ntpd: improve treatment of DNS resolution failures
[oweals/busybox.git] / networking / ntpd.c
1 /*
2  * NTP client/server, based on OpenNTPD 3.9p1
3  *
4  * Busybox port author: Adam Tkac (C) 2009 <vonsch@gmail.com>
5  *
6  * OpenNTPd 3.9p1 copyright holders:
7  *   Copyright (c) 2003, 2004 Henning Brauer <henning@openbsd.org>
8  *   Copyright (c) 2004 Alexander Guy <alexander.guy@andern.org>
9  *
10  * OpenNTPd code is licensed under ISC-style licence:
11  *
12  * Permission to use, copy, modify, and distribute this software for any
13  * purpose with or without fee is hereby granted, provided that the above
14  * copyright notice and this permission notice appear in all copies.
15  *
16  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS" AND THE AUTHOR DISCLAIMS ALL WARRANTIES
17  * WITH REGARD TO THIS SOFTWARE INCLUDING ALL IMPLIED WARRANTIES OF
18  * MERCHANTABILITY AND FITNESS. IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR
19  * ANY SPECIAL, DIRECT, INDIRECT, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES OR ANY DAMAGES
20  * WHATSOEVER RESULTING FROM LOSS OF MIND, USE, DATA OR PROFITS, WHETHER
21  * IN AN ACTION OF CONTRACT, NEGLIGENCE OR OTHER TORTIOUS ACTION, ARISING
22  * OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE USE OR PERFORMANCE OF THIS SOFTWARE.
23  ***********************************************************************
24  *
25  * Parts of OpenNTPD clock syncronization code is replaced by
26  * code which is based on ntp-4.2.6, which carries the following
27  * copyright notice:
28  *
29  * Copyright (c) University of Delaware 1992-2009
30  *
31  * Permission to use, copy, modify, and distribute this software and
32  * its documentation for any purpose with or without fee is hereby
33  * granted, provided that the above copyright notice appears in all
34  * copies and that both the copyright notice and this permission
35  * notice appear in supporting documentation, and that the name
36  * University of Delaware not be used in advertising or publicity
37  * pertaining to distribution of the software without specific,
38  * written prior permission. The University of Delaware makes no
39  * representations about the suitability this software for any
40  * purpose. It is provided "as is" without express or implied warranty.
41  ***********************************************************************
42  */
43 //config:config NTPD
44 //config:       bool "ntpd (17 kb)"
45 //config:       default y
46 //config:       select PLATFORM_LINUX
47 //config:       help
48 //config:       The NTP client/server daemon.
49 //config:
50 //config:config FEATURE_NTPD_SERVER
51 //config:       bool "Make ntpd usable as a NTP server"
52 //config:       default y
53 //config:       depends on NTPD
54 //config:       help
55 //config:       Make ntpd usable as a NTP server. If you disable this option
56 //config:       ntpd will be usable only as a NTP client.
57 //config:
58 //config:config FEATURE_NTPD_CONF
59 //config:       bool "Make ntpd understand /etc/ntp.conf"
60 //config:       default y
61 //config:       depends on NTPD
62 //config:       help
63 //config:       Make ntpd look in /etc/ntp.conf for peers. Only "server address"
64 //config:       is supported.
65
66 //applet:IF_NTPD(APPLET(ntpd, BB_DIR_USR_SBIN, BB_SUID_DROP))
67
68 //kbuild:lib-$(CONFIG_NTPD) += ntpd.o
69
70 //usage:#define ntpd_trivial_usage
71 //usage:        "[-dnqNw"IF_FEATURE_NTPD_SERVER("l -I IFACE")"] [-S PROG] [-p PEER]..."
72 //usage:#define ntpd_full_usage "\n\n"
73 //usage:       "NTP client/server\n"
74 //usage:     "\n        -d      Verbose"
75 //usage:     "\n        -n      Do not daemonize"
76 //usage:     "\n        -q      Quit after clock is set"
77 //usage:     "\n        -N      Run at high priority"
78 //usage:     "\n        -w      Do not set time (only query peers), implies -n"
79 //usage:     "\n        -S PROG Run PROG after stepping time, stratum change, and every 11 mins"
80 //usage:     "\n        -p PEER Obtain time from PEER (may be repeated)"
81 //usage:        IF_FEATURE_NTPD_CONF(
82 //usage:     "\n                If -p is not given, 'server HOST' lines"
83 //usage:     "\n                from /etc/ntp.conf are used"
84 //usage:        )
85 //usage:        IF_FEATURE_NTPD_SERVER(
86 //usage:     "\n        -l      Also run as server on port 123"
87 //usage:     "\n        -I IFACE Bind server to IFACE, implies -l"
88 //usage:        )
89
90 // -l and -p options are not compatible with "standard" ntpd:
91 // it has them as "-l logfile" and "-p pidfile".
92 // -S and -w are not compat either, "standard" ntpd has no such opts.
93
94 #include "libbb.h"
95 #include <math.h>
96 #include <netinet/ip.h> /* For IPTOS_LOWDELAY definition */
97 #include <sys/resource.h> /* setpriority */
98 #include <sys/timex.h>
99 #ifndef IPTOS_LOWDELAY
100 # define IPTOS_LOWDELAY 0x10
101 #endif
102
103
104 /* Verbosity control (max level of -dddd options accepted).
105  * max 6 is very talkative (and bloated). 3 is non-bloated,
106  * production level setting.
107  */
108 #define MAX_VERBOSE     3
109
110
111 /* High-level description of the algorithm:
112  *
113  * We start running with very small poll_exp, BURSTPOLL,
114  * in order to quickly accumulate INITIAL_SAMPLES datapoints
115  * for each peer. Then, time is stepped if the offset is larger
116  * than STEP_THRESHOLD, otherwise it isn't; anyway, we enlarge
117  * poll_exp to MINPOLL and enter frequency measurement step:
118  * we collect new datapoints but ignore them for WATCH_THRESHOLD
119  * seconds. After WATCH_THRESHOLD seconds we look at accumulated
120  * offset and estimate frequency drift.
121  *
122  * (frequency measurement step seems to not be strictly needed,
123  * it is conditionally disabled with USING_INITIAL_FREQ_ESTIMATION
124  * define set to 0)
125  *
126  * After this, we enter "steady state": we collect a datapoint,
127  * we select the best peer, if this datapoint is not a new one
128  * (IOW: if this datapoint isn't for selected peer), sleep
129  * and collect another one; otherwise, use its offset to update
130  * frequency drift, if offset is somewhat large, reduce poll_exp,
131  * otherwise increase poll_exp.
132  *
133  * If offset is larger than STEP_THRESHOLD, which shouldn't normally
134  * happen, we assume that something "bad" happened (computer
135  * was hibernated, someone set totally wrong date, etc),
136  * then the time is stepped, all datapoints are discarded,
137  * and we go back to steady state.
138  *
139  * Made some changes to speed up re-syncing after our clock goes bad
140  * (tested with suspending my laptop):
141  * - if largish offset (>= STEP_THRESHOLD == 1 sec) is seen
142  *   from a peer, schedule next query for this peer soon
143  *   without drastically lowering poll interval for everybody.
144  *   This makes us collect enough data for step much faster:
145  *   e.g. at poll = 10 (1024 secs), step was done within 5 minutes
146  *   after first reply which indicated that our clock is 14 seconds off.
147  * - on step, do not discard d_dispersion data of the existing datapoints,
148  *   do not clear reachable_bits. This prevents discarding first ~8
149  *   datapoints after the step.
150  */
151
152 #define INITIAL_SAMPLES    4    /* how many samples do we want for init */
153 #define BAD_DELAY_GROWTH   4    /* drop packet if its delay grew by more than this */
154
155 #define RETRY_INTERVAL    32    /* on send/recv error, retry in N secs (need to be power of 2) */
156 #define NOREPLY_INTERVAL 512    /* sent, but got no reply: cap next query by this many seconds */
157 #define RESPONSE_INTERVAL 16    /* wait for reply up to N secs */
158 #define HOSTNAME_INTERVAL  4    /* hostname lookup failed. Wait N * peer->dns_errors secs for next try */
159 #define DNS_ERRORS_CAP  0x3f    /* peer->dns_errors is in [0..63] */
160
161 /* Step threshold (sec). std ntpd uses 0.128.
162  */
163 #define STEP_THRESHOLD     1
164 /* Slew threshold (sec): adjtimex() won't accept offsets larger than this.
165  * Using exact power of 2 (1/8) results in smaller code
166  */
167 #define SLEW_THRESHOLD 0.125
168 /* Stepout threshold (sec). std ntpd uses 900 (11 mins (!)) */
169 #define WATCH_THRESHOLD  128
170 /* NB: set WATCH_THRESHOLD to ~60 when debugging to save time) */
171 //UNUSED: #define PANIC_THRESHOLD 1000    /* panic threshold (sec) */
172
173 /*
174  * If we got |offset| > BIGOFF from a peer, cap next query interval
175  * for this peer by this many seconds:
176  */
177 #define BIGOFF          STEP_THRESHOLD
178 #define BIGOFF_INTERVAL (1 << 7) /* 128 s */
179
180 #define FREQ_TOLERANCE  0.000015 /* frequency tolerance (15 PPM) */
181 #define BURSTPOLL       0       /* initial poll */
182 #define MINPOLL         5       /* minimum poll interval. std ntpd uses 6 (6: 64 sec) */
183 /*
184  * If offset > discipline_jitter * POLLADJ_GATE, and poll interval is > 2^BIGPOLL,
185  * then it is decreased _at once_. (If <= 2^BIGPOLL, it will be decreased _eventually_).
186  */
187 #define BIGPOLL         9       /* 2^9 sec ~= 8.5 min */
188 #define MAXPOLL         12      /* maximum poll interval (12: 1.1h, 17: 36.4h). std ntpd uses 17 */
189 /*
190  * Actively lower poll when we see such big offsets.
191  * With SLEW_THRESHOLD = 0.125, it means we try to sync more aggressively
192  * if offset increases over ~0.04 sec
193  */
194 //#define POLLDOWN_OFFSET (SLEW_THRESHOLD / 3)
195 #define MINDISP         0.01    /* minimum dispersion (sec) */
196 #define MAXDISP         16      /* maximum dispersion (sec) */
197 #define MAXSTRAT        16      /* maximum stratum (infinity metric) */
198 #define MAXDIST         1       /* distance threshold (sec) */
199 #define MIN_SELECTED    1       /* minimum intersection survivors */
200 #define MIN_CLUSTERED   3       /* minimum cluster survivors */
201
202 #define MAXDRIFT        0.000500 /* frequency drift we can correct (500 PPM) */
203
204 /* Poll-adjust threshold.
205  * When we see that offset is small enough compared to discipline jitter,
206  * we grow a counter: += MINPOLL. When counter goes over POLLADJ_LIMIT,
207  * we poll_exp++. If offset isn't small, counter -= poll_exp*2,
208  * and when it goes below -POLLADJ_LIMIT, we poll_exp--.
209  * (Bumped from 30 to 40 since otherwise I often see poll_exp going *2* steps down)
210  */
211 #define POLLADJ_LIMIT   40
212 /* If offset < discipline_jitter * POLLADJ_GATE, then we decide to increase
213  * poll interval (we think we can't improve timekeeping
214  * by staying at smaller poll).
215  */
216 #define POLLADJ_GATE    4
217 #define TIMECONST_HACK_GATE 2
218 /* Compromise Allan intercept (sec). doc uses 1500, std ntpd uses 512 */
219 #define ALLAN           512
220 /* PLL loop gain */
221 #define PLL             65536
222 /* FLL loop gain [why it depends on MAXPOLL??] */
223 #define FLL             (MAXPOLL + 1)
224 /* Parameter averaging constant */
225 #define AVG             4
226
227
228 enum {
229         NTP_VERSION     = 4,
230         NTP_MAXSTRATUM  = 15,
231
232         NTP_DIGESTSIZE     = 16,
233         NTP_MSGSIZE_NOAUTH = 48,
234         NTP_MSGSIZE        = (NTP_MSGSIZE_NOAUTH + 4 + NTP_DIGESTSIZE),
235
236         /* Status Masks */
237         MODE_MASK       = (7 << 0),
238         VERSION_MASK    = (7 << 3),
239         VERSION_SHIFT   = 3,
240         LI_MASK         = (3 << 6),
241
242         /* Leap Second Codes (high order two bits of m_status) */
243         LI_NOWARNING    = (0 << 6),    /* no warning */
244         LI_PLUSSEC      = (1 << 6),    /* add a second (61 seconds) */
245         LI_MINUSSEC     = (2 << 6),    /* minus a second (59 seconds) */
246         LI_ALARM        = (3 << 6),    /* alarm condition */
247
248         /* Mode values */
249         MODE_RES0       = 0,    /* reserved */
250         MODE_SYM_ACT    = 1,    /* symmetric active */
251         MODE_SYM_PAS    = 2,    /* symmetric passive */
252         MODE_CLIENT     = 3,    /* client */
253         MODE_SERVER     = 4,    /* server */
254         MODE_BROADCAST  = 5,    /* broadcast */
255         MODE_RES1       = 6,    /* reserved for NTP control message */
256         MODE_RES2       = 7,    /* reserved for private use */
257 };
258
259 //TODO: better base selection
260 #define OFFSET_1900_1970 2208988800UL  /* 1970 - 1900 in seconds */
261
262 #define NUM_DATAPOINTS  8
263
264 typedef struct {
265         uint32_t int_partl;
266         uint32_t fractionl;
267 } l_fixedpt_t;
268
269 typedef struct {
270         uint16_t int_parts;
271         uint16_t fractions;
272 } s_fixedpt_t;
273
274 typedef struct {
275         uint8_t     m_status;     /* status of local clock and leap info */
276         uint8_t     m_stratum;
277         uint8_t     m_ppoll;      /* poll value */
278         int8_t      m_precision_exp;
279         s_fixedpt_t m_rootdelay;
280         s_fixedpt_t m_rootdisp;
281         uint32_t    m_refid;
282         l_fixedpt_t m_reftime;
283         l_fixedpt_t m_orgtime;
284         l_fixedpt_t m_rectime;
285         l_fixedpt_t m_xmttime;
286         uint32_t    m_keyid;
287         uint8_t     m_digest[NTP_DIGESTSIZE];
288 } msg_t;
289
290 typedef struct {
291         double d_offset;
292         double d_recv_time;
293         double d_dispersion;
294 } datapoint_t;
295
296 typedef struct {
297         len_and_sockaddr *p_lsa;
298         char             *p_dotted;
299         int              p_fd;
300         int              datapoint_idx;
301         uint32_t         lastpkt_refid;
302         uint8_t          lastpkt_status;
303         uint8_t          lastpkt_stratum;
304         uint8_t          reachable_bits;
305         uint8_t          dns_errors;
306         /* when to send new query (if p_fd == -1)
307          * or when receive times out (if p_fd >= 0): */
308         double           next_action_time;
309         double           p_xmttime;
310         double           p_raw_delay;
311         /* p_raw_delay is set even by "high delay" packets */
312         /* lastpkt_delay isn't */
313         double           lastpkt_recv_time;
314         double           lastpkt_delay;
315         double           lastpkt_rootdelay;
316         double           lastpkt_rootdisp;
317         /* produced by filter algorithm: */
318         double           filter_offset;
319         double           filter_dispersion;
320         double           filter_jitter;
321         datapoint_t      filter_datapoint[NUM_DATAPOINTS];
322         /* last sent packet: */
323         msg_t            p_xmt_msg;
324         char             p_hostname[1];
325 } peer_t;
326
327
328 #define USING_KERNEL_PLL_LOOP          1
329 #define USING_INITIAL_FREQ_ESTIMATION  0
330
331 enum {
332         OPT_n = (1 << 0),
333         OPT_q = (1 << 1),
334         OPT_N = (1 << 2),
335         OPT_x = (1 << 3),
336         /* Insert new options above this line. */
337         /* Non-compat options: */
338         OPT_w = (1 << 4),
339         OPT_p = (1 << 5),
340         OPT_S = (1 << 6),
341         OPT_l = (1 << 7) * ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER,
342         OPT_I = (1 << 8) * ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER,
343         /* We hijack some bits for other purposes */
344         OPT_qq = (1 << 31),
345 };
346
347 struct globals {
348         double   cur_time;
349         /* total round trip delay to currently selected reference clock */
350         double   rootdelay;
351         /* reference timestamp: time when the system clock was last set or corrected */
352         double   reftime;
353         /* total dispersion to currently selected reference clock */
354         double   rootdisp;
355
356         double   last_script_run;
357         char     *script_name;
358         llist_t  *ntp_peers;
359 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
360         int      listen_fd;
361         char     *if_name;
362 # define G_listen_fd (G.listen_fd)
363 #else
364 # define G_listen_fd (-1)
365 #endif
366         unsigned verbose;
367         unsigned peer_cnt;
368         /* refid: 32-bit code identifying the particular server or reference clock
369          * in stratum 0 packets this is a four-character ASCII string,
370          * called the kiss code, used for debugging and monitoring
371          * in stratum 1 packets this is a four-character ASCII string
372          * assigned to the reference clock by IANA. Example: "GPS "
373          * in stratum 2+ packets, it's IPv4 address or 4 first bytes
374          * of MD5 hash of IPv6
375          */
376         uint32_t refid;
377         uint8_t  ntp_status;
378         /* precision is defined as the larger of the resolution and time to
379          * read the clock, in log2 units.  For instance, the precision of a
380          * mains-frequency clock incrementing at 60 Hz is 16 ms, even when the
381          * system clock hardware representation is to the nanosecond.
