ntpd: be less eager to use shorter poll intervals
[oweals/busybox.git] / networking / ntpd.c
1 /*
2  * NTP client/server, based on OpenNTPD 3.9p1
3  *
4  * Author: Adam Tkac <vonsch@gmail.com>
5  *
6  * Licensed under GPLv2, see file LICENSE in this source tree.
7  *
8  * Parts of OpenNTPD clock syncronization code is replaced by
9  * code which is based on ntp-4.2.6, whuch carries the following
10  * copyright notice:
11  *
12  ***********************************************************************
13  *                                                                     *
14  * Copyright (c) University of Delaware 1992-2009                      *
15  *                                                                     *
16  * Permission to use, copy, modify, and distribute this software and   *
17  * its documentation for any purpose with or without fee is hereby     *
18  * granted, provided that the above copyright notice appears in all    *
19  * copies and that both the copyright notice and this permission       *
20  * notice appear in supporting documentation, and that the name        *
21  * University of Delaware not be used in advertising or publicity      *
22  * pertaining to distribution of the software without specific,        *
23  * written prior permission. The University of Delaware makes no       *
24  * representations about the suitability this software for any         *
25  * purpose. It is provided "as is" without express or implied          *
26  * warranty.                                                           *
27  *                                                                     *
28  ***********************************************************************
29  */
30
31 //usage:#define ntpd_trivial_usage
32 //usage:        "[-dnqNw"IF_FEATURE_NTPD_SERVER("l -I IFACE")"] [-S PROG] [-p PEER]..."
33 //usage:#define ntpd_full_usage "\n\n"
34 //usage:       "NTP client/server\n"
35 //usage:     "\n        -d      Verbose"
36 //usage:     "\n        -n      Do not daemonize"
37 //usage:     "\n        -q      Quit after clock is set"
38 //usage:     "\n        -N      Run at high priority"
39 //usage:     "\n        -w      Do not set time (only query peers), implies -n"
40 //usage:        IF_FEATURE_NTPD_SERVER(
41 //usage:     "\n        -l      Run as server on port 123"
42 //usage:     "\n        -I IFACE Bind server to IFACE, implies -l"
43 //usage:        )
44 //usage:     "\n        -S PROG Run PROG after stepping time, stratum change, and every 11 mins"
45 //usage:     "\n        -p PEER Obtain time from PEER (may be repeated)"
46 //usage:        IF_FEATURE_NTPD_CONF(
47 //usage:     "\n                If -p is not given, read /etc/ntp.conf"
48 //usage:        )
49
50 // -l and -p options are not compatible with "standard" ntpd:
51 // it has them as "-l logfile" and "-p pidfile".
52 // -S and -w are not compat either, "standard" ntpd has no such opts.
53
54 #include "libbb.h"
55 #include <math.h>
56 #include <netinet/ip.h> /* For IPTOS_LOWDELAY definition */
57 #include <sys/resource.h> /* setpriority */
58 #include <sys/timex.h>
59 #ifndef IPTOS_LOWDELAY
60 # define IPTOS_LOWDELAY 0x10
61 #endif
62
63
64 /* Verbosity control (max level of -dddd options accepted).
65  * max 6 is very talkative (and bloated). 3 is non-bloated,
66  * production level setting.
67  */
68 #define MAX_VERBOSE     3
69
70
71 /* High-level description of the algorithm:
72  *
73  * We start running with very small poll_exp, BURSTPOLL,
74  * in order to quickly accumulate INITIAL_SAMPLES datapoints
75  * for each peer. Then, time is stepped if the offset is larger
76  * than STEP_THRESHOLD, otherwise it isn't; anyway, we enlarge
77  * poll_exp to MINPOLL and enter frequency measurement step:
78  * we collect new datapoints but ignore them for WATCH_THRESHOLD
79  * seconds. After WATCH_THRESHOLD seconds we look at accumulated
80  * offset and estimate frequency drift.
81  *
82  * (frequency measurement step seems to not be strictly needed,
83  * it is conditionally disabled with USING_INITIAL_FREQ_ESTIMATION
84  * define set to 0)
85  *
86  * After this, we enter "steady state": we collect a datapoint,
87  * we select the best peer, if this datapoint is not a new one
88  * (IOW: if this datapoint isn't for selected peer), sleep
89  * and collect another one; otherwise, use its offset to update
90  * frequency drift, if offset is somewhat large, reduce poll_exp,
91  * otherwise increase poll_exp.
92  *
93  * If offset is larger than STEP_THRESHOLD, which shouldn't normally
94  * happen, we assume that something "bad" happened (computer
95  * was hibernated, someone set totally wrong date, etc),
96  * then the time is stepped, all datapoints are discarded,
97  * and we go back to steady state.
98  *
99  * Made some changes to speed up re-syncing after our clock goes bad
100  * (tested with suspending my laptop):
101  * - if largish offset (>= STEP_THRESHOLD * 8 == 1 sec) is seen
102  *   from a peer, schedule next query for this peer soon
103  *   without drastically lowering poll interval for everybody.
104  *   This makes us collect enough data for step much faster:
105  *   e.g. at poll = 10 (1024 secs), step was done within 5 minutes
106  *   after first reply which indicated that our clock is 14 seconds off.
107  * - on step, do not discard d_dispersion data of the existing datapoints,
108  *   do not clear reachable_bits. This prevents discarding first ~8
109  *   datapoints after the step.
110  */
111
112 #define INITIAL_SAMPLES    4    /* how many samples do we want for init */
113 #define BAD_DELAY_GROWTH   4    /* drop packet if its delay grew by more than this */
114
115 #define RETRY_INTERVAL    32    /* on send/recv error, retry in N secs (need to be power of 2) */
116 #define NOREPLY_INTERVAL 512    /* sent, but got no reply: cap next query by this many seconds */
117 #define RESPONSE_INTERVAL 16    /* wait for reply up to N secs */
118
119 /* Step threshold (sec). std ntpd uses 0.128.
120  * Using exact power of 2 (1/8) results in smaller code
121  */
122 #define STEP_THRESHOLD  0.125
123 /* Stepout threshold (sec). std ntpd uses 900 (11 mins (!)) */
124 #define WATCH_THRESHOLD 128
125 /* NB: set WATCH_THRESHOLD to ~60 when debugging to save time) */
126 //UNUSED: #define PANIC_THRESHOLD 1000    /* panic threshold (sec) */
127
128 /*
129  * If we got |offset| > BIGOFF from a peer, cap next query interval
130  * for this peer by this many seconds:
131  */
132 #define BIGOFF          (STEP_THRESHOLD * 8)
133 #define BIGOFF_INTERVAL (1 << 7) /* 128 s */
134
135 #define FREQ_TOLERANCE  0.000015 /* frequency tolerance (15 PPM) */
136 #define BURSTPOLL       0       /* initial poll */
137 #define MINPOLL         5       /* minimum poll interval. std ntpd uses 6 (6: 64 sec) */
138 /*
139  * If offset > discipline_jitter * POLLADJ_GATE, and poll interval is >= 2^BIGPOLL,
140  * then it is decreased _at once_. (If < 2^BIGPOLL, it will be decreased _eventually_).
141  */
142 #define BIGPOLL         10      /* 2^10 sec ~= 17 min */
143 #define MAXPOLL         12      /* maximum poll interval (12: 1.1h, 17: 36.4h). std ntpd uses 17 */
144 /*
145  * Actively lower poll when we see such big offsets.
146  * With STEP_THRESHOLD = 0.125, it means we try to sync more aggressively
147  * if offset increases over ~0.04 sec
148  */
149 #define POLLDOWN_OFFSET (STEP_THRESHOLD / 3)
150 #define MINDISP         0.01    /* minimum dispersion (sec) */
151 #define MAXDISP         16      /* maximum dispersion (sec) */
152 #define MAXSTRAT        16      /* maximum stratum (infinity metric) */
153 #define MAXDIST         1       /* distance threshold (sec) */
154 #define MIN_SELECTED    1       /* minimum intersection survivors */
155 #define MIN_CLUSTERED   3       /* minimum cluster survivors */
156
157 #define MAXDRIFT        0.000500 /* frequency drift we can correct (500 PPM) */
158
159 /* Poll-adjust threshold.
160  * When we see that offset is small enough compared to discipline jitter,
161  * we grow a counter: += MINPOLL. When counter goes over POLLADJ_LIMIT,
162  * we poll_exp++. If offset isn't small, counter -= poll_exp*2,
163  * and when it goes below -POLLADJ_LIMIT, we poll_exp--.
164  * (Bumped from 30 to 40 since otherwise I often see poll_exp going *2* steps down)
165  */
166 #define POLLADJ_LIMIT   40
167 /* If offset < discipline_jitter * POLLADJ_GATE, then we decide to increase
168  * poll interval (we think we can't improve timekeeping
169  * by staying at smaller poll).
