when clock adjustments are made using
2463          * precision time kernel support and the ntp_adjtime() system
2464          * call. This support is available in Solaris 2.6 and later,
2465          * Digital Unix 4.0 and later, FreeBSD, Linux and specially
2466          * modified kernels for HP-UX 9 and Ultrix 4. In the case of the
2467          * DECstation 5000/240 and Alpha AXP, additional kernel
2468          * modifications provide a true microsecond clock and nanosecond
2469          * clock, respectively.
2470          *
2471          * Important note: The kernel discipline is used only if the
2472          * step threshold is less than 0.5 s, as anything higher can
2473          * lead to overflow problems. This might occur if some misguided
2474          * lad set the step threshold to something ridiculous.
2475          */
2476         if (pll_control && kern_enable) {
2477
2478 #define MOD_BITS (MOD_OFFSET | MOD_MAXERROR | MOD_ESTERROR | MOD_STATUS | MOD_TIMECONST)
2479
2480                 /*
2481                  * We initialize the structure for the ntp_adjtime()
2482                  * system call. We have to convert everything to
2483                  * microseconds or nanoseconds first. Do not update the
2484                  * system variables if the ext_enable flag is set. In
2485                  * this case, the external clock driver will update the
2486                  * variables, which will be read later by the local
2487                  * clock driver. Afterwards, remember the time and
2488                  * frequency offsets for jitter and stability values and
2489                  * to update the frequency file.
2490                  */
2491                 memset(&ntv,  0, sizeof(ntv));
2492                 if (ext_enable) {
2493                         ntv.modes = MOD_STATUS;
2494                 } else {
2495 #ifdef STA_NANO
2496                         ntv.modes = MOD_BITS | MOD_NANO;
2497 #else /* STA_NANO */
2498                         ntv.modes = MOD_BITS;
2499 #endif /* STA_NANO */
2500                         if (clock_offset < 0)
2501                                 dtemp = -.5;
2502                         else
2503                                 dtemp = .5;
2504 #ifdef STA_NANO
2505                         ntv.offset = (int32)(clock_offset * 1e9 + dtemp);
2506                         ntv.constant = sys_poll;
2507 #else /* STA_NANO */
2508                         ntv.offset = (int32)(clock_offset * 1e6 + dtemp);
2509                         ntv.constant = sys_poll - 4;
2510 #endif /* STA_NANO */
2511                         ntv.esterror = (u_int32)(clock_jitter * 1e6);
2512                         ntv.maxerror = (u_int32)((sys_rootdelay / 2 + sys_rootdisp) * 1e6);
2513                         ntv.status = STA_PLL;
2514
2515                         /*
2516                          * Enable/disable the PPS if requested.
2517                          */
2518                         if (pps_enable) {
2519                                 if (!(pll_status & STA_PPSTIME))
2520                                         report_event(EVNT_KERN,
2521                                                 NULL, "PPS enabled");
2522                                 ntv.status |= STA_PPSTIME | STA_PPSFREQ;
2523                         } else {
2524                                 if (pll_status & STA_PPSTIME)
2525                                         report_event(EVNT_KERN,
2526                                                 NULL, "PPS disabled");
2527                                 ntv.status &= ~(STA_PPSTIME | STA_PPSFREQ);
2528                         }
2529                         if (sys_leap == LEAP_ADDSECOND)
2530                                 ntv.status |= STA_INS;
2531                         else if (sys_leap == LEAP_DELSECOND)
2532                                 ntv.status |= STA_DEL;
2533                 }
2534
2535                 /*
2536                  * Pass the stuff to the kernel. If it squeals, turn off
2537                  * the pps. In any case, fetch the kernel offset,
2538                  * frequency and jitter.
2539                  */
2540                 if (ntp_adjtime(&ntv) == TIME_ERROR) {
2541                         if (!(ntv.status & STA_PPSSIGNAL))
2542                                 report_event(EVNT_KERN, NULL,
2543                                                 "PPS no signal");
2544                 }
2545                 pll_status = ntv.status;
2546 #ifdef STA_NANO
2547                 clock_offset = ntv.offset / 1e9;
2548 #else /* STA_NANO */
2549                 clock_offset = ntv.offset / 1e6;
2550 #endif /* STA_NANO */
2551                 clock_frequency = FREQTOD(ntv.freq);
2552
2553                 /*
2554                  * If the kernel PPS is lit, monitor its performance.
2555                  */
2556                 if (ntv.status & STA_PPSTIME) {
2557 #ifdef STA_NANO
2558                         clock_jitter = ntv.jitter / 1e9;
2559 #else /* STA_NANO */
2560                         clock_jitter = ntv.jitter / 1e6;
2561 #endif /* STA_NANO */
2562                 }
2563
2564 #if defined(STA_NANO) && NTP_API == 4
2565                 /*
2566                  * If the TAI changes, update the kernel TAI.
2567                  */
2568                 if (loop_tai != sys_tai) {
2569                         loop_tai = sys_tai;
2570                         ntv.modes = MOD_TAI;
2571                         ntv.constant = sys_tai;
2572                         ntp_adjtime(&ntv);
2573                 }
2574 #endif /* STA_NANO */
2575         }
2576 #endif /* KERNEL_PLL */
2577 #endif