382          *
383          * Delays, jitters of various kinds are clamped down to precision.
384          *
385          * If precision_sec is too large, discipline_jitter gets clamped to it
386          * and if offset is smaller than discipline_jitter * POLLADJ_GATE, poll
387          * interval grows even though we really can benefit from staying at
388          * smaller one, collecting non-lagged datapoits and correcting offset.
389          * (Lagged datapoits exist when poll_exp is large but we still have
390          * systematic offset error - the time distance between datapoints
391          * is significant and older datapoints have smaller offsets.
392          * This makes our offset estimation a bit smaller than reality)
393          * Due to this effect, setting G_precision_sec close to
394          * STEP_THRESHOLD isn't such a good idea - offsets may grow
395          * too big and we will step. I observed it with -6.
396          *
397          * OTOH, setting precision_sec far too small would result in futile
398          * attempts to synchronize to an unachievable precision.
399          *
400          * -6 is 1/64 sec, -7 is 1/128 sec and so on.
401          * -8 is 1/256 ~= 0.003906 (worked well for me --vda)
402          * -9 is 1/512 ~= 0.001953 (let's try this for some time)
403          */
404 #define G_precision_exp  -9
405         /*
406          * G_precision_exp is used only for construction outgoing packets.
407          * It's ok to set G_precision_sec to a slightly different value
408          * (One which is "nicer looking" in logs).
409          * Exact value would be (1.0 / (1 << (- G_precision_exp))):
410          */
411 #define G_precision_sec  0.002
412         uint8_t  stratum;
413
414 #define STATE_NSET      0       /* initial state, "nothing is set" */
415 //#define STATE_FSET    1       /* frequency set from file */
416 //#define STATE_SPIK    2       /* spike detected */
417 //#define STATE_FREQ    3       /* initial frequency */
418 #define STATE_SYNC      4       /* clock synchronized (normal operation) */
419         uint8_t  discipline_state;      // doc calls it c.state
420         uint8_t  poll_exp;              // s.poll
421         int      polladj_count;         // c.count
422         long     kernel_freq_drift;
423         peer_t   *last_update_peer;
424         double   last_update_offset;    // c.last
425         double   last_update_recv_time; // s.t
426         double   discipline_jitter;     // c.jitter
427         /* Since we only compare it with ints, can simplify code
428          * by not making this variable floating point:
429          */
430         unsigned offset_to_jitter_ratio;
431         //double   cluster_offset;        // s.offset
432         //double   cluster_jitter;        // s.jitter
433 #if !USING_KERNEL_PLL_LOOP
434         double   discipline_freq_drift; // c.freq
435         /* Maybe conditionally calculate wander? it's used only for logging */
436         double   discipline_wander;     // c.wander
437 #endif
438 };
439 #define G (*ptr_to_globals)
440
441
442 #define VERB1 if (MAX_VERBOSE && G.verbose)
443 #define VERB2 if (MAX_VERBOSE >= 2 && G.verbose >= 2)
444 #define VERB3 if (MAX_VERBOSE >= 3 && G.verbose >= 3)
445 #define VERB4 if (MAX_VERBOSE >= 4 && G.verbose >= 4)
446 #define VERB5 if (MAX_VERBOSE >= 5 && G.verbose >= 5)
447 #define VERB6 if (MAX_VERBOSE >= 6 && G.verbose >= 6)
448
449
450 static double LOG2D(int a)
451 {
452         if (a < 0)
453                 return 1.0 / (1UL << -a);
454         return 1UL << a;
455 }
456 static ALWAYS_INLINE double SQUARE(double x)
457 {
458         return x * x;
459 }
460 static ALWAYS_INLINE double MAXD(double a, double b)
461 {
462         if (a > b)
463                 return a;
464         return b;
465 }
466 static ALWAYS_INLINE double MIND(double a, double b)
467 {
468         if (a < b)
469                 return a;
470         return b;
471 }
472 static NOINLINE double my_SQRT(double X)
473 {
474         union {
475                 float   f;
476                 int32_t i;
477         } v;
478         double invsqrt;
479         double Xhalf = X * 0.5;
480
481         /* Fast and good approximation to 1/sqrt(X), black magic */
482         v.f = X;
483         /*v.i = 0x5f3759df - (v.i >> 1);*/
484         v.i = 0x5f375a86 - (v.i >> 1); /* - this constant is slightly better */
485         invsqrt = v.f; /* better than 0.2% accuracy */
486
487         /* Refining it using Newton's method: x1 = x0 - f(x0)/f'(x0)
488          * f(x) = 1/(x*x) - X  (f==0 when x = 1/sqrt(X))
489          * f'(x) = -2/(x*x*x)
490          * f(x)/f'(x) = (X - 1/(x*x)) / (2/(x*x*x)) = X*x*x*x/2 - x/2
491          * x1 = x0 - (X*x0*x0*x0/2 - x0/2) = 1.5*x0 - X*x0*x0*x0/2 = x0*(1.5 - (X/2)*x0*x0)
492          */
493         invsqrt = invsqrt * (1.5 - Xhalf * invsqrt * invsqrt); /* ~0.05% accuracy */
494         /* invsqrt = invsqrt * (1.5 - Xhalf * invsqrt * invsqrt); 2nd iter: ~0.0001% accuracy */
495         /* With 4 iterations, more than half results will be exact,
496          * at 6th iterations result stabilizes with about 72% results exact.
497          * We are well satisfied with 0.05% accuracy.
498          */
499
500         return X * invsqrt; /* X * 1/sqrt(X) ~= sqrt(X) */
501 }
502 static ALWAYS_INLINE double SQRT(double X)
503 {
504         /* If this arch doesn't use IEEE 754 floats, fall back to using libm */
505         if (sizeof(float) != 4)
506                 return sqrt(X);
507
508         /* This avoids needing libm, saves about 0.5k on x86-32 */
509         return my_SQRT(X);
510 }
511
512 static double
513 gettime1900d(void)
514 {
515         struct timeval tv;
516         gettimeofday(&tv, NULL); /* never fails */
517         G.cur_time = tv.tv_sec + (1.0e-6 * tv.tv_usec) + OFFSET_1900_1970;
518         return G.cur_time;
519 }
520
521 static void
522 d_to_tv(double d, struct timeval *tv)
523 {
524         tv->tv_sec = (long)d;
525         tv->tv_usec = (d - tv->tv_sec) * 1000000;
526 }
527
528 static double
529 lfp_to_d(l_fixedpt_t lfp)
530 {
531         double ret;
532         lfp.int_partl = ntohl(lfp.int_partl);
533         lfp.fractionl = ntohl(lfp.fractionl);
534         ret = (double)lfp.int_partl + ((double)lfp.fractionl / UINT_MAX);
535         return ret;
536 }
537 static double
538 sfp_to_d(s_fixedpt_t sfp)
539 {
540         double ret;
541         sfp.int_parts = ntohs(sfp.int_parts);
542         sfp.fractions = ntohs(sfp.fractions);
543         ret = (double)sfp.int_parts + ((double)sfp.fractions / USHRT_MAX);
544         return ret;
545 }
546 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
547 static l_fixedpt_t
548 d_to_lfp(double d)
549 {
550         l_fixedpt_t lfp;
551         lfp.int_partl = (uint32_t)d;
552         lfp.fractionl = (uint32_t)((d - lfp.int_partl) * UINT_MAX);
553         lfp.int_partl = htonl(lfp.int_partl);
554         lfp.fractionl = htonl(lfp.fractionl);
555         return lfp;
556 }
557 static s_fixedpt_t
558 d_to_sfp(double d)
559 {
560         s_fixedpt_t sfp;
561         sfp.int_parts = (uint16_t)d;
562         sfp.fractions = (uint16_t)((d - sfp.int_parts) * USHRT_MAX);
563         sfp.int_parts = htons(sfp.int_parts);
564         sfp.fractions = htons(sfp.fractions);
565         return sfp;
566 }
567 #endif
568
569 static double
570 dispersion(const datapoint_t *dp)
571 {
572         return dp->d_dispersion + FREQ_TOLERANCE * (G.cur_time - dp->d_recv_time);
573 }
574
575 static double
576 root_distance(peer_t *p)
577 {
578         /* The root synchronization distance is the maximum error due to
579          * all causes of the local clock relative to the primary server.
580          * It is defined as half the total delay plus total dispersion
581          * plus peer jitter.
582          */
583         return MAXD(MINDISP, p->lastpkt_rootdelay + p->lastpkt_delay) / 2
584                 + p->lastpkt_rootdisp
585                 + p->filter_dispersion
586                 + FREQ_TOLERANCE * (G.cur_time - p->lastpkt_recv_time)
587                 + p->filter_jitter;
588 }
589
590 static void
591 set_next(peer_t *p, unsigned t)
592 {
593         p->next_action_time = G.cur_time + t;
594 }
595
596 /*
597  * Peer clock filter and its helpers
598  */
599 static void
600 filter_datapoints(peer_t *p)
601 {
602         int i, idx;
603         double sum, wavg;
604         datapoint_t *fdp;
605
606 #if 0
607 /* Simulations have shown that use of *averaged* offset for p->filter_offset
608  * is in fact worse than simply using last received one: with large poll intervals
609  * (>= 2048) averaging code uses offset values which are outdated by hours,
610  * and time/frequency correction goes totally wrong when fed essentially bogus offsets.
611  */
612         int got_newest;
613         double minoff, maxoff, w;
614         double x = x; /* for compiler */
615         double oldest_off = oldest_off;
616         double oldest_age = oldest_age;
617         double newest_off = newest_off;
618         double newest_age = newest_age;
619
620         fdp = p->filter_datapoint;
621
622         minoff = maxoff = fdp[0].d_offset;
623         for (i = 1; i < NUM_DATAPOINTS; i++) {
624                 if (minoff > fdp[i].d_offset)
625                         minoff = fdp[i].d_offset;
626                 if (maxoff < fdp[i].d_offset)
627                         maxoff = fdp[i].d_offset;
628         }
629
630         idx = p->datapoint_idx; /* most recent datapoint's index */
631         /* Average offset:
632          * Drop two outliers and take weighted average of the rest:
633          * most_recent/2 + older1/4 + older2/8 ... + older5/32 + older6/32
634          * we use older6/32, not older6/64 since sum of weights should be 1:
635          * 1/2 + 1/4 + 1/8 + 1/16 + 1/32 + 1/32 = 1
636          */
637         wavg = 0;
638         w = 0.5;
639         /*                     n-1
640          *                     ---    dispersion(i)
641          * filter_dispersion =  \     -------------
642          *                      /       (i+1)
643          *                     ---     2
644          *                     i=0
645          */
646         got_newest = 0;
647         sum = 0;
648         for (i = 0; i < NUM_DATAPOINTS; i++) {
649                 VERB5 {
650                         bb_error_msg("datapoint[%d]: off:%f disp:%f(%f) age:%f%s",
651                                 i,
652                                 fdp[idx].d_offset,
653                                 fdp[idx].d_dispersion, dispersion(&fdp[idx]),
654                                 G.cur_time - fdp[idx].d_recv_time,
655                                 (minoff == fdp[idx].d_offset || maxoff == fdp[idx].d_offset)
656                                         ? " (outlier by offset)" : ""
657                         );
658                 }
659
660                 sum += dispersion(&fdp[idx]) / (2 << i);
661
662                 if (minoff == fdp[idx].d_offset) {
663                         minoff -= 1; /* so that we don't match it ever again */
664                 } else
665                 if (maxoff == fdp[idx].d_offset) {
666                         maxoff += 1;
667                 } else {
668                         oldest_off = fdp[idx].d_offset;
669                         oldest_age = G.cur_time - fdp[idx].d_recv_time;
670                         if (!got_newest) {
671                                 got_newest = 1;
672                                 newest_off = oldest_off;
673                                 newest_age = oldest_age;
674                         }
675                         x = oldest_off * w;
676                         wavg += x;
677                         w /= 2;
678                 }
679
680                 idx = (idx - 1) & (NUM_DATAPOINTS - 1);
681         }
682         p->filter_dispersion = sum;
683         wavg += x; /* add another older6/64 to form older6/32 */
684         /* Fix systematic underestimation with large poll intervals.
