adda6e5b0e0eb70bcfa6a891d4815d513837373e
[oweals/busybox.git] / networking / ntpd.c
1 /*
2  * NTP client/server, based on OpenNTPD 3.9p1
3  *
4  * Author: Adam Tkac <vonsch@gmail.com>
5  *
6  * Licensed under GPLv2, see file LICENSE in this source tree.
7  *
8  * Parts of OpenNTPD clock syncronization code is replaced by
9  * code which is based on ntp-4.2.6, whuch carries the following
10  * copyright notice:
11  *
12  ***********************************************************************
13  *                                                                     *
14  * Copyright (c) University of Delaware 1992-2009                      *
15  *                                                                     *
16  * Permission to use, copy, modify, and distribute this software and   *
17  * its documentation for any purpose with or without fee is hereby     *
18  * granted, provided that the above copyright notice appears in all    *
19  * copies and that both the copyright notice and this permission       *
20  * notice appear in supporting documentation, and that the name        *
21  * University of Delaware not be used in advertising or publicity      *
22  * pertaining to distribution of the software without specific,        *
23  * written prior permission. The University of Delaware makes no       *
24  * representations about the suitability this software for any         *
25  * purpose. It is provided "as is" without express or implied          *
26  * warranty.                                                           *
27  *                                                                     *
28  ***********************************************************************
29  */
30
31 //usage:#define ntpd_trivial_usage
32 //usage:        "[-dnqNw"IF_FEATURE_NTPD_SERVER("l")"] [-S PROG] [-p PEER]..."
33 //usage:#define ntpd_full_usage "\n\n"
34 //usage:       "NTP client/server\n"
35 //usage:     "\n        -d      Verbose"
36 //usage:     "\n        -n      Do not daemonize"
37 //usage:     "\n        -q      Quit after clock is set"
38 //usage:     "\n        -N      Run at high priority"
39 //usage:     "\n        -w      Do not set time (only query peers), implies -n"
40 //usage:        IF_FEATURE_NTPD_SERVER(
41 //usage:     "\n        -l      Run as server on port 123"
42 //usage:        )
43 //usage:     "\n        -S PROG Run PROG after stepping time, stratum change, and every 11 mins"
44 //usage:     "\n        -p PEER Obtain time from PEER (may be repeated)"
45 //usage:        IF_FEATURE_NTPD_CONF(
46 //usage:     "\n                If -p is not given, read /etc/ntp.conf"
47 //usage:        )
48
49 // -l and -p options are not compatible with "standard" ntpd:
50 // it has them as "-l logfile" and "-p pidfile".
51 // -S and -w are not compat either, "standard" ntpd has no such opts.
52
53 #include "libbb.h"
54 #include <math.h>
55 #include <netinet/ip.h> /* For IPTOS_LOWDELAY definition */
56 #include <sys/resource.h> /* setpriority */
57 #include <sys/timex.h>
58 #ifndef IPTOS_LOWDELAY
59 # define IPTOS_LOWDELAY 0x10
60 #endif
61
62
63 /* Verbosity control (max level of -dddd options accepted).
64  * max 6 is very talkative (and bloated). 3 is non-bloated,
65  * production level setting.
66  */
67 #define MAX_VERBOSE     3
68
69
70 /* High-level description of the algorithm:
71  *
72  * We start running with very small poll_exp, BURSTPOLL,
73  * in order to quickly accumulate INITIAL_SAMPLES datapoints
74  * for each peer. Then, time is stepped if the offset is larger
75  * than STEP_THRESHOLD, otherwise it isn't; anyway, we enlarge
76  * poll_exp to MINPOLL and enter frequency measurement step:
77  * we collect new datapoints but ignore them for WATCH_THRESHOLD
78  * seconds. After WATCH_THRESHOLD seconds we look at accumulated
79  * offset and estimate frequency drift.
80  *
81  * (frequency measurement step seems to not be strictly needed,
82  * it is conditionally disabled with USING_INITIAL_FREQ_ESTIMATION
83  * define set to 0)
84  *
85  * After this, we enter "steady state": we collect a datapoint,
86  * we select the best peer, if this datapoint is not a new one
87  * (IOW: if this datapoint isn't for selected peer), sleep
88  * and collect another one; otherwise, use its offset to update
89  * frequency drift, if offset is somewhat large, reduce poll_exp,
90  * otherwise increase poll_exp.
91  *
92  * If offset is larger than STEP_THRESHOLD, which shouldn't normally
93  * happen, we assume that something "bad" happened (computer
94  * was hibernated, someone set totally wrong date, etc),
95  * then the time is stepped, all datapoints are discarded,
96  * and we go back to steady state.
97  *
98  * Made some changes to speed up re-syncing after our clock goes bad
99  * (tested with suspending my laptop):
100  * - if largish offset (>= STEP_THRESHOLD * 8 == 1 sec) is seen
101  *   from a peer, schedule next query for this peer soon
102  *   without drastically lowering poll interval for everybody.
103  *   This makes us collect enough data for step much faster:
104  *   e.g. at poll = 10 (1024 secs), step was done within 5 minutes
105  *   after first reply which indicated that our clock is 14 seconds off.
106  * - on step, do not discard d_dispersion data of the existing datapoints,
107  *   do not clear reachable_bits. This prevents discarding first ~8
108  *   datapoints after the step.
109  */
110
111 #define RETRY_INTERVAL     5    /* on error, retry in N secs */
112 #define RESPONSE_INTERVAL 15    /* wait for reply up to N secs */
113 #define INITIAL_SAMPLES    4    /* how many samples do we want for init */
114 #define BAD_DELAY_GROWTH   4    /* drop packet if its delay grew by more than this */
115
116 /* Clock discipline parameters and constants */
117
118 /* Step threshold (sec). std ntpd uses 0.128.
119  * Using exact power of 2 (1/8) results in smaller code */
120 #define STEP_THRESHOLD  0.125
121 #define WATCH_THRESHOLD 128     /* stepout threshold (sec). std ntpd uses 900 (11 mins (!)) */
122 /* NB: set WATCH_THRESHOLD to ~60 when debugging to save time) */
123 //UNUSED: #define PANIC_THRESHOLD 1000    /* panic threshold (sec) */
124
125 #define FREQ_TOLERANCE  0.000015 /* frequency tolerance (15 PPM) */
126 #define BURSTPOLL       0       /* initial poll */
127 #define MINPOLL         5       /* minimum poll interval. std ntpd uses 6 (6: 64 sec) */
128 /* If we got largish offset from a peer, cap next query interval
129  * for this peer by this many seconds:
130  */
131 #define BIGOFF_INTERVAL (1 << 6)
132 /* If offset > discipline_jitter * POLLADJ_GATE, and poll interval is >= 2^BIGPOLL,
133  * then it is decreased _at once_. (If < 2^BIGPOLL, it will be decreased _eventually_).
134  */
135 #define BIGPOLL         10      /* 2^10 sec ~= 17 min */
136 #define MAXPOLL         12      /* maximum poll interval (12: 1.1h, 17: 36.4h). std ntpd uses 17 */
137 /* Actively lower poll when we see such big offsets.
138  * With STEP_THRESHOLD = 0.125, it means we try to sync more aggressively
139  * if offset increases over ~0.04 sec */
140 #define POLLDOWN_OFFSET (STEP_THRESHOLD / 3)
141 #define MINDISP         0.01    /* minimum dispersion (sec) */
142 #define MAXDISP         16      /* maximum dispersion (sec) */
143 #define MAXSTRAT        16      /* maximum stratum (infinity metric) */
144 #define MAXDIST         1       /* distance threshold (sec) */
145 #define MIN_SELECTED    1       /* minimum intersection survivors */
146 #define MIN_CLUSTERED   3       /* minimum cluster survivors */
147
148 #define MAXDRIFT        0.000500 /* frequency drift we can correct (500 PPM) */
149
150 /* Poll-adjust threshold.
151  * When we see that offset is small enough compared to discipline jitter,
152  * we grow a counter: += MINPOLL. When counter goes over POLLADJ_LIMIT,
153  * we poll_exp++. If offset isn't small, counter -= poll_exp*2,
154  * and when it goes below -POLLADJ_LIMIT, we poll_exp--.
155  * (Bumped from 30 to 40 since otherwise I often see poll_exp going *2* steps down)
156  */
157 #define POLLADJ_LIMIT   40
158 /* If offset < discipline_jitter * POLLADJ_GATE, then we decide to increase
159  * poll interval (we think we can't improve timekeeping
160  * by staying at smaller poll).
161  */
162 #define POLLADJ_GATE    4
163 #define TIMECONST_HACK_GATE 2
164 /* Compromise Allan intercept (sec). doc uses 1500, std ntpd uses 512 */
165 #define ALLAN           512
166 /* PLL loop gain */
167 #define PLL             65536
168 /* FLL loop gain [why it depends on MAXPOLL??] */
169 #define FLL             (MAXPOLL + 1)
170 /* Parameter averaging constant */
171 #define AVG             4
172
173
174 enum {
175         NTP_VERSION     = 4,
176         NTP_MAXSTRATUM  = 15,
177
178         NTP_DIGESTSIZE     = 16,
179         NTP_MSGSIZE_NOAUTH = 48,
180         NTP_MSGSIZE        = (NTP_MSGSIZE_NOAUTH + 4 + NTP_DIGESTSIZE),
181
182         /* Status Masks */
183         MODE_MASK       = (7 << 0),
184         VERSION_MASK    = (7 << 3),
185         VERSION_SHIFT   = 3,
186         LI_MASK         = (3 << 6),
187
188         /* Leap Second Codes (high order two bits of m_status) */
189         LI_NOWARNING    = (0 << 6),    /* no warning */
190         LI_PLUSSEC      = (1 << 6),    /* add a second (61 seconds) */
191         LI_MINUSSEC     = (2 << 6),    /* minus a second (59 seconds) */
192         LI_ALARM        = (3 << 6),    /* alarm condition */
193
194         /* Mode values */
195         MODE_RES0       = 0,    /* reserved */
196         MODE_SYM_ACT    = 1,    /* symmetric active */
197         MODE_SYM_PAS    = 2,    /* symmetric passive */
198         MODE_CLIENT     = 3,    /* client */
199         MODE_SERVER     = 4,    /* server */
200         MODE_BROADCAST  = 5,    /* broadcast */
201         MODE_RES1       = 6,    /* reserved for NTP control message */
202         MODE_RES2       = 7,    /* reserved for private use */
203 };
204
205 //TODO: better base selection
206 #define OFFSET_1900_1970 2208988800UL  /* 1970 - 1900 in seconds */
207
208 #define NUM_DATAPOINTS  8
209
210 typedef struct {
211         uint32_t int_partl;
212         uint32_t fractionl;
213 } l_fixedpt_t;
214
215 typedef struct {
216         uint16_t int_parts;
217         uint16_t fractions;
218 } s_fixedpt_t;
219
220 typedef struct {
221         uint8_t     m_status;     /* status of local clock and leap info */
222         uint8_t     m_stratum;
223         uint8_t     m_ppoll;      /* poll value */
224         int8_t      m_precision_exp;
225         s_fixedpt_t m_rootdelay;
226         s_fixedpt_t m_rootdisp;
227         uint32_t    m_refid;
228         l_fixedpt_t m_reftime;
229         l_fixedpt_t m_orgtime;
230         l_fixedpt_t m_rectime;
231         l_fixedpt_t m_xmttime;
232         uint32_t    m_keyid;
233         uint8_t     m_digest[NTP_DIGESTSIZE];
234 } msg_t;
235
236 typedef struct {
237         double d_offset;
238         double d_recv_time;
239         double d_dispersion;
240 } datapoint_t;
241
242 typedef struct {
243         len_and_sockaddr *p_lsa;
244         char             *p_dotted;
245         int              p_fd;
246         int              datapoint_idx;
247         uint32_t         lastpkt_refid;
248         uint8_t          lastpkt_status;
249         uint8_t          lastpkt_stratum;
250         uint8_t          reachable_bits;
251         /* when to send new query (if p_fd == -1)
252          * or when receive times out (if p_fd >= 0): */
253         double           next_action_time;
254         double           p_xmttime;
255         double           lastpkt_recv_time;
256         double           lastpkt_delay;
257         double           lastpkt_rootdelay;
258         double           lastpkt_rootdisp;
259         /* produced by filter algorithm: */
260         double           filter_offset;
261         double           filter_dispersion;
262         double           filter_jitter;
263         datapoint_t      filter_datapoint[NUM_DATAPOINTS];
264         /* last sent packet: */
265         msg_t            p_xmt_msg;
266 } peer_t;
267
268
269 #define USING_KERNEL_PLL_LOOP          1
270 #define USING_INITIAL_FREQ_ESTIMATION  0
271
272 enum {
273         OPT_n = (1 << 0),
274         OPT_q = (1 << 1),
275         OPT_N = (1 << 2),
276         OPT_x = (1 << 3),
277         /* Insert new options above this line. */
278         /* Non-compat options: */
279         OPT_w = (1 << 4),
280         OPT_p = (1 << 5),
281         OPT_S = (1 << 6),
282         OPT_l = (1 << 7) * ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER,
283         /* We hijack some bits for other purposes */
284         OPT_qq = (1 << 31),
285 };
286
287 struct globals {
288         double   cur_time;
289         /* total round trip delay to currently selected reference clock */
290         double   rootdelay;
291         /* reference timestamp: time when the system clock was last set or corrected */
292         double   reftime;
293         /* total dispersion to currently selected reference clock */
294         double   rootdisp;
295
296         double   last_script_run;
297         char     *script_name;
298         llist_t  *ntp_peers;
299 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
300         int      listen_fd;
301 # define G_listen_fd (G.listen_fd)
302 #else
303 # define G_listen_fd (-1)
304 #endif
305         unsigned verbose;
306         unsigned peer_cnt;
307         /* refid: 32-bit code identifying the particular server or reference clock
308          * in stratum 0 packets this is a four-character ASCII string,
309          * called the kiss code, used for debugging and monitoring
310          * in stratum 1 packets this is a four-character ASCII string
311          * assigned to the reference clock by IANA. Example: "GPS "
312          * in stratum 2+ packets, it's IPv4 address or 4 first bytes
313          * of MD5 hash of IPv6
314          */
315         uint32_t refid;
316         uint8_t  ntp_status;
317         /* precision is defined as the larger of the resolution and time to
318          * read the clock, in log2 units.  For instance, the precision of a
319          * mains-frequency clock incrementing at 60 Hz is 16 ms, even when the
320          * system clock hardware representation is to the nanosecond.