170  */
171 #define POLLADJ_GATE    4
172 #define TIMECONST_HACK_GATE 2
173 /* Compromise Allan intercept (sec). doc uses 1500, std ntpd uses 512 */
174 #define ALLAN           512
175 /* PLL loop gain */
176 #define PLL             65536
177 /* FLL loop gain [why it depends on MAXPOLL??] */
178 #define FLL             (MAXPOLL + 1)
179 /* Parameter averaging constant */
180 #define AVG             4
181
182
183 enum {
184         NTP_VERSION     = 4,
185         NTP_MAXSTRATUM  = 15,
186
187         NTP_DIGESTSIZE     = 16,
188         NTP_MSGSIZE_NOAUTH = 48,
189         NTP_MSGSIZE        = (NTP_MSGSIZE_NOAUTH + 4 + NTP_DIGESTSIZE),
190
191         /* Status Masks */
192         MODE_MASK       = (7 << 0),
193         VERSION_MASK    = (7 << 3),
194         VERSION_SHIFT   = 3,
195         LI_MASK         = (3 << 6),
196
197         /* Leap Second Codes (high order two bits of m_status) */
198         LI_NOWARNING    = (0 << 6),    /* no warning */
199         LI_PLUSSEC      = (1 << 6),    /* add a second (61 seconds) */
200         LI_MINUSSEC     = (2 << 6),    /* minus a second (59 seconds) */
201         LI_ALARM        = (3 << 6),    /* alarm condition */
202
203         /* Mode values */
204         MODE_RES0       = 0,    /* reserved */
205         MODE_SYM_ACT    = 1,    /* symmetric active */
206         MODE_SYM_PAS    = 2,    /* symmetric passive */
207         MODE_CLIENT     = 3,    /* client */
208         MODE_SERVER     = 4,    /* server */
209         MODE_BROADCAST  = 5,    /* broadcast */
210         MODE_RES1       = 6,    /* reserved for NTP control message */
211         MODE_RES2       = 7,    /* reserved for private use */
212 };
213
214 //TODO: better base selection
215 #define OFFSET_1900_1970 2208988800UL  /* 1970 - 1900 in seconds */
216
217 #define NUM_DATAPOINTS  8
218
219 typedef struct {
220         uint32_t int_partl;
221         uint32_t fractionl;
222 } l_fixedpt_t;
223
224 typedef struct {
225         uint16_t int_parts;
226         uint16_t fractions;
227 } s_fixedpt_t;
228
229 typedef struct {
230         uint8_t     m_status;     /* status of local clock and leap info */
231         uint8_t     m_stratum;
232         uint8_t     m_ppoll;      /* poll value */
233         int8_t      m_precision_exp;
234         s_fixedpt_t m_rootdelay;
235         s_fixedpt_t m_rootdisp;
236         uint32_t    m_refid;
237         l_fixedpt_t m_reftime;
238         l_fixedpt_t m_orgtime;
239         l_fixedpt_t m_rectime;
240         l_fixedpt_t m_xmttime;
241         uint32_t    m_keyid;
242         uint8_t     m_digest[NTP_DIGESTSIZE];
243 } msg_t;
244
245 typedef struct {
246         double d_offset;
247         double d_recv_time;
248         double d_dispersion;
249 } datapoint_t;
250
251 typedef struct {
252         len_and_sockaddr *p_lsa;
253         char             *p_dotted;
254         int              p_fd;
255         int              datapoint_idx;
256         uint32_t         lastpkt_refid;
257         uint8_t          lastpkt_status;
258         uint8_t          lastpkt_stratum;
259         uint8_t          reachable_bits;
260         /* when to send new query (if p_fd == -1)
261          * or when receive times out (if p_fd >= 0): */
262         double           next_action_time;
263         double           p_xmttime;
264         double           p_raw_delay;
265         /* p_raw_delay is set even by "high delay" packets */
266         /* lastpkt_delay isn't */
267         double           lastpkt_recv_time;
268         double           lastpkt_delay;
269         double           lastpkt_rootdelay;
270         double           lastpkt_rootdisp;
271         /* produced by filter algorithm: */
272         double           filter_offset;
273         double           filter_dispersion;
274         double           filter_jitter;
275         datapoint_t      filter_datapoint[NUM_DATAPOINTS];
276         /* last sent packet: */
277         msg_t            p_xmt_msg;
278 } peer_t;
279
280
281 #define USING_KERNEL_PLL_LOOP          1
282 #define USING_INITIAL_FREQ_ESTIMATION  0
283
284 enum {
285         OPT_n = (1 << 0),
286         OPT_q = (1 << 1),
287         OPT_N = (1 << 2),
288         OPT_x = (1 << 3),
289         /* Insert new options above this line. */
290         /* Non-compat options: */
291         OPT_w = (1 << 4),
292         OPT_p = (1 << 5),
293         OPT_S = (1 << 6),
294         OPT_l = (1 << 7) * ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER,
295         OPT_I = (1 << 8) * ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER,
296         /* We hijack some bits for other purposes */
297         OPT_qq = (1 << 31),
298 };
299
300 struct globals {
301         double   cur_time;
302         /* total round trip delay to currently selected reference clock */
303         double   rootdelay;
304         /* reference timestamp: time when the system clock was last set or corrected */
305         double   reftime;
306         /* total dispersion to currently selected reference clock */
307         double   rootdisp;
308
309         double   last_script_run;
310         char     *script_name;
311         llist_t  *ntp_peers;
312 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
313         int      listen_fd;
314         char     *if_name;
315 # define G_listen_fd (G.listen_fd)
316 #else
317 # define G_listen_fd (-1)
318 #endif
319         unsigned verbose;
320         unsigned peer_cnt;
321         /* refid: 32-bit code identifying the particular server or reference clock
322          * in stratum 0 packets this is a four-character ASCII string,
323          * called the kiss code, used for debugging and monitoring
324          * in stratum 1 packets this is a four-character ASCII string
325          * assigned to the reference clock by IANA. Example: "GPS "
326          * in stratum 2+ packets, it's IPv4 address or 4 first bytes
327          * of MD5 hash of IPv6
328          */
329         uint32_t refid;
330         uint8_t  ntp_status;
331         /* precision is defined as the larger of the resolution and time to
332          * read the clock, in log2 units.  For instance, the precision of a
333          * mains-frequency clock incrementing at 60 Hz is 16 ms, even when the
334          * system clock hardware representation is to the nanosecond.
335          *
336          * Delays, jitters of various kinds are clamped down to precision.
337          *
338          * If precision_sec is too large, discipline_jitter gets clamped to it
339          * and if offset is smaller than discipline_jitter * POLLADJ_GATE, poll
340          * interval grows even though we really can benefit from staying at
341          * smaller one, collecting non-lagged datapoits and correcting offset.
342          * (Lagged datapoits exist when poll_exp is large but we still have
343          * systematic offset error - the time distance between datapoints
344          * is significant and older datapoints have smaller offsets.
345          * This makes our offset estimation a bit smaller than reality)
346          * Due to this effect, setting G_precision_sec close to
347          * STEP_THRESHOLD isn't such a good idea - offsets may grow
348          * too big and we will step. I observed it with -6.
349          *
350          * OTOH, setting precision_sec far too small would result in futile
351          * attempts to syncronize to an unachievable precision.
352          *
353          * -6 is 1/64 sec, -7 is 1/128 sec and so on.
354          * -8 is 1/256 ~= 0.003906 (worked well for me --vda)
355          * -9 is 1/512 ~= 0.001953 (let's try this for some time)
356          */
357 #define G_precision_exp  -9
358         /*
359          * G_precision_exp is used only for construction outgoing packets.
360          * It's ok to set G_precision_sec to a slightly different value
361          * (One which is "nicer looking" in logs).
362          * Exact value would be (1.0 / (1 << (- G_precision_exp))):
363          */
364 #define G_precision_sec  0.002
365         uint8_t  stratum;
366         /* Bool. After set to 1, never goes back to 0: */
367         smallint initial_poll_complete;
368
369 #define STATE_NSET      0       /* initial state, "nothing is set" */
370 //#define STATE_FSET    1       /* frequency set from file */
371 //#define STATE_SPIK    2       /* spike detected */
372 //#define STATE_FREQ    3       /* initial frequency */
373 #define STATE_SYNC      4       /* clock synchronized (normal operation) */
374         uint8_t  discipline_state;      // doc calls it c.state
375         uint8_t  poll_exp;              // s.poll
376         int      polladj_count;         // c.count
377         long     kernel_freq_drift;
378         peer_t   *last_update_peer;
379         double   last_update_offset;    // c.last
380         double   last_update_recv_time; // s.t
381         double   discipline_jitter;     // c.jitter
382         /* Since we only compare it with ints, can simplify code
383          * by not making this variable floating point:
384          */
385         unsigned offset_to_jitter_ratio;
386         //double   cluster_offset;        // s.offset
387         //double   cluster_jitter;        // s.jitter
388 #if !USING_KERNEL_PLL_LOOP
389         double   discipline_freq_drift; // c.freq
390         /* Maybe conditionally calculate wander? it's used only for logging */
391         double   discipline_wander;     // c.wander
392 #endif
393 };
394 #define G (*ptr_to_globals)
395
396 static const int const_IPTOS_LOWDELAY = IPTOS_LOWDELAY;
397
398
399 #define VERB1 if (MAX_VERBOSE && G.verbose)
400 #define VERB2 if (MAX_VERBOSE >= 2 && G.verbose >= 2)
401 #define VERB3 if (MAX_VERBOSE >= 3 && G.verbose >= 3)
402 #define VERB4 if (MAX_VERBOSE >= 4 && G.verbose >= 4)
403 #define VERB5 if (MAX_VERBOSE >= 5 && G.verbose >= 5)
404 #define VERB6 if (MAX_VERBOSE >= 6 && G.verbose >= 6)
405
406
407 static double LOG2D(int a)
408 {
409         if (a < 0)
410                 return 1.0 / (1UL << -a);
411         return 1UL << a;
412 }
413 static ALWAYS_INLINE double SQUARE(double x)
414 {
415         return x * x;
416 }
417 static ALWAYS_INLINE double MAXD(double a, double b)
418 {
419         if (a > b)
420                 return a;
421         return b;
422 }
423 static ALWAYS_INLINE double MIND(double a, double b)
424 {
425         if (a < b)
426                 return a;
427         return b;
428 }
429 static NOINLINE double my_SQRT(double X)
430 {
431         union {
432                 float   f;
433                 int32_t i;
434         } v;
435         double invsqrt;
436         double Xhalf = X * 0.5;
437
438         /* Fast and good approximation to 1/sqrt(X), black magic */
439         v.f = X;
440         /*v.i = 0x5f3759df - (v.i >> 1);*/
441         v.i = 0x5f375a86 - (v.i >> 1); /* - this constant is slightly better */
442         invsqrt = v.f; /* better than 0.2% accuracy */
443
444         /* Refining it using Newton's method: x1 = x0 - f(x0)/f'(x0)
445          * f(x) = 1/(x*x) - X  (f==0 when x = 1/sqrt(X))
446          * f'(x) = -2/(x*x*x)
447          * f(x)/f'(x) = (X - 1/(x*x)) / (2/(x*x*x)) = X*x*x*x/2 - x/2
448          * x1 = x0 - (X*x0*x0*x0/2 - x0/2) = 1.5*x0 - X*x0*x0*x0/2 = x0*(1.5 - (X/2)*x0*x0)
449          */
450         invsqrt = invsqrt * (1.5 - Xhalf * invsqrt * invsqrt); /* ~0.05% accuracy */
451         /* invsqrt = invsqrt * (1.5 - Xhalf * invsqrt * invsqrt); 2nd iter: ~0.0001% accuracy */
452         /* With 4 iterations, more than half results will be exact,
453          * at 6th iterations result stabilizes with about 72% results exact.
454          * We are well satisfied with 0.05% accuracy.
455          */
456
457         return X * invsqrt; /* X * 1/sqrt(X) ~= sqrt(X) */
458 }
459 static ALWAYS_INLINE double SQRT(double X)
460 {
461         /* If this arch doesn't use IEEE 754 floats, fall back to using libm */
462         if (sizeof(float) != 4)
463                 return sqrt(X);
464
465         /* This avoids needing libm, saves about 0.5k on x86-32 */
466         return my_SQRT(X);
467 }
468
469 static double
470 gettime1900d(void)
471 {
472         struct timeval tv;
473         gettimeofday(&tv, NULL); /* never fails */
474         G.cur_time = tv.tv_sec + (1.0e-6 * tv.tv_usec) + OFFSET_1900_1970;
475         return G.cur_time;
476 }
477
478 static void
479 d_to_tv(double d, struct timeval *tv)
480 {
481         tv->tv_sec = (long)d;
482         tv->tv_usec = (d - tv->tv_sec) * 1000000;
483 }
484
485 static double
486 lfp_to_d(l_fixedpt_t lfp)
487 {
488         double ret;
489         lfp.int_partl = ntohl(lfp.int_partl);
490         lfp.fractionl = ntohl(lfp.fractionl);
491         ret = (double)lfp.int_partl + ((double)lfp.fractionl / UINT_MAX);
492         return ret;
493 }
494 static double
495 sfp_to_d(s_fixedpt_t sfp)
496 {
497         double ret;
498         sfp.int_parts = ntohs(sfp.int_parts);
499         sfp.fractions = ntohs(sfp.fractions);
500         ret = (double)sfp.int_parts + ((double)sfp.fractions / USHRT_MAX);
501         return ret;
502 }
503 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
504 static l_fixedpt_t
505 d_to_lfp(double d)
506 {
507         l_fixedpt_t lfp;
508         lfp.int_partl = (uint32_t)d;
509         lfp.fractionl = (uint32_t)((d - lfp.int_partl) * UINT_MAX);
510         lfp.int_partl = htonl(lfp.int_partl);
511         lfp.fractionl = htonl(lfp.fractionl);
512         return lfp;
513 }
514 static s_fixedpt_t
515 d_to_sfp(double d)
516 {
517         s_fixedpt_t sfp;
518         sfp.int_parts = (uint16_t)d;
519         sfp.fractions = (uint16_t)((d - sfp.int_parts) * USHRT_MAX);
520         sfp.int_parts = htons(sfp.int_parts);
521         sfp.fractions = htons(sfp.fractions);
522         return sfp;
523 }
524 #endif
525
526 static double
527 dispersion(const datapoint_t *dp)
528 {
529         return dp->d_dispersion + FREQ_TOLERANCE * (G.cur_time - dp->d_recv_time);
530 }
531
532 static double
533 root_distance(peer_t *p)
534 {
535         /* The root synchronization distance is the maximum error due to
536          * all causes of the local clock relative to the primary server.