685          * Imagine that we still have a bit of uncorrected drift,
686          * and poll interval is big (say, 100 sec). Offsets form a progression:
687          * 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 - 0.7 is most recent.
688          * The algorithm above drops 0.0 and 0.7 as outliers,
689          * and then we have this estimation, ~25% off from 0.7:
690          * 0.1/32 + 0.2/32 + 0.3/16 + 0.4/8 + 0.5/4 + 0.6/2 = 0.503125
691          */
692         x = oldest_age - newest_age;
693         if (x != 0) {
694                 x = newest_age / x; /* in above example, 100 / (600 - 100) */
695                 if (x < 1) { /* paranoia check */
696                         x = (newest_off - oldest_off) * x; /* 0.5 * 100/500 = 0.1 */
697                         wavg += x;
698                 }
699         }
700         p->filter_offset = wavg;
701
702 #else
703
704         fdp = p->filter_datapoint;
705         idx = p->datapoint_idx; /* most recent datapoint's index */
706
707         /* filter_offset: simply use the most recent value */
708         p->filter_offset = fdp[idx].d_offset;
709
710         /*                     n-1
711          *                     ---    dispersion(i)
712          * filter_dispersion =  \     -------------
713          *                      /       (i+1)
714          *                     ---     2
715          *                     i=0
716          */
717         wavg = 0;
718         sum = 0;
719         for (i = 0; i < NUM_DATAPOINTS; i++) {
720                 sum += dispersion(&fdp[idx]) / (2 << i);
721                 wavg += fdp[idx].d_offset;
722                 idx = (idx - 1) & (NUM_DATAPOINTS - 1);
723         }
724         wavg /= NUM_DATAPOINTS;
725         p->filter_dispersion = sum;
726 #endif
727
728         /*                  +-----                 -----+ ^ 1/2
729          *                  |       n-1                 |
730          *                  |       ---                 |
731          *                  |  1    \                2  |
732          * filter_jitter =  | --- * /  (avg-offset_j)   |
733          *                  |  n    ---                 |
734          *                  |       j=0                 |
735          *                  +-----                 -----+
736          * where n is the number of valid datapoints in the filter (n > 1);
737          * if filter_jitter < precision then filter_jitter = precision
738          */
739         sum = 0;
740         for (i = 0; i < NUM_DATAPOINTS; i++) {
741                 sum += SQUARE(wavg - fdp[i].d_offset);
742         }
743         sum = SQRT(sum / NUM_DATAPOINTS);
744         p->filter_jitter = sum > G_precision_sec ? sum : G_precision_sec;
745
746         VERB4 bb_error_msg("filter offset:%+f disp:%f jitter:%f",
747                         p->filter_offset,
748                         p->filter_dispersion,
749                         p->filter_jitter);
750 }
751
752 static void
753 reset_peer_stats(peer_t *p, double offset)
754 {
755         int i;
756         bool small_ofs = fabs(offset) < STEP_THRESHOLD;
757
758         /* Used to set p->filter_datapoint[i].d_dispersion = MAXDISP
759          * and clear reachable bits, but this proved to be too aggressive:
760          * after step (tested with suspending laptop for ~30 secs),
761          * this caused all previous data to be considered invalid,
762          * making us needing to collect full ~8 datapoints per peer
763          * after step in order to start trusting them.
764          * In turn, this was making poll interval decrease even after
765          * step was done. (Poll interval decreases already before step
766          * in this scenario, because we see large offsets and end up with
767          * no good peer to select).
768          */
769
770         for (i = 0; i < NUM_DATAPOINTS; i++) {
771                 if (small_ofs) {
772                         p->filter_datapoint[i].d_recv_time += offset;
773                         if (p->filter_datapoint[i].d_offset != 0) {
774                                 p->filter_datapoint[i].d_offset -= offset;
775                                 //bb_error_msg("p->filter_datapoint[%d].d_offset %f -> %f",
776                                 //      i,
777                                 //      p->filter_datapoint[i].d_offset + offset,
778                                 //      p->filter_datapoint[i].d_offset);
779                         }
780                 } else {
781                         p->filter_datapoint[i].d_recv_time  = G.cur_time;
782                         p->filter_datapoint[i].d_offset     = 0;
783                         /*p->filter_datapoint[i].d_dispersion = MAXDISP;*/
784                 }
785         }
786         if (small_ofs) {
787                 p->lastpkt_recv_time += offset;
788         } else {
789                 /*p->reachable_bits = 0;*/
790                 p->lastpkt_recv_time = G.cur_time;
791         }
792         filter_datapoints(p); /* recalc p->filter_xxx */
793         VERB6 bb_error_msg("%s->lastpkt_recv_time=%f", p->p_dotted, p->lastpkt_recv_time);
794 }
795
796 static len_and_sockaddr*
797 resolve_peer_hostname(peer_t *p)
798 {
799         len_and_sockaddr *lsa = host2sockaddr(p->p_hostname, 123);
800         if (lsa) {
801                 free(p->p_lsa);
802                 free(p->p_dotted);
803                 p->p_lsa = lsa;
804                 p->p_dotted = xmalloc_sockaddr2dotted_noport(&lsa->u.sa);
805                 VERB1 if (strcmp(p->p_hostname, p->p_dotted) != 0)
806                         bb_error_msg("'%s' is %s", p->p_hostname, p->p_dotted);
807                 p->dns_errors = 0;
808         }
809         p->dns_errors = ((p->dns_errors << 1) | 1) & DNS_ERRORS_CAP;
810         return lsa;
811 }
812
813 static void
814 add_peers(const char *s)
815 {
816         llist_t *item;
817         peer_t *p;
818
819         p = xzalloc(sizeof(*p) + strlen(s));
820         strcpy(p->p_hostname, s);
821         p->p_fd = -1;
822         p->p_xmt_msg.m_status = MODE_CLIENT | (NTP_VERSION << 3);
823         p->next_action_time = G.cur_time; /* = set_next(p, 0); */
824         reset_peer_stats(p, STEP_THRESHOLD);
825
826         /* Names like N.<country2chars>.pool.ntp.org are randomly resolved
827          * to a pool of machines. Sometimes different N's resolve to the same IP.
828          * It is not useful to have two peers with same IP. We skip duplicates.
829          */
830         if (resolve_peer_hostname(p)) {
831                 for (item = G.ntp_peers; item != NULL; item = item->link) {
832                         peer_t *pp = (peer_t *) item->data;
833                         if (pp->p_dotted && strcmp(p->p_dotted, pp->p_dotted) == 0) {
834                                 bb_error_msg("duplicate peer %s (%s)", s, p->p_dotted);
835                                 free(p->p_lsa);
836                                 free(p->p_dotted);
837                                 free(p);
838                                 return;
839                         }
840                 }
841         }
842
843         llist_add_to(&G.ntp_peers, p);
844         G.peer_cnt++;
845 }
846
847 static int
848 do_sendto(int fd,
849                 const struct sockaddr *from, const struct sockaddr *to, socklen_t addrlen,
850                 msg_t *msg, ssize_t len)
851 {
852         ssize_t ret;
853
854         errno = 0;
855         if (!from) {
856                 ret = sendto(fd, msg, len, MSG_DONTWAIT, to, addrlen);
857         } else {
858                 ret = send_to_from(fd, msg, len, MSG_DONTWAIT, to, from, addrlen);
859         }
860         if (ret != len) {
861                 bb_perror_msg("send failed");
862                 return -1;
863         }
864         return 0;
865 }
866
867 static void
868 send_query_to_peer(peer_t *p)
869 {
870         if (!p->p_lsa)
871                 return;
872
873         /* Why do we need to bind()?
874          * See what happens when we don't bind:
875          *
876          * socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_IP) = 3
877          * setsockopt(3, SOL_IP, IP_TOS, [16], 4) = 0
878          * gettimeofday({1259071266, 327885}, NULL) = 0
879          * sendto(3, "xxx", 48, MSG_DONTWAIT, {sa_family=AF_INET, sin_port=htons(123), sin_addr=inet_addr("10.34.32.125")}, 16) = 48
880          * ^^^ we sent it from some source port picked by kernel.
881          * time(NULL)              = 1259071266
882          * write(2, "ntpd: entering poll 15 secs\n", 28) = 28
883          * poll([{fd=3, events=POLLIN}], 1, 15000) = 1 ([{fd=3, revents=POLLIN}])
884          * recv(3, "yyy", 68, MSG_DONTWAIT) = 48
885          * ^^^ this recv will receive packets to any local port!
886          *
887          * Uncomment this and use strace to see it in action:
888          */
889 #define PROBE_LOCAL_ADDR /* { len_and_sockaddr lsa; lsa.len = LSA_SIZEOF_SA; getsockname(p->query.fd, &lsa.u.sa, &lsa.len); } */
890
891         if (p->p_fd == -1) {
892                 int fd, family;
893                 len_and_sockaddr *local_lsa;
894
895                 family = p->p_lsa->u.sa.sa_family;
896                 p->p_fd = fd = xsocket_type(&local_lsa, family, SOCK_DGRAM);
897                 /* local_lsa has "null" address and port 0 now.
898                  * bind() ensures we have a *particular port* selected by kernel
899                  * and remembered in p->p_fd, thus later recv(p->p_fd)
900                  * receives only packets sent to this port.
901                  */
902                 PROBE_LOCAL_ADDR
903                 xbind(fd, &local_lsa->u.sa, local_lsa->len);
904                 PROBE_LOCAL_ADDR
905 #if ENABLE_FEATURE_IPV6
906                 if (family == AF_INET)
907 #endif
908                         setsockopt_int(fd, IPPROTO_IP, IP_TOS, IPTOS_LOWDELAY);
909                 free(local_lsa);
910         }
911
912         /* Emit message _before_ attempted send. Think of a very short
913          * roundtrip networks: we need to go back to recv loop ASAP,
914          * to reduce delay. Printing messages after send works against that.
915          */
916         VERB1 bb_error_msg("sending query to %s", p->p_dotted);
917
918         /*
919          * Send out a random 64-bit number as our transmit time.  The NTP
920          * server will copy said number into the originate field on the
921          * response that it sends us.  This is totally legal per the SNTP spec.
922          *
923          * The impact of this is two fold: we no longer send out the current
924          * system time for the world to see (which may aid an attacker), and
925          * it gives us a (not very secure) way of knowing that we're not
926          * getting spoofed by an attacker that can't capture our traffic
927          * but can spoof packets from the NTP server we're communicating with.
928          *
929          * Save the real transmit timestamp locally.
930          */
931         p->p_xmt_msg.m_xmttime.int_partl = rand();
932         p->p_xmt_msg.m_xmttime.fractionl = rand();
933         p->p_xmttime = gettime1900d();
934
935         /* Were doing it only if sendto worked, but
936          * loss of sync detection needs reachable_bits updated
937          * even if sending fails *locally*:
938          * "network is unreachable" because cable was pulled?
939          * We still need to declare "unsync" if this condition persists.
940          */
941         p->reachable_bits <<= 1;
942
943         if (do_sendto(p->p_fd, /*from:*/ NULL, /*to:*/ &p->p_lsa->u.sa, /*addrlen:*/ p->p_lsa->len,
944                         &p->p_xmt_msg, NTP_MSGSIZE_NOAUTH) == -1
945         ) {
946                 close(p->p_fd);
947                 p->p_fd = -1;
948                 /*
949                  * We know that we sent nothing.
950                  * We can retry *soon* without fearing
951                  * that we are flooding the peer.
952                  */
953                 set_next(p, RETRY_INTERVAL);
954                 return;
955         }
956
957         set_next(p, RESPONSE_INTERVAL);
958 }
959
960
961 /* Note that there is no provision to prevent several run_scripts
962  * to be started in quick succession. In fact, it happens rather often
963  * if initial syncronization results in a step.
964  * You will see "step" and then "stratum" script runs, sometimes
965  * as close as only 0.002 seconds apart.
966  * Script should be ready to deal with this.
967  */
968 static void run_script(const char *action, double offset)
969 {
970         char *argv[3];
971         char *env1, *env2, *env3, *env4;
972
973         G.last_script_run = G.cur_time;
974
975         if (!G.script_name)
976                 return;
977
978         argv[0] = (char*) G.script_name;
979         argv[1] = (char*) action;
980         argv[2] = NULL;
981
982         VERB1 bb_error_msg("executing '%s %s'", G.script_name, action);
983
984         env1 = xasprintf("%s=%u", "stratum", G.stratum);
985         putenv(env1);
986         env2 = xasprintf("%s=%ld", "freq_drift_ppm", G.kernel_freq_drift);
987         putenv(env2);
988         env3 = xasprintf("%s=%u", "poll_interval", 1 << G.poll_exp);
989         putenv(env3);
990         env4 = xasprintf("%s=%f", "offset", offset);
991         putenv(env4);
992         /* Other items of potential interest: selected peer,
993          * rootdelay, reftime, rootdisp, refid, ntp_status,
994          * last_update_offset, last_update_recv_time, discipline_jitter,
995          * how many peers have reachable_bits = 0?