321          *
322          * Delays, jitters of various kinds are clamped down to precision.
323          *
324          * If precision_sec is too large, discipline_jitter gets clamped to it
325          * and if offset is smaller than discipline_jitter * POLLADJ_GATE, poll
326          * interval grows even though we really can benefit from staying at
327          * smaller one, collecting non-lagged datapoits and correcting offset.
328          * (Lagged datapoits exist when poll_exp is large but we still have
329          * systematic offset error - the time distance between datapoints
330          * is significant and older datapoints have smaller offsets.
331          * This makes our offset estimation a bit smaller than reality)
332          * Due to this effect, setting G_precision_sec close to
333          * STEP_THRESHOLD isn't such a good idea - offsets may grow
334          * too big and we will step. I observed it with -6.
335          *
336          * OTOH, setting precision_sec far too small would result in futile
337          * attempts to syncronize to an unachievable precision.
338          *
339          * -6 is 1/64 sec, -7 is 1/128 sec and so on.
340          * -8 is 1/256 ~= 0.003906 (worked well for me --vda)
341          * -9 is 1/512 ~= 0.001953 (let's try this for some time)
342          */
343 #define G_precision_exp  -9
344         /*
345          * G_precision_exp is used only for construction outgoing packets.
346          * It's ok to set G_precision_sec to a slightly different value
347          * (One which is "nicer looking" in logs).
348          * Exact value would be (1.0 / (1 << (- G_precision_exp))):
349          */
350 #define G_precision_sec  0.002
351         uint8_t  stratum;
352         /* Bool. After set to 1, never goes back to 0: */
353         smallint initial_poll_complete;
354
355 #define STATE_NSET      0       /* initial state, "nothing is set" */
356 //#define STATE_FSET    1       /* frequency set from file */
357 //#define STATE_SPIK    2       /* spike detected */
358 //#define STATE_FREQ    3       /* initial frequency */
359 #define STATE_SYNC      4       /* clock synchronized (normal operation) */
360         uint8_t  discipline_state;      // doc calls it c.state
361         uint8_t  poll_exp;              // s.poll
362         int      polladj_count;         // c.count
363         long     kernel_freq_drift;
364         peer_t   *last_update_peer;
365         double   last_update_offset;    // c.last
366         double   last_update_recv_time; // s.t
367         double   discipline_jitter;     // c.jitter
368         /* Since we only compare it with ints, can simplify code
369          * by not making this variable floating point:
370          */
371         unsigned offset_to_jitter_ratio;
372         //double   cluster_offset;        // s.offset
373         //double   cluster_jitter;        // s.jitter
374 #if !USING_KERNEL_PLL_LOOP
375         double   discipline_freq_drift; // c.freq
376         /* Maybe conditionally calculate wander? it's used only for logging */
377         double   discipline_wander;     // c.wander
378 #endif
379 };
380 #define G (*ptr_to_globals)
381
382 static const int const_IPTOS_LOWDELAY = IPTOS_LOWDELAY;
383
384
385 #define VERB1 if (MAX_VERBOSE && G.verbose)
386 #define VERB2 if (MAX_VERBOSE >= 2 && G.verbose >= 2)
387 #define VERB3 if (MAX_VERBOSE >= 3 && G.verbose >= 3)
388 #define VERB4 if (MAX_VERBOSE >= 4 && G.verbose >= 4)
389 #define VERB5 if (MAX_VERBOSE >= 5 && G.verbose >= 5)
390 #define VERB6 if (MAX_VERBOSE >= 6 && G.verbose >= 6)
391
392
393 static double LOG2D(int a)
394 {
395         if (a < 0)
396                 return 1.0 / (1UL << -a);
397         return 1UL << a;
398 }
399 static ALWAYS_INLINE double SQUARE(double x)
400 {
401         return x * x;
402 }
403 static ALWAYS_INLINE double MAXD(double a, double b)
404 {
405         if (a > b)
406                 return a;
407         return b;
408 }
409 static ALWAYS_INLINE double MIND(double a, double b)
410 {
411         if (a < b)
412                 return a;
413         return b;
414 }
415 static NOINLINE double my_SQRT(double X)
416 {
417         union {
418                 float   f;
419                 int32_t i;
420         } v;
421         double invsqrt;
422         double Xhalf = X * 0.5;
423
424         /* Fast and good approximation to 1/sqrt(X), black magic */
425         v.f = X;
426         /*v.i = 0x5f3759df - (v.i >> 1);*/
427         v.i = 0x5f375a86 - (v.i >> 1); /* - this constant is slightly better */
428         invsqrt = v.f; /* better than 0.2% accuracy */
429
430         /* Refining it using Newton's method: x1 = x0 - f(x0)/f'(x0)
431          * f(x) = 1/(x*x) - X  (f==0 when x = 1/sqrt(X))
432          * f'(x) = -2/(x*x*x)
433          * f(x)/f'(x) = (X - 1/(x*x)) / (2/(x*x*x)) = X*x*x*x/2 - x/2
434          * x1 = x0 - (X*x0*x0*x0/2 - x0/2) = 1.5*x0 - X*x0*x0*x0/2 = x0*(1.5 - (X/2)*x0*x0)
435          */
436         invsqrt = invsqrt * (1.5 - Xhalf * invsqrt * invsqrt); /* ~0.05% accuracy */
437         /* invsqrt = invsqrt * (1.5 - Xhalf * invsqrt * invsqrt); 2nd iter: ~0.0001% accuracy */
438         /* With 4 iterations, more than half results will be exact,
439          * at 6th iterations result stabilizes with about 72% results exact.
440          * We are well satisfied with 0.05% accuracy.
441          */
442
443         return X * invsqrt; /* X * 1/sqrt(X) ~= sqrt(X) */
444 }
445 static ALWAYS_INLINE double SQRT(double X)
446 {
447         /* If this arch doesn't use IEEE 754 floats, fall back to using libm */
448         if (sizeof(float) != 4)
449                 return sqrt(X);
450
451         /* This avoids needing libm, saves about 0.5k on x86-32 */
452         return my_SQRT(X);
453 }
454
455 static double
456 gettime1900d(void)
457 {
458         struct timeval tv;
459         gettimeofday(&tv, NULL); /* never fails */
460         G.cur_time = tv.tv_sec + (1.0e-6 * tv.tv_usec) + OFFSET_1900_1970;
461         return G.cur_time;
462 }
463
464 static void
465 d_to_tv(double d, struct timeval *tv)
466 {
467         tv->tv_sec = (long)d;
468         tv->tv_usec = (d - tv->tv_sec) * 1000000;
469 }
470
471 static double
472 lfp_to_d(l_fixedpt_t lfp)
473 {
474         double ret;
475         lfp.int_partl = ntohl(lfp.int_partl);
476         lfp.fractionl = ntohl(lfp.fractionl);
477         ret = (double)lfp.int_partl + ((double)lfp.fractionl / UINT_MAX);
478         return ret;
479 }
480 static double
481 sfp_to_d(s_fixedpt_t sfp)
482 {
483         double ret;
484         sfp.int_parts = ntohs(sfp.int_parts);
485         sfp.fractions = ntohs(sfp.fractions);
486         ret = (double)sfp.int_parts + ((double)sfp.fractions / USHRT_MAX);
487         return ret;
488 }
489 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
490 static l_fixedpt_t
491 d_to_lfp(double d)
492 {
493         l_fixedpt_t lfp;
494         lfp.int_partl = (uint32_t)d;
495         lfp.fractionl = (uint32_t)((d - lfp.int_partl) * UINT_MAX);
496         lfp.int_partl = htonl(lfp.int_partl);
497         lfp.fractionl = htonl(lfp.fractionl);
498         return lfp;
499 }
500 static s_fixedpt_t
501 d_to_sfp(double d)
502 {
503         s_fixedpt_t sfp;
504         sfp.int_parts = (uint16_t)d;
505         sfp.fractions = (uint16_t)((d - sfp.int_parts) * USHRT_MAX);
506         sfp.int_parts = htons(sfp.int_parts);
507         sfp.fractions = htons(sfp.fractions);
508         return sfp;
509 }
510 #endif
511
512 static double
513 dispersion(const datapoint_t *dp)
514 {
515         return dp->d_dispersion + FREQ_TOLERANCE * (G.cur_time - dp->d_recv_time);
516 }
517
518 static double
519 root_distance(peer_t *p)
520 {
521         /* The root synchronization distance is the maximum error due to
522          * all causes of the local clock relative to the primary server.
523          * It is defined as half the total delay plus total dispersion
524          * plus peer jitter.
525          */
526         return MAXD(MINDISP, p->lastpkt_rootdelay + p->lastpkt_delay) / 2
527                 + p->lastpkt_rootdisp
528                 + p->filter_dispersion
529                 + FREQ_TOLERANCE * (G.cur_time - p->lastpkt_recv_time)
530                 + p->filter_jitter;
531 }
532
533 static void
534 set_next(peer_t *p, unsigned t)
535 {
536         p->next_action_time = G.cur_time + t;
537 }
538
539 /*
540  * Peer clock filter and its helpers
541  */
542 static void
543 filter_datapoints(peer_t *p)
544 {
545         int i, idx;
546         double sum, wavg;
547         datapoint_t *fdp;
548
549 #if 0
550 /* Simulations have shown that use of *averaged* offset for p->filter_offset
551  * is in fact worse than simply using last received one: with large poll intervals
552  * (>= 2048) averaging code uses offset values which are outdated by hours,
553  * and time/frequency correction goes totally wrong when fed essentially bogus offsets.
554  */
555         int got_newest;
556         double minoff, maxoff, w;
557         double x = x; /* for compiler */
558         double oldest_off = oldest_off;
559         double oldest_age = oldest_age;
560         double newest_off = newest_off;
561         double newest_age = newest_age;
562
563         fdp = p->filter_datapoint;
564
565         minoff = maxoff = fdp[0].d_offset;
566         for (i = 1; i < NUM_DATAPOINTS; i++) {
567                 if (minoff > fdp[i].d_offset)
568                         minoff = fdp[i].d_offset;
569                 if (maxoff < fdp[i].d_offset)
570                         maxoff = fdp[i].d_offset;
571         }
572
573         idx = p->datapoint_idx; /* most recent datapoint's index */
574         /* Average offset:
575          * Drop two outliers and take weighted average of the rest:
576          * most_recent/2 + older1/4 + older2/8 ... + older5/32 + older6/32
577          * we use older6/32, not older6/64 since sum of weights should be 1:
578          * 1/2 + 1/4 + 1/8 + 1/16 + 1/32 + 1/32 = 1
579          */
580         wavg = 0;
581         w = 0.5;
582         /*                     n-1
583          *                     ---    dispersion(i)
584          * filter_dispersion =  \     -------------
585          *                      /       (i+1)
586          *                     ---     2
587          *                     i=0
588          */
589         got_newest = 0;
590         sum = 0;
591         for (i = 0; i < NUM_DATAPOINTS; i++) {
592                 VERB5 {
593                         bb_error_msg("datapoint[%d]: off:%f disp:%f(%f) age:%f%s",
594                                 i,
595                                 fdp[idx].d_offset,
596                                 fdp[idx].d_dispersion, dispersion(&fdp[idx]),
597                                 G.cur_time - fdp[idx].d_recv_time,
598                                 (minoff == fdp[idx].d_offset || maxoff == fdp[idx].d_offset)
599                                         ? " (outlier by offset)" : ""
600                         );
601                 }
602
603                 sum += dispersion(&fdp[idx]) / (2 << i);
604
605                 if (minoff == fdp[idx].d_offset) {
606                         minoff -= 1; /* so that we don't match it ever again */
607                 } else
608                 if (maxoff == fdp[idx].d_offset) {
609                         maxoff += 1;
610                 } else {
611                         oldest_off = fdp[idx].d_offset;
612                         oldest_age = G.cur_time - fdp[idx].d_recv_time;
613                         if (!got_newest) {
614                                 got_newest = 1;
615                                 newest_off = oldest_off;
616                                 newest_age = oldest_age;
617                         }
618                         x = oldest_off * w;
619                         wavg += x;
620                         w /= 2;
621                 }
622
623                 idx = (idx - 1) & (NUM_DATAPOINTS - 1);
624         }
625         p->filter_dispersion = sum;
626         wavg += x; /* add another older6/64 to form older6/32 */
627         /* Fix systematic underestimation with large poll intervals.