537          * It is defined as half the total delay plus total dispersion
538          * plus peer jitter.
539          */
540         return MAXD(MINDISP, p->lastpkt_rootdelay + p->lastpkt_delay) / 2
541                 + p->lastpkt_rootdisp
542                 + p->filter_dispersion
543                 + FREQ_TOLERANCE * (G.cur_time - p->lastpkt_recv_time)
544                 + p->filter_jitter;
545 }
546
547 static void
548 set_next(peer_t *p, unsigned t)
549 {
550         p->next_action_time = G.cur_time + t;
551 }
552
553 /*
554  * Peer clock filter and its helpers
555  */
556 static void
557 filter_datapoints(peer_t *p)
558 {
559         int i, idx;
560         double sum, wavg;
561         datapoint_t *fdp;
562
563 #if 0
564 /* Simulations have shown that use of *averaged* offset for p->filter_offset
565  * is in fact worse than simply using last received one: with large poll intervals
566  * (>= 2048) averaging code uses offset values which are outdated by hours,
567  * and time/frequency correction goes totally wrong when fed essentially bogus offsets.
568  */
569         int got_newest;
570         double minoff, maxoff, w;
571         double x = x; /* for compiler */
572         double oldest_off = oldest_off;
573         double oldest_age = oldest_age;
574         double newest_off = newest_off;
575         double newest_age = newest_age;
576
577         fdp = p->filter_datapoint;
578
579         minoff = maxoff = fdp[0].d_offset;
580         for (i = 1; i < NUM_DATAPOINTS; i++) {
581                 if (minoff > fdp[i].d_offset)
582                         minoff = fdp[i].d_offset;
583                 if (maxoff < fdp[i].d_offset)
584                         maxoff = fdp[i].d_offset;
585         }
586
587         idx = p->datapoint_idx; /* most recent datapoint's index */
588         /* Average offset:
589          * Drop two outliers and take weighted average of the rest:
590          * most_recent/2 + older1/4 + older2/8 ... + older5/32 + older6/32
591          * we use older6/32, not older6/64 since sum of weights should be 1:
592          * 1/2 + 1/4 + 1/8 + 1/16 + 1/32 + 1/32 = 1
593          */
594         wavg = 0;
595         w = 0.5;
596         /*                     n-1
597          *                     ---    dispersion(i)
598          * filter_dispersion =  \     -------------
599          *                      /       (i+1)
600          *                     ---     2
601          *                     i=0
602          */
603         got_newest = 0;
604         sum = 0;
605         for (i = 0; i < NUM_DATAPOINTS; i++) {
606                 VERB5 {
607                         bb_error_msg("datapoint[%d]: off:%f disp:%f(%f) age:%f%s",
608                                 i,
609                                 fdp[idx].d_offset,
610                                 fdp[idx].d_dispersion, dispersion(&fdp[idx]),
611                                 G.cur_time - fdp[idx].d_recv_time,
612                                 (minoff == fdp[idx].d_offset || maxoff == fdp[idx].d_offset)
613                                         ? " (outlier by offset)" : ""
614                         );
615                 }
616
617                 sum += dispersion(&fdp[idx]) / (2 << i);
618
619                 if (minoff == fdp[idx].d_offset) {
620                         minoff -= 1; /* so that we don't match it ever again */
621                 } else
622                 if (maxoff == fdp[idx].d_offset) {
623                         maxoff += 1;
624                 } else {
625                         oldest_off = fdp[idx].d_offset;
626                         oldest_age = G.cur_time - fdp[idx].d_recv_time;
627                         if (!got_newest) {
628                                 got_newest = 1;
629                                 newest_off = oldest_off;
630                                 newest_age = oldest_age;
631                         }
632                         x = oldest_off * w;
633                         wavg += x;
634                         w /= 2;
635                 }
636
637                 idx = (idx - 1) & (NUM_DATAPOINTS - 1);
638         }
639         p->filter_dispersion = sum;
640         wavg += x; /* add another older6/64 to form older6/32 */
641         /* Fix systematic underestimation with large poll intervals.
642          * Imagine that we still have a bit of uncorrected drift,
643          * and poll interval is big (say, 100 sec). Offsets form a progression:
644          * 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 - 0.7 is most recent.
645          * The algorithm above drops 0.0 and 0.7 as outliers,
646          * and then we have this estimation, ~25% off from 0.7:
647          * 0.1/32 + 0.2/32 + 0.3/16 + 0.4/8 + 0.5/4 + 0.6/2 = 0.503125
648          */
649         x = oldest_age - newest_age;
650         if (x != 0) {
651                 x = newest_age / x; /* in above example, 100 / (600 - 100) */
652                 if (x < 1) { /* paranoia check */
653                         x = (newest_off - oldest_off) * x; /* 0.5 * 100/500 = 0.1 */
654                         wavg += x;
655                 }
656         }
657         p->filter_offset = wavg;
658
659 #else
660
661         fdp = p->filter_datapoint;
662         idx = p->datapoint_idx; /* most recent datapoint's index */
663
664         /* filter_offset: simply use the most recent value */
665         p->filter_offset = fdp[idx].d_offset;
666
667         /*                     n-1
668          *                     ---    dispersion(i)
669          * filter_dispersion =  \     -------------
670          *                      /       (i+1)
671          *                     ---     2
672          *                     i=0
673          */
674         wavg = 0;
675         sum = 0;
676         for (i = 0; i < NUM_DATAPOINTS; i++) {
677                 sum += dispersion(&fdp[idx]) / (2 << i);
678                 wavg += fdp[idx].d_offset;
679                 idx = (idx - 1) & (NUM_DATAPOINTS - 1);
680         }
681         wavg /= NUM_DATAPOINTS;
682         p->filter_dispersion = sum;
683 #endif
684
685         /*                  +-----                 -----+ ^ 1/2
686          *                  |       n-1                 |
687          *                  |       ---                 |
688          *                  |  1    \                2  |
689          * filter_jitter =  | --- * /  (avg-offset_j)   |
690          *                  |  n    ---                 |
691          *                  |       j=0                 |
692          *                  +-----                 -----+
693          * where n is the number of valid datapoints in the filter (n > 1);
694          * if filter_jitter < precision then filter_jitter = precision
695          */
696         sum = 0;
697         for (i = 0; i < NUM_DATAPOINTS; i++) {
698                 sum += SQUARE(wavg - fdp[i].d_offset);
699         }
700         sum = SQRT(sum / NUM_DATAPOINTS);
701         p->filter_jitter = sum > G_precision_sec ? sum : G_precision_sec;
702
703         VERB4 bb_error_msg("filter offset:%+f disp:%f jitter:%f",
704                         p->filter_offset,
705                         p->filter_dispersion,
706                         p->filter_jitter);
707 }
708
709 static void
710 reset_peer_stats(peer_t *p, double offset)
711 {
712         int i;
713         bool small_ofs = fabs(offset) < 16 * STEP_THRESHOLD;
714
715         /* Used to set p->filter_datapoint[i].d_dispersion = MAXDISP
716          * and clear reachable bits, but this proved to be too agressive:
717          * after step (tested with suspinding laptop for ~30 secs),
718          * this caused all previous data to be considered invalid,
719          * making us needing to collect full ~8 datapoins per peer
720          * after step in order to start trusting them.
721          * In turn, this was making poll interval decrease even after
722          * step was done. (Poll interval decreases already before step
723          * in this scenario, because we see large offsets and end up with
724          * no good peer to select).
725          */
726
727         for (i = 0; i < NUM_DATAPOINTS; i++) {
728                 if (small_ofs) {
729                         p->filter_datapoint[i].d_recv_time += offset;
730                         if (p->filter_datapoint[i].d_offset != 0) {
731                                 p->filter_datapoint[i].d_offset -= offset;
732                                 //bb_error_msg("p->filter_datapoint[%d].d_offset %f -> %f",
733                                 //      i,
734                                 //      p->filter_datapoint[i].d_offset + offset,
735                                 //      p->filter_datapoint[i].d_offset);
736                         }
737                 } else {
738                         p->filter_datapoint[i].d_recv_time  = G.cur_time;
739                         p->filter_datapoint[i].d_offset     = 0;
740                         /*p->filter_datapoint[i].d_dispersion = MAXDISP;*/
741                 }
742         }
743         if (small_ofs) {
744                 p->lastpkt_recv_time += offset;
745         } else {
746                 /*p->reachable_bits = 0;*/
747                 p->lastpkt_recv_time = G.cur_time;
748         }
749         filter_datapoints(p); /* recalc p->filter_xxx */
750         VERB6 bb_error_msg("%s->lastpkt_recv_time=%f", p->p_dotted, p->lastpkt_recv_time);
751 }
752
753 static void
754 add_peers(const char *s)
755 {
756         peer_t *p;
757
758         p = xzalloc(sizeof(*p));
759         p->p_lsa = xhost2sockaddr(s, 123);
760         p->p_dotted = xmalloc_sockaddr2dotted_noport(&p->p_lsa->u.sa);
761         p->p_fd = -1;
762         p->p_xmt_msg.m_status = MODE_CLIENT | (NTP_VERSION << 3);
763         p->next_action_time = G.cur_time; /* = set_next(p, 0); */
764         reset_peer_stats(p, 16 * STEP_THRESHOLD);
765
766         llist_add_to(&G.ntp_peers, p);
767         G.peer_cnt++;
768 }
769
770 static int
771 do_sendto(int fd,
772                 const struct sockaddr *from, const struct sockaddr *to, socklen_t addrlen,
773                 msg_t *msg, ssize_t len)
774 {
775         ssize_t ret;
776
777         errno = 0;
778         if (!from) {
779                 ret = sendto(fd, msg, len, MSG_DONTWAIT, to, addrlen);
780         } else {
781                 ret = send_to_from(fd, msg, len, MSG_DONTWAIT, to, from, addrlen);
782         }
783         if (ret != len) {
784                 bb_perror_msg("send failed");
785                 return -1;
786         }
787         return 0;
788 }
789
790 static void
791 send_query_to_peer(peer_t *p)
792 {
793         /* Why do we need to bind()?
794          * See what happens when we don't bind:
795          *
796          * socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_IP) = 3
797          * setsockopt(3, SOL_IP, IP_TOS, [16], 4) = 0
798          * gettimeofday({1259071266, 327885}, NULL) = 0
799          * sendto(3, "xxx", 48, MSG_DONTWAIT, {sa_family=AF_INET, sin_port=htons(123), sin_addr=inet_addr("10.34.32.125")}, 16) = 48
800          * ^^^ we sent it from some source port picked by kernel.
801          * time(NULL)              = 1259071266
802          * write(2, "ntpd: entering poll 15 secs\n", 28) = 28
803          * poll([{fd=3, events=POLLIN}], 1, 15000) = 1 ([{fd=3, revents=POLLIN}])
804          * recv(3, "yyy", 68, MSG_DONTWAIT) = 48
805          * ^^^ this recv will receive packets to any local port!
806          *
807          * Uncomment this and use strace to see it in action:
808          */
809 #define PROBE_LOCAL_ADDR /* { len_and_sockaddr lsa; lsa.len = LSA_SIZEOF_SA; getsockname(p->query.fd, &lsa.u.sa, &lsa.len); } */
810
811         if (p->p_fd == -1) {
812                 int fd, family;
813                 len_and_sockaddr *local_lsa;
814
815                 family = p->p_lsa->u.sa.sa_family;
816                 p->p_fd = fd = xsocket_type(&local_lsa, family, SOCK_DGRAM);
817                 /* local_lsa has "null" address and port 0 now.