996          */
997
998         /* Don't want to wait: it may run hwclock --systohc, and that
999          * may take some time (seconds): */
1000         /*spawn_and_wait(argv);*/
1001         spawn(argv);
1002
1003         unsetenv("stratum");
1004         unsetenv("freq_drift_ppm");
1005         unsetenv("poll_interval");
1006         unsetenv("offset");
1007         free(env1);
1008         free(env2);
1009         free(env3);
1010         free(env4);
1011 }
1012
1013 static NOINLINE void
1014 step_time(double offset)
1015 {
1016         llist_t *item;
1017         double dtime;
1018         struct timeval tvc, tvn;
1019         char buf[sizeof("yyyy-mm-dd hh:mm:ss") + /*paranoia:*/ 4];
1020         time_t tval;
1021
1022         gettimeofday(&tvc, NULL); /* never fails */
1023         dtime = tvc.tv_sec + (1.0e-6 * tvc.tv_usec) + offset;
1024         d_to_tv(dtime, &tvn);
1025         if (settimeofday(&tvn, NULL) == -1)
1026                 bb_perror_msg_and_die("settimeofday");
1027
1028         VERB2 {
1029                 tval = tvc.tv_sec;
1030                 strftime_YYYYMMDDHHMMSS(buf, sizeof(buf), &tval);
1031                 bb_error_msg("current time is %s.%06u", buf, (unsigned)tvc.tv_usec);
1032         }
1033         tval = tvn.tv_sec;
1034         strftime_YYYYMMDDHHMMSS(buf, sizeof(buf), &tval);
1035         bb_error_msg("setting time to %s.%06u (offset %+fs)", buf, (unsigned)tvn.tv_usec, offset);
1036
1037         /* Correct various fields which contain time-relative values: */
1038
1039         /* Globals: */
1040         G.cur_time += offset;
1041         G.last_update_recv_time += offset;
1042         G.last_script_run += offset;
1043
1044         /* p->lastpkt_recv_time, p->next_action_time and such: */
1045         for (item = G.ntp_peers; item != NULL; item = item->link) {
1046                 peer_t *pp = (peer_t *) item->data;
1047                 reset_peer_stats(pp, offset);
1048                 //bb_error_msg("offset:%+f pp->next_action_time:%f -> %f",
1049                 //      offset, pp->next_action_time, pp->next_action_time + offset);
1050                 pp->next_action_time += offset;
1051                 if (pp->p_fd >= 0) {
1052                         /* We wait for reply from this peer too.
1053                          * But due to step we are doing, reply's data is no longer
1054                          * useful (in fact, it'll be bogus). Stop waiting for it.
1055                          */
1056                         close(pp->p_fd);
1057                         pp->p_fd = -1;
1058                         set_next(pp, RETRY_INTERVAL);
1059                 }
1060         }
1061 }
1062
1063 static void clamp_pollexp_and_set_MAXSTRAT(void)
1064 {
1065         if (G.poll_exp < MINPOLL)
1066                 G.poll_exp = MINPOLL;
1067         if (G.poll_exp > BIGPOLL)
1068                 G.poll_exp = BIGPOLL;
1069         G.polladj_count = 0;
1070         G.stratum = MAXSTRAT;
1071 }
1072
1073
1074 /*
1075  * Selection and clustering, and their helpers
1076  */
1077 typedef struct {
1078         peer_t *p;
1079         int    type;
1080         double edge;
1081         double opt_rd; /* optimization */
1082 } point_t;
1083 static int
1084 compare_point_edge(const void *aa, const void *bb)
1085 {
1086         const point_t *a = aa;
1087         const point_t *b = bb;
1088         if (a->edge < b->edge) {
1089                 return -1;
1090         }
1091         return (a->edge > b->edge);
1092 }
1093 typedef struct {
1094         peer_t *p;
1095         double metric;
1096 } survivor_t;
1097 static int
1098 compare_survivor_metric(const void *aa, const void *bb)
1099 {
1100         const survivor_t *a = aa;
1101         const survivor_t *b = bb;
1102         if (a->metric < b->metric) {
1103                 return -1;
1104         }
1105         return (a->metric > b->metric);
1106 }
1107 static int
1108 fit(peer_t *p, double rd)
1109 {
1110         if ((p->reachable_bits & (p->reachable_bits-1)) == 0) {
1111                 /* One or zero bits in reachable_bits */
1112                 VERB4 bb_error_msg("peer %s unfit for selection: unreachable", p->p_dotted);
1113                 return 0;
1114         }
1115 #if 0 /* we filter out such packets earlier */
1116         if ((p->lastpkt_status & LI_ALARM) == LI_ALARM
1117          || p->lastpkt_stratum >= MAXSTRAT
1118         ) {
1119                 VERB4 bb_error_msg("peer %s unfit for selection: bad status/stratum", p->p_dotted);
1120                 return 0;
1121         }
1122 #endif
1123         /* rd is root_distance(p) */
1124         if (rd > MAXDIST + FREQ_TOLERANCE * (1 << G.poll_exp)) {
1125                 VERB4 bb_error_msg("peer %s unfit for selection: root distance too high", p->p_dotted);
1126                 return 0;
1127         }
1128 //TODO
1129 //      /* Do we have a loop? */
1130 //      if (p->refid == p->dstaddr || p->refid == s.refid)
1131 //              return 0;
1132         return 1;
1133 }
1134 static peer_t*
1135 select_and_cluster(void)
1136 {
1137         peer_t     *p;
1138         llist_t    *item;
1139         int        i, j;
1140         int        size = 3 * G.peer_cnt;
1141         /* for selection algorithm */
1142         point_t    point[size];
1143         unsigned   num_points, num_candidates;
1144         double     low, high;
1145         unsigned   num_falsetickers;
1146         /* for cluster algorithm */
1147         survivor_t survivor[size];
1148         unsigned   num_survivors;
1149
1150         /* Selection */
1151
1152         num_points = 0;
1153         item = G.ntp_peers;
1154         while (item != NULL) {
1155                 double rd, offset;
1156
1157                 p = (peer_t *) item->data;
1158                 rd = root_distance(p);
1159                 offset = p->filter_offset;
1160                 if (!fit(p, rd)) {
1161                         item = item->link;
1162                         continue;
1163                 }
1164
1165                 VERB5 bb_error_msg("interval: [%f %f %f] %s",
1166                                 offset - rd,
1167                                 offset,
1168                                 offset + rd,
1169                                 p->p_dotted
1170                 );
1171                 point[num_points].p = p;
1172                 point[num_points].type = -1;
1173                 point[num_points].edge = offset - rd;
1174                 point[num_points].opt_rd = rd;
1175                 num_points++;
1176                 point[num_points].p = p;
1177                 point[num_points].type = 0;
1178                 point[num_points].edge = offset;
1179                 point[num_points].opt_rd = rd;
1180                 num_points++;
1181                 point[num_points].p = p;
1182                 point[num_points].type = 1;
1183                 point[num_points].edge = offset + rd;
1184                 point[num_points].opt_rd = rd;
1185                 num_points++;
1186                 item = item->link;
1187         }
1188         num_candidates = num_points / 3;
1189         if (num_candidates == 0) {
1190                 VERB3 bb_error_msg("no valid datapoints%s", ", no peer selected");
1191                 return NULL;
1192         }
1193 //TODO: sorting does not seem to be done in reference code
1194         qsort(point, num_points, sizeof(point[0]), compare_point_edge);
1195
1196         /* Start with the assumption that there are no falsetickers.
1197          * Attempt to find a nonempty intersection interval containing
1198          * the midpoints of all truechimers.
1199          * If a nonempty interval cannot be found, increase the number
1200          * of assumed falsetickers by one and try again.
1201          * If a nonempty interval is found and the number of falsetickers
1202          * is less than the number of truechimers, a majority has been found
1203          * and the midpoint of each truechimer represents
1204          * the candidates available to the cluster algorithm.
1205          */
1206         num_falsetickers = 0;
1207         while (1) {
1208                 int c;
1209                 unsigned num_midpoints = 0;
1210
1211                 low = 1 << 9;
1212                 high = - (1 << 9);
1213                 c = 0;
1214                 for (i = 0; i < num_points; i++) {
1215                         /* We want to do:
1216                          * if (point[i].type == -1) c++;
1217                          * if (point[i].type == 1) c--;
1218                          * and it's simpler to do it this way:
1219                          */
1220                         c -= point[i].type;
1221                         if (c >= num_candidates - num_falsetickers) {
1222                                 /* If it was c++ and it got big enough... */
1223                                 low = point[i].edge;
1224                                 break;
1225                         }
1226                         if (point[i].type == 0)
1227                                 num_midpoints++;
1228                 }
1229                 c = 0;
1230                 for (i = num_points-1; i >= 0; i--) {
1231                         c += point[i].type;
1232                         if (c >= num_candidates - num_falsetickers) {
1233                                 high = point[i].edge;
1234                                 break;
1235                         }
1236                         if (point[i].type == 0)
1237                                 num_midpoints++;
1238                 }
1239                 /* If the number of midpoints is greater than the number
1240                  * of allowed falsetickers, the intersection contains at
1241                  * least one truechimer with no midpoint - bad.
1242                  * Also, interval should be nonempty.
1243                  */
1244                 if (num_midpoints <= num_falsetickers && low < high)
1245                         break;
1246                 num_falsetickers++;
1247                 if (num_falsetickers * 2 >= num_candidates) {
1248                         VERB3 bb_error_msg("falsetickers:%d, candidates:%d%s",
1249                                         num_falsetickers, num_candidates,
1250                                         ", no peer selected");
1251                         return NULL;
1252                 }
1253         }
1254         VERB4 bb_error_msg("selected interval: [%f, %f]; candidates:%d falsetickers:%d",
1255                         low, high, num_candidates, num_falsetickers);
1256
1257         /* Clustering */
1258
1259         /* Construct a list of survivors (p, metric)
1260          * from the chime list, where metric is dominated
1261          * first by stratum and then by root distance.
1262          * All other things being equal, this is the order of preference.
1263          */
1264         num_survivors = 0;
1265         for (i = 0; i < num_points; i++) {
1266                 if (point[i].edge < low || point[i].edge > high)
1267                         continue;
1268                 p = point[i].p;
1269                 survivor[num_survivors].p = p;
1270                 /* x.opt_rd == root_distance(p); */
1271                 survivor[num_survivors].metric = MAXDIST * p->lastpkt_stratum + point[i].opt_rd;
1272                 VERB5 bb_error_msg("survivor[%d] metric:%f peer:%s",
1273                         num_survivors, survivor[num_survivors].metric, p->p_dotted);
1274                 num_survivors++;
1275         }
1276         /* There must be at least MIN_SELECTED survivors to satisfy the
1277          * correctness assertions. Ordinarily, the Byzantine criteria
1278          * require four survivors, but for the demonstration here, one
1279          * is acceptable.
1280          */
1281         if (num_survivors < MIN_SELECTED) {
1282                 VERB3 bb_error_msg("survivors:%d%s",
1283                                 num_survivors,
1284                                 ", no peer selected");
1285                 return NULL;
1286         }
1287
1288 //looks like this is ONLY used by the fact that later we pick survivor[0].
1289 //we can avoid sorting then, just find the minimum once!
1290         qsort(survivor, num_survivors, sizeof(survivor[0]), compare_survivor_metric);
1291
1292         /* For each association p in turn, calculate the selection
1293          * jitter p->sjitter as the square root of the sum of squares
1294          * (p->offset - q->offset) over all q associations. The idea is
1295          * to repeatedly discard the survivor with maximum selection
1296          * jitter until a termination condition is met.
1297          */
1298         while (1) {
1299                 unsigned max_idx = max_idx;
1300                 double max_selection_jitter = max_selection_jitter;
1301                 double min_jitter = min_jitter;
1302
1303                 if (num_survivors <= MIN_CLUSTERED) {
1304                         VERB4 bb_error_msg("num_survivors %d <= %d, not discarding more",
1305                                         num_survivors, MIN_CLUSTERED);
1306                         break;
1307                 }
1308
1309                 /* To make sure a few survivors are left
1310                  * for the clustering algorithm to chew on,
1311                  * we stop if the number of survivors
1312                  * is less than or equal to MIN_CLUSTERED (3).
1313                  */
1314                 for (i = 0; i < num_survivors; i++) {
1315                         double selection_jitter_sq;
1316
1317                         p = survivor[i].p;
1318                         if (i == 0 || p->filter_jitter < min_jitter)
1319                                 min_jitter = p->filter_jitter;
1320
1321                         selection_jitter_sq = 0;
1322                         for (j = 0; j < num_survivors; j++) {
1323                                 peer_t *q = survivor[j].p;
1324                                 selection_jitter_sq += SQUARE(p->filter_offset - q->filter_offset);
1325                         }
1326                         if (i == 0 || selection_jitter_sq > max_selection_jitter) {
1327                                 max_selection_jitter = selection_jitter_sq;
1328                                 max_idx = i;
1329                         }
1330                         VERB6 bb_error_msg("survivor %d selection_jitter^2:%f",
1331                                         i, selection_jitter_sq);
1332                 }
1333                 max_selection_jitter = SQRT(max_selection_jitter / num_survivors);
1334                 VERB5 bb_error_msg("max_selection_jitter (at %d):%f min_jitter:%f",
1335                                 max_idx, max_selection_jitter, min_jitter);
1336
1337                 /* If the maximum selection jitter is less than the
1338                  * minimum peer jitter, then tossing out more survivors
1339                  * will not lower the minimum peer jitter, so we might
1340                  * as well stop.
1341                  */
1342                 if (max_selection_jitter < min_jitter) {
1343                         VERB4 bb_error_msg("max_selection_jitter:%f < min_jitter:%f, num_survivors:%d, not discarding more",
1344                                         max_selection_jitter, min_jitter, num_survivors);
1345                         break;
1346                 }
1347
1348                 /* Delete survivor[max_idx] from the list
1349                  * and go around again.
1350                  */
1351                 VERB6 bb_error_msg("dropping survivor %d", max_idx);
1352                 num_survivors--;
1353                 while (max_idx < num_survivors) {
1354                         survivor[max_idx] = survivor[max_idx + 1];
1355                         max_idx++;
1356                 }
1357         }
1358
1359         if (0) {
1360                 /* Combine the offsets of the clustering algorithm survivors
1361                  * using a weighted average with weight determined by the root
1362                  * distance. Compute the selection jitter as the weighted RMS
1363                  * difference between the first survivor and the remaining
1364                  * survivors. In some cases the inherent clock jitter can be
1365                  * reduced by not using this algorithm, especially when frequent
1366                  * clockhopping is involved. bbox: thus we don't do it.
1367                  */
1368                 double x, y, z, w;
1369                 y = z = w = 0;
1370                 for (i = 0; i < num_survivors; i++) {
1371                         p = survivor[i].p;
1372                         x = root_distance(p);
1373                         y += 1 / x;
1374                         z += p->filter_offset / x;
1375                         w += SQUARE(p->filter_offset - survivor[0].p->filter_offset) / x;
1376                 }
1377                 //G.cluster_offset = z / y;
1378                 //G.cluster_jitter = SQRT(w / y);
1379         }
1380
1381         /* Pick the best clock. If the old system peer is on the list
1382          * and at the same stratum as the first survivor on the list,
1383          * then don't do a clock hop. Otherwise, select the first
1384          * survivor on the list as the new system peer.