628          * Imagine that we still have a bit of uncorrected drift,
629          * and poll interval is big (say, 100 sec). Offsets form a progression:
630          * 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 - 0.7 is most recent.
631          * The algorithm above drops 0.0 and 0.7 as outliers,
632          * and then we have this estimation, ~25% off from 0.7:
633          * 0.1/32 + 0.2/32 + 0.3/16 + 0.4/8 + 0.5/4 + 0.6/2 = 0.503125
634          */
635         x = oldest_age - newest_age;
636         if (x != 0) {
637                 x = newest_age / x; /* in above example, 100 / (600 - 100) */
638                 if (x < 1) { /* paranoia check */
639                         x = (newest_off - oldest_off) * x; /* 0.5 * 100/500 = 0.1 */
640                         wavg += x;
641                 }
642         }
643         p->filter_offset = wavg;
644
645 #else
646
647         fdp = p->filter_datapoint;
648         idx = p->datapoint_idx; /* most recent datapoint's index */
649
650         /* filter_offset: simply use the most recent value */
651         p->filter_offset = fdp[idx].d_offset;
652
653         /*                     n-1
654          *                     ---    dispersion(i)
655          * filter_dispersion =  \     -------------
656          *                      /       (i+1)
657          *                     ---     2
658          *                     i=0
659          */
660         wavg = 0;
661         sum = 0;
662         for (i = 0; i < NUM_DATAPOINTS; i++) {
663                 sum += dispersion(&fdp[idx]) / (2 << i);
664                 wavg += fdp[idx].d_offset;
665                 idx = (idx - 1) & (NUM_DATAPOINTS - 1);
666         }
667         wavg /= NUM_DATAPOINTS;
668         p->filter_dispersion = sum;
669 #endif
670
671         /*                  +-----                 -----+ ^ 1/2
672          *                  |       n-1                 |
673          *                  |       ---                 |
674          *                  |  1    \                2  |
675          * filter_jitter =  | --- * /  (avg-offset_j)   |
676          *                  |  n    ---                 |
677          *                  |       j=0                 |
678          *                  +-----                 -----+
679          * where n is the number of valid datapoints in the filter (n > 1);
680          * if filter_jitter < precision then filter_jitter = precision
681          */
682         sum = 0;
683         for (i = 0; i < NUM_DATAPOINTS; i++) {
684                 sum += SQUARE(wavg - fdp[i].d_offset);
685         }
686         sum = SQRT(sum / NUM_DATAPOINTS);
687         p->filter_jitter = sum > G_precision_sec ? sum : G_precision_sec;
688
689         VERB4 bb_error_msg("filter offset:%+f disp:%f jitter:%f",
690                         p->filter_offset,
691                         p->filter_dispersion,
692                         p->filter_jitter);
693 }
694
695 static void
696 reset_peer_stats(peer_t *p, double offset)
697 {
698         int i;
699         bool small_ofs = fabs(offset) < 16 * STEP_THRESHOLD;
700
701         /* Used to set p->filter_datapoint[i].d_dispersion = MAXDISP
702          * and clear reachable bits, but this proved to be too agressive:
703          * after step (tested with suspinding laptop for ~30 secs),
704          * this caused all previous data to be considered invalid,
705          * making us needing to collect full ~8 datapoins per peer
706          * after step in order to start trusting them.
707          * In turn, this was making poll interval decrease even after
708          * step was done. (Poll interval decreases already before step
709          * in this scenario, because we see large offsets and end up with
710          * no good peer to select).
711          */
712
713         for (i = 0; i < NUM_DATAPOINTS; i++) {
714                 if (small_ofs) {
715                         p->filter_datapoint[i].d_recv_time += offset;
716                         if (p->filter_datapoint[i].d_offset != 0) {
717                                 p->filter_datapoint[i].d_offset -= offset;
718                                 //bb_error_msg("p->filter_datapoint[%d].d_offset %f -> %f",
719                                 //      i,
720                                 //      p->filter_datapoint[i].d_offset + offset,
721                                 //      p->filter_datapoint[i].d_offset);
722                         }
723                 } else {
724                         p->filter_datapoint[i].d_recv_time  = G.cur_time;
725                         p->filter_datapoint[i].d_offset     = 0;
726                         /*p->filter_datapoint[i].d_dispersion = MAXDISP;*/
727                 }
728         }
729         if (small_ofs) {
730                 p->lastpkt_recv_time += offset;
731         } else {
732                 /*p->reachable_bits = 0;*/
733                 p->lastpkt_recv_time = G.cur_time;
734         }
735         filter_datapoints(p); /* recalc p->filter_xxx */
736         VERB6 bb_error_msg("%s->lastpkt_recv_time=%f", p->p_dotted, p->lastpkt_recv_time);
737 }
738
739 static void
740 add_peers(const char *s)
741 {
742         peer_t *p;
743
744         p = xzalloc(sizeof(*p));
745         p->p_lsa = xhost2sockaddr(s, 123);
746         p->p_dotted = xmalloc_sockaddr2dotted_noport(&p->p_lsa->u.sa);
747         p->p_fd = -1;
748         p->p_xmt_msg.m_status = MODE_CLIENT | (NTP_VERSION << 3);
749         p->next_action_time = G.cur_time; /* = set_next(p, 0); */
750         reset_peer_stats(p, 16 * STEP_THRESHOLD);
751
752         llist_add_to(&G.ntp_peers, p);
753         G.peer_cnt++;
754 }
755
756 static int
757 do_sendto(int fd,
758                 const struct sockaddr *from, const struct sockaddr *to, socklen_t addrlen,
759                 msg_t *msg, ssize_t len)
760 {
761         ssize_t ret;
762
763         errno = 0;
764         if (!from) {
765                 ret = sendto(fd, msg, len, MSG_DONTWAIT, to, addrlen);
766         } else {
767                 ret = send_to_from(fd, msg, len, MSG_DONTWAIT, to, from, addrlen);
768         }
769         if (ret != len) {
770                 bb_perror_msg("send failed");
771                 return -1;
772         }
773         return 0;
774 }
775
776 static void
777 send_query_to_peer(peer_t *p)
778 {
779         /* Why do we need to bind()?
780          * See what happens when we don't bind:
781          *
782          * socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_IP) = 3
783          * setsockopt(3, SOL_IP, IP_TOS, [16], 4) = 0
784          * gettimeofday({1259071266, 327885}, NULL) = 0
785          * sendto(3, "xxx", 48, MSG_DONTWAIT, {sa_family=AF_INET, sin_port=htons(123), sin_addr=inet_addr("10.34.32.125")}, 16) = 48
786          * ^^^ we sent it from some source port picked by kernel.
787          * time(NULL)              = 1259071266
788          * write(2, "ntpd: entering poll 15 secs\n", 28) = 28
789          * poll([{fd=3, events=POLLIN}], 1, 15000) = 1 ([{fd=3, revents=POLLIN}])
790          * recv(3, "yyy", 68, MSG_DONTWAIT) = 48
791          * ^^^ this recv will receive packets to any local port!
792          *
793          * Uncomment this and use strace to see it in action:
794          */
795 #define PROBE_LOCAL_ADDR /* { len_and_sockaddr lsa; lsa.len = LSA_SIZEOF_SA; getsockname(p->query.fd, &lsa.u.sa, &lsa.len); } */
796
797         if (p->p_fd == -1) {
798                 int fd, family;
799                 len_and_sockaddr *local_lsa;
800
801                 family = p->p_lsa->u.sa.sa_family;
802                 p->p_fd = fd = xsocket_type(&local_lsa, family, SOCK_DGRAM);
803                 /* local_lsa has "null" address and port 0 now.
804                  * bind() ensures we have a *particular port* selected by kernel
805                  * and remembered in p->p_fd, thus later recv(p->p_fd)
806                  * receives only packets sent to this port.
807                  */
808                 PROBE_LOCAL_ADDR
809                 xbind(fd, &local_lsa->u.sa, local_lsa->len);
810                 PROBE_LOCAL_ADDR
811 #if ENABLE_FEATURE_IPV6
812                 if (family == AF_INET)
813 #endif
814                         setsockopt(fd, IPPROTO_IP, IP_TOS, &const_IPTOS_LOWDELAY, sizeof(const_IPTOS_LOWDELAY));
815                 free(local_lsa);
816         }
817
818         /* Emit message _before_ attempted send. Think of a very short
819          * roundtrip networks: we need to go back to recv loop ASAP,
820          * to reduce delay. Printing messages after send works against that.
821          */
822         VERB1 bb_error_msg("sending query to %s", p->p_dotted);
823
824         /*
825          * Send out a random 64-bit number as our transmit time.  The NTP
826          * server will copy said number into the originate field on the
827          * response that it sends us.  This is totally legal per the SNTP spec.
828          *
829          * The impact of this is two fold: we no longer send out the current
830          * system time for the world to see (which may aid an attacker), and
831          * it gives us a (not very secure) way of knowing that we're not
832          * getting spoofed by an attacker that can't capture our traffic
833          * but can spoof packets from the NTP server we're communicating with.
834          *
835          * Save the real transmit timestamp locally.
836          */
837         p->p_xmt_msg.m_xmttime.int_partl = rand();
838         p->p_xmt_msg.m_xmttime.fractionl = rand();
839         p->p_xmttime = gettime1900d();
840
841         /* Were doing it only if sendto worked, but
842          * loss of sync detection needs reachable_bits updated
843          * even if sending fails *locally*:
844          * "network is unreachable" because cable was pulled?
845          * We still need to declare "unsync" if this condition persists.
846          */
847         p->reachable_bits <<= 1;
848
849         if (do_sendto(p->p_fd, /*from:*/ NULL, /*to:*/ &p->p_lsa->u.sa, /*addrlen:*/ p->p_lsa->len,
850                         &p->p_xmt_msg, NTP_MSGSIZE_NOAUTH) == -1
851         ) {
852                 close(p->p_fd);
853                 p->p_fd = -1;
854                 /*
855                  * We know that we sent nothing.
856                  * We can retry *soon* without fearing
857                  * that we are flooding the peer.
858                  */
859                 set_next(p, RETRY_INTERVAL);
860                 return;
861         }
862
863         set_next(p, RESPONSE_INTERVAL);
864 }
865
866
867 /* Note that there is no provision to prevent several run_scripts
868  * to be started in quick succession. In fact, it happens rather often
869  * if initial syncronization results in a step.
870  * You will see "step" and then "stratum" script runs, sometimes
871  * as close as only 0.002 seconds apart.
872  * Script should be ready to deal with this.
873  */
874 static void run_script(const char *action, double offset)
875 {
876         char *argv[3];
877         char *env1, *env2, *env3, *env4;
878
879         G.last_script_run = G.cur_time;
880
881         if (!G.script_name)
882                 return;
883
884         argv[0] = (char*) G.script_name;
885         argv[1] = (char*) action;
886         argv[2] = NULL;
887
888         VERB1 bb_error_msg("executing '%s %s'", G.script_name, action);
889
890         env1 = xasprintf("%s=%u", "stratum", G.stratum);
891         putenv(env1);
892         env2 = xasprintf("%s=%ld", "freq_drift_ppm", G.kernel_freq_drift);
893         putenv(env2);
894         env3 = xasprintf("%s=%u", "poll_interval", 1 << G.poll_exp);
895         putenv(env3);
896         env4 = xasprintf("%s=%f", "offset", offset);
897         putenv(env4);
898         /* Other items of potential interest: selected peer,
899          * rootdelay, reftime, rootdisp, refid, ntp_status,
900          * last_update_offset, last_update_recv_time, discipline_jitter,
901          * how many peers have reachable_bits = 0?
902          */
903
904         /* Don't want to wait: it may run hwclock --systohc, and that
905          * may take some time (seconds): */
906         /*spawn_and_wait(argv);*/
907         spawn(argv);
908
909         unsetenv("stratum");
910         unsetenv("freq_drift_ppm");
911         unsetenv("poll_interval");
912         unsetenv("offset");
913         free(env1);
914         free(env2);
915         free(env3);
916         free(env4);
917 }
918
919 static NOINLINE void
920 step_time(double offset)
921 {
922         llist_t *item;
923         double dtime;
924         struct timeval tvc, tvn;
925         char buf[sizeof("yyyy-mm-dd hh:mm:ss") + /*paranoia:*/ 4];
926         time_t tval;
927
928         gettimeofday(&tvc, NULL); /* never fails */
929         dtime = tvc.tv_sec + (1.0e-6 * tvc.tv_usec) + offset;
930         d_to_tv(dtime, &tvn);
931         if (settimeofday(&tvn, NULL) == -1)
932                 bb_perror_msg_and_die("settimeofday");
933
934         VERB2 {
935                 tval = tvc.tv_sec;
936                 strftime_YYYYMMDDHHMMSS(buf, sizeof(buf), &tval);
937                 bb_error_msg("current time is %s.%06u", buf, (unsigned)tvc.tv_usec);
938         }
939         tval = tvn.tv_sec;
940         strftime_YYYYMMDDHHMMSS(buf, sizeof(buf), &tval);
941         bb_error_msg("setting time to %s.%06u (offset %+fs)", buf, (unsigned)tvn.tv_usec, offset);
942
943         /* Correct various fields which contain time-relative values: */
944
945         /* Globals: */
946         G.cur_time += offset;
947         G.last_update_recv_time += offset;
948         G.last_script_run += offset;
949
950         /* p->lastpkt_recv_time, p->next_action_time and such: */
951         for (item = G.ntp_peers; item != NULL; item = item->link) {
952                 peer_t *pp = (peer_t *) item->data;
953                 reset_peer_stats(pp, offset);
954                 //bb_error_msg("offset:%+f pp->next_action_time:%f -> %f",
955                 //      offset, pp->next_action_time, pp->next_action_time + offset);
956                 pp->next_action_time += offset;
957                 if (pp->p_fd >= 0) {
958                         /* We wait for reply from this peer too.
