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