1385          */
1386         p = survivor[0].p;
1387         if (G.last_update_peer
1388          && G.last_update_peer->lastpkt_stratum <= p->lastpkt_stratum
1389         ) {
1390                 /* Starting from 1 is ok here */
1391                 for (i = 1; i < num_survivors; i++) {
1392                         if (G.last_update_peer == survivor[i].p) {
1393                                 VERB5 bb_error_msg("keeping old synced peer");
1394                                 p = G.last_update_peer;
1395                                 goto keep_old;
1396                         }
1397                 }
1398         }
1399         G.last_update_peer = p;
1400  keep_old:
1401         VERB4 bb_error_msg("selected peer %s filter_offset:%+f age:%f",
1402                         p->p_dotted,
1403                         p->filter_offset,
1404                         G.cur_time - p->lastpkt_recv_time
1405         );
1406         return p;
1407 }
1408
1409
1410 /*
1411  * Local clock discipline and its helpers
1412  */
1413 static void
1414 set_new_values(int disc_state, double offset, double recv_time)
1415 {
1416         /* Enter new state and set state variables. Note we use the time
1417          * of the last clock filter sample, which must be earlier than
1418          * the current time.
1419          */
1420         VERB4 bb_error_msg("disc_state=%d last update offset=%f recv_time=%f",
1421                         disc_state, offset, recv_time);
1422         G.discipline_state = disc_state;
1423         G.last_update_offset = offset;
1424         G.last_update_recv_time = recv_time;
1425 }
1426 /* Return: -1: decrease poll interval, 0: leave as is, 1: increase */
1427 static NOINLINE int
1428 update_local_clock(peer_t *p)
1429 {
1430         int rc;
1431         struct timex tmx;
1432         /* Note: can use G.cluster_offset instead: */
1433         double offset = p->filter_offset;
1434         double recv_time = p->lastpkt_recv_time;
1435         double abs_offset;
1436 #if !USING_KERNEL_PLL_LOOP
1437         double freq_drift;
1438 #endif
1439 #if !USING_KERNEL_PLL_LOOP || USING_INITIAL_FREQ_ESTIMATION
1440         double since_last_update;
1441 #endif
1442         double etemp, dtemp;
1443
1444         abs_offset = fabs(offset);
1445
1446 #if 0
1447         /* If needed, -S script can do it by looking at $offset
1448          * env var and killing parent */
1449         /* If the offset is too large, give up and go home */
1450         if (abs_offset > PANIC_THRESHOLD) {
1451                 bb_error_msg_and_die("offset %f far too big, exiting", offset);
1452         }
1453 #endif
1454
1455         /* If this is an old update, for instance as the result
1456          * of a system peer change, avoid it. We never use
1457          * an old sample or the same sample twice.
1458          */
1459         if (recv_time <= G.last_update_recv_time) {
1460                 VERB3 bb_error_msg("update from %s: same or older datapoint, not using it",
1461                         p->p_dotted);
1462                 return 0; /* "leave poll interval as is" */
1463         }
1464
1465         /* Clock state machine transition function. This is where the
1466          * action is and defines how the system reacts to large time
1467          * and frequency errors.
1468          */
1469 #if !USING_KERNEL_PLL_LOOP || USING_INITIAL_FREQ_ESTIMATION
1470         since_last_update = recv_time - G.reftime;
1471 #endif
1472 #if !USING_KERNEL_PLL_LOOP
1473         freq_drift = 0;
1474 #endif
1475 #if USING_INITIAL_FREQ_ESTIMATION
1476         if (G.discipline_state == STATE_FREQ) {
1477                 /* Ignore updates until the stepout threshold */
1478                 if (since_last_update < WATCH_THRESHOLD) {
1479                         VERB4 bb_error_msg("measuring drift, datapoint ignored, %f sec remains",
1480                                         WATCH_THRESHOLD - since_last_update);
1481                         return 0; /* "leave poll interval as is" */
1482                 }
1483 # if !USING_KERNEL_PLL_LOOP
1484                 freq_drift = (offset - G.last_update_offset) / since_last_update;
1485 # endif
1486         }
1487 #endif
1488
1489         /* There are two main regimes: when the
1490          * offset exceeds the step threshold and when it does not.
1491          */
1492         if (abs_offset > STEP_THRESHOLD) {
1493 #if 0
1494                 double remains;
1495
1496 // This "spike state" seems to be useless, peer selection already drops
1497 // occassional "bad" datapoints. If we are here, there were _many_
1498 // large offsets. When a few first large offsets are seen,
1499 // we end up in "no valid datapoints, no peer selected" state.
1500 // Only when enough of them are seen (which means it's not a fluke),
1501 // we end up here. Looks like _our_ clock is off.
1502                 switch (G.discipline_state) {
1503                 case STATE_SYNC:
1504                         /* The first outlyer: ignore it, switch to SPIK state */
1505                         VERB3 bb_error_msg("update from %s: offset:%+f, spike%s",
1506                                 p->p_dotted, offset,
1507                                 "");
1508                         G.discipline_state = STATE_SPIK;
1509                         return -1; /* "decrease poll interval" */
1510
1511                 case STATE_SPIK:
1512                         /* Ignore succeeding outlyers until either an inlyer
1513                          * is found or the stepout threshold is exceeded.
1514                          */
1515                         remains = WATCH_THRESHOLD - since_last_update;
1516                         if (remains > 0) {
1517                                 VERB3 bb_error_msg("update from %s: offset:%+f, spike%s",
1518                                         p->p_dotted, offset,
1519                                         ", datapoint ignored");
1520                                 return -1; /* "decrease poll interval" */
1521                         }
1522                         /* fall through: we need to step */
1523                 } /* switch */
1524 #endif
1525
1526                 /* Step the time and clamp down the poll interval.
1527                  *
1528                  * In NSET state an initial frequency correction is
1529                  * not available, usually because the frequency file has
1530                  * not yet been written. Since the time is outside the
1531                  * capture range, the clock is stepped. The frequency
1532                  * will be set directly following the stepout interval.
1533                  *
1534                  * In FSET state the initial frequency has been set
1535                  * from the frequency file. Since the time is outside
1536                  * the capture range, the clock is stepped immediately,
1537                  * rather than after the stepout interval. Guys get
1538                  * nervous if it takes 17 minutes to set the clock for
1539                  * the first time.
1540                  *
1541                  * In SPIK state the stepout threshold has expired and
1542                  * the phase is still above the step threshold. Note
1543                  * that a single spike greater than the step threshold
1544                  * is always suppressed, even at the longer poll
1545                  * intervals.
1546                  */
1547                 VERB4 bb_error_msg("stepping time by %+f; poll_exp=MINPOLL", offset);
1548                 step_time(offset);
1549                 if (option_mask32 & OPT_q) {
1550                         /* We were only asked to set time once. Done. */
1551                         exit(0);
1552                 }
1553
1554                 clamp_pollexp_and_set_MAXSTRAT();
1555
1556                 run_script("step", offset);
1557
1558                 recv_time += offset;
1559
1560 #if USING_INITIAL_FREQ_ESTIMATION
1561                 if (G.discipline_state == STATE_NSET) {
1562                         set_new_values(STATE_FREQ, /*offset:*/ 0, recv_time);
1563                         return 1; /* "ok to increase poll interval" */
1564                 }
1565 #endif
1566                 abs_offset = offset = 0;
1567                 set_new_values(STATE_SYNC, offset, recv_time);
1568         } else { /* abs_offset <= STEP_THRESHOLD */
1569
1570                 /* The ratio is calculated before jitter is updated to make
1571                  * poll adjust code more sensitive to large offsets.
1572                  */
1573                 G.offset_to_jitter_ratio = abs_offset / G.discipline_jitter;
1574
1575                 /* Compute the clock jitter as the RMS of exponentially
1576                  * weighted offset differences. Used by the poll adjust code.
1577                  */
1578                 etemp = SQUARE(G.discipline_jitter);
1579                 dtemp = SQUARE(offset - G.last_update_offset);
1580                 G.discipline_jitter = SQRT(etemp + (dtemp - etemp) / AVG);
1581                 if (G.discipline_jitter < G_precision_sec)
1582                         G.discipline_jitter = G_precision_sec;
1583
1584                 switch (G.discipline_state) {
1585                 case STATE_NSET:
1586                         if (option_mask32 & OPT_q) {
1587                                 /* We were only asked to set time once.
1588                                  * The clock is precise enough, no need to step.
1589                                  */
1590                                 exit(0);
1591                         }
1592 #if USING_INITIAL_FREQ_ESTIMATION
1593                         /* This is the first update received and the frequency
1594                          * has not been initialized. The first thing to do
1595                          * is directly measure the oscillator frequency.
1596                          */
1597                         set_new_values(STATE_FREQ, offset, recv_time);
1598 #else
1599                         set_new_values(STATE_SYNC, offset, recv_time);
1600 #endif
1601                         VERB4 bb_error_msg("transitioning to FREQ, datapoint ignored");
1602                         return 0; /* "leave poll interval as is" */
1603
1604 #if 0 /* this is dead code for now */
1605                 case STATE_FSET:
1606                         /* This is the first update and the frequency
1607                          * has been initialized. Adjust the phase, but
1608                          * don't adjust the frequency until the next update.
1609                          */
1610                         set_new_values(STATE_SYNC, offset, recv_time);
1611                         /* freq_drift remains 0 */
1612                         break;
1613 #endif
1614
1615 #if USING_INITIAL_FREQ_ESTIMATION
1616                 case STATE_FREQ:
1617                         /* since_last_update >= WATCH_THRESHOLD, we waited enough.
1618                          * Correct the phase and frequency and switch to SYNC state.
1619                          * freq_drift was already estimated (see code above)
1620                          */
1621                         set_new_values(STATE_SYNC, offset, recv_time);
1622                         break;
1623 #endif
1624
1625                 default:
1626 #if !USING_KERNEL_PLL_LOOP
1627                         /* Compute freq_drift due to PLL and FLL contributions.
1628                          *
1629                          * The FLL and PLL frequency gain constants
1630                          * depend on the poll interval and Allan
1631                          * intercept. The FLL is not used below one-half
1632                          * the Allan intercept. Above that the loop gain
1633                          * increases in steps to 1 / AVG.
1634                          */
1635                         if ((1 << G.poll_exp) > ALLAN / 2) {
1636                                 etemp = FLL - G.poll_exp;
1637                                 if (etemp < AVG)
1638                                         etemp = AVG;
1639                                 freq_drift += (offset - G.last_update_offset) / (MAXD(since_last_update, ALLAN) * etemp);
1640                         }
1641                         /* For the PLL the integration interval
1642                          * (numerator) is the minimum of the update
1643                          * interval and poll interval. This allows
1644                          * oversampling, but not undersampling.
1645                          */
1646                         etemp = MIND(since_last_update, (1 << G.poll_exp));
1647                         dtemp = (4 * PLL) << G.poll_exp;
1648                         freq_drift += offset * etemp / SQUARE(dtemp);
1649 #endif
1650                         set_new_values(STATE_SYNC, offset, recv_time);
1651                         break;
1652                 }
1653                 if (G.stratum != p->lastpkt_stratum + 1) {
1654                         G.stratum = p->lastpkt_stratum + 1;
1655                         run_script("stratum", offset);
1656                 }
1657         }
1658
1659         G.reftime = G.cur_time;
1660         G.ntp_status = p->lastpkt_status;
1661         G.refid = p->lastpkt_refid;
1662         G.rootdelay = p->lastpkt_rootdelay + p->lastpkt_delay;
1663         dtemp = p->filter_jitter; // SQRT(SQUARE(p->filter_jitter) + SQUARE(G.cluster_jitter));
1664         dtemp += MAXD(p->filter_dispersion + FREQ_TOLERANCE * (G.cur_time - p->lastpkt_recv_time) + abs_offset, MINDISP);
1665         G.rootdisp = p->lastpkt_rootdisp + dtemp;
1666         VERB4 bb_error_msg("updating leap/refid/reftime/rootdisp from peer %s", p->p_dotted);
1667
1668         /* We are in STATE_SYNC now, but did not do adjtimex yet.
1669          * (Any other state does not reach this, they all return earlier)
1670          * By this time, freq_drift and offset are set
1671          * to values suitable for adjtimex.
1672          */
1673 #if !USING_KERNEL_PLL_LOOP
1674         /* Calculate the new frequency drift and frequency stability (wander).
1675          * Compute the clock wander as the RMS of exponentially weighted
1676          * frequency differences. This is not used directly, but can,
1677          * along with the jitter, be a highly useful monitoring and
1678          * debugging tool.
1679          */
1680         dtemp = G.discipline_freq_drift + freq_drift;
1681         G.discipline_freq_drift = MAXD(MIND(MAXDRIFT, dtemp), -MAXDRIFT);
1682         etemp = SQUARE(G.discipline_wander);
1683         dtemp = SQUARE(dtemp);
1684         G.discipline_wander = SQRT(etemp + (dtemp - etemp) / AVG);
1685
1686         VERB4 bb_error_msg("discipline freq_drift=%.9f(int:%ld corr:%e) wander=%f",
1687                         G.discipline_freq_drift,
1688                         (long)(G.discipline_freq_drift * 65536e6),
1689                         freq_drift,
1690                         G.discipline_wander);
1691 #endif
1692         VERB4 {
1693                 memset(&tmx, 0, sizeof(tmx));
1694                 if (adjtimex(&tmx) < 0)
1695                         bb_perror_msg_and_die("adjtimex");
1696                 bb_error_msg("p adjtimex freq:%ld offset:%+ld status:0x%x tc:%ld",
1697                                 tmx.freq, tmx.offset, tmx.status, tmx.constant);
1698         }
1699
1700         memset(&tmx, 0, sizeof(tmx));
1701 #if 0
1702 //doesn't work, offset remains 0 (!) in kernel:
1703 //ntpd:  set adjtimex freq:1786097 tmx.offset:77487
1704 //ntpd: prev adjtimex freq:1786097 tmx.offset:0
1705 //ntpd:  cur adjtimex freq:1786097 tmx.offset:0
1706         tmx.modes = ADJ_FREQUENCY | ADJ_OFFSET;
1707         /* 65536 is one ppm */
1708         tmx.freq = G.discipline_freq_drift * 65536e6;
1709 #endif
1710         tmx.modes = ADJ_OFFSET | ADJ_STATUS | ADJ_TIMECONST;// | ADJ_MAXERROR | ADJ_ESTERROR;
1711         tmx.constant = (int)G.poll_exp - 4;
1712         /* EXPERIMENTAL.