959                          * But due to step we are doing, reply's data is no longer
960                          * useful (in fact, it'll be bogus). Stop waiting for it.
961                          */
962                         close(pp->p_fd);
963                         pp->p_fd = -1;
964                         set_next(pp, RETRY_INTERVAL);
965                 }
966         }
967 }
968
969
970 /*
971  * Selection and clustering, and their helpers
972  */
973 typedef struct {
974         peer_t *p;
975         int    type;
976         double edge;
977         double opt_rd; /* optimization */
978 } point_t;
979 static int
980 compare_point_edge(const void *aa, const void *bb)
981 {
982         const point_t *a = aa;
983         const point_t *b = bb;
984         if (a->edge < b->edge) {
985                 return -1;
986         }
987         return (a->edge > b->edge);
988 }
989 typedef struct {
990         peer_t *p;
991         double metric;
992 } survivor_t;
993 static int
994 compare_survivor_metric(const void *aa, const void *bb)
995 {
996         const survivor_t *a = aa;
997         const survivor_t *b = bb;
998         if (a->metric < b->metric) {
999                 return -1;
1000         }
1001         return (a->metric > b->metric);
1002 }
1003 static int
1004 fit(peer_t *p, double rd)
1005 {
1006         if ((p->reachable_bits & (p->reachable_bits-1)) == 0) {
1007                 /* One or zero bits in reachable_bits */
1008                 VERB4 bb_error_msg("peer %s unfit for selection: unreachable", p->p_dotted);
1009                 return 0;
1010         }
1011 #if 0 /* we filter out such packets earlier */
1012         if ((p->lastpkt_status & LI_ALARM) == LI_ALARM
1013          || p->lastpkt_stratum >= MAXSTRAT
1014         ) {
1015                 VERB4 bb_error_msg("peer %s unfit for selection: bad status/stratum", p->p_dotted);
1016                 return 0;
1017         }
1018 #endif
1019         /* rd is root_distance(p) */
1020         if (rd > MAXDIST + FREQ_TOLERANCE * (1 << G.poll_exp)) {
1021                 VERB4 bb_error_msg("peer %s unfit for selection: root distance too high", p->p_dotted);
1022                 return 0;
1023         }
1024 //TODO
1025 //      /* Do we have a loop? */
1026 //      if (p->refid == p->dstaddr || p->refid == s.refid)
1027 //              return 0;
1028         return 1;
1029 }
1030 static peer_t*
1031 select_and_cluster(void)
1032 {
1033         peer_t     *p;
1034         llist_t    *item;
1035         int        i, j;
1036         int        size = 3 * G.peer_cnt;
1037         /* for selection algorithm */
1038         point_t    point[size];
1039         unsigned   num_points, num_candidates;
1040         double     low, high;
1041         unsigned   num_falsetickers;
1042         /* for cluster algorithm */
1043         survivor_t survivor[size];
1044         unsigned   num_survivors;
1045
1046         /* Selection */
1047
1048         num_points = 0;
1049         item = G.ntp_peers;
1050         if (G.initial_poll_complete) while (item != NULL) {
1051                 double rd, offset;
1052
1053                 p = (peer_t *) item->data;
1054                 rd = root_distance(p);
1055                 offset = p->filter_offset;
1056                 if (!fit(p, rd)) {
1057                         item = item->link;
1058                         continue;
1059                 }
1060
1061                 VERB5 bb_error_msg("interval: [%f %f %f] %s",
1062                                 offset - rd,
1063                                 offset,
1064                                 offset + rd,
1065                                 p->p_dotted
1066                 );
1067                 point[num_points].p = p;
1068                 point[num_points].type = -1;
1069                 point[num_points].edge = offset - rd;
1070                 point[num_points].opt_rd = rd;
1071                 num_points++;
1072                 point[num_points].p = p;
1073                 point[num_points].type = 0;
1074                 point[num_points].edge = offset;
1075                 point[num_points].opt_rd = rd;
1076                 num_points++;
1077                 point[num_points].p = p;
1078                 point[num_points].type = 1;
1079                 point[num_points].edge = offset + rd;
1080                 point[num_points].opt_rd = rd;
1081                 num_points++;
1082                 item = item->link;
1083         }
1084         num_candidates = num_points / 3;
1085         if (num_candidates == 0) {
1086                 VERB3 bb_error_msg("no valid datapoints%s", ", no peer selected");
1087                 return NULL;
1088         }
1089 //TODO: sorting does not seem to be done in reference code
1090         qsort(point, num_points, sizeof(point[0]), compare_point_edge);
1091
1092         /* Start with the assumption that there are no falsetickers.
1093          * Attempt to find a nonempty intersection interval containing
1094          * the midpoints of all truechimers.
1095          * If a nonempty interval cannot be found, increase the number
1096          * of assumed falsetickers by one and try again.
1097          * If a nonempty interval is found and the number of falsetickers
1098          * is less than the number of truechimers, a majority has been found
1099          * and the midpoint of each truechimer represents
1100          * the candidates available to the cluster algorithm.
1101          */
1102         num_falsetickers = 0;
1103         while (1) {
1104                 int c;
1105                 unsigned num_midpoints = 0;
1106
1107                 low = 1 << 9;
1108                 high = - (1 << 9);
1109                 c = 0;
1110                 for (i = 0; i < num_points; i++) {
1111                         /* We want to do:
1112                          * if (point[i].type == -1) c++;
1113                          * if (point[i].type == 1) c--;
1114                          * and it's simpler to do it this way:
1115                          */
1116                         c -= point[i].type;
1117                         if (c >= num_candidates - num_falsetickers) {
1118                                 /* If it was c++ and it got big enough... */
1119                                 low = point[i].edge;
1120                                 break;
1121                         }
1122                         if (point[i].type == 0)
1123                                 num_midpoints++;
1124                 }
1125                 c = 0;
1126                 for (i = num_points-1; i >= 0; i--) {
1127                         c += point[i].type;
1128                         if (c >= num_candidates - num_falsetickers) {
1129                                 high = point[i].edge;
1130                                 break;
1131                         }
1132                         if (point[i].type == 0)
1133                                 num_midpoints++;
1134                 }
1135                 /* If the number of midpoints is greater than the number
1136                  * of allowed falsetickers, the intersection contains at
1137                  * least one truechimer with no midpoint - bad.
1138                  * Also, interval should be nonempty.
1139                  */
1140                 if (num_midpoints <= num_falsetickers && low < high)
1141                         break;
1142                 num_falsetickers++;
1143                 if (num_falsetickers * 2 >= num_candidates) {
1144                         VERB3 bb_error_msg("falsetickers:%d, candidates:%d%s",
1145                                         num_falsetickers, num_candidates,
1146                                         ", no peer selected");
1147                         return NULL;
1148                 }
1149         }
1150         VERB4 bb_error_msg("selected interval: [%f, %f]; candidates:%d falsetickers:%d",
1151                         low, high, num_candidates, num_falsetickers);
1152
1153         /* Clustering */
1154
1155         /* Construct a list of survivors (p, metric)
1156          * from the chime list, where metric is dominated
1157          * first by stratum and then by root distance.
1158          * All other things being equal, this is the order of preference.
1159          */
1160         num_survivors = 0;
1161         for (i = 0; i < num_points; i++) {
1162                 if (point[i].edge < low || point[i].edge > high)
1163                         continue;
1164                 p = point[i].p;
1165                 survivor[num_survivors].p = p;
1166                 /* x.opt_rd == root_distance(p); */
1167                 survivor[num_survivors].metric = MAXDIST * p->lastpkt_stratum + point[i].opt_rd;
1168                 VERB5 bb_error_msg("survivor[%d] metric:%f peer:%s",
1169                         num_survivors, survivor[num_survivors].metric, p->p_dotted);
1170                 num_survivors++;
1171         }
1172         /* There must be at least MIN_SELECTED survivors to satisfy the
1173          * correctness assertions. Ordinarily, the Byzantine criteria
1174          * require four survivors, but for the demonstration here, one
1175          * is acceptable.
1176          */
1177         if (num_survivors < MIN_SELECTED) {
1178                 VERB3 bb_error_msg("survivors:%d%s",
1179                                 num_survivors,
1180                                 ", no peer selected");
1181                 return NULL;
1182         }
1183
1184 //looks like this is ONLY used by the fact that later we pick survivor[0].
1185 //we can avoid sorting then, just find the minimum once!
1186         qsort(survivor, num_survivors, sizeof(survivor[0]), compare_survivor_metric);
1187
1188         /* For each association p in turn, calculate the selection
1189          * jitter p->sjitter as the square root of the sum of squares
1190          * (p->offset - q->offset) over all q associations. The idea is
1191          * to repeatedly discard the survivor with maximum selection
1192          * jitter until a termination condition is met.
1193          */
1194         while (1) {
1195                 unsigned max_idx = max_idx;
1196                 double max_selection_jitter = max_selection_jitter;
1197                 double min_jitter = min_jitter;
1198
1199                 if (num_survivors <= MIN_CLUSTERED) {
1200                         VERB4 bb_error_msg("num_survivors %d <= %d, not discarding more",
1201                                         num_survivors, MIN_CLUSTERED);
1202                         break;
1203                 }
1204
1205                 /* To make sure a few survivors are left
1206                  * for the clustering algorithm to chew on,
1207                  * we stop if the number of survivors
1208                  * is less than or equal to MIN_CLUSTERED (3).
1209                  */
1210                 for (i = 0; i < num_survivors; i++) {
1211                         double selection_jitter_sq;
1212
1213                         p = survivor[i].p;
1214                         if (i == 0 || p->filter_jitter < min_jitter)
1215                                 min_jitter = p->filter_jitter;
1216
1217                         selection_jitter_sq = 0;
1218                         for (j = 0; j < num_survivors; j++) {
1219                                 peer_t *q = survivor[j].p;
1220                                 selection_jitter_sq += SQUARE(p->filter_offset - q->filter_offset);
1221                         }
1222                         if (i == 0 || selection_jitter_sq > max_selection_jitter) {
1223                                 max_selection_jitter = selection_jitter_sq;
1224                                 max_idx = i;
1225                         }
1226                         VERB6 bb_error_msg("survivor %d selection_jitter^2:%f",
1227                                         i, selection_jitter_sq);
1228                 }
1229                 max_selection_jitter = SQRT(max_selection_jitter / num_survivors);
1230                 VERB5 bb_error_msg("max_selection_jitter (at %d):%f min_jitter:%f",
1231                                 max_idx, max_selection_jitter, min_jitter);
1232
1233                 /* If the maximum selection jitter is less than the
1234                  * minimum peer jitter, then tossing out more survivors
1235                  * will not lower the minimum peer jitter, so we might
1236                  * as well stop.
1237                  */
1238                 if (max_selection_jitter < min_jitter) {
1239                         VERB4 bb_error_msg("max_selection_jitter:%f < min_jitter:%f, num_survivors:%d, not discarding more",
1240                                         max_selection_jitter, min_jitter, num_survivors);
1241                         break;
1242                 }
1243
1244                 /* Delete survivor[max_idx] from the list
1245                  * and go around again.
1246                  */
1247                 VERB6 bb_error_msg("dropping survivor %d", max_idx);
1248                 num_survivors--;
1249                 while (max_idx < num_survivors) {
1250                         survivor[max_idx] = survivor[max_idx + 1];
1251                         max_idx++;
1252                 }
1253         }
1254
1255         if (0) {
1256                 /* Combine the offsets of the clustering algorithm survivors
1257                  * using a weighted average with weight determined by the root
1258                  * distance. Compute the selection jitter as the weighted RMS
1259                  * difference between the first survivor and the remaining
1260                  * survivors. In some cases the inherent clock jitter can be
1261                  * reduced by not using this algorithm, especially when frequent
1262                  * clockhopping is involved. bbox: thus we don't do it.
1263                  */
1264                 double x, y, z, w;
1265                 y = z = w = 0;
1266                 for (i = 0; i < num_survivors; i++) {
1267                         p = survivor[i].p;
1268                         x = root_distance(p);
1269                         y += 1 / x;
1270                         z += p->filter_offset / x;
1271                         w += SQUARE(p->filter_offset - survivor[0].p->filter_offset) / x;
1272                 }
1273                 //G.cluster_offset = z / y;
1274                 //G.cluster_jitter = SQRT(w / y);
1275         }
1276
1277         /* Pick the best clock. If the old system peer is on the list
1278          * and at the same stratum as the first survivor on the list,
1279          * then don't do a clock hop. Otherwise, select the first
1280          * survivor on the list as the new system peer.