818                  * bind() ensures we have a *particular port* selected by kernel
819                  * and remembered in p->p_fd, thus later recv(p->p_fd)
820                  * receives only packets sent to this port.
821                  */
822                 PROBE_LOCAL_ADDR
823                 xbind(fd, &local_lsa->u.sa, local_lsa->len);
824                 PROBE_LOCAL_ADDR
825 #if ENABLE_FEATURE_IPV6
826                 if (family == AF_INET)
827 #endif
828                         setsockopt(fd, IPPROTO_IP, IP_TOS, &const_IPTOS_LOWDELAY, sizeof(const_IPTOS_LOWDELAY));
829                 free(local_lsa);
830         }
831
832         /* Emit message _before_ attempted send. Think of a very short
833          * roundtrip networks: we need to go back to recv loop ASAP,
834          * to reduce delay. Printing messages after send works against that.
835          */
836         VERB1 bb_error_msg("sending query to %s", p->p_dotted);
837
838         /*
839          * Send out a random 64-bit number as our transmit time.  The NTP
840          * server will copy said number into the originate field on the
841          * response that it sends us.  This is totally legal per the SNTP spec.
842          *
843          * The impact of this is two fold: we no longer send out the current
844          * system time for the world to see (which may aid an attacker), and
845          * it gives us a (not very secure) way of knowing that we're not
846          * getting spoofed by an attacker that can't capture our traffic
847          * but can spoof packets from the NTP server we're communicating with.
848          *
849          * Save the real transmit timestamp locally.
850          */
851         p->p_xmt_msg.m_xmttime.int_partl = rand();
852         p->p_xmt_msg.m_xmttime.fractionl = rand();
853         p->p_xmttime = gettime1900d();
854
855         /* Were doing it only if sendto worked, but
856          * loss of sync detection needs reachable_bits updated
857          * even if sending fails *locally*:
858          * "network is unreachable" because cable was pulled?
859          * We still need to declare "unsync" if this condition persists.
860          */
861         p->reachable_bits <<= 1;
862
863         if (do_sendto(p->p_fd, /*from:*/ NULL, /*to:*/ &p->p_lsa->u.sa, /*addrlen:*/ p->p_lsa->len,
864                         &p->p_xmt_msg, NTP_MSGSIZE_NOAUTH) == -1
865         ) {
866                 close(p->p_fd);
867                 p->p_fd = -1;
868                 /*
869                  * We know that we sent nothing.
870                  * We can retry *soon* without fearing
871                  * that we are flooding the peer.
872                  */
873                 set_next(p, RETRY_INTERVAL);
874                 return;
875         }
876
877         set_next(p, RESPONSE_INTERVAL);
878 }
879
880
881 /* Note that there is no provision to prevent several run_scripts
882  * to be started in quick succession. In fact, it happens rather often
883  * if initial syncronization results in a step.
884  * You will see "step" and then "stratum" script runs, sometimes
885  * as close as only 0.002 seconds apart.
886  * Script should be ready to deal with this.
887  */
888 static void run_script(const char *action, double offset)
889 {
890         char *argv[3];
891         char *env1, *env2, *env3, *env4;
892
893         G.last_script_run = G.cur_time;
894
895         if (!G.script_name)
896                 return;
897
898         argv[0] = (char*) G.script_name;
899         argv[1] = (char*) action;
900         argv[2] = NULL;
901
902         VERB1 bb_error_msg("executing '%s %s'", G.script_name, action);
903
904         env1 = xasprintf("%s=%u", "stratum", G.stratum);
905         putenv(env1);
906         env2 = xasprintf("%s=%ld", "freq_drift_ppm", G.kernel_freq_drift);
907         putenv(env2);
908         env3 = xasprintf("%s=%u", "poll_interval", 1 << G.poll_exp);
909         putenv(env3);
910         env4 = xasprintf("%s=%f", "offset", offset);
911         putenv(env4);
912         /* Other items of potential interest: selected peer,
913          * rootdelay, reftime, rootdisp, refid, ntp_status,
914          * last_update_offset, last_update_recv_time, discipline_jitter,
915          * how many peers have reachable_bits = 0?
916          */
917
918         /* Don't want to wait: it may run hwclock --systohc, and that
919          * may take some time (seconds): */
920         /*spawn_and_wait(argv);*/
921         spawn(argv);
922
923         unsetenv("stratum");
924         unsetenv("freq_drift_ppm");
925         unsetenv("poll_interval");
926         unsetenv("offset");
927         free(env1);
928         free(env2);
929         free(env3);
930         free(env4);
931 }
932
933 static NOINLINE void
934 step_time(double offset)
935 {
936         llist_t *item;
937         double dtime;
938         struct timeval tvc, tvn;
939         char buf[sizeof("yyyy-mm-dd hh:mm:ss") + /*paranoia:*/ 4];
940         time_t tval;
941
942         gettimeofday(&tvc, NULL); /* never fails */
943         dtime = tvc.tv_sec + (1.0e-6 * tvc.tv_usec) + offset;
944         d_to_tv(dtime, &tvn);
945         if (settimeofday(&tvn, NULL) == -1)
946                 bb_perror_msg_and_die("settimeofday");
947
948         VERB2 {
949                 tval = tvc.tv_sec;
950                 strftime_YYYYMMDDHHMMSS(buf, sizeof(buf), &tval);
951                 bb_error_msg("current time is %s.%06u", buf, (unsigned)tvc.tv_usec);
952         }
953         tval = tvn.tv_sec;
954         strftime_YYYYMMDDHHMMSS(buf, sizeof(buf), &tval);
955         bb_error_msg("setting time to %s.%06u (offset %+fs)", buf, (unsigned)tvn.tv_usec, offset);
956
957         /* Correct various fields which contain time-relative values: */
958
959         /* Globals: */
960         G.cur_time += offset;
961         G.last_update_recv_time += offset;
962         G.last_script_run += offset;
963
964         /* p->lastpkt_recv_time, p->next_action_time and such: */
965         for (item = G.ntp_peers; item != NULL; item = item->link) {
966                 peer_t *pp = (peer_t *) item->data;
967                 reset_peer_stats(pp, offset);
968                 //bb_error_msg("offset:%+f pp->next_action_time:%f -> %f",
969                 //      offset, pp->next_action_time, pp->next_action_time + offset);
970                 pp->next_action_time += offset;
971                 if (pp->p_fd >= 0) {
972                         /* We wait for reply from this peer too.
973                          * But due to step we are doing, reply's data is no longer
974                          * useful (in fact, it'll be bogus). Stop waiting for it.
975                          */
976                         close(pp->p_fd);
977                         pp->p_fd = -1;
978                         set_next(pp, RETRY_INTERVAL);
979                 }
980         }
981 }
982
983 static void clamp_pollexp_and_set_MAXSTRAT(void)
984 {
985         if (G.poll_exp < MINPOLL)
986                 G.poll_exp = MINPOLL;
987         if (G.poll_exp >= BIGPOLL)
988                 G.poll_exp = BIGPOLL - 1;
989         G.polladj_count = 0;
990         G.stratum = MAXSTRAT;
991 }
992
993
994 /*
995  * Selection and clustering, and their helpers
996  */
997 typedef struct {
998         peer_t *p;
999         int    type;
1000         double edge;
1001         double opt_rd; /* optimization */
1002 } point_t;
1003 static int
1004 compare_point_edge(const void *aa, const void *bb)
1005 {
1006         const point_t *a = aa;
1007         const point_t *b = bb;
1008         if (a->edge < b->edge) {
1009                 return -1;
1010         }
1011         return (a->edge > b->edge);
1012 }
1013 typedef struct {
1014         peer_t *p;
1015         double metric;
1016 } survivor_t;
1017 static int
1018 compare_survivor_metric(const void *aa, const void *bb)
1019 {
1020         const survivor_t *a = aa;
1021         const survivor_t *b = bb;
1022         if (a->metric < b->metric) {
1023                 return -1;
1024         }
1025         return (a->metric > b->metric);
1026 }
1027 static int
1028 fit(peer_t *p, double rd)
1029 {
1030         if ((p->reachable_bits & (p->reachable_bits-1)) == 0) {
1031                 /* One or zero bits in reachable_bits */
1032                 VERB4 bb_error_msg("peer %s unfit for selection: unreachable", p->p_dotted);
1033                 return 0;
1034         }
1035 #if 0 /* we filter out such packets earlier */
1036         if ((p->lastpkt_status & LI_ALARM) == LI_ALARM
1037          || p->lastpkt_stratum >= MAXSTRAT
1038         ) {
1039                 VERB4 bb_error_msg("peer %s unfit for selection: bad status/stratum", p->p_dotted);
1040                 return 0;
1041         }
1042 #endif
1043         /* rd is root_distance(p) */
1044         if (rd > MAXDIST + FREQ_TOLERANCE * (1 << G.poll_exp)) {
1045                 VERB4 bb_error_msg("peer %s unfit for selection: root distance too high", p->p_dotted);
1046                 return 0;
1047         }
1048 //TODO
1049 //      /* Do we have a loop? */
1050 //      if (p->refid == p->dstaddr || p->refid == s.refid)
1051 //              return 0;
1052         return 1;
1053 }
1054 static peer_t*
1055 select_and_cluster(void)
1056 {
1057         peer_t     *p;
1058         llist_t    *item;
1059         int        i, j;
1060         int        size = 3 * G.peer_cnt;
1061         /* for selection algorithm */
1062         point_t    point[size];
1063         unsigned   num_points, num_candidates;
1064         double     low, high;
1065         unsigned   num_falsetickers;
1066         /* for cluster algorithm */
1067         survivor_t survivor[size];
1068         unsigned   num_survivors;
1069
1070         /* Selection */
1071
1072         num_points = 0;
1073         item = G.ntp_peers;
1074         if (G.initial_poll_complete) while (item != NULL) {
1075                 double rd, offset;
1076
1077                 p = (peer_t *) item->data;
1078                 rd = root_distance(p);
1079                 offset = p->filter_offset;
1080                 if (!fit(p, rd)) {
1081                         item = item->link;
1082                         continue;
1083                 }
1084
1085                 VERB5 bb_error_msg("interval: [%f %f %f] %s",
1086                                 offset - rd,
1087                                 offset,
1088                                 offset + rd,
1089                                 p->p_dotted
1090                 );
1091                 point[num_points].p = p;
1092                 point[num_points].type = -1;
1093                 point[num_points].edge = offset - rd;
1094                 point[num_points].opt_rd = rd;
1095                 num_points++;
1096                 point[num_points].p = p;
1097                 point[num_points].type = 0;
1098                 point[num_points].edge = offset;
1099                 point[num_points].opt_rd = rd;
1100                 num_points++;
1101                 point[num_points].p = p;
1102                 point[num_points].type = 1;
1103                 point[num_points].edge = offset + rd;
1104                 point[num_points].opt_rd = rd;
1105                 num_points++;
1106                 item = item->link;
1107         }
1108         num_candidates = num_points / 3;
1109         if (num_candidates == 0) {
1110                 VERB3 bb_error_msg("no valid datapoints%s", ", no peer selected");
1111                 return NULL;
1112         }
1113 //TODO: sorting does not seem to be done in reference code
1114         qsort(point, num_points, sizeof(point[0]), compare_point_edge);
1115
1116         /* Start with the assumption that there are no falsetickers.
1117          * Attempt to find a nonempty intersection interval containing
1118          * the midpoints of all truechimers.
1119          * If a nonempty interval cannot be found, increase the number
1120          * of assumed falsetickers by one and try again.