1713          * The below if statement should be unnecessary, but...
1714          * It looks like Linux kernel's PLL is far too gentle in changing
1715          * tmx.freq in response to clock offset. Offset keeps growing
1716          * and eventually we fall back to smaller poll intervals.
1717          * We can make correction more aggressive (about x2) by supplying
1718          * PLL time constant which is one less than the real one.
1719          * To be on a safe side, let's do it only if offset is significantly
1720          * larger than jitter.
1721          */
1722         if (G.offset_to_jitter_ratio >= TIMECONST_HACK_GATE)
1723                 tmx.constant--;
1724         tmx.offset = (long)(offset * 1000000); /* usec */
1725         if (SLEW_THRESHOLD < STEP_THRESHOLD) {
1726                 if (tmx.offset > (long)(SLEW_THRESHOLD * 1000000)) {
1727                         tmx.offset = (long)(SLEW_THRESHOLD * 1000000);
1728                         tmx.constant--;
1729                 }
1730                 if (tmx.offset < -(long)(SLEW_THRESHOLD * 1000000)) {
1731                         tmx.offset = -(long)(SLEW_THRESHOLD * 1000000);
1732                         tmx.constant--;
1733                 }
1734         }
1735         if (tmx.constant < 0)
1736                 tmx.constant = 0;
1737
1738         tmx.status = STA_PLL;
1739         if (G.ntp_status & LI_PLUSSEC)
1740                 tmx.status |= STA_INS;
1741         if (G.ntp_status & LI_MINUSSEC)
1742                 tmx.status |= STA_DEL;
1743
1744         //tmx.esterror = (uint32_t)(clock_jitter * 1e6);
1745         //tmx.maxerror = (uint32_t)((sys_rootdelay / 2 + sys_rootdisp) * 1e6);
1746         rc = adjtimex(&tmx);
1747         if (rc < 0)
1748                 bb_perror_msg_and_die("adjtimex");
1749         /* NB: here kernel returns constant == G.poll_exp, not == G.poll_exp - 4.
1750          * Not sure why. Perhaps it is normal.
1751          */
1752         VERB4 bb_error_msg("adjtimex:%d freq:%ld offset:%+ld status:0x%x",
1753                                 rc, tmx.freq, tmx.offset, tmx.status);
1754         G.kernel_freq_drift = tmx.freq / 65536;
1755         VERB2 bb_error_msg("update from:%s offset:%+f delay:%f jitter:%f clock drift:%+.3fppm tc:%d",
1756                         p->p_dotted,
1757                         offset,
1758                         p->lastpkt_delay,
1759                         G.discipline_jitter,
1760                         (double)tmx.freq / 65536,
1761                         (int)tmx.constant
1762         );
1763
1764         return 1; /* "ok to increase poll interval" */
1765 }
1766
1767
1768 /*
1769  * We've got a new reply packet from a peer, process it
1770  * (helpers first)
1771  */
1772 static unsigned
1773 poll_interval(int upper_bound)
1774 {
1775         unsigned interval, r, mask;
1776         interval = 1 << G.poll_exp;
1777         if (interval > upper_bound)
1778                 interval = upper_bound;
1779         mask = ((interval-1) >> 4) | 1;
1780         r = rand();
1781         interval += r & mask; /* ~ random(0..1) * interval/16 */
1782         VERB4 bb_error_msg("chose poll interval:%u (poll_exp:%d)", interval, G.poll_exp);
1783         return interval;
1784 }
1785 static void
1786 adjust_poll(int count)
1787 {
1788         G.polladj_count += count;
1789         if (G.polladj_count > POLLADJ_LIMIT) {
1790                 G.polladj_count = 0;
1791                 if (G.poll_exp < MAXPOLL) {
1792                         G.poll_exp++;
1793                         VERB4 bb_error_msg("polladj: discipline_jitter:%f ++poll_exp=%d",
1794                                         G.discipline_jitter, G.poll_exp);
1795                 }
1796         } else if (G.polladj_count < -POLLADJ_LIMIT || (count < 0 && G.poll_exp > BIGPOLL)) {
1797                 G.polladj_count = 0;
1798                 if (G.poll_exp > MINPOLL) {
1799                         llist_t *item;
1800
1801                         G.poll_exp--;
1802                         /* Correct p->next_action_time in each peer
1803                          * which waits for sending, so that they send earlier.
1804                          * Old pp->next_action_time are on the order
1805                          * of t + (1 << old_poll_exp) + small_random,
1806                          * we simply need to subtract ~half of that.
1807                          */
1808                         for (item = G.ntp_peers; item != NULL; item = item->link) {
1809                                 peer_t *pp = (peer_t *) item->data;
1810                                 if (pp->p_fd < 0)
1811                                         pp->next_action_time -= (1 << G.poll_exp);
1812                         }
1813                         VERB4 bb_error_msg("polladj: discipline_jitter:%f --poll_exp=%d",
1814                                         G.discipline_jitter, G.poll_exp);
1815                 }
1816         } else {
1817                 VERB4 bb_error_msg("polladj: count:%d", G.polladj_count);
1818         }
1819 }
1820 static NOINLINE void
1821 recv_and_process_peer_pkt(peer_t *p)
1822 {
1823         int         rc;
1824         ssize_t     size;
1825         msg_t       msg;
1826         double      T1, T2, T3, T4;
1827         double      offset;
1828         double      prev_delay, delay;
1829         unsigned    interval;
1830         datapoint_t *datapoint;
1831         peer_t      *q;
1832
1833         offset = 0;
1834
1835         /* We can recvfrom here and check from.IP, but some multihomed
1836          * ntp servers reply from their *other IP*.
1837          * TODO: maybe we should check at least what we can: from.port == 123?
1838          */
1839  recv_again:
1840         size = recv(p->p_fd, &msg, sizeof(msg), MSG_DONTWAIT);
1841         if (size < 0) {
1842                 if (errno == EINTR)
1843                         /* Signal caught */
1844                         goto recv_again;
1845                 if (errno == EAGAIN)
1846                         /* There was no packet after all
1847                          * (poll() returning POLLIN for a fd
1848                          * is not a ironclad guarantee that data is there)
1849                          */
1850                         return;
1851                 /*
1852                  * If you need a different handling for a specific
1853                  * errno, always explain it in comment.
1854                  */
1855                 bb_perror_msg_and_die("recv(%s) error", p->p_dotted);
1856         }
1857
1858         if (size != NTP_MSGSIZE_NOAUTH && size != NTP_MSGSIZE) {
1859                 bb_error_msg("malformed packet received from %s", p->p_dotted);
1860                 return;
1861         }
1862
1863         if (msg.m_orgtime.int_partl != p->p_xmt_msg.m_xmttime.int_partl
1864          || msg.m_orgtime.fractionl != p->p_xmt_msg.m_xmttime.fractionl
1865         ) {
1866                 /* Somebody else's packet */
1867                 return;
1868         }
1869
1870         /* We do not expect any more packets from this peer for now.
1871          * Closing the socket informs kernel about it.
1872          * We open a new socket when we send a new query.
1873          */
1874         close(p->p_fd);
1875         p->p_fd = -1;
1876
1877         if ((msg.m_status & LI_ALARM) == LI_ALARM
1878          || msg.m_stratum == 0
1879          || msg.m_stratum > NTP_MAXSTRATUM
1880         ) {
1881                 bb_error_msg("reply from %s: peer is unsynced", p->p_dotted);
1882                 /*
1883                  * Stratum 0 responses may have commands in 32-bit m_refid field:
1884                  * "DENY", "RSTR" - peer does not like us at all,
1885                  * "RATE" - peer is overloaded, reduce polling freq.
1886                  * If poll interval is small, increase it.
1887                  */
1888                 if (G.poll_exp < BIGPOLL)
1889                         goto increase_interval;
1890                 goto pick_normal_interval;
1891         }
1892
1893 //      /* Verify valid root distance */
1894 //      if (msg.m_rootdelay / 2 + msg.m_rootdisp >= MAXDISP || p->lastpkt_reftime > msg.m_xmt)
1895 //              return;                 /* invalid header values */
1896
1897         /*
1898          * From RFC 2030 (with a correction to the delay math):
1899          *
1900          * Timestamp Name          ID   When Generated
1901          * ------------------------------------------------------------
1902          * Originate Timestamp     T1   time request sent by client
1903          * Receive Timestamp       T2   time request received by server
1904          * Transmit Timestamp      T3   time reply sent by server
1905          * Destination Timestamp   T4   time reply received by client
1906          *
1907          * The roundtrip delay and local clock offset are defined as
1908          *
1909          * delay = (T4 - T1) - (T3 - T2); offset = ((T2 - T1) + (T3 - T4)) / 2
1910          */
1911         T1 = p->p_xmttime;
1912         T2 = lfp_to_d(msg.m_rectime);
1913         T3 = lfp_to_d(msg.m_xmttime);
1914         T4 = G.cur_time;
1915
1916         /* The delay calculation is a special case. In cases where the
1917          * server and client clocks are running at different rates and
1918          * with very fast networks, the delay can appear negative. In
1919          * order to avoid violating the Principle of Least Astonishment,
1920          * the delay is clamped not less than the system precision.
1921          */
1922         delay = (T4 - T1) - (T3 - T2);
1923         if (delay < G_precision_sec)
1924                 delay = G_precision_sec;
1925         /*
1926          * If this packet's delay is much bigger than the last one,
1927          * it's better to just ignore it than use its much less precise value.
1928          */
1929         prev_delay = p->p_raw_delay;
1930         p->p_raw_delay = delay;
1931         if (p->reachable_bits && delay > prev_delay * BAD_DELAY_GROWTH) {
1932                 bb_error_msg("reply from %s: delay %f is too high, ignoring", p->p_dotted, delay);
1933                 goto pick_normal_interval;
1934         }
1935
1936         p->lastpkt_delay = delay;
1937         p->lastpkt_recv_time = T4;
1938         VERB6 bb_error_msg("%s->lastpkt_recv_time=%f", p->p_dotted, p->lastpkt_recv_time);
1939         p->lastpkt_status = msg.m_status;
1940         p->lastpkt_stratum = msg.m_stratum;
1941         p->lastpkt_rootdelay = sfp_to_d(msg.m_rootdelay);
1942         p->lastpkt_rootdisp = sfp_to_d(msg.m_rootdisp);
1943         p->lastpkt_refid = msg.m_refid;
1944
1945         p->datapoint_idx = p->reachable_bits ? (p->datapoint_idx + 1) % NUM_DATAPOINTS : 0;
1946         datapoint = &p->filter_datapoint[p->datapoint_idx];
1947         datapoint->d_recv_time = T4;
1948         datapoint->d_offset    = offset = ((T2 - T1) + (T3 - T4)) / 2;
1949         datapoint->d_dispersion = LOG2D(msg.m_precision_exp) + G_precision_sec;
1950         if (!p->reachable_bits) {
1951                 /* 1st datapoint ever - replicate offset in every element */
1952                 int i;
1953                 for (i = 0; i < NUM_DATAPOINTS; i++) {
1954                         p->filter_datapoint[i].d_offset = offset;
1955                 }
1956         }
1957
1958         p->reachable_bits |= 1;
1959         if ((MAX_VERBOSE && G.verbose) || (option_mask32 & OPT_w)) {
1960                 bb_error_msg("reply from %s: offset:%+f delay:%f status:0x%02x strat:%d refid:0x%08x rootdelay:%f reach:0x%02x",
1961                         p->p_dotted,
1962                         offset,
1963                         p->lastpkt_delay,
1964                         p->lastpkt_status,
1965                         p->lastpkt_stratum,
1966                         p->lastpkt_refid,
1967                         p->lastpkt_rootdelay,
1968                         p->reachable_bits
1969                         /* not shown: m_ppoll, m_precision_exp, m_rootdisp,
1970                          * m_reftime, m_orgtime, m_rectime, m_xmttime
1971                          */
1972                 );
1973         }
1974
1975         /* Muck with statictics and update the clock */
1976         filter_datapoints(p);
1977         q = select_and_cluster();
1978         rc = 0;
1979         if (q) {
1980                 if (!(option_mask32 & OPT_w)) {
1981                         rc = update_local_clock(q);
1982 #if 0
1983 //Disabled this because there is a case where largish offsets
1984 //are unavoidable: if network round-trip delay is, say, ~0.6s,
1985 //error in offset estimation would be ~delay/2 ~= 0.3s.
1986 //Thus, offsets will be usually in -0.3...0.3s range.
1987 //In this case, this code would keep poll interval small,
1988 //but it won't be helping.
1989 //BIGOFF check below deals with a case of seeing multi-second offsets.
1990
1991                         /* If drift is dangerously large, immediately
1992                          * drop poll interval one step down.
1993                          */
1994                         if (fabs(q->filter_offset) >= POLLDOWN_OFFSET) {
1995                                 VERB4 bb_error_msg("offset:%+f > POLLDOWN_OFFSET", q->filter_offset);
1996                                 adjust_poll(-POLLADJ_LIMIT * 3);
1997                                 rc = 0;
1998                         }
1999 #endif
2000                 }
2001         } else {
2002                 /* No peer selected.
2003                  * If poll interval is small, increase it.
2004                  */
2005                 if (G.poll_exp < BIGPOLL)
2006                         goto increase_interval;
2007         }
2008
2009         if (rc != 0) {
2010                 /* Adjust the poll interval by comparing the current offset
2011                  * with the clock jitter. If the offset is less than
2012                  * the clock jitter times a constant, then the averaging interval
2013                  * is increased, otherwise it is decreased. A bit of hysteresis
2014                  * helps calm the dance. Works best using burst mode.