1281          */
1282         p = survivor[0].p;
1283         if (G.last_update_peer
1284          && G.last_update_peer->lastpkt_stratum <= p->lastpkt_stratum
1285         ) {
1286                 /* Starting from 1 is ok here */
1287                 for (i = 1; i < num_survivors; i++) {
1288                         if (G.last_update_peer == survivor[i].p) {
1289                                 VERB5 bb_error_msg("keeping old synced peer");
1290                                 p = G.last_update_peer;
1291                                 goto keep_old;
1292                         }
1293                 }
1294         }
1295         G.last_update_peer = p;
1296  keep_old:
1297         VERB4 bb_error_msg("selected peer %s filter_offset:%+f age:%f",
1298                         p->p_dotted,
1299                         p->filter_offset,
1300                         G.cur_time - p->lastpkt_recv_time
1301         );
1302         return p;
1303 }
1304
1305
1306 /*
1307  * Local clock discipline and its helpers
1308  */
1309 static void
1310 set_new_values(int disc_state, double offset, double recv_time)
1311 {
1312         /* Enter new state and set state variables. Note we use the time
1313          * of the last clock filter sample, which must be earlier than
1314          * the current time.
1315          */
1316         VERB4 bb_error_msg("disc_state=%d last update offset=%f recv_time=%f",
1317                         disc_state, offset, recv_time);
1318         G.discipline_state = disc_state;
1319         G.last_update_offset = offset;
1320         G.last_update_recv_time = recv_time;
1321 }
1322 /* Return: -1: decrease poll interval, 0: leave as is, 1: increase */
1323 static NOINLINE int
1324 update_local_clock(peer_t *p)
1325 {
1326         int rc;
1327         struct timex tmx;
1328         /* Note: can use G.cluster_offset instead: */
1329         double offset = p->filter_offset;
1330         double recv_time = p->lastpkt_recv_time;
1331         double abs_offset;
1332 #if !USING_KERNEL_PLL_LOOP
1333         double freq_drift;
1334 #endif
1335 #if !USING_KERNEL_PLL_LOOP || USING_INITIAL_FREQ_ESTIMATION
1336         double since_last_update;
1337 #endif
1338         double etemp, dtemp;
1339
1340         abs_offset = fabs(offset);
1341
1342 #if 0
1343         /* If needed, -S script can do it by looking at $offset
1344          * env var and killing parent */
1345         /* If the offset is too large, give up and go home */
1346         if (abs_offset > PANIC_THRESHOLD) {
1347                 bb_error_msg_and_die("offset %f far too big, exiting", offset);
1348         }
1349 #endif
1350
1351         /* If this is an old update, for instance as the result
1352          * of a system peer change, avoid it. We never use
1353          * an old sample or the same sample twice.
1354          */
1355         if (recv_time <= G.last_update_recv_time) {
1356                 VERB3 bb_error_msg("update from %s: same or older datapoint, not using it",
1357                         p->p_dotted);
1358                 return 0; /* "leave poll interval as is" */
1359         }
1360
1361         /* Clock state machine transition function. This is where the
1362          * action is and defines how the system reacts to large time
1363          * and frequency errors.
1364          */
1365 #if !USING_KERNEL_PLL_LOOP || USING_INITIAL_FREQ_ESTIMATION
1366         since_last_update = recv_time - G.reftime;
1367 #endif
1368 #if !USING_KERNEL_PLL_LOOP
1369         freq_drift = 0;
1370 #endif
1371 #if USING_INITIAL_FREQ_ESTIMATION
1372         if (G.discipline_state == STATE_FREQ) {
1373                 /* Ignore updates until the stepout threshold */
1374                 if (since_last_update < WATCH_THRESHOLD) {
1375                         VERB4 bb_error_msg("measuring drift, datapoint ignored, %f sec remains",
1376                                         WATCH_THRESHOLD - since_last_update);
1377                         return 0; /* "leave poll interval as is" */
1378                 }
1379 # if !USING_KERNEL_PLL_LOOP
1380                 freq_drift = (offset - G.last_update_offset) / since_last_update;
1381 # endif
1382         }
1383 #endif
1384
1385         /* There are two main regimes: when the
1386          * offset exceeds the step threshold and when it does not.
1387          */
1388         if (abs_offset > STEP_THRESHOLD) {
1389 #if 0
1390                 double remains;
1391
1392 // This "spike state" seems to be useless, peer selection already drops
1393 // occassional "bad" datapoints. If we are here, there were _many_
1394 // large offsets. When a few first large offsets are seen,
1395 // we end up in "no valid datapoints, no peer selected" state.
1396 // Only when enough of them are seen (which means it's not a fluke),
1397 // we end up here. Looks like _our_ clock is off.
1398                 switch (G.discipline_state) {
1399                 case STATE_SYNC:
1400                         /* The first outlyer: ignore it, switch to SPIK state */
1401                         VERB3 bb_error_msg("update from %s: offset:%+f, spike%s",
1402                                 p->p_dotted, offset,
1403                                 "");
1404                         G.discipline_state = STATE_SPIK;
1405                         return -1; /* "decrease poll interval" */
1406
1407                 case STATE_SPIK:
1408                         /* Ignore succeeding outlyers until either an inlyer
1409                          * is found or the stepout threshold is exceeded.
1410                          */
1411                         remains = WATCH_THRESHOLD - since_last_update;
1412                         if (remains > 0) {
1413                                 VERB3 bb_error_msg("update from %s: offset:%+f, spike%s",
1414                                         p->p_dotted, offset,
1415                                         ", datapoint ignored");
1416                                 return -1; /* "decrease poll interval" */
1417                         }
1418                         /* fall through: we need to step */
1419                 } /* switch */
1420 #endif
1421
1422                 /* Step the time and clamp down the poll interval.
1423                  *
1424                  * In NSET state an initial frequency correction is
1425                  * not available, usually because the frequency file has
1426                  * not yet been written. Since the time is outside the
1427                  * capture range, the clock is stepped. The frequency
1428                  * will be set directly following the stepout interval.
1429                  *
1430                  * In FSET state the initial frequency has been set
1431                  * from the frequency file. Since the time is outside
1432                  * the capture range, the clock is stepped immediately,
1433                  * rather than after the stepout interval. Guys get
1434                  * nervous if it takes 17 minutes to set the clock for
1435                  * the first time.
1436                  *
1437                  * In SPIK state the stepout threshold has expired and
1438                  * the phase is still above the step threshold. Note
1439                  * that a single spike greater than the step threshold
1440                  * is always suppressed, even at the longer poll
1441                  * intervals.
1442                  */
1443                 VERB4 bb_error_msg("stepping time by %+f; poll_exp=MINPOLL", offset);
1444                 step_time(offset);
1445                 if (option_mask32 & OPT_q) {
1446                         /* We were only asked to set time once. Done. */
1447                         exit(0);
1448                 }
1449
1450                 G.polladj_count = 0;
1451                 G.poll_exp = MINPOLL;
1452                 G.stratum = MAXSTRAT;
1453
1454                 run_script("step", offset);
1455
1456                 recv_time += offset;
1457
1458 #if USING_INITIAL_FREQ_ESTIMATION
1459                 if (G.discipline_state == STATE_NSET) {
1460                         set_new_values(STATE_FREQ, /*offset:*/ 0, recv_time);
1461                         return 1; /* "ok to increase poll interval" */
1462                 }
1463 #endif
1464                 abs_offset = offset = 0;
1465                 set_new_values(STATE_SYNC, offset, recv_time);
1466
1467         } else { /* abs_offset <= STEP_THRESHOLD */
1468
1469                 if (G.poll_exp < MINPOLL && G.initial_poll_complete) {
1470                         VERB4 bb_error_msg("small offset:%+f, disabling burst mode", offset);
1471                         G.polladj_count = 0;
1472                         G.poll_exp = MINPOLL;
1473                 }
1474
1475                 /* Compute the clock jitter as the RMS of exponentially
1476                  * weighted offset differences. Used by the poll adjust code.
1477                  */
1478                 etemp = SQUARE(G.discipline_jitter);
1479                 dtemp = SQUARE(offset - G.last_update_offset);
1480                 G.discipline_jitter = SQRT(etemp + (dtemp - etemp) / AVG);
1481
1482                 switch (G.discipline_state) {
1483                 case STATE_NSET:
1484                         if (option_mask32 & OPT_q) {
1485                                 /* We were only asked to set time once.
1486                                  * The clock is precise enough, no need to step.
1487                                  */
1488                                 exit(0);
1489                         }
1490 #if USING_INITIAL_FREQ_ESTIMATION
1491                         /* This is the first update received and the frequency
1492                          * has not been initialized. The first thing to do
1493                          * is directly measure the oscillator frequency.
1494                          */
1495                         set_new_values(STATE_FREQ, offset, recv_time);
1496 #else
1497                         set_new_values(STATE_SYNC, offset, recv_time);
1498 #endif
1499                         VERB4 bb_error_msg("transitioning to FREQ, datapoint ignored");
1500                         return 0; /* "leave poll interval as is" */
1501
1502 #if 0 /* this is dead code for now */
1503                 case STATE_FSET:
1504                         /* This is the first update and the frequency
1505                          * has been initialized. Adjust the phase, but
1506                          * don't adjust the frequency until the next update.
1507                          */
1508                         set_new_values(STATE_SYNC, offset, recv_time);
1509                         /* freq_drift remains 0 */
1510                         break;
1511 #endif
1512
1513 #if USING_INITIAL_FREQ_ESTIMATION
1514                 case STATE_FREQ:
1515                         /* since_last_update >= WATCH_THRESHOLD, we waited enough.
1516                          * Correct the phase and frequency and switch to SYNC state.
1517                          * freq_drift was already estimated (see code above)
1518                          */
1519                         set_new_values(STATE_SYNC, offset, recv_time);
1520                         break;
1521 #endif
1522
1523                 default:
1524 #if !USING_KERNEL_PLL_LOOP
1525                         /* Compute freq_drift due to PLL and FLL contributions.
1526                          *
1527                          * The FLL and PLL frequency gain constants
1528                          * depend on the poll interval and Allan
1529                          * intercept. The FLL is not used below one-half
1530                          * the Allan intercept. Above that the loop gain
1531                          * increases in steps to 1 / AVG.
1532                          */
1533                         if ((1 << G.poll_exp) > ALLAN / 2) {
1534                                 etemp = FLL - G.poll_exp;
1535                                 if (etemp < AVG)
1536                                         etemp = AVG;
1537                                 freq_drift += (offset - G.last_update_offset) / (MAXD(since_last_update, ALLAN) * etemp);
1538                         }
1539                         /* For the PLL the integration interval
1540                          * (numerator) is the minimum of the update
1541                          * interval and poll interval. This allows
1542                          * oversampling, but not undersampling.
1543                          */
1544                         etemp = MIND(since_last_update, (1 << G.poll_exp));
1545                         dtemp = (4 * PLL) << G.poll_exp;
1546                         freq_drift += offset * etemp / SQUARE(dtemp);
1547 #endif
1548                         set_new_values(STATE_SYNC, offset, recv_time);
1549                         break;
1550                 }
1551                 if (G.stratum != p->lastpkt_stratum + 1) {
1552                         G.stratum = p->lastpkt_stratum + 1;
1553                         run_script("stratum", offset);
1554                 }
1555         }
1556
1557         if (G.discipline_jitter < G_precision_sec)
1558                 G.discipline_jitter = G_precision_sec;
1559         G.offset_to_jitter_ratio = abs_offset / G.discipline_jitter;
1560
1561         G.reftime = G.cur_time;
1562         G.ntp_status = p->lastpkt_status;
1563         G.refid = p->lastpkt_refid;
1564         G.rootdelay = p->lastpkt_rootdelay + p->lastpkt_delay;
1565         dtemp = p->filter_jitter; // SQRT(SQUARE(p->filter_jitter) + SQUARE(G.cluster_jitter));
1566         dtemp += MAXD(p->filter_dispersion + FREQ_TOLERANCE * (G.cur_time - p->lastpkt_recv_time) + abs_offset, MINDISP);
1567         G.rootdisp = p->lastpkt_rootdisp + dtemp;
1568         VERB4 bb_error_msg("updating leap/refid/reftime/rootdisp from peer %s", p->p_dotted);
1569
1570         /* We are in STATE_SYNC now, but did not do adjtimex yet.
1571          * (Any other state does not reach this, they all return earlier)
1572          * By this time, freq_drift and offset are set
1573          * to values suitable for adjtimex.
1574          */
1575 #if !USING_KERNEL_PLL_LOOP
1576         /* Calculate the new frequency drift and frequency stability (wander).
1577          * Compute the clock wander as the RMS of exponentially weighted
1578          * frequency differences. This is not used directly, but can,
1579          * along with the jitter, be a highly useful monitoring and
1580          * debugging tool.
1581          */
1582         dtemp = G.discipline_freq_drift + freq_drift;
1583         G.discipline_freq_drift = MAXD(MIND(MAXDRIFT, dtemp), -MAXDRIFT);
1584         etemp = SQUARE(G.discipline_wander);
1585         dtemp = SQUARE(dtemp);
1586         G.discipline_wander = SQRT(etemp + (dtemp - etemp) / AVG);
1587
1588         VERB4 bb_error_msg("discipline freq_drift=%.9f(int:%ld corr:%e) wander=%f",
1589                         G.discipline_freq_drift,
1590                         (long)(G.discipline_freq_drift * 65536e6),
1591                         freq_drift,
1592                         G.discipline_wander);
1593 #endif
1594         VERB4 {
1595                 memset(&tmx, 0, sizeof(tmx));
1596                 if (adjtimex(&tmx) < 0)
1597                         bb_perror_msg_and_die("adjtimex");
1598                 bb_error_msg("p adjtimex freq:%ld offset:%+ld status:0x%x tc:%ld",
1599                                 tmx.freq, tmx.offset, tmx.status, tmx.constant);
1600         }
1601
1602         memset(&tmx, 0, sizeof(tmx));
1603 #if 0
1604 //doesn't work, offset remains 0 (!) in kernel:
1605 //ntpd:  set adjtimex freq:1786097 tmx.offset:77487
1606 //ntpd: prev adjtimex freq:1786097 tmx.offset:0
1607 //ntpd:  cur adjtimex freq:1786097 tmx.offset:0
1608         tmx.modes = ADJ_FREQUENCY | ADJ_OFFSET;
1609         /* 65536 is one ppm */
1610         tmx.freq = G.discipline_freq_drift * 65536e6;
1611 #endif
1612         tmx.modes = ADJ_OFFSET | ADJ_STATUS | ADJ_TIMECONST;// | ADJ_MAXERROR | ADJ_ESTERROR;
1613         tmx.offset = (offset * 1000000); /* usec */
1614         tmx.status = STA_PLL;
1615         if (G.ntp_status & LI_PLUSSEC)
1616                 tmx.status |= STA_INS;
1617         if (G.ntp_status & LI_MINUSSEC)
1618                 tmx.status |= STA_DEL;
1619
1620         tmx.constant = G.poll_exp - 4;
1621         /* EXPERIMENTAL.