1121          * If a nonempty interval is found and the number of falsetickers
1122          * is less than the number of truechimers, a majority has been found
1123          * and the midpoint of each truechimer represents
1124          * the candidates available to the cluster algorithm.
1125          */
1126         num_falsetickers = 0;
1127         while (1) {
1128                 int c;
1129                 unsigned num_midpoints = 0;
1130
1131                 low = 1 << 9;
1132                 high = - (1 << 9);
1133                 c = 0;
1134                 for (i = 0; i < num_points; i++) {
1135                         /* We want to do:
1136                          * if (point[i].type == -1) c++;
1137                          * if (point[i].type == 1) c--;
1138                          * and it's simpler to do it this way:
1139                          */
1140                         c -= point[i].type;
1141                         if (c >= num_candidates - num_falsetickers) {
1142                                 /* If it was c++ and it got big enough... */
1143                                 low = point[i].edge;
1144                                 break;
1145                         }
1146                         if (point[i].type == 0)
1147                                 num_midpoints++;
1148                 }
1149                 c = 0;
1150                 for (i = num_points-1; i >= 0; i--) {
1151                         c += point[i].type;
1152                         if (c >= num_candidates - num_falsetickers) {
1153                                 high = point[i].edge;
1154                                 break;
1155                         }
1156                         if (point[i].type == 0)
1157                                 num_midpoints++;
1158                 }
1159                 /* If the number of midpoints is greater than the number
1160                  * of allowed falsetickers, the intersection contains at
1161                  * least one truechimer with no midpoint - bad.
1162                  * Also, interval should be nonempty.
1163                  */
1164                 if (num_midpoints <= num_falsetickers && low < high)
1165                         break;
1166                 num_falsetickers++;
1167                 if (num_falsetickers * 2 >= num_candidates) {
1168                         VERB3 bb_error_msg("falsetickers:%d, candidates:%d%s",
1169                                         num_falsetickers, num_candidates,
1170                                         ", no peer selected");
1171                         return NULL;
1172                 }
1173         }
1174         VERB4 bb_error_msg("selected interval: [%f, %f]; candidates:%d falsetickers:%d",
1175                         low, high, num_candidates, num_falsetickers);
1176
1177         /* Clustering */
1178
1179         /* Construct a list of survivors (p, metric)
1180          * from the chime list, where metric is dominated
1181          * first by stratum and then by root distance.
1182          * All other things being equal, this is the order of preference.
1183          */
1184         num_survivors = 0;
1185         for (i = 0; i < num_points; i++) {
1186                 if (point[i].edge < low || point[i].edge > high)
1187                         continue;
1188                 p = point[i].p;
1189                 survivor[num_survivors].p = p;
1190                 /* x.opt_rd == root_distance(p); */
1191                 survivor[num_survivors].metric = MAXDIST * p->lastpkt_stratum + point[i].opt_rd;
1192                 VERB5 bb_error_msg("survivor[%d] metric:%f peer:%s",
1193                         num_survivors, survivor[num_survivors].metric, p->p_dotted);
1194                 num_survivors++;
1195         }
1196         /* There must be at least MIN_SELECTED survivors to satisfy the
1197          * correctness assertions. Ordinarily, the Byzantine criteria
1198          * require four survivors, but for the demonstration here, one
1199          * is acceptable.
1200          */
1201         if (num_survivors < MIN_SELECTED) {
1202                 VERB3 bb_error_msg("survivors:%d%s",
1203                                 num_survivors,
1204                                 ", no peer selected");
1205                 return NULL;
1206         }
1207
1208 //looks like this is ONLY used by the fact that later we pick survivor[0].
1209 //we can avoid sorting then, just find the minimum once!
1210         qsort(survivor, num_survivors, sizeof(survivor[0]), compare_survivor_metric);
1211
1212         /* For each association p in turn, calculate the selection
1213          * jitter p->sjitter as the square root of the sum of squares
1214          * (p->offset - q->offset) over all q associations. The idea is
1215          * to repeatedly discard the survivor with maximum selection
1216          * jitter until a termination condition is met.
1217          */
1218         while (1) {
1219                 unsigned max_idx = max_idx;
1220                 double max_selection_jitter = max_selection_jitter;
1221                 double min_jitter = min_jitter;
1222
1223                 if (num_survivors <= MIN_CLUSTERED) {
1224                         VERB4 bb_error_msg("num_survivors %d <= %d, not discarding more",
1225                                         num_survivors, MIN_CLUSTERED);
1226                         break;
1227                 }
1228
1229                 /* To make sure a few survivors are left
1230                  * for the clustering algorithm to chew on,
1231                  * we stop if the number of survivors
1232                  * is less than or equal to MIN_CLUSTERED (3).
1233                  */
1234                 for (i = 0; i < num_survivors; i++) {
1235                         double selection_jitter_sq;
1236
1237                         p = survivor[i].p;
1238                         if (i == 0 || p->filter_jitter < min_jitter)
1239                                 min_jitter = p->filter_jitter;
1240
1241                         selection_jitter_sq = 0;
1242                         for (j = 0; j < num_survivors; j++) {
1243                                 peer_t *q = survivor[j].p;
1244                                 selection_jitter_sq += SQUARE(p->filter_offset - q->filter_offset);
1245                         }
1246                         if (i == 0 || selection_jitter_sq > max_selection_jitter) {
1247                                 max_selection_jitter = selection_jitter_sq;
1248                                 max_idx = i;
1249                         }
1250                         VERB6 bb_error_msg("survivor %d selection_jitter^2:%f",
1251                                         i, selection_jitter_sq);
1252                 }
1253                 max_selection_jitter = SQRT(max_selection_jitter / num_survivors);
1254                 VERB5 bb_error_msg("max_selection_jitter (at %d):%f min_jitter:%f",
1255                                 max_idx, max_selection_jitter, min_jitter);
1256
1257                 /* If the maximum selection jitter is less than the
1258                  * minimum peer jitter, then tossing out more survivors
1259                  * will not lower the minimum peer jitter, so we might
1260                  * as well stop.
1261                  */
1262                 if (max_selection_jitter < min_jitter) {
1263                         VERB4 bb_error_msg("max_selection_jitter:%f < min_jitter:%f, num_survivors:%d, not discarding more",
1264                                         max_selection_jitter, min_jitter, num_survivors);
1265                         break;
1266                 }
1267
1268                 /* Delete survivor[max_idx] from the list
1269                  * and go around again.
1270                  */
1271                 VERB6 bb_error_msg("dropping survivor %d", max_idx);
1272                 num_survivors--;
1273                 while (max_idx < num_survivors) {
1274                         survivor[max_idx] = survivor[max_idx + 1];
1275                         max_idx++;
1276                 }
1277         }
1278
1279         if (0) {
1280                 /* Combine the offsets of the clustering algorithm survivors
1281                  * using a weighted average with weight determined by the root
1282                  * distance. Compute the selection jitter as the weighted RMS
1283                  * difference between the first survivor and the remaining
1284                  * survivors. In some cases the inherent clock jitter can be
1285                  * reduced by not using this algorithm, especially when frequent
1286                  * clockhopping is involved. bbox: thus we don't do it.
1287                  */
1288                 double x, y, z, w;
1289                 y = z = w = 0;
1290                 for (i = 0; i < num_survivors; i++) {
1291                         p = survivor[i].p;
1292                         x = root_distance(p);
1293                         y += 1 / x;
1294                         z += p->filter_offset / x;
1295                         w += SQUARE(p->filter_offset - survivor[0].p->filter_offset) / x;
1296                 }
1297                 //G.cluster_offset = z / y;
1298                 //G.cluster_jitter = SQRT(w / y);
1299         }
1300
1301         /* Pick the best clock. If the old system peer is on the list
1302          * and at the same stratum as the first survivor on the list,
1303          * then don't do a clock hop. Otherwise, select the first
1304          * survivor on the list as the new system peer.
1305          */
1306         p = survivor[0].p;
1307         if (G.last_update_peer
1308          && G.last_update_peer->lastpkt_stratum <= p->lastpkt_stratum
1309         ) {
1310                 /* Starting from 1 is ok here */
1311                 for (i = 1; i < num_survivors; i++) {
1312                         if (G.last_update_peer == survivor[i].p) {
1313                                 VERB5 bb_error_msg("keeping old synced peer");
1314                                 p = G.last_update_peer;
1315                                 goto keep_old;
1316                         }
1317                 }
1318         }
1319         G.last_update_peer = p;
1320  keep_old:
1321         VERB4 bb_error_msg("selected peer %s filter_offset:%+f age:%f",
1322                         p->p_dotted,
1323                         p->filter_offset,
1324                         G.cur_time - p->lastpkt_recv_time
1325         );
1326         return p;
1327 }
1328
1329
1330 /*
1331  * Local clock discipline and its helpers
1332  */
1333 static void
1334 set_new_values(int disc_state, double offset, double recv_time)
1335 {
1336         /* Enter new state and set state variables. Note we use the time
1337          * of the last clock filter sample, which must be earlier than
1338          * the current time.
1339          */
1340         VERB4 bb_error_msg("disc_state=%d last update offset=%f recv_time=%f",
1341                         disc_state, offset, recv_time);
1342         G.discipline_state = disc_state;
1343         G.last_update_offset = offset;
1344         G.last_update_recv_time = recv_time;
1345 }
1346 /* Return: -1: decrease poll interval, 0: leave as is, 1: increase */
1347 static NOINLINE int
1348 update_local_clock(peer_t *p)
1349 {
1350         int rc;
1351         struct timex tmx;
1352         /* Note: can use G.cluster_offset instead: */
1353         double offset = p->filter_offset;
1354         double recv_time = p->lastpkt_recv_time;
1355         double abs_offset;
1356 #if !USING_KERNEL_PLL_LOOP
1357         double freq_drift;
1358 #endif
1359 #if !USING_KERNEL_PLL_LOOP || USING_INITIAL_FREQ_ESTIMATION
1360         double since_last_update;
1361 #endif
1362         double etemp, dtemp;
1363
1364         abs_offset = fabs(offset);
1365
1366 #if 0
1367         /* If needed, -S script can do it by looking at $offset
1368          * env var and killing parent */
1369         /* If the offset is too large, give up and go home */
1370         if (abs_offset > PANIC_THRESHOLD) {
1371                 bb_error_msg_and_die("offset %f far too big, exiting", offset);
1372         }
1373 #endif
1374
1375         /* If this is an old update, for instance as the result
1376          * of a system peer change, avoid it. We never use
1377          * an old sample or the same sample twice.
1378          */
1379         if (recv_time <= G.last_update_recv_time) {
1380                 VERB3 bb_error_msg("update from %s: same or older datapoint, not using it",
1381                         p->p_dotted);
1382                 return 0; /* "leave poll interval as is" */
1383         }
1384
1385         /* Clock state machine transition function. This is where the
1386          * action is and defines how the system reacts to large time
1387          * and frequency errors.
1388          */
1389 #if !USING_KERNEL_PLL_LOOP || USING_INITIAL_FREQ_ESTIMATION
1390         since_last_update = recv_time - G.reftime;
1391 #endif
1392 #if !USING_KERNEL_PLL_LOOP
1393         freq_drift = 0;
1394 #endif
1395 #if USING_INITIAL_FREQ_ESTIMATION
1396         if (G.discipline_state == STATE_FREQ) {
1397                 /* Ignore updates until the stepout threshold */
1398                 if (since_last_update < WATCH_THRESHOLD) {
1399                         VERB4 bb_error_msg("measuring drift, datapoint ignored, %f sec remains",
1400                                         WATCH_THRESHOLD - since_last_update);
1401                         return 0; /* "leave poll interval as is" */
1402                 }
1403 # if !USING_KERNEL_PLL_LOOP
1404                 freq_drift = (offset - G.last_update_offset) / since_last_update;
1405 # endif
1406         }
1407 #endif
1408
1409         /* There are two main regimes: when the
1410          * offset exceeds the step threshold and when it does not.