2015                  */
2016                 if (rc > 0 && G.offset_to_jitter_ratio <= POLLADJ_GATE) {
2017                         /* was += G.poll_exp but it is a bit
2018                          * too optimistic for my taste at high poll_exp's */
2019  increase_interval:
2020                         adjust_poll(MINPOLL);
2021                 } else {
2022                         VERB3 if (rc > 0)
2023                                 bb_error_msg("want smaller interval: offset/jitter = %u",
2024                                         G.offset_to_jitter_ratio);
2025                         adjust_poll(-G.poll_exp * 2);
2026                 }
2027         }
2028
2029         /* Decide when to send new query for this peer */
2030  pick_normal_interval:
2031         interval = poll_interval(INT_MAX);
2032         if (fabs(offset) >= BIGOFF && interval > BIGOFF_INTERVAL) {
2033                 /* If we are synced, offsets are less than SLEW_THRESHOLD,
2034                  * or at the very least not much larger than it.
2035                  * Now we see a largish one.
2036                  * Either this peer is feeling bad, or packet got corrupted,
2037                  * or _our_ clock is wrong now and _all_ peers will show similar
2038                  * largish offsets too.
2039                  * I observed this with laptop suspend stopping clock.
2040                  * In any case, it makes sense to make next request soonish:
2041                  * cases 1 and 2: get a better datapoint,
2042                  * case 3: allows to resync faster.
2043                  */
2044                 interval = BIGOFF_INTERVAL;
2045         }
2046
2047         set_next(p, interval);
2048 }
2049
2050 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
2051 static NOINLINE void
2052 recv_and_process_client_pkt(void /*int fd*/)
2053 {
2054         ssize_t          size;
2055         //uint8_t          version;
2056         len_and_sockaddr *to;
2057         struct sockaddr  *from;
2058         msg_t            msg;
2059         uint8_t          query_status;
2060         l_fixedpt_t      query_xmttime;
2061
2062         to = get_sock_lsa(G_listen_fd);
2063         from = xzalloc(to->len);
2064
2065         size = recv_from_to(G_listen_fd, &msg, sizeof(msg), MSG_DONTWAIT, from, &to->u.sa, to->len);
2066         if (size != NTP_MSGSIZE_NOAUTH && size != NTP_MSGSIZE) {
2067                 char *addr;
2068                 if (size < 0) {
2069                         if (errno == EAGAIN)
2070                                 goto bail;
2071                         bb_perror_msg_and_die("recv");
2072                 }
2073                 addr = xmalloc_sockaddr2dotted_noport(from);
2074                 bb_error_msg("malformed packet received from %s: size %u", addr, (int)size);
2075                 free(addr);
2076                 goto bail;
2077         }
2078
2079         /* Respond only to client and symmetric active packets */
2080         if ((msg.m_status & MODE_MASK) != MODE_CLIENT
2081          && (msg.m_status & MODE_MASK) != MODE_SYM_ACT
2082         ) {
2083                 goto bail;
2084         }
2085
2086         query_status = msg.m_status;
2087         query_xmttime = msg.m_xmttime;
2088
2089         /* Build a reply packet */
2090         memset(&msg, 0, sizeof(msg));
2091         msg.m_status = G.stratum < MAXSTRAT ? (G.ntp_status & LI_MASK) : LI_ALARM;
2092         msg.m_status |= (query_status & VERSION_MASK);
2093         msg.m_status |= ((query_status & MODE_MASK) == MODE_CLIENT) ?
2094                         MODE_SERVER : MODE_SYM_PAS;
2095         msg.m_stratum = G.stratum;
2096         msg.m_ppoll = G.poll_exp;
2097         msg.m_precision_exp = G_precision_exp;
2098         /* this time was obtained between poll() and recv() */
2099         msg.m_rectime = d_to_lfp(G.cur_time);
2100         msg.m_xmttime = d_to_lfp(gettime1900d()); /* this instant */
2101         if (G.peer_cnt == 0) {
2102                 /* we have no peers: "stratum 1 server" mode. reftime = our own time */
2103                 G.reftime = G.cur_time;
2104         }
2105         msg.m_reftime = d_to_lfp(G.reftime);
2106         msg.m_orgtime = query_xmttime;
2107         msg.m_rootdelay = d_to_sfp(G.rootdelay);
2108 //simple code does not do this, fix simple code!
2109         msg.m_rootdisp = d_to_sfp(G.rootdisp);
2110         //version = (query_status & VERSION_MASK); /* ... >> VERSION_SHIFT - done below instead */
2111         msg.m_refid = G.refid; // (version > (3 << VERSION_SHIFT)) ? G.refid : G.refid3;
2112
2113         /* We reply from the local address packet was sent to,
2114          * this makes to/from look swapped here: */
2115         do_sendto(G_listen_fd,
2116                 /*from:*/ &to->u.sa, /*to:*/ from, /*addrlen:*/ to->len,
2117                 &msg, size);
2118
2119  bail:
2120         free(to);
2121         free(from);
2122 }
2123 #endif
2124
2125 /* Upstream ntpd's options:
2126  *
2127  * -4   Force DNS resolution of host names to the IPv4 namespace.
2128  * -6   Force DNS resolution of host names to the IPv6 namespace.
2129  * -a   Require cryptographic authentication for broadcast client,
2130  *      multicast client and symmetric passive associations.
2131  *      This is the default.
2132  * -A   Do not require cryptographic authentication for broadcast client,
2133  *      multicast client and symmetric passive associations.
2134  *      This is almost never a good idea.
2135  * -b   Enable the client to synchronize to broadcast servers.
2136  * -c conffile
2137  *      Specify the name and path of the configuration file,
2138  *      default /etc/ntp.conf
2139  * -d   Specify debugging mode. This option may occur more than once,
2140  *      with each occurrence indicating greater detail of display.
2141  * -D level
2142  *      Specify debugging level directly.
2143  * -f driftfile
2144  *      Specify the name and path of the frequency file.
2145  *      This is the same operation as the "driftfile FILE"
2146  *      configuration command.
2147  * -g   Normally, ntpd exits with a message to the system log
2148  *      if the offset exceeds the panic threshold, which is 1000 s
2149  *      by default. This option allows the time to be set to any value
2150  *      without restriction; however, this can happen only once.
2151  *      If the threshold is exceeded after that, ntpd will exit
2152  *      with a message to the system log. This option can be used
2153  *      with the -q and -x options. See the tinker command for other options.
2154  * -i jaildir
2155  *      Chroot the server to the directory jaildir. This option also implies
2156  *      that the server attempts to drop root privileges at startup
2157  *      (otherwise, chroot gives very little additional security).
2158  *      You may need to also specify a -u option.
2159  * -k keyfile
2160  *      Specify the name and path of the symmetric key file,
2161  *      default /etc/ntp/keys. This is the same operation
2162  *      as the "keys FILE" configuration command.
2163  * -l logfile
2164  *      Specify the name and path of the log file. The default
2165  *      is the system log file. This is the same operation as
2166  *      the "logfile FILE" configuration command.
2167  * -L   Do not listen to virtual IPs. The default is to listen.
2168  * -n   Don't fork.
2169  * -N   To the extent permitted by the operating system,
2170  *      run the ntpd at the highest priority.
2171  * -p pidfile
2172  *      Specify the name and path of the file used to record the ntpd
2173  *      process ID. This is the same operation as the "pidfile FILE"
2174  *      configuration command.
2175  * -P priority
2176  *      To the extent permitted by the operating system,
2177  *      run the ntpd at the specified priority.
2178  * -q   Exit the ntpd just after the first time the clock is set.
2179  *      This behavior mimics that of the ntpdate program, which is
2180  *      to be retired. The -g and -x options can be used with this option.
2181  *      Note: The kernel time discipline is disabled with this option.
2182  * -r broadcastdelay
2183  *      Specify the default propagation delay from the broadcast/multicast
2184  *      server to this client. This is necessary only if the delay
2185  *      cannot be computed automatically by the protocol.
2186  * -s statsdir
2187  *      Specify the directory path for files created by the statistics
2188  *      facility. This is the same operation as the "statsdir DIR"
2189  *      configuration command.
2190  * -t key
2191  *      Add a key number to the trusted key list. This option can occur
2192  *      more than once.
2193  * -u user[:group]
2194  *      Specify a user, and optionally a group, to switch to.
2195  * -v variable
2196  * -V variable
2197  *      Add a system variable listed by default.
2198  * -x   Normally, the time is slewed if the offset is less than the step
2199  *      threshold, which is 128 ms by default, and stepped if above
2200  *      the threshold. This option sets the threshold to 600 s, which is
2201  *      well within the accuracy window to set the clock manually.
2202  *      Note: since the slew rate of typical Unix kernels is limited
2203  *      to 0.5 ms/s, each second of adjustment requires an amortization
2204  *      interval of 2000 s. Thus, an adjustment as much as 600 s
2205  *      will take almost 14 days to complete. This option can be used
2206  *      with the -g and -q options. See the tinker command for other options.
2207  *      Note: The kernel time discipline is disabled with this option.
2208  */
2209
2210 /* By doing init in a separate function we decrease stack usage
2211  * in main loop.
2212  */
2213 static NOINLINE void ntp_init(char **argv)
2214 {
2215         unsigned opts;
2216         llist_t *peers;
2217
2218         srand(getpid());
2219
2220         if (getuid())
2221                 bb_error_msg_and_die(bb_msg_you_must_be_root);
2222
2223         /* Set some globals */
2224         G.discipline_jitter = G_precision_sec;
2225         G.stratum = MAXSTRAT;
2226         if (BURSTPOLL != 0)
2227                 G.poll_exp = BURSTPOLL; /* speeds up initial sync */
2228         G.last_script_run = G.reftime = G.last_update_recv_time = gettime1900d(); /* sets G.cur_time too */
2229
2230         /* Parse options */
2231         peers = NULL;
2232         opts = getopt32(argv, "^"
2233                         "nqNx" /* compat */
2234                         "wp:*S:"IF_FEATURE_NTPD_SERVER("l") /* NOT compat */
2235                         IF_FEATURE_NTPD_SERVER("I:") /* compat */
2236                         "d" /* compat */
2237                         "46aAbgL" /* compat, ignored */
2238                                 "\0"
2239                                 "dd:wn"  /* -d: counter; -p: list; -w implies -n */
2240                                 IF_FEATURE_NTPD_SERVER(":Il") /* -I implies -l */
2241                         , &peers, &G.script_name,
2242 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
2243                         &G.if_name,
2244 #endif
2245                         &G.verbose);
2246
2247 //      if (opts & OPT_x) /* disable stepping, only slew is allowed */
2248 //              G.time_was_stepped = 1;
2249
2250 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
2251         G_listen_fd = -1;
2252         if (opts & OPT_l) {
2253                 G_listen_fd = create_and_bind_dgram_or_die(NULL, 123);
2254                 if (G.if_name) {
2255                         if (setsockopt_bindtodevice(G_listen_fd, G.if_name))
2256                                 xfunc_die();
2257                 }
2258                 socket_want_pktinfo(G_listen_fd);
2259                 setsockopt_int(G_listen_fd, IPPROTO_IP, IP_TOS, IPTOS_LOWDELAY);
2260         }
2261 #endif
2262         /* I hesitate to set -20 prio. -15 should be high enough for timekeeping */
2263         if (opts & OPT_N)
2264                 setpriority(PRIO_PROCESS, 0, -15);
2265
2266         if (!(opts & OPT_n)) {
2267                 bb_daemonize_or_rexec(DAEMON_DEVNULL_STDIO, argv);
2268                 logmode = LOGMODE_NONE;
2269         }
2270
2271         if (peers) {
2272                 while (peers)
2273                         add_peers(llist_pop(&peers));
2274         }
2275 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_CONF
2276         else {
2277                 parser_t *parser;
2278                 char *token[3];
2279
2280                 parser = config_open("/etc/ntp.conf");
2281                 while (config_read(parser, token, 3, 1, "# \t", PARSE_NORMAL)) {
2282                         if (strcmp(token[0], "server") == 0 && token[1]) {
2283                                 add_peers(token[1]);
2284                                 continue;
2285                         }
2286                         bb_error_msg("skipping %s:%u: unimplemented command '%s'",
2287                                 "/etc/ntp.conf", parser->lineno, token[0]
2288                         );
2289                 }
2290                 config_close(parser);
2291         }
2292 #endif
2293         if (G.peer_cnt == 0) {
2294                 if (!(opts & OPT_l))
2295                         bb_show_usage();
2296                 /* -l but no peers: "stratum 1 server" mode */
2297                 G.stratum = 1;
2298         }
2299         /* If network is up, syncronization occurs in ~10 seconds.
2300          * We give "ntpd -q" 10 seconds to get first reply,
2301          * then another 50 seconds to finish syncing.
2302          *
2303          * I tested ntpd 4.2.6p1 and apparently it never exits
2304          * (will try forever), but it does not feel right.
2305          * The goal of -q is to act like ntpdate: set time
2306          * after a reasonably small period of polling, or fail.
2307          */
2308         if (opts & OPT_q) {
2309                 option_mask32 |= OPT_qq;
2310                 alarm(10);
2311         }
2312
2313         bb_signals(0
2314                 | (1 << SIGTERM)
2315                 | (1 << SIGINT)
2316                 | (1 << SIGALRM)
2317                 , record_signo
2318         );
2319         bb_signals(0
2320                 | (1 << SIGPIPE)
2321                 | (1 << SIGCHLD)
2322                 , SIG_IGN
2323         );
2324 }
2325
2326 int ntpd_main(int argc UNUSED_PARAM, char **argv) MAIN_EXTERNALLY_VISIBLE;
2327 int ntpd_main(int argc UNUSED_PARAM, char **argv)
2328 {
2329 #undef G
2330         struct globals G;
2331         struct pollfd *pfd;
2332         peer_t **idx2peer;
2333         unsigned cnt;
2334
2335         memset(&G, 0, sizeof(G));
2336         SET_PTR_TO_GLOBALS(&G);
2337
2338         ntp_init(argv);
2339
2340         /* If ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER, + 1 for listen_fd: */
2341         cnt = G.peer_cnt + ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER;
2342         idx2peer = xzalloc(sizeof(idx2peer[0]) * cnt);
2343         pfd = xzalloc(sizeof(pfd[0]) * cnt);
2344
2345         /* Countdown: we never sync before we sent INITIAL_SAMPLES+1
2346          * packets to each peer.
2347          * NB: if some peer is not responding, we may end up sending
2348          * fewer packets to it and more to other peers.
2349          * NB2: sync usually happens using INITIAL_SAMPLES packets,
2350          * since last reply does not come back instantaneously.