1622          * The below if statement should be unnecessary, but...
1623          * It looks like Linux kernel's PLL is far too gentle in changing
1624          * tmx.freq in response to clock offset. Offset keeps growing
1625          * and eventually we fall back to smaller poll intervals.
1626          * We can make correction more agressive (about x2) by supplying
1627          * PLL time constant which is one less than the real one.
1628          * To be on a safe side, let's do it only if offset is significantly
1629          * larger than jitter.
1630          */
1631         if (tmx.constant > 0 && G.offset_to_jitter_ratio >= TIMECONST_HACK_GATE)
1632                 tmx.constant--;
1633
1634         //tmx.esterror = (uint32_t)(clock_jitter * 1e6);
1635         //tmx.maxerror = (uint32_t)((sys_rootdelay / 2 + sys_rootdisp) * 1e6);
1636         rc = adjtimex(&tmx);
1637         if (rc < 0)
1638                 bb_perror_msg_and_die("adjtimex");
1639         /* NB: here kernel returns constant == G.poll_exp, not == G.poll_exp - 4.
1640          * Not sure why. Perhaps it is normal.
1641          */
1642         VERB4 bb_error_msg("adjtimex:%d freq:%ld offset:%+ld status:0x%x",
1643                                 rc, tmx.freq, tmx.offset, tmx.status);
1644         G.kernel_freq_drift = tmx.freq / 65536;
1645         VERB2 bb_error_msg("update from:%s offset:%+f jitter:%f clock drift:%+.3fppm tc:%d",
1646                         p->p_dotted, offset, G.discipline_jitter, (double)tmx.freq / 65536, (int)tmx.constant);
1647
1648         return 1; /* "ok to increase poll interval" */
1649 }
1650
1651
1652 /*
1653  * We've got a new reply packet from a peer, process it
1654  * (helpers first)
1655  */
1656 static unsigned
1657 retry_interval(void)
1658 {
1659         /* Local problem, want to retry soon */
1660         unsigned interval, r;
1661         interval = RETRY_INTERVAL;
1662         r = rand();
1663         interval += r % (unsigned)(RETRY_INTERVAL / 4);
1664         VERB4 bb_error_msg("chose retry interval:%u", interval);
1665         return interval;
1666 }
1667 static unsigned
1668 poll_interval(int exponent)
1669 {
1670         unsigned interval, r, mask;
1671         exponent = G.poll_exp + exponent;
1672         if (exponent < 0)
1673                 exponent = 0;
1674         interval = 1 << exponent;
1675         mask = ((interval-1) >> 4) | 1;
1676         r = rand();
1677         interval += r & mask; /* ~ random(0..1) * interval/16 */
1678         VERB4 bb_error_msg("chose poll interval:%u (poll_exp:%d exp:%d)", interval, G.poll_exp, exponent);
1679         return interval;
1680 }
1681 static NOINLINE void
1682 recv_and_process_peer_pkt(peer_t *p)
1683 {
1684         int         rc;
1685         ssize_t     size;
1686         msg_t       msg;
1687         double      T1, T2, T3, T4;
1688         double      dv, offset;
1689         unsigned    interval;
1690         datapoint_t *datapoint;
1691         peer_t      *q;
1692
1693         offset = 0;
1694
1695         /* We can recvfrom here and check from.IP, but some multihomed
1696          * ntp servers reply from their *other IP*.
1697          * TODO: maybe we should check at least what we can: from.port == 123?
1698          */
1699         size = recv(p->p_fd, &msg, sizeof(msg), MSG_DONTWAIT);
1700         if (size == -1) {
1701                 bb_perror_msg("recv(%s) error", p->p_dotted);
1702                 if (errno == EHOSTUNREACH || errno == EHOSTDOWN
1703                  || errno == ENETUNREACH || errno == ENETDOWN
1704                  || errno == ECONNREFUSED || errno == EADDRNOTAVAIL
1705                  || errno == EAGAIN
1706                 ) {
1707 //TODO: always do this?
1708                         interval = retry_interval();
1709                         goto set_next_and_ret;
1710                 }
1711                 xfunc_die();
1712         }
1713
1714         if (size != NTP_MSGSIZE_NOAUTH && size != NTP_MSGSIZE) {
1715                 bb_error_msg("malformed packet received from %s", p->p_dotted);
1716                 return;
1717         }
1718
1719         if (msg.m_orgtime.int_partl != p->p_xmt_msg.m_xmttime.int_partl
1720          || msg.m_orgtime.fractionl != p->p_xmt_msg.m_xmttime.fractionl
1721         ) {
1722                 /* Somebody else's packet */
1723                 return;
1724         }
1725
1726         /* We do not expect any more packets from this peer for now.
1727          * Closing the socket informs kernel about it.
1728          * We open a new socket when we send a new query.
1729          */
1730         close(p->p_fd);
1731         p->p_fd = -1;
1732
1733         if ((msg.m_status & LI_ALARM) == LI_ALARM
1734          || msg.m_stratum == 0
1735          || msg.m_stratum > NTP_MAXSTRATUM
1736         ) {
1737 // TODO: stratum 0 responses may have commands in 32-bit m_refid field:
1738 // "DENY", "RSTR" - peer does not like us at all
1739 // "RATE" - peer is overloaded, reduce polling freq
1740                 bb_error_msg("reply from %s: peer is unsynced", p->p_dotted);
1741                 goto pick_normal_interval;
1742         }
1743
1744 //      /* Verify valid root distance */
1745 //      if (msg.m_rootdelay / 2 + msg.m_rootdisp >= MAXDISP || p->lastpkt_reftime > msg.m_xmt)
1746 //              return;                 /* invalid header values */
1747
1748         p->lastpkt_status = msg.m_status;
1749         p->lastpkt_stratum = msg.m_stratum;
1750         p->lastpkt_rootdelay = sfp_to_d(msg.m_rootdelay);
1751         p->lastpkt_rootdisp = sfp_to_d(msg.m_rootdisp);
1752         p->lastpkt_refid = msg.m_refid;
1753
1754         /*
1755          * From RFC 2030 (with a correction to the delay math):
1756          *
1757          * Timestamp Name          ID   When Generated
1758          * ------------------------------------------------------------
1759          * Originate Timestamp     T1   time request sent by client
1760          * Receive Timestamp       T2   time request received by server
1761          * Transmit Timestamp      T3   time reply sent by server
1762          * Destination Timestamp   T4   time reply received by client
1763          *
1764          * The roundtrip delay and local clock offset are defined as
1765          *
1766          * delay = (T4 - T1) - (T3 - T2); offset = ((T2 - T1) + (T3 - T4)) / 2
1767          */
1768         T1 = p->p_xmttime;
1769         T2 = lfp_to_d(msg.m_rectime);
1770         T3 = lfp_to_d(msg.m_xmttime);
1771         T4 = G.cur_time;
1772
1773         p->lastpkt_recv_time = T4;
1774         VERB6 bb_error_msg("%s->lastpkt_recv_time=%f", p->p_dotted, p->lastpkt_recv_time);
1775
1776         /* The delay calculation is a special case. In cases where the
1777          * server and client clocks are running at different rates and
1778          * with very fast networks, the delay can appear negative. In
1779          * order to avoid violating the Principle of Least Astonishment,
1780          * the delay is clamped not less than the system precision.
1781          */
1782         dv = p->lastpkt_delay;
1783         p->lastpkt_delay = (T4 - T1) - (T3 - T2);
1784         if (p->lastpkt_delay < G_precision_sec)
1785                 p->lastpkt_delay = G_precision_sec;
1786         /*
1787          * If this packet's delay is much bigger than the last one,
1788          * it's better to just ignore it than use its much less precise value.
1789          */
1790         if (p->reachable_bits && p->lastpkt_delay > dv * BAD_DELAY_GROWTH) {
1791                 bb_error_msg("reply from %s: delay %f is too high, ignoring", p->p_dotted, p->lastpkt_delay);
1792                 goto pick_normal_interval;
1793         }
1794
1795         p->datapoint_idx = p->reachable_bits ? (p->datapoint_idx + 1) % NUM_DATAPOINTS : 0;
1796         datapoint = &p->filter_datapoint[p->datapoint_idx];
1797         datapoint->d_recv_time = T4;
1798         datapoint->d_offset    = offset = ((T2 - T1) + (T3 - T4)) / 2;
1799         datapoint->d_dispersion = LOG2D(msg.m_precision_exp) + G_precision_sec;
1800         if (!p->reachable_bits) {
1801                 /* 1st datapoint ever - replicate offset in every element */
1802                 int i;
1803                 for (i = 0; i < NUM_DATAPOINTS; i++) {
1804                         p->filter_datapoint[i].d_offset = offset;
1805                 }
1806         }
1807
1808         p->reachable_bits |= 1;
1809         if ((MAX_VERBOSE && G.verbose) || (option_mask32 & OPT_w)) {
1810                 bb_error_msg("reply from %s: offset:%+f delay:%f status:0x%02x strat:%d refid:0x%08x rootdelay:%f reach:0x%02x",
1811                         p->p_dotted,
1812                         offset,
1813                         p->lastpkt_delay,
1814                         p->lastpkt_status,
1815                         p->lastpkt_stratum,
1816                         p->lastpkt_refid,
1817                         p->lastpkt_rootdelay,
1818                         p->reachable_bits
1819                         /* not shown: m_ppoll, m_precision_exp, m_rootdisp,
1820                          * m_reftime, m_orgtime, m_rectime, m_xmttime
1821                          */
1822                 );
1823         }
1824
1825         /* Muck with statictics and update the clock */
1826         filter_datapoints(p);
1827         q = select_and_cluster();
1828         rc = -1;
1829         if (q) {
1830                 rc = 0;
1831                 if (!(option_mask32 & OPT_w)) {
1832                         rc = update_local_clock(q);
1833                         /* If drift is dangerously large, immediately
1834                          * drop poll interval one step down.
1835                          */
1836                         if (fabs(q->filter_offset) >= POLLDOWN_OFFSET) {
1837                                 VERB4 bb_error_msg("offset:%+f > POLLDOWN_OFFSET", q->filter_offset);
1838                                 goto poll_down;
1839                         }
1840                 }
1841         }
1842         /* else: no peer selected, rc = -1: we want to poll more often */
1843
1844         if (rc != 0) {
1845                 /* Adjust the poll interval by comparing the current offset
1846                  * with the clock jitter. If the offset is less than
1847                  * the clock jitter times a constant, then the averaging interval
1848                  * is increased, otherwise it is decreased. A bit of hysteresis
1849                  * helps calm the dance. Works best using burst mode.
1850                  */
1851                 if (rc > 0 && G.offset_to_jitter_ratio <= POLLADJ_GATE) {
1852                         /* was += G.poll_exp but it is a bit
1853                          * too optimistic for my taste at high poll_exp's */
1854                         G.polladj_count += MINPOLL;
1855                         if (G.polladj_count > POLLADJ_LIMIT) {
1856                                 G.polladj_count = 0;
1857                                 if (G.poll_exp < MAXPOLL) {
1858                                         G.poll_exp++;
1859                                         VERB4 bb_error_msg("polladj: discipline_jitter:%f ++poll_exp=%d",
1860                                                         G.discipline_jitter, G.poll_exp);
1861                                 }
1862                         } else {
1863                                 VERB4 bb_error_msg("polladj: incr:%d", G.polladj_count);
1864                         }
1865                 } else {
1866                         G.polladj_count -= G.poll_exp * 2;
1867                         if (G.polladj_count < -POLLADJ_LIMIT || G.poll_exp >= BIGPOLL) {
1868  poll_down:
1869                                 G.polladj_count = 0;
1870                                 if (G.poll_exp > MINPOLL) {
1871                                         llist_t *item;
1872
1873                                         G.poll_exp--;
1874                                         /* Correct p->next_action_time in each peer
1875                                          * which waits for sending, so that they send earlier.
1876                                          * Old pp->next_action_time are on the order
1877                                          * of t + (1 << old_poll_exp) + small_random,
1878                                          * we simply need to subtract ~half of that.