1411          */
1412         if (abs_offset > STEP_THRESHOLD) {
1413 #if 0
1414                 double remains;
1415
1416 // This "spike state" seems to be useless, peer selection already drops
1417 // occassional "bad" datapoints. If we are here, there were _many_
1418 // large offsets. When a few first large offsets are seen,
1419 // we end up in "no valid datapoints, no peer selected" state.
1420 // Only when enough of them are seen (which means it's not a fluke),
1421 // we end up here. Looks like _our_ clock is off.
1422                 switch (G.discipline_state) {
1423                 case STATE_SYNC:
1424                         /* The first outlyer: ignore it, switch to SPIK state */
1425                         VERB3 bb_error_msg("update from %s: offset:%+f, spike%s",
1426                                 p->p_dotted, offset,
1427                                 "");
1428                         G.discipline_state = STATE_SPIK;
1429                         return -1; /* "decrease poll interval" */
1430
1431                 case STATE_SPIK:
1432                         /* Ignore succeeding outlyers until either an inlyer
1433                          * is found or the stepout threshold is exceeded.
1434                          */
1435                         remains = WATCH_THRESHOLD - since_last_update;
1436                         if (remains > 0) {
1437                                 VERB3 bb_error_msg("update from %s: offset:%+f, spike%s",
1438                                         p->p_dotted, offset,
1439                                         ", datapoint ignored");
1440                                 return -1; /* "decrease poll interval" */
1441                         }
1442                         /* fall through: we need to step */
1443                 } /* switch */
1444 #endif
1445
1446                 /* Step the time and clamp down the poll interval.
1447                  *
1448                  * In NSET state an initial frequency correction is
1449                  * not available, usually because the frequency file has
1450                  * not yet been written. Since the time is outside the
1451                  * capture range, the clock is stepped. The frequency
1452                  * will be set directly following the stepout interval.
1453                  *
1454                  * In FSET state the initial frequency has been set
1455                  * from the frequency file. Since the time is outside
1456                  * the capture range, the clock is stepped immediately,
1457                  * rather than after the stepout interval. Guys get
1458                  * nervous if it takes 17 minutes to set the clock for
1459                  * the first time.
1460                  *
1461                  * In SPIK state the stepout threshold has expired and
1462                  * the phase is still above the step threshold. Note
1463                  * that a single spike greater than the step threshold
1464                  * is always suppressed, even at the longer poll
1465                  * intervals.
1466                  */
1467                 VERB4 bb_error_msg("stepping time by %+f; poll_exp=MINPOLL", offset);
1468                 step_time(offset);
1469                 if (option_mask32 & OPT_q) {
1470                         /* We were only asked to set time once. Done. */
1471                         exit(0);
1472                 }
1473
1474                 clamp_pollexp_and_set_MAXSTRAT();
1475
1476                 run_script("step", offset);
1477
1478                 recv_time += offset;
1479
1480 #if USING_INITIAL_FREQ_ESTIMATION
1481                 if (G.discipline_state == STATE_NSET) {
1482                         set_new_values(STATE_FREQ, /*offset:*/ 0, recv_time);
1483                         return 1; /* "ok to increase poll interval" */
1484                 }
1485 #endif
1486                 abs_offset = offset = 0;
1487                 set_new_values(STATE_SYNC, offset, recv_time);
1488
1489         } else { /* abs_offset <= STEP_THRESHOLD */
1490
1491                 /* Compute the clock jitter as the RMS of exponentially
1492                  * weighted offset differences. Used by the poll adjust code.
1493                  */
1494                 etemp = SQUARE(G.discipline_jitter);
1495                 dtemp = SQUARE(offset - G.last_update_offset);
1496                 G.discipline_jitter = SQRT(etemp + (dtemp - etemp) / AVG);
1497
1498                 switch (G.discipline_state) {
1499                 case STATE_NSET:
1500                         if (option_mask32 & OPT_q) {
1501                                 /* We were only asked to set time once.
1502                                  * The clock is precise enough, no need to step.
1503                                  */
1504                                 exit(0);
1505                         }
1506 #if USING_INITIAL_FREQ_ESTIMATION
1507                         /* This is the first update received and the frequency
1508                          * has not been initialized. The first thing to do
1509                          * is directly measure the oscillator frequency.
1510                          */
1511                         set_new_values(STATE_FREQ, offset, recv_time);
1512 #else
1513                         set_new_values(STATE_SYNC, offset, recv_time);
1514 #endif
1515                         VERB4 bb_error_msg("transitioning to FREQ, datapoint ignored");
1516                         return 0; /* "leave poll interval as is" */
1517
1518 #if 0 /* this is dead code for now */
1519                 case STATE_FSET:
1520                         /* This is the first update and the frequency
1521                          * has been initialized. Adjust the phase, but
1522                          * don't adjust the frequency until the next update.
1523                          */
1524                         set_new_values(STATE_SYNC, offset, recv_time);
1525                         /* freq_drift remains 0 */
1526                         break;
1527 #endif
1528
1529 #if USING_INITIAL_FREQ_ESTIMATION
1530                 case STATE_FREQ:
1531                         /* since_last_update >= WATCH_THRESHOLD, we waited enough.
1532                          * Correct the phase and frequency and switch to SYNC state.
1533                          * freq_drift was already estimated (see code above)
1534                          */
1535                         set_new_values(STATE_SYNC, offset, recv_time);
1536                         break;
1537 #endif
1538
1539                 default:
1540 #if !USING_KERNEL_PLL_LOOP
1541                         /* Compute freq_drift due to PLL and FLL contributions.
1542                          *
1543                          * The FLL and PLL frequency gain constants
1544                          * depend on the poll interval and Allan
1545                          * intercept. The FLL is not used below one-half
1546                          * the Allan intercept. Above that the loop gain
1547                          * increases in steps to 1 / AVG.
1548                          */
1549                         if ((1 << G.poll_exp) > ALLAN / 2) {
1550                                 etemp = FLL - G.poll_exp;
1551                                 if (etemp < AVG)
1552                                         etemp = AVG;
1553                                 freq_drift += (offset - G.last_update_offset) / (MAXD(since_last_update, ALLAN) * etemp);
1554                         }
1555                         /* For the PLL the integration interval
1556                          * (numerator) is the minimum of the update
1557                          * interval and poll interval. This allows
1558                          * oversampling, but not undersampling.
1559                          */
1560                         etemp = MIND(since_last_update, (1 << G.poll_exp));
1561                         dtemp = (4 * PLL) << G.poll_exp;
1562                         freq_drift += offset * etemp / SQUARE(dtemp);
1563 #endif
1564                         set_new_values(STATE_SYNC, offset, recv_time);
1565                         break;
1566                 }
1567                 if (G.stratum != p->lastpkt_stratum + 1) {
1568                         G.stratum = p->lastpkt_stratum + 1;
1569                         run_script("stratum", offset);
1570                 }
1571         }
1572
1573         if (G.discipline_jitter < G_precision_sec)
1574                 G.discipline_jitter = G_precision_sec;
1575         G.offset_to_jitter_ratio = abs_offset / G.discipline_jitter;
1576
1577         G.reftime = G.cur_time;
1578         G.ntp_status = p->lastpkt_status;
1579         G.refid = p->lastpkt_refid;
1580         G.rootdelay = p->lastpkt_rootdelay + p->lastpkt_delay;
1581         dtemp = p->filter_jitter; // SQRT(SQUARE(p->filter_jitter) + SQUARE(G.cluster_jitter));
1582         dtemp += MAXD(p->filter_dispersion + FREQ_TOLERANCE * (G.cur_time - p->lastpkt_recv_time) + abs_offset, MINDISP);
1583         G.rootdisp = p->lastpkt_rootdisp + dtemp;
1584         VERB4 bb_error_msg("updating leap/refid/reftime/rootdisp from peer %s", p->p_dotted);
1585
1586         /* We are in STATE_SYNC now, but did not do adjtimex yet.
1587          * (Any other state does not reach this, they all return earlier)
1588          * By this time, freq_drift and offset are set
1589          * to values suitable for adjtimex.
1590          */
1591 #if !USING_KERNEL_PLL_LOOP
1592         /* Calculate the new frequency drift and frequency stability (wander).
1593          * Compute the clock wander as the RMS of exponentially weighted
1594          * frequency differences. This is not used directly, but can,
1595          * along with the jitter, be a highly useful monitoring and
1596          * debugging tool.
1597          */
1598         dtemp = G.discipline_freq_drift + freq_drift;
1599         G.discipline_freq_drift = MAXD(MIND(MAXDRIFT, dtemp), -MAXDRIFT);
1600         etemp = SQUARE(G.discipline_wander);
1601         dtemp = SQUARE(dtemp);
1602         G.discipline_wander = SQRT(etemp + (dtemp - etemp) / AVG);
1603
1604         VERB4 bb_error_msg("discipline freq_drift=%.9f(int:%ld corr:%e) wander=%f",
1605                         G.discipline_freq_drift,
1606                         (long)(G.discipline_freq_drift * 65536e6),
1607                         freq_drift,
1608                         G.discipline_wander);
1609 #endif
1610         VERB4 {
1611                 memset(&tmx, 0, sizeof(tmx));
1612                 if (adjtimex(&tmx) < 0)
1613                         bb_perror_msg_and_die("adjtimex");
1614                 bb_error_msg("p adjtimex freq:%ld offset:%+ld status:0x%x tc:%ld",
1615                                 tmx.freq, tmx.offset, tmx.status, tmx.constant);
1616         }
1617
1618         memset(&tmx, 0, sizeof(tmx));
1619 #if 0
1620 //doesn't work, offset remains 0 (!) in kernel:
1621 //ntpd:  set adjtimex freq:1786097 tmx.offset:77487
1622 //ntpd: prev adjtimex freq:1786097 tmx.offset:0
1623 //ntpd:  cur adjtimex freq:1786097 tmx.offset:0
1624         tmx.modes = ADJ_FREQUENCY | ADJ_OFFSET;
1625         /* 65536 is one ppm */
1626         tmx.freq = G.discipline_freq_drift * 65536e6;
1627 #endif
1628         tmx.modes = ADJ_OFFSET | ADJ_STATUS | ADJ_TIMECONST;// | ADJ_MAXERROR | ADJ_ESTERROR;
1629         tmx.offset = (offset * 1000000); /* usec */
1630         tmx.status = STA_PLL;
1631         if (G.ntp_status & LI_PLUSSEC)
1632                 tmx.status |= STA_INS;
1633         if (G.ntp_status & LI_MINUSSEC)
1634                 tmx.status |= STA_DEL;
1635
1636         tmx.constant = G.poll_exp - 4;
1637         /* EXPERIMENTAL.
1638          * The below if statement should be unnecessary, but...
1639          * It looks like Linux kernel's PLL is far too gentle in changing
1640          * tmx.freq in response to clock offset. Offset keeps growing
1641          * and eventually we fall back to smaller poll intervals.
1642          * We can make correction more agressive (about x2) by supplying
1643          * PLL time constant which is one less than the real one.
1644          * To be on a safe side, let's do it only if offset is significantly
1645          * larger than jitter.
1646          */
1647         if (tmx.constant > 0 && G.offset_to_jitter_ratio >= TIMECONST_HACK_GATE)
1648                 tmx.constant--;
1649
1650         //tmx.esterror = (uint32_t)(clock_jitter * 1e6);
1651         //tmx.maxerror = (uint32_t)((sys_rootdelay / 2 + sys_rootdisp) * 1e6);
1652         rc = adjtimex(&tmx);
1653         if (rc < 0)
1654                 bb_perror_msg_and_die("adjtimex");
1655         /* NB: here kernel returns constant == G.poll_exp, not == G.poll_exp - 4.
1656          * Not sure why. Perhaps it is normal.
1657          */
1658         VERB4 bb_error_msg("adjtimex:%d freq:%ld offset:%+ld status:0x%x",
1659                                 rc, tmx.freq, tmx.offset, tmx.status);
1660         G.kernel_freq_drift = tmx.freq / 65536;
1661         VERB2 bb_error_msg("update from:%s offset:%+f jitter:%f clock drift:%+.3fppm tc:%d",
1662                         p->p_dotted, offset, G.discipline_jitter, (double)tmx.freq / 65536, (int)tmx.constant);
1663
1664         return 1; /* "ok to increase poll interval" */
1665 }
1666
1667
1668 /*
1669  * We've got a new reply packet from a peer, process it
1670  * (helpers first)
1671  */
1672 static unsigned
1673 poll_interval(int upper_bound)
1674 {
1675         unsigned interval, r, mask;
1676         interval = 1 << G.poll_exp;
1677         if (interval > upper_bound)
1678                 interval = upper_bound;
1679         mask = ((interval-1) >> 4) | 1;
1680         r = rand();
1681         interval += r & mask; /* ~ random(0..1) * interval/16 */
1682         VERB4 bb_error_msg("chose poll interval:%u (poll_exp:%d)", interval, G.poll_exp);
1683         return interval;
1684 }
1685 static NOINLINE void
1686 adjust_poll(int count)
1687 {
1688         G.polladj_count += count;
1689         if (G.polladj_count > POLLADJ_LIMIT) {
1690                 G.polladj_count = 0;
1691                 if (G.poll_exp < MAXPOLL) {
1692                         G.poll_exp++;
1693                         VERB4 bb_error_msg("polladj: discipline_jitter:%f ++poll_exp=%d",
1694                                         G.discipline_jitter, G.poll_exp);
1695                 }
1696         } else if (G.polladj_count < -POLLADJ_LIMIT || (count < 0 && G.poll_exp >= BIGPOLL)) {
1697                 G.polladj_count = 0;
1698                 if (G.poll_exp > MINPOLL) {
1699                         llist_t *item;
1700
1701                         G.poll_exp--;
1702                         /* Correct p->next_action_time in each peer
1703                          * which waits for sending, so that they send earlier.
1704                          * Old pp->next_action_time are on the order
1705                          * of t + (1 << old_poll_exp) + small_random,
1706                          * we simply need to subtract ~half of that.
1707                          */
1708                         for (item = G.ntp_peers; item != NULL; item = item->link) {
1709                                 peer_t *pp = (peer_t *) item->data;
1710                                 if (pp->p_fd < 0)
1711                                         pp->next_action_time -= (1 << G.poll_exp);
1712                         }
1713                         VERB4 bb_error_msg("polladj: discipline_jitter:%f --poll_exp=%d",
1714                                         G.discipline_jitter, G.poll_exp);
1715                 }
1716         } else {
1717                 VERB4 bb_error_msg("polladj: count:%d", G.polladj_count);
1718         }
1719 }
1720 static NOINLINE void
1721 recv_and_process_peer_pkt(peer_t *p)
1722 {
1723         int         rc;
1724         ssize_t     size;
1725         msg_t       msg;
1726         double      T1, T2, T3, T4;
1727         double      offset;
1728         double      prev_delay, delay;
1729         unsigned    interval;
1730         datapoint_t *datapoint;
1731         peer_t      *q;
1732
1733         offset = 0;
1734
1735         /* We can recvfrom here and check from.IP, but some multihomed
1736          * ntp servers reply from their *other IP*.
1737          * TODO: maybe we should check at least what we can: from.port == 123?
1738          */
1739         size = recv(p->p_fd, &msg, sizeof(msg), MSG_DONTWAIT);
1740         if (size == -1) {
1741                 bb_perror_msg("recv(%s) error", p->p_dotted);
1742                 if (errno == EHOSTUNREACH || errno == EHOSTDOWN
1743                  || errno == ENETUNREACH || errno == ENETDOWN
1744                  || errno == ECONNREFUSED || errno == EADDRNOTAVAIL
1745                  || errno == EAGAIN
1746                 ) {
1747 //TODO: always do this?
1748                         interval = poll_interval(RETRY_INTERVAL);
1749                         goto set_next_and_ret;
1750                 }
1751                 xfunc_die();
1752         }
1753
1754         if (size != NTP_MSGSIZE_NOAUTH && size != NTP_MSGSIZE) {
1755                 bb_error_msg("malformed packet received from %s", p->p_dotted);
1756                 return;
1757         }
1758
1759         if (msg.m_orgtime.int_partl != p->p_xmt_msg.m_xmttime.int_partl
1760          || msg.m_orgtime.fractionl != p->p_xmt_msg.m_xmttime.fractionl
1761         ) {
1762                 /* Somebody else's packet */
1763                 return;
1764         }
1765
1766         /* We do not expect any more packets from this peer for now.
1767          * Closing the socket informs kernel about it.
1768          * We open a new socket when we send a new query.
1769          */
1770         close(p->p_fd);
1771         p->p_fd = -1;
1772
1773         if ((msg.m_status & LI_ALARM) == LI_ALARM
1774          || msg.m_stratum == 0
1775          || msg.m_stratum > NTP_MAXSTRATUM
1776         ) {
1777 // TODO: stratum 0 responses may have commands in 32-bit m_refid field:
1778 // "DENY", "RSTR" - peer does not like us at all
1779 // "RATE" - peer is overloaded, reduce polling freq
1780                 bb_error_msg("reply from %s: peer is unsynced", p->p_dotted);
1781                 goto pick_normal_interval;
1782         }
1783
1784 //      /* Verify valid root distance */
1785 //      if (msg.m_rootdelay / 2 + msg.m_rootdisp >= MAXDISP || p->lastpkt_reftime > msg.m_xmt)
1786 //              return;                 /* invalid header values */
1787
1788         /*
1789          * From RFC 2030 (with a correction to the delay math):
1790          *
1791          * Timestamp Name          ID   When Generated
1792          * ------------------------------------------------------------
1793          * Originate Timestamp     T1   time request sent by client
1794          * Receive Timestamp       T2   time request received by server
1795          * Transmit Timestamp      T3   time reply sent by server
1796          * Destination Timestamp   T4   time reply received by client
1797          *
1798          * The roundtrip delay and local clock offset are defined as
1799          *
1800          * delay = (T4 - T1) - (T3 - T2); offset = ((T2 - T1) + (T3 - T4)) / 2
1801          */
1802         T1 = p->p_xmttime;
1803         T2 = lfp_to_d(msg.m_rectime);
1804         T3 = lfp_to_d(msg.m_xmttime);
1805         T4 = G.cur_time;
1806
1807         /* The delay calculation is a special case. In cases where the
1808          * server and client clocks are running at different rates and
1809          * with very fast networks, the delay can appear negative. In
1810          * order to avoid violating the Principle of Least Astonishment,
1811          * the delay is clamped not less than the system precision.
1812          */
1813         delay = (T4 - T1) - (T3 - T2);
1814         if (delay < G_precision_sec)
1815                 delay = G_precision_sec;
1816         /*
1817          * If this packet's delay is much bigger than the last one,
1818          * it's better to just ignore it than use its much less precise value.
1819          */
1820         prev_delay = p->p_raw_delay;
1821         p->p_raw_delay = delay;
1822         if (p->reachable_bits && delay > prev_delay * BAD_DELAY_GROWTH) {
1823                 bb_error_msg("reply from %s: delay %f is too high, ignoring", p->p_dotted, delay);
1824                 goto pick_normal_interval;
1825         }
1826
1827         p->lastpkt_delay = delay;
1828         p->lastpkt_recv_time = T4;
1829         VERB6 bb_error_msg("%s->lastpkt_recv_time=%f", p->p_dotted, p->lastpkt_recv_time);
1830         p->lastpkt_status = msg.m_status;
1831         p->lastpkt_stratum = msg.m_stratum;
1832         p->lastpkt_rootdelay = sfp_to_d(msg.m_rootdelay);
1833         p->lastpkt_rootdisp = sfp_to_d(msg.m_rootdisp);
1834         p->lastpkt_refid = msg.m_refid;
1835
1836         p->datapoint_idx = p->reachable_bits ? (p->datapoint_idx + 1) % NUM_DATAPOINTS : 0;
1837         datapoint = &p->filter_datapoint[p->datapoint_idx];
1838         datapoint->d_recv_time = T4;
1839         datapoint->d_offset    = offset = ((T2 - T1) + (T3 - T4)) / 2;
1840         datapoint->d_dispersion = LOG2D(msg.m_precision_exp) + G_precision_sec;
1841         if (!p->reachable_bits) {
1842                 /* 1st datapoint ever - replicate offset in every element */
1843                 int i;
1844                 for (i = 0; i < NUM_DATAPOINTS; i++) {
1845                         p->filter_datapoint[i].d_offset = offset;
1846                 }
1847         }
1848
1849         p->reachable_bits |= 1;
1850         if ((MAX_VERBOSE && G.verbose) || (option_mask32 & OPT_w)) {
1851                 bb_error_msg("reply from %s: offset:%+f delay:%f status:0x%02x strat:%d refid:0x%08x rootdelay:%f reach:0x%02x",
1852                         p->p_dotted,
1853                         offset,
1854                         p->lastpkt_delay,
1855                         p->lastpkt_status,
1856                         p->lastpkt_stratum,
1857                         p->lastpkt_refid,
1858                         p->lastpkt_rootdelay,
1859                         p->reachable_bits
1860                         /* not shown: m_ppoll, m_precision_exp, m_rootdisp,
1861                          * m_reftime, m_orgtime, m_rectime, m_xmttime
1862                          */
1863                 );
1864         }
1865
1866         /* Muck with statictics and update the clock */
1867         filter_datapoints(p);
1868         q = select_and_cluster();
1869         rc = -1;
1870         if (q) {
1871                 rc = 0;
1872                 if (!(option_mask32 & OPT_w)) {
1873                         rc = update_local_clock(q);
1874                         /* If drift is dangerously large, immediately
1875                          * drop poll interval one step down.
1876                          */
1877                         if (fabs(q->filter_offset) >= POLLDOWN_OFFSET) {
1878                                 VERB4 bb_error_msg("offset:%+f > POLLDOWN_OFFSET", q->filter_offset);
1879                                 adjust_poll(-POLLADJ_LIMIT * 3);
1880                                 rc = 0;
1881                         }
1882                 }
1883         }
1884         /* else: no peer selected, rc = -1: we want to poll more often */
1885
1886         if (rc != 0) {
1887                 /* Adjust the poll interval by comparing the current offset
1888                  * with the clock jitter. If the offset is less than
1889                  * the clock jitter times a constant, then the averaging interval
1890                  * is increased, otherwise it is decreased. A bit of hysteresis
1891                  * helps calm the dance. Works best using burst mode.
1892                  */
1893                 if (rc > 0 && G.offset_to_jitter_ratio <= POLLADJ_GATE) {
1894                         /* was += G.poll_exp but it is a bit
1895                          * too optimistic for my taste at high poll_exp's */
1896                         adjust_poll(MINPOLL);
1897                 } else {
1898                         adjust_poll(-G.poll_exp * 2);
1899                 }
1900         }
1901
1902         /* Decide when to send new query for this peer */
1903  pick_normal_interval:
1904         interval = poll_interval(INT_MAX);
1905         if (fabs(offset) >= BIGOFF && interval > BIGOFF_INTERVAL) {
1906                 /* If we are synced, offsets are less than STEP_THRESHOLD,
1907                  * or at the very least not much larger than it.
1908                  * Now we see a largish one.
1909                  * Either this peer is feeling bad, or packet got corrupted,
1910                  * or _our_ clock is wrong now and _all_ peers will show similar
1911                  * largish offsets too.
1912                  * I observed this with laptop suspend stopping clock.
1913                  * In any case, it makes sense to make next request soonish:
1914                  * cases 1 and 2: get a better datapoint,
1915                  * case 3: allows to resync faster.
1916                  */
1917                 interval = BIGOFF_INTERVAL;
1918         }
1919
1920  set_next_and_ret:
1921         set_next(p, interval);
1922 }
1923
1924 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
1925 static NOINLINE void
1926 recv_and_process_client_pkt(void /*int fd*/)
1927 {
1928         ssize_t          size;
1929         //uint8_t          version;
1930         len_and_sockaddr *to;
1931         struct sockaddr  *from;
1932         msg_t            msg;
1933         uint8_t          query_status;
1934         l_fixedpt_t      query_xmttime;
1935
1936         to = get_sock_lsa(G_listen_fd);
1937         from = xzalloc(to->len);
1938
1939         size = recv_from_to(G_listen_fd, &msg, sizeof(msg), MSG_DONTWAIT, from, &to->u.sa, to->len);
1940         if (size != NTP_MSGSIZE_NOAUTH && size != NTP_MSGSIZE) {
1941                 char *addr;
1942                 if (size < 0) {
1943                         if (errno == EAGAIN)
1944                                 goto bail;
1945                         bb_perror_msg_and_die("recv");
1946                 }
1947                 addr = xmalloc_sockaddr2dotted_noport(from);
1948                 bb_error_msg("malformed packet received from %s: size %u", addr, (int)size);
1949                 free(addr);
1950                 goto bail;
1951         }
1952
1953         query_status = msg.m_status;
1954         query_xmttime = msg.m_xmttime;
1955
1956         /* Build a reply packet */
1957         memset(&msg, 0, sizeof(msg));
1958         msg.m_status = G.stratum < MAXSTRAT ? (G.ntp_status & LI_MASK) : LI_ALARM;
1959         msg.m_status |= (query_status & VERSION_MASK);
1960         msg.m_status |= ((query_status & MODE_MASK) == MODE_CLIENT) ?
1961                         MODE_SERVER : MODE_SYM_PAS;
1962         msg.m_stratum = G.stratum;
1963         msg.m_ppoll = G.poll_exp;
1964         msg.m_precision_exp = G_precision_exp;
1965         /* this time was obtained between poll() and recv() */
1966         msg.m_rectime = d_to_lfp(G.cur_time);
1967         msg.m_xmttime = d_to_lfp(gettime1900d()); /* this instant */
1968         if (G.peer_cnt == 0) {
1969                 /* we have no peers: "stratum 1 server" mode. reftime = our own time */
1970                 G.reftime = G.cur_time;
1971         }
1972         msg.m_reftime = d_to_lfp(G.reftime);
1973         msg.m_orgtime = query_xmttime;
1974         msg.m_rootdelay = d_to_sfp(G.rootdelay);
1975 //simple code does not do this, fix simple code!
1976         msg.m_rootdisp = d_to_sfp(G.rootdisp);
1977         //version = (query_status & VERSION_MASK); /* ... >> VERSION_SHIFT - done below instead */
1978         msg.m_refid = G.refid; // (version > (3 << VERSION_SHIFT)) ? G.refid : G.refid3;
1979
1980         /* We reply from the local address packet was sent to,
1981          * this makes to/from look swapped here: */
1982         do_sendto(G_listen_fd,
1983                 /*from:*/ &to->u.sa, /*to:*/ from, /*addrlen:*/ to->len,
1984                 &msg, size);
1985
1986  bail:
1987         free(to);
1988         free(from);
1989 }
1990 #endif
1991
1992 /* Upstream ntpd's options:
1993  *
1994  * -4   Force DNS resolution of host names to the IPv4 namespace.
1995  * -6   Force DNS resolution of host names to the IPv6 namespace.
1996  * -a   Require cryptographic authentication for broadcast client,
1997  *      multicast client and symmetric passive associations.
1998  *      This is the default.
1999  * -A   Do not require cryptographic authentication for broadcast client,
2000  *      multicast client and symmetric passive associations.
2001  *      This is almost never a good idea.
2002  * -b   Enable the client to synchronize to broadcast servers.
2003  * -c conffile
2004  *      Specify the name and path of the configuration file,
2005  *      default /etc/ntp.conf
2006  * -d   Specify debugging mode. This option may occur more than once,
2007  *      with each occurrence indicating greater detail of display.
2008  * -D level
2009  *      Specify debugging level directly.
2010  * -f driftfile
2011  *      Specify the name and path of the frequency file.
2012  *      This is the same operation as the "driftfile FILE"
2013  *      configuration command.
2014  * -g   Normally, ntpd exits with a message to the system log
2015  *      if the offset exceeds the panic threshold, which is 1000 s
2016  *      by default. This option allows the time to be set to any value
2017  *      without restriction; however, this can happen only once.
2018  *      If the threshold is exceeded after that, ntpd will exit
2019  *      with a message to the system log. This option can be used
2020  *      with the -q and -x options. See the tinker command for other options.
2021  * -i jaildir
2022  *      Chroot the server to the directory jaildir. This option also implies
2023  *      that the server attempts to drop root privileges at startup
2024  *      (otherwise, chroot gives very little additional security).
2025  *      You may need to also specify a -u option.
2026  * -k keyfile
2027  *      Specify the name and path of the symmetric key file,
2028  *      default /etc/ntp/keys. This is the same operation
2029  *      as the "keys FILE" configuration command.
2030  * -l logfile
2031  *      Specify the name and path of the log file. The default
2032  *      is the system log file. This is the same operation as
2033  *      the "logfile FILE" configuration command.
2034  * -L   Do not listen to virtual IPs. The default is to listen.
2035  * -n   Don't fork.
2036  * -N   To the extent permitted by the operating system,
2037  *      run the ntpd at the highest priority.
2038  * -p pidfile
2039  *      Specify the name and path of the file used to record the ntpd
2040  *      process ID. This is the same operation as the "pidfile FILE"
2041  *      configuration command.
2042  * -P priority
2043  *      To the extent permitted by the operating system,
2044  *      run the ntpd at the specified priority.
2045  * -q   Exit the ntpd just after the first time the clock is set.
2046  *      This behavior mimics that of the ntpdate program, which is
2047  *      to be retired. The -g and -x options can be used with this option.
2048  *      Note: The kernel time discipline is disabled with this option.
2049  * -r broadcastdelay
2050  *      Specify the default propagation delay from the broadcast/multicast
2051  *      server to this client. This is necessary only if the delay
2052  *      cannot be computed automatically by the protocol.
2053  * -s statsdir
2054  *      Specify the directory path for files created by the statistics
2055  *      facility. This is the same operation as the "statsdir DIR"
2056  *      configuration command.
2057  * -t key
2058  *      Add a key number to the trusted key list. This option can occur
2059  *      more than once.
2060  * -u user[:group]
2061  *      Specify a user, and optionally a group, to switch to.
2062  * -v variable
2063  * -V variable
2064  *      Add a system variable listed by default.
2065  * -x   Normally, the time is slewed if the offset is less than the step
2066  *      threshold, which is 128 ms by default, and stepped if above
2067  *      the threshold. This option sets the threshold to 600 s, which is
2068  *      well within the accuracy window to set the clock manually.
2069  *      Note: since the slew rate of typical Unix kernels is limited
2070  *      to 0.5 ms/s, each second of adjustment requires an amortization
2071  *      interval of 2000 s. Thus, an adjustment as much as 600 s
2072  *      will take almost 14 days to complete. This option can be used
2073  *      with the -g and -q options. See the tinker command for other options.
2074  *      Note: The kernel time discipline is disabled with this option.
2075  */
2076
2077 /* By doing init in a separate function we decrease stack usage
2078  * in main loop.
2079  */
2080 static NOINLINE void ntp_init(char **argv)
2081 {
2082         unsigned opts;
2083         llist_t *peers;
2084
2085         srand(getpid());
2086
2087         if (getuid())
2088                 bb_error_msg_and_die(bb_msg_you_must_be_root);
2089
2090         /* Set some globals */
2091         G.stratum = MAXSTRAT;
2092         if (BURSTPOLL != 0)
2093                 G.poll_exp = BURSTPOLL; /* speeds up initial sync */
2094         G.last_script_run = G.reftime = G.last_update_recv_time = gettime1900d(); /* sets G.cur_time too */
2095
2096         /* Parse options */
2097         peers = NULL;
2098         opt_complementary = "dd:p::wn"         /* -d: counter; -p: list; -w implies -n */
2099                 IF_FEATURE_NTPD_SERVER(":Il"); /* -I implies -l */
2100         opts = getopt32(argv,
2101                         "nqNx" /* compat */
2102                         "wp:S:"IF_FEATURE_NTPD_SERVER("l") /* NOT compat */
2103                         IF_FEATURE_NTPD_SERVER("I:") /* compat */
2104                         "d" /* compat */
2105                         "46aAbgL", /* compat, ignored */
2106                         &peers,&G.script_name,
2107 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
2108                         &G.if_name,
2109 #endif
2110                         &G.verbose);
2111
2112 //      if (opts & OPT_x) /* disable stepping, only slew is allowed */
2113 //              G.time_was_stepped = 1;
2114         if (peers) {
2115                 while (peers)
2116                         add_peers(llist_pop(&peers));
2117         }
2118 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_CONF
2119         else {
2120                 parser_t *parser;
2121                 char *token[3];
2122
2123                 parser = config_open("/etc/ntp.conf");
2124                 while (config_read(parser, token, 3, 1, "# \t", PARSE_NORMAL)) {
2125                         if (strcmp(token[0], "server") == 0 && token[1]) {
2126                                 add_peers(token[1]);
2127                                 continue;
2128                         }
2129                         bb_error_msg("skipping %s:%u: unimplemented command '%s'",
2130                                 "/etc/ntp.conf", parser->lineno, token[0]
2131                         );
2132                 }
2133                 config_close(parser);
2134         }
2135 #endif
2136         if (G.peer_cnt == 0) {
2137                 if (!(opts & OPT_l))
2138                         bb_show_usage();
2139                 /* -l but no peers: "stratum 1 server" mode */
2140                 G.stratum = 1;
2141         }
2142 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
2143         G_listen_fd = -1;
2144         if (opts & OPT_l) {
2145                 G_listen_fd = create_and_bind_dgram_or_die(NULL, 123);
2146                 if (opts & OPT_I) {
2147                         if (setsockopt_bindtodevice(G_listen_fd, G.if_name))
2148                                 xfunc_die();
2149                 }
2150                 socket_want_pktinfo(G_listen_fd);
2151                 setsockopt(G_listen_fd, IPPROTO_IP, IP_TOS, &const_IPTOS_LOWDELAY, sizeof(const_IPTOS_LOWDELAY));
2152         }
2153 #endif
2154         if (!(opts & OPT_n)) {
2155                 bb_daemonize_or_rexec(DAEMON_DEVNULL_STDIO, argv);
2156                 logmode = LOGMODE_NONE;
2157         }
2158         /* I hesitate to set -20 prio. -15 should be high enough for timekeeping */
2159         if (opts & OPT_N)
2160                 setpriority(PRIO_PROCESS, 0, -15);
2161
2162         /* If network is up, syncronization occurs in ~10 seconds.
2163          * We give "ntpd -q" 10 seconds to get first reply,
2164          * then another 50