2351          */
2352         cnt = G.peer_cnt * (INITIAL_SAMPLES + 1);
2353
2354         write_pidfile(CONFIG_PID_FILE_PATH "/ntpd.pid");
2355
2356         while (!bb_got_signal) {
2357                 llist_t *item;
2358                 unsigned i, j;
2359                 int nfds, timeout;
2360                 double nextaction;
2361
2362                 /* Nothing between here and poll() blocks for any significant time */
2363
2364                 nextaction = G.cur_time + 3600;
2365
2366                 i = 0;
2367 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
2368                 if (G_listen_fd != -1) {
2369                         pfd[0].fd = G_listen_fd;
2370                         pfd[0].events = POLLIN;
2371                         i++;
2372                 }
2373 #endif
2374                 /* Pass over peer list, send requests, time out on receives */
2375                 for (item = G.ntp_peers; item != NULL; item = item->link) {
2376                         peer_t *p = (peer_t *) item->data;
2377
2378                         if (p->next_action_time <= G.cur_time) {
2379                                 if (p->p_fd == -1) {
2380                                         /* Time to send new req */
2381                                         if (--cnt == 0) {
2382                                                 VERB4 bb_error_msg("disabling burst mode");
2383                                                 G.polladj_count = 0;
2384                                                 G.poll_exp = MINPOLL;
2385                                         }
2386                                         send_query_to_peer(p);
2387                                 } else {
2388                                         /* Timed out waiting for reply */
2389                                         close(p->p_fd);
2390                                         p->p_fd = -1;
2391                                         /* If poll interval is small, increase it */
2392                                         if (G.poll_exp < BIGPOLL)
2393                                                 adjust_poll(MINPOLL);
2394                                         timeout = poll_interval(NOREPLY_INTERVAL);
2395                                         bb_error_msg("timed out waiting for %s, reach 0x%02x, next query in %us",
2396                                                         p->p_dotted, p->reachable_bits, timeout);
2397
2398                                         /* What if don't see it because it changed its IP? */
2399                                         if (p->reachable_bits == 0)
2400                                                 resolve_peer_hostname(p);
2401
2402                                         set_next(p, timeout);
2403                                 }
2404                         }
2405
2406                         if (p->next_action_time < nextaction)
2407                                 nextaction = p->next_action_time;
2408
2409                         if (p->p_fd >= 0) {
2410                                 /* Wait for reply from this peer */
2411                                 pfd[i].fd = p->p_fd;
2412                                 pfd[i].events = POLLIN;
2413                                 idx2peer[i] = p;
2414                                 i++;
2415                         }
2416                 }
2417
2418                 timeout = nextaction - G.cur_time;
2419                 if (timeout < 0)
2420                         timeout = 0;
2421                 timeout++; /* (nextaction - G.cur_time) rounds down, compensating */
2422
2423                 /* Here we may block */
2424                 VERB2 {
2425                         if (i > (ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER && G_listen_fd != -1)) {
2426                                 /* We wait for at least one reply.
2427                                  * Poll for it, without wasting time for message.
2428                                  * Since replies often come under 1 second, this also
2429                                  * reduces clutter in logs.
2430                                  */
2431                                 nfds = poll(pfd, i, 1000);
2432                                 if (nfds != 0)
2433                                         goto did_poll;
2434                                 if (--timeout <= 0)
2435                                         goto did_poll;
2436                         }
2437                         bb_error_msg("poll:%us sockets:%u interval:%us", timeout, i, 1 << G.poll_exp);
2438                 }
2439                 nfds = poll(pfd, i, timeout * 1000);
2440  did_poll:
2441                 gettime1900d(); /* sets G.cur_time */
2442                 if (nfds <= 0) {
2443                         double ct;
2444
2445                         if (bb_got_signal)
2446                                 break; /* poll was interrupted by a signal */
2447
2448                         if (G.cur_time - G.last_script_run > 11*60) {
2449                                 /* Useful for updating battery-backed RTC and such */
2450                                 run_script("periodic", G.last_update_offset);
2451                                 gettime1900d(); /* sets G.cur_time */
2452                         }
2453
2454                         /* Resolve peer names to IPs, if not resolved yet.
2455                          * We do it only when poll timed out:
2456                          * this way, we almost never overlap DNS resolution with
2457                          * "request-reply" packet round trip.
2458                          */
2459                         ct = G.cur_time;
2460                         for (item = G.ntp_peers; item != NULL; item = item->link) {
2461                                 peer_t *p = (peer_t *) item->data;
2462                                 if (p->next_action_time <= ct && !p->p_lsa) {
2463                                         /* This can take up to ~10 sec per each DNS query */
2464                                         resolve_peer_hostname(p);
2465                                 }
2466                         }
2467                         gettime1900d(); /* sets G.cur_time (needed for set_next()) */
2468                         /* Set next time for those which are still not resolved */
2469                         for (item = G.ntp_peers; item != NULL; item = item->link) {
2470                                 peer_t *p = (peer_t *) item->data;
2471                                 if (p->next_action_time <= ct && !p->p_lsa) {
2472                                         set_next(p, HOSTNAME_INTERVAL * p->dns_errors);
2473                                 }
2474                         }
2475                         goto check_unsync;
2476                 }
2477
2478                 /* Process any received packets */
2479                 j = 0;
2480 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
2481                 if (G.listen_fd != -1) {
2482                         if (pfd[0].revents /* & (POLLIN|POLLERR)*/) {
2483                                 nfds--;
2484                                 recv_and_process_client_pkt(/*G.listen_fd*/);
2485                                 gettime1900d(); /* sets G.cur_time */
2486                         }
2487                         j = 1;
2488                 }
2489 #endif
2490                 for (; nfds != 0 && j < i; j++) {
2491                         if (pfd[j].revents /* & (POLLIN|POLLERR)*/) {
2492                                 /*
2493                                  * At init, alarm was set to 10 sec.
2494                                  * Now we did get a reply.
2495                                  * Increase timeout to 50 seconds to finish syncing.
2496                                  */
2497                                 if (option_mask32 & OPT_qq) {
2498                                         option_mask32 &= ~OPT_qq;
2499                                         alarm(50);
2500                                 }
2501                                 nfds--;
2502                                 recv_and_process_peer_pkt(idx2peer[j]);
2503                                 gettime1900d(); /* sets G.cur_time */
2504                         }
2505                 }
2506
2507  check_unsync:
2508                 if (G.ntp_peers && G.stratum != MAXSTRAT) {
2509                         for (item = G.ntp_peers; item != NULL; item = item->link) {
2510                                 peer_t *p = (peer_t *) item->data;
2511                                 if (p->reachable_bits)
2512                                         goto have_reachable_peer;
2513                         }
2514                         /* No peer responded for last 8 packets, panic */
2515                         clamp_pollexp_and_set_MAXSTRAT();
2516                         run_script("unsync", 0.0);
2517  have_reachable_peer: ;
2518                 }
2519         } /* while (!bb_got_signal) */
2520
2521         remove_pidfile(CONFIG_PID_FILE_PATH "/ntpd.pid");
2522         kill_myself_with_sig(bb_got_signal);
2523 }
2524
2525
2526
2527
2528
2529
2530 /*** openntpd-4.6 uses only adjtime, not adjtimex ***/
2531
2532 /*** ntp-4.2.6/ntpd/ntp_loopfilter.c - adjtimex usage ***/
2533
2534 #if 0
2535 static double
2536 direct_freq(double fp_offset)
2537 {
2538 #ifdef KERNEL_PLL
2539         /*
2540          * If the kernel is enabled, we need the residual offset to
2541          * calculate the frequency correction.
2542          */
2543         if (pll_control && kern_enable) {
2544                 memset(&ntv, 0, sizeof(ntv));
2545                 ntp_adjtime(&ntv);
2546 #ifdef STA_NANO
2547                 clock_offset = ntv.offset / 1e9;
2548 #else /* STA_NANO */
2549                 clock_offset = ntv.offset / 1e6;
2550 #endif /* STA_NANO */
2551                 drift_comp = FREQTOD(ntv.freq);
2552         }
2553 #endif /* KERNEL_PLL */
2554         set_freq((fp_offset - clock_offset) / (current_time - clock_epoch) + drift_comp);
2555         wander_resid = 0;
2556         return drift_comp;
2557 }
2558
2559 static void
2560 set_freq(double freq) /* frequency update */
2561 {
2562         char tbuf[80];
2563
2564         drift_comp = freq;
2565
2566 #ifdef KERNEL_PLL
2567         /*
2568          * If the kernel is enabled, update the kernel frequency.
2569          */
2570         if (pll_control && kern_enable) {
2571                 memset(&ntv, 0, sizeof(ntv));
2572                 ntv.modes = MOD_FREQUENCY;
2573                 ntv.freq = DTOFREQ(drift_comp);
2574                 ntp_adjtime(&ntv);
2575                 snprintf(tbuf, sizeof(tbuf), "kernel %.3f PPM", drift_comp * 1e6);
2576                 report_event(EVNT_FSET, NULL, tbuf);
2577         } else {
2578                 snprintf(tbuf, sizeof(tbuf), "ntpd %.3f PPM", drift_comp * 1e6);
2579                 report_event(EVNT_FSET, NULL, tbuf);
2580         }
2581 #else /* KERNEL_PLL */
2582         snprintf(tbuf, sizeof(tbuf), "ntpd %.3f PPM", drift_comp * 1e6);
2583         report_event(EVNT_FSET, NULL, tbuf);
2584 #endif /* KERNEL_PLL */
2585 }
2586
2587 ...
2588 ...
2589 ...
2590
2591 #ifdef KERNEL_PLL
2592         /*
2593          * This code segment works when clock adjustments are made using
2594          * precision time kernel support and the ntp_adjtime() system
2595          * call. This support is available in Solaris 2.6 and later,
2596          * Digital Unix 4.0 and later, FreeBSD, Linux and specially
2597          * modified kernels for HP-UX 9 and Ultrix 4. In the case of the
2598          * DECstation 5000/240 and Alpha AXP, additional kernel
2599          * modifications provide a true microsecond clock and nanosecond
2600          * clock, respectively.
2601          *
2602          * Important note: The kernel discipline is used only if the
2603          * step threshold is less than 0.5 s, as anything higher can
2604          * lead to overflow problems. This might occur if some misguided
2605          * lad set the step threshold to something ridiculous.
2606          */
2607         if (pll_control && kern_enable) {
2608
2609 #define MOD_BITS (MOD_OFFSET | MOD_MAXERROR | MOD_ESTERROR | MOD_STATUS | MOD_TIMECONST)
2610
2611                 /*
2612                  * We initialize the structure for the ntp_adjtime()
2613                  * system call. We have to convert everything to
2614                  * microseconds or nanoseconds first. Do not update the
2615                  * system variables if the ext_enable flag is set. In
2616                  * this case, the external clock driver will update the
2617                  * variables, which will be read later by the local
2618                  * clock driver. Afterwards, remember the time and
2619                  * frequency offsets for jitter and stability values and
2620                  * to update the frequency file.
2621                  */
2622                 memset(&ntv,  0, sizeof(ntv));
2623                 if (ext_enable) {
2624                         ntv.modes = MOD_STATUS;
2625                 } else {
2626 #ifdef STA_NANO
2627                         ntv.modes = MOD_BITS | MOD_NANO;
2628 #else /* STA_NANO */
2629                         ntv.modes = MOD_BITS;
2630 #endif /* STA_NANO */
2631                         if (clock_offset < 0)
2632                                 dtemp = -.5;
2633                         else
2634                                 dtemp = .5;
2635 #ifdef STA_NANO
2636                         ntv.offset = (int32)(clock_offset * 1e9 + dtemp);
2637                         ntv.constant = sys_poll;
2638 #else /* STA_NANO */
2639                         ntv.offset = (int32)(clock_offset * 1e6 + dtemp);
2640                         ntv.constant = sys_poll - 4;
2641 #endif /* STA_NANO */
2642                         ntv.esterror = (u_int32)(clock_jitter * 1e6);
2643                         ntv.maxerror = (u_int32)((sys_rootdelay / 2 + sys_rootdisp) * 1e6);
2644                         ntv.status = STA_PLL;
2645
2646                         /*
2647                          * Enable/disable the PPS if requested.
2648                          */
2649                         if (pps_enable) {
2650                                 if (!(pll_status & STA_PPSTIME))
2651                                         report_event(EVNT_KERN,
2652                                                 NULL, "PPS enabled");
2653                                 ntv.status |= STA_PPSTIME | STA_PPSFREQ;
2654                         } else {
2655                                 if (pll_status & STA_PPSTIME)
2656                                         report_event(EVNT_KERN,
2657                                                 NULL, "PPS disabled");
2658                                 ntv.status &= ~(STA_PPSTIME | STA_PPSFREQ);
2659                         }
2660                         if (sys_leap == LEAP_ADDSECOND)
2661                                 ntv.status |= STA_INS;
2662                         else if (sys_leap == LEAP_DELSECOND)
2663                                 ntv.status |= STA_DEL;
2664                 }
2665
2666                 /*
2667                  * Pass the stuff to the kernel. If it squeals, turn off
2668                  * the pps. In any case, fetch the kernel offset,
2669                  * frequency and jitter.
2670                  */
2671                 if (ntp_adjtime(&ntv) == TIME_ERROR) {
2672                         if (!(ntv.status & STA_PPSSIGNAL))
2673                                 report_event(EVNT_KERN, NULL,
2674                                                 "PPS no signal");
2675                 }
2676                 pll_status = ntv.status;
2677 #ifdef STA_NANO
2678                 clock_offset = ntv.offset / 1e9;
2679 #else /* STA_NANO */
2680                 clock_offset = ntv.offset / 1e6;
2681 #endif /* STA_NANO */
2682                 clock_frequency = FREQTOD(ntv.freq);
2683
2684                 /*
2685                  * If the kernel PPS is lit, monitor its performance.
2686                  */
2687                 if (ntv.status & STA_PPSTIME) {
2688 #ifdef STA_NANO
2689                         clock_jitter = ntv.jitter / 1e9;
2690 #else /* STA_NANO */
2691                         clock_jitter = ntv.jitter / 1e6;
2692 #endif /* STA_NANO */
2693                 }
2694
2695 #if defined(STA_NANO) && NTP_API == 4
2696                 /*
2697                  * If the TAI changes, update the kernel TAI.
2698                  */
2699                 if (loop_tai != sys_tai) {
2700                         loop_tai = sys_tai;
2701                         ntv.modes = MOD_TAI;
2702                         ntv.constant = sys_tai;
2703                         ntp_adjtime(&ntv);
2704                 }
2705 #endif /* STA_NANO */
2706         }
2707 #endif /* KERNEL_PLL */
2708 #endif