1879                                          */
1880                                         for (item = G.ntp_peers; item != NULL; item = item->link) {
1881                                                 peer_t *pp = (peer_t *) item->data;
1882                                                 if (pp->p_fd < 0)
1883                                                         pp->next_action_time -= (1 << G.poll_exp);
1884                                         }
1885                                         VERB4 bb_error_msg("polladj: discipline_jitter:%f --poll_exp=%d",
1886                                                         G.discipline_jitter, G.poll_exp);
1887                                 }
1888                         } else {
1889                                 VERB4 bb_error_msg("polladj: decr:%d", G.polladj_count);
1890                         }
1891                 }
1892         }
1893
1894         /* Decide when to send new query for this peer */
1895  pick_normal_interval:
1896         interval = poll_interval(0);
1897         if (fabs(offset) >= STEP_THRESHOLD * 8 && interval > BIGOFF_INTERVAL) {
1898                 /* If we are synced, offsets are less than STEP_THRESHOLD,
1899                  * or at the very least not much larger than it.
1900                  * Now we see a largish one.
1901                  * Either this peer is feeling bad, or packet got corrupted,
1902                  * or _our_ clock is wrong now and _all_ peers will show similar
1903                  * largish offsets too.
1904                  * I observed this with laptop suspend stopping clock.
1905                  * In any case, it makes sense to make next request soonish:
1906                  * cases 1 and 2: get a better datapoint,
1907                  * case 3: allows to resync faster.
1908                  */
1909                 interval = BIGOFF_INTERVAL;
1910         }
1911
1912  set_next_and_ret:
1913         set_next(p, interval);
1914 }
1915
1916 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
1917 static NOINLINE void
1918 recv_and_process_client_pkt(void /*int fd*/)
1919 {
1920         ssize_t          size;
1921         //uint8_t          version;
1922         len_and_sockaddr *to;
1923         struct sockaddr  *from;
1924         msg_t            msg;
1925         uint8_t          query_status;
1926         l_fixedpt_t      query_xmttime;
1927
1928         to = get_sock_lsa(G_listen_fd);
1929         from = xzalloc(to->len);
1930
1931         size = recv_from_to(G_listen_fd, &msg, sizeof(msg), MSG_DONTWAIT, from, &to->u.sa, to->len);
1932         if (size != NTP_MSGSIZE_NOAUTH && size != NTP_MSGSIZE) {
1933                 char *addr;
1934                 if (size < 0) {
1935                         if (errno == EAGAIN)
1936                                 goto bail;
1937                         bb_perror_msg_and_die("recv");
1938                 }
1939                 addr = xmalloc_sockaddr2dotted_noport(from);
1940                 bb_error_msg("malformed packet received from %s: size %u", addr, (int)size);
1941                 free(addr);
1942                 goto bail;
1943         }
1944
1945         query_status = msg.m_status;
1946         query_xmttime = msg.m_xmttime;
1947
1948         /* Build a reply packet */
1949         memset(&msg, 0, sizeof(msg));
1950         msg.m_status = G.stratum < MAXSTRAT ? (G.ntp_status & LI_MASK) : LI_ALARM;
1951         msg.m_status |= (query_status & VERSION_MASK);
1952         msg.m_status |= ((query_status & MODE_MASK) == MODE_CLIENT) ?
1953                         MODE_SERVER : MODE_SYM_PAS;
1954         msg.m_stratum = G.stratum;
1955         msg.m_ppoll = G.poll_exp;
1956         msg.m_precision_exp = G_precision_exp;
1957         /* this time was obtained between poll() and recv() */
1958         msg.m_rectime = d_to_lfp(G.cur_time);
1959         msg.m_xmttime = d_to_lfp(gettime1900d()); /* this instant */
1960         if (G.peer_cnt == 0) {
1961                 /* we have no peers: "stratum 1 server" mode. reftime = our own time */
1962                 G.reftime = G.cur_time;
1963         }
1964         msg.m_reftime = d_to_lfp(G.reftime);
1965         msg.m_orgtime = query_xmttime;
1966         msg.m_rootdelay = d_to_sfp(G.rootdelay);
1967 //simple code does not do this, fix simple code!
1968         msg.m_rootdisp = d_to_sfp(G.rootdisp);
1969         //version = (query_status & VERSION_MASK); /* ... >> VERSION_SHIFT - done below instead */
1970         msg.m_refid = G.refid; // (version > (3 << VERSION_SHIFT)) ? G.refid : G.refid3;
1971
1972         /* We reply from the local address packet was sent to,
1973          * this makes to/from look swapped here: */
1974         do_sendto(G_listen_fd,
1975                 /*from:*/ &to->u.sa, /*to:*/ from, /*addrlen:*/ to->len,
1976                 &msg, size);
1977
1978  bail:
1979         free(to);
1980         free(from);
1981 }
1982 #endif
1983
1984 /* Upstream ntpd's options:
1985  *
1986  * -4   Force DNS resolution of host names to the IPv4 namespace.
1987  * -6   Force DNS resolution of host names to the IPv6 namespace.
1988  * -a   Require cryptographic authentication for broadcast client,
1989  *      multicast client and symmetric passive associations.
1990  *      This is the default.
1991  * -A   Do not require cryptographic authentication for broadcast client,
1992  *      multicast client and symmetric passive associations.
1993  *      This is almost never a good idea.
1994  * -b   Enable the client to synchronize to broadcast servers.
1995  * -c conffile
1996  *      Specify the name and path of the configuration file,
1997  *      default /etc/ntp.conf
1998  * -d   Specify debugging mode. This option may occur more than once,
1999  *      with each occurrence indicating greater detail of display.
2000  * -D level
2001  *      Specify debugging level directly.
2002  * -f driftfile
2003  *      Specify the name and path of the frequency file.
2004  *      This is the same operation as the "driftfile FILE"
2005  *      configuration command.
2006  * -g   Normally, ntpd exits with a message to the system log
2007  *      if the offset exceeds the panic threshold, which is 1000 s
2008  *      by default. This option allows the time to be set to any value
2009  *      without restriction; however, this can happen only once.
2010  *      If the threshold is exceeded after that, ntpd will exit
2011  *      with a message to the system log. This option can be used
2012  *      with the -q and -x options. See the tinker command for other options.
2013  * -i jaildir
2014  *      Chroot the server to the directory jaildir. This option also implies
2015  *      that the server attempts to drop root privileges at startup
2016  *      (otherwise, chroot gives very little additional security).
2017  *      You may need to also specify a -u option.
2018  * -k keyfile
2019  *      Specify the name and path of the symmetric key file,
2020  *      default /etc/ntp/keys. This is the same operation
2021  *      as the "keys FILE" configuration command.
2022  * -l logfile
2023  *      Specify the name and path of the log file. The default
2024  *      is the system log file. This is the same operation as
2025  *      the "logfile FILE" configuration command.
2026  * -L   Do not listen to virtual IPs. The default is to listen.
2027  * -n   Don't fork.
2028  * -N   To the extent permitted by the operating system,
2029  *      run the ntpd at the highest priority.
2030  * -p pidfile
2031  *      Specify the name and path of the file used to record the ntpd
2032  *      process ID. This is the same operation as the "pidfile FILE"
2033  *      configuration command.
2034  * -P priority
2035  *      To the extent permitted by the operating system,
2036  *      run the ntpd at the specified priority.
2037  * -q   Exit the ntpd just after the first time the clock is set.
2038  *      This behavior mimics that of the ntpdate program, which is
2039  *      to be retired. The -g and -x options can be used with this option.
2040  *      Note: The kernel time discipline is disabled with this option.
2041  * -r broadcastdelay
2042  *      Specify the default propagation delay from the broadcast/multicast
2043  *      server to this client. This is necessary only if the delay
2044  *      cannot be computed automatically by the protocol.
2045  * -s statsdir
2046  *      Specify the directory path for files created by the statistics
2047  *      facility. This is the same operation as the "statsdir DIR"
2048  *      configuration command.
2049  * -t key
2050  *      Add a key number to the trusted key list. This option can occur
2051  *      more than once.
2052  * -u user[:group]
2053  *      Specify a user, and optionally a group, to switch to.
2054  * -v variable
2055  * -V variable
2056  *      Add a system variable listed by default.
2057  * -x   Normally, the time is slewed if the offset is less than the step
2058  *      threshold, which is 128 ms by default, and stepped if above
2059  *      the threshold. This option sets the threshold to 600 s, which is
2060  *      well within the accuracy window to set the clock manually.
2061  *      Note: since the slew rate of typical Unix kernels is limited
2062  *      to 0.5 ms/s, each second of adjustment requires an amortization
2063  *      interval of 2000 s. Thus, an adjustment as much as 600 s
2064  *      will take almost 14 days to complete. This option can be used
2065  *      with the -g and -q options. See the tinker command for other options.
2066  *      Note: The kernel time discipline is disabled with this option.
2067  */
2068
2069 /* By doing init in a separate function we decrease stack usage
2070  * in main loop.
2071  */
2072 static NOINLINE void ntp_init(char **argv)
2073 {
2074         unsigned opts;
2075         llist_t *peers;
2076
2077         srand(getpid());
2078
2079         if (getuid())
2080                 bb_error_msg_and_die(bb_msg_you_must_be_root);
2081
2082         /* Set some globals */
2083         G.stratum = MAXSTRAT;
2084         if (BURSTPOLL != 0)
2085                 G.poll_exp = BURSTPOLL; /* speeds up initial sync */
2086         G.last_script_run = G.reftime = G.last_update_recv_time = gettime1900d(); /* sets G.cur_time too */
2087
2088         /* Parse options */
2089         peers = NULL;
2090         opt_complementary = "dd:p::wn"; /* d: counter; p: list; -w implies -n */
2091         opts = getopt32(argv,
2092                         "nqNx" /* compat */
2093                         "wp:S:"IF_FEATURE_NTPD_SERVER("l") /* NOT compat */
2094                         "d" /* compat */
2095                         "46aAbgL", /* compat, ignored */
2096                         &peers, &G.script_name, &G.verbose);
2097
2098 //      if (opts & OPT_x) /* disable stepping, only slew is allowed */
2099 //              G.time_was_stepped = 1;
2100         if (peers) {
2101                 while (peers)
2102                         add_peers(llist_pop(&peers));
2103         }
2104 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_CONF
2105         else {
2106                 parser_t *parser;
2107                 char *token[3];
2108
2109                 parser = config_open("/etc/ntp.conf");
2110                 while (config_read(parser, token, 3, 1, "# \t", PARSE_NORMAL)) {
2111                         if (strcmp(token[0], "server") == 0 && token[1]) {
2112                                 add_peers(token[1]);
2113                                 continue;
2114                         }
2115                         bb_error_msg("skipping %s:%u: unimplemented command '%s'",
2116                                 "/etc/ntp.conf", parser->lineno, token[0]
2117                         );
2118                 }
2119                 config_close(parser);
2120         }
2121 #endif
2122         if (G.peer_cnt == 0) {
2123                 if (!(opts & OPT_l))
2124                         bb_show_usage();
2125                 /* -l but no peers: "stratum 1 server" mode */
2126                 G.stratum = 1;
2127         }
2128         if (!(opts & OPT_n)) {
2129                 bb_daemonize_or_rexec(DAEMON_DEVNULL_STDIO, argv);
2130                 logmode = LOGMODE_NONE;
2131         }
2132 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
2133         G_listen_fd = -1;
2134         if (opts & OPT_l) {
2135                 G_listen_fd = create_and_bind_dgram_or_die(NULL, 123);
2136                 socket_want_pktinfo(G_listen_fd);
2137                 setsockopt(G_listen_fd, IPPROTO_IP, IP_TOS, &const_IPTOS_LOWDELAY, sizeof(const_IPTOS_LOWDELAY));
2138         }
2139 #endif
2140         /* I hesitate to set -20 prio. -15 should be high enough for timekeeping */
2141         if (opts & OPT_N)
2142                 setpriority(PRIO_PROCESS, 0, -15);
2143
2144         /* If network is up, syncronization occurs in ~10 seconds.
2145          * We give "ntpd -q" 10 seconds to get first reply,
2146          * then another 50 seconds to finish syncing.
2147          *
2148          * I tested ntpd 4.2.6p1 and apparently it never exits
2149          * (will try forever), but it does not feel right.
2150          * The goal of -q is to act like ntpdate: set time
2151          * after a reasonably small period of polling, or fail.
2152          */
2153         if (opts & OPT_q) {
2154                 option_mask32 |= OPT_qq;
2155                 alarm(10);
2156         }
2157
2158         bb_signals(0
2159                 | (1 << SIGTERM)
2160                 | (1 << SIGINT)
2161                 | (1 << SIGALRM)
2162                 , record_signo
2163         );
2164         bb_signals(0
2165                 | (1 << SIGPIPE)
2166                 | (1 << SIGCHLD)
2167                 , SIG_IGN
2168         );
2169 }
2170
2171 int ntpd_main(int argc UNUSED_PARAM, char **argv) MAIN_EXTERNALLY_VISIBLE;
2172 int ntpd_main(int argc UNUSED_PARAM, char **argv)
2173 {
2174 #undef G
2175         struct globals G;
2176         struct pollfd *pfd;
2177         peer_t **idx2peer;
2178         unsigned cnt;
2179
2180         memset(&G, 0, sizeof(G));
2181         SET_PTR_TO_GLOBALS(&G);
2182
2183         ntp_init(argv);
2184
2185         /* If ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER, + 1 for listen_fd: */
2186         cnt = G.peer_cnt + ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER;
2187         idx2peer = xzalloc(sizeof(idx2peer[0]) * cnt);
2188         pfd = xzalloc(sizeof(pfd[0]) * cnt);
2189
2190         /* Countdown: we never sync before we sent INITIAL_SAMPLES+1
2191          * packets to each peer.
2192          * NB: if some peer is not responding, we may end up sending
2193          * fewer packets to it and more to other peers.
2194          * NB2: sync usually happens using INITIAL_SAMPLES packets,
2195          * since last reply does not come back instantaneously.
2196          */
2197         cnt = G.peer_cnt * (INITIAL_SAMPLES + 1);
2198
2199         write_pidfile(CONFIG_PID_FILE_PATH "/ntpd.pid");
2200
2201         while (!bb_got_signal) {
2202                 llist_t *item;
2203                 unsigned i, j;
2204                 int nfds, timeout;
2205                 double nextaction;
2206
2207                 /* Nothing between here and poll() blocks for any significant time */
2208
2209                 nextaction = G.cur_time + 3600;
2210
2211                 i = 0;
2212 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
2213                 if (G_listen_fd != -1) {
2214                         pfd[0].fd = G_listen_fd;
2215                         pfd[0].events = POLLIN;
2216                         i++;
2217                 }
2218 #endif
2219                 /* Pass over peer list, send requests, time out on receives */
2220                 for (item = G.ntp_peers; item != NULL; item = item->link) {
2221                         peer_t *p = (peer_t *) item->data;
2222
2223                         if (p->next_action_time <= G.cur_time) {
2224                                 if (p->p_fd == -1) {
2225                                         /* Time to send new req */
2226                                         if (--cnt == 0) {
2227                                                 G.initial_poll_complete = 1;
2228                                         }
2229                                         send_query_to_peer(p);
2230                                 } else {
2231                                         /* Timed out waiting for reply */
2232                                         close(p->p_fd);
2233                                         p->p_fd = -1;
2234                                         timeout = poll_interval(-2); /* -2: try a bit sooner */
2235                                         bb_error_msg("timed out waiting for %s, reach 0x%02x, next query in %us",
2236                                                         p->p_dotted, p->reachable_bits, timeout);
2237                                         set_next(p, timeout);
2238                                 }
2239                         }
2240
2241                         if (p->next_action_time < nextaction)
2242                                 nextaction = p->next_action_time;
2243
2244                         if (p->p_fd >= 0) {
2245                                 /* Wait for reply from this peer */
2246                                 pfd[i].fd = p->p_fd;
2247                                 pfd[i].events = POLLIN;
2248                                 idx2peer[i] = p;
2249                                 i++;
2250                         }
2251                 }
2252
2253                 timeout = nextaction - G.cur_time;
2254                 if (timeout < 0)
2255                         timeout = 0;
2256                 timeout++; /* (nextaction - G.cur_time) rounds down, compensating */
2257
2258                 /* Here we may block */
2259                 VERB2 {
2260                         if (i > (ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER && G_listen_fd != -1)) {
2261                                 /* We wait for at least one reply.
2262                                  * Poll for it, without wasting time for message.
2263                                  * Since replies often come under 1 second, this also
2264                                  * reduces clutter in logs.
2265                                  */
2266                                 nfds = poll(pfd, i, 1000);
2267                                 if (nfds != 0)
2268                                         goto did_poll;
2269                                 if (--timeout <= 0)
2270                                         goto did_poll;
2271                         }
2272                         bb_error_msg("poll:%us sockets:%u interval:%us", timeout, i, 1 << G.poll_exp);
2273                 }
2274                 nfds = poll(pfd, i, timeout * 1000);
2275  did_poll:
2276                 gettime1900d(); /* sets G.cur_time */
2277                 if (nfds <= 0) {
2278                         if (!bb_got_signal /* poll wasn't interrupted by a signal */
2279                          && G.cur_time - G.last_script_run > 11*60
2280                         ) {
2281                                 /* Useful for updating battery-backed RTC and such */
2282                                 run_script("periodic", G.last_update_offset);
2283                                 gettime1900d(); /* sets G.cur_time */
2284                         }
2285                         goto check_unsync;
2286                 }
2287
2288                 /* Process any received packets */
2289                 j = 0;
2290 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
2291                 if (G.listen_fd != -1) {
2292                         if (pfd[0].revents /* & (POLLIN|POLLERR)*/) {
2293                                 nfds--;
2294                                 recv_and_process_client_pkt(/*G.listen_fd*/);
2295                                 gettime1900d(); /* sets G.cur_time */
2296                         }
2297                         j = 1;
2298                 }
2299 #endif
2300                 for (; nfds != 0 && j < i; j++) {
2301                         if (pfd[j].revents /* & (POLLIN|POLLERR)*/) {
2302                                 /*
2303                                  * At init, alarm was set to 10 sec.
2304                                  * Now we did get a reply.
2305                                  * Increase timeout to 50 seconds to finish syncing.
2306                                  */
2307                                 if (option_mask32 & OPT_qq) {
2308                                         option_mask32 &= ~OPT_qq;
2309                                         alarm(50);
2310                                 }
2311                                 nfds--;
2312                                 recv_and_process_peer_pkt(idx2peer[j]);
2313                                 gettime1900d(); /* sets G.cur_time */
2314                         }
2315                 }
2316
2317  check_unsync:
2318                 if (G.ntp_peers && G.stratum != MAXSTRAT) {
2319                         for (item = G.ntp_peers; item != NULL; item = item->link) {
2320                                 peer_t *p = (peer_t *) item->data;
2321                                 if (p->reachable_bits)
2322                                         goto have_reachable_peer;
2323                         }
2324                         /* No peer responded for last 8 packets, panic */
2325                         G.polladj_count = 0;
2326                         G.poll_exp = MINPOLL;
2327                         G.stratum = MAXSTRAT;
2328                         run_script("unsync", 0.0);
2329  have_reachable_peer: ;
2330                 }
2331         } /* while (!bb_got_signal) */
2332
2333         remove_pidfile(CONFIG_PID_FILE_PATH "/ntpd.pid");
2334         kill_myself_with_sig(bb_got_signal);
2335 }
2336
2337
2338
2339
2340
2341
2342 /*** openntpd-4.6 uses only adjtime, not adjtimex ***/
2343
2344 /*** ntp-4.2.6/ntpd/ntp_loopfilter.c - adjtimex usage ***/
2345
2346 #if 0
2347 static double
2348 direct_freq(double fp_offset)
2349 {
2350 #ifdef KERNEL_PLL
2351         /*
2352          * If the kernel is enabled, we need the residual offset to
2353          * calculate the frequency correction.
2354          */
2355         if (pll_control && kern_enable) {
2356                 memset(&ntv, 0, sizeof(ntv));
2357                 ntp_adjtime(&ntv);
2358 #ifdef STA_NANO
2359                 clock_offset = ntv.offset / 1e9;
2360 #else /* STA_NANO */
2361                 clock_offset = ntv.offset / 1e6;
2362 #endif /* STA_NANO */
2363                 drift_comp = FREQTOD(ntv.freq);
2364         }
2365 #endif /* KERNEL_PLL */
2366         set_freq((fp_offset - clock_offset) / (current_time - clock_epoch) + drift_comp);
2367         wander_resid = 0;
2368         return drift_comp;
2369 }
2370
2371 static void
2372 set_freq(double freq) /* frequency update */
2373 {
2374         char tbuf[80];
2375
2376         drift_comp = freq;
2377
2378 #ifdef KERNEL_PLL
2379         /*
2380          * If the kernel is enabled, update the kernel frequency.
2381          */
2382         if (pll_control && kern_enable) {
2383                 memset(&ntv, 0, sizeof(ntv));
2384                 ntv.modes = MOD_FREQUENCY;
2385                 ntv.freq = DTOFREQ(drift_comp);
2386                 ntp_adjtime(&ntv);
2387                 snprintf(tbuf, sizeof(tbuf), "kernel %.3f PPM", drift_comp * 1e6);
2388                 report_event(EVNT_FSET, NULL, tbuf);
2389         } else {
2390                 snprintf(tbuf, sizeof(tbuf), "ntpd %.3f PPM", drift_comp * 1e6);
2391                 report_event(EVNT_FSET, NULL, tbuf);
2392         }
2393 #else /* KERNEL_PLL */
2394         snprintf(tbuf, sizeof(tbuf), "ntpd %.3f PPM", drift_comp * 1e6);
2395         report_event(EVNT_FSET, NULL, tbuf);
2396 #endif /* KERNEL_PLL */
2397 }
2398
2399 ...
2400 ...
2401 ...
2402
2403 #ifdef KERNEL_PLL
2404         /*
2405          * This code segment works when clock adjustments are made using
2406          * precision time kernel support and the ntp_adjtime() system
2407          * call. This support is available in Solaris 2.6 and later,
2408          * Digital Unix 4.0 and later, FreeBSD, Linux and specially
2409          * modified kernels for HP-UX 9 and Ultrix 4. In the case of the
2410          * DECstation 5000/240 and Alpha AXP, additional kernel
2411          * modifications provide a true microsecond clock and nanosecond
2412          * clock, respectively.
2413          *
2414          * Important note: The kernel discipline is used only if the
2415          * step threshold is less than 0.5 s, as anything higher can
2416          * lead to overflow problems. This might occur if some misguided
2417          * lad set the step threshold to something ridiculous.
2418          */
2419         if (pll_control && kern_enable) {
2420
2421 #define MOD_BITS (MOD_OFFSET | MOD_MAXERROR | MOD_ESTERROR | MOD_STATUS | MOD_TIMECONST)
2422
2423                 /*
2424                  * We initialize the structure for the ntp_adjtime()
2425                  * system call. We have to convert everything to
2426                  * microseconds or nanoseconds first. Do not update the
2427                  * system variables if the ext_enable flag is set. In
2428                  * this case, the external clock driver will update the
2429                  * variables, which will be read later by the local
2430                  * clock driver. Afterwards, remember the time and
2431                  * frequency offsets for jitter and stability values and
2432                  * to update the frequency file.
2433                  */
2434                 memset(&ntv,  0, sizeof(ntv));
2435                 if (ext_enable) {
2436                         ntv.modes = MOD_STATUS;
2437                 } else {
2438 #ifdef STA_NANO
2439                         ntv.modes = MOD_BITS | MOD_NANO;
2440 #else /* STA_NANO */
2441                         ntv.modes = MOD_BITS;
2442 #endif /* STA_NANO */
2443                         if (clock_offset < 0)
2444                                 dtemp = -.5;
2445                         else
2446                                 dtemp = .5;
2447 #ifdef STA_NANO
2448                         ntv.offset = (int32)(clock_offset * 1e9 + dtemp);
2449                         ntv.constant = sys_poll;
2450 #else /* STA_NANO */
2451                         ntv.offset = (int32)(clock_offset * 1e6 + dtemp);
2452                         ntv.constant = sys_poll - 4;
2453 #endif /* STA_NANO */
2454                         ntv.esterror = (u_int32)(clock_jitter * 1e6);
2455                         ntv.maxerror = (u_int32)((sys_rootdelay / 2 + sys_rootdisp) * 1e6);
2456                         ntv.status = STA_PLL;
2457
2458                         /*
2459                          * Enable/disable the PPS if requested.
2460                          */
2461                         if (pps_enable) {
2462                                 if (!(pll_status & STA_PPSTIME))
2463                                         report_event(EVNT_KERN,
2464                                                 NULL, "PPS enabled");
2465                                 ntv.status |= STA_PPSTIME | STA_PPSFREQ;
2466                         } else {
2467                                 if (pll_status & STA_PPSTIME)
2468                                         report_event(EVNT_KERN,
2469                                                 NULL, "PPS disabled");
2470                                 ntv.status &= ~(STA_PPSTIME | STA_PPSFREQ);
2471                         }
2472                         if (sys_leap == LEAP_ADDSECOND)
2473                                 ntv.status |= STA_INS;
2474                         else if (sys_leap == LEAP_DELSECOND)
2475                                 ntv.status |= STA_DEL;
2476                 }
2477
2478                 /*
2479                  * Pass the stuff to the kernel. If it squeals, turn off
2480                  * the pps. In any case, fetch the kernel offset,
2481                  * frequency and jitter.
2482                  */
2483                 if (ntp_adjtime(&ntv) == TIME_ERROR) {
2484                         if (!(ntv.status & STA_PPSSIGNAL))
2485                                 report_event(EVNT_KERN, NULL,
2486                                                 "PPS no signal");
2487                 }
2488                 pll_status = ntv.status;
2489 #ifdef STA_NANO
2490                 clock_offset = ntv.offset / 1e9;
2491 #else /* STA_NANO */
2492                 clock_offset = ntv.offset / 1e6;
2493 #endif /* STA_NANO */
2494                 clock_frequency = FREQTOD(ntv.freq);
2495
2496                 /*
2497                  * If the kernel PPS is lit, monitor its performance.
2498                  */
2499                 if (ntv.status & STA_PPSTIME) {
2500 #ifdef STA_NANO
2501                         clock_jitter = ntv.jitter / 1e9;
2502 #else /* STA_NANO */
2503                         clock_jitter = ntv.jitter / 1e6;
2504 #endif /* STA_NANO */
2505                 }
2506
2507 #if defined(STA_NANO) && NTP_API == 4
2508                 /*
2509                  * If the TAI changes, update the kernel TAI.
2510                  */
2511                 if (loop_tai != sys_tai) {
2512                         loop_tai = sys_tai;
2513                         ntv.modes = MOD_TAI;
2514                         ntv.constant = sys_tai;
2515                         ntp_adjtime(&ntv);
2516                 }
2517 #endif /* STA_NANO */
2518         }
2519 #endif /* KERNEL_PLL */
2520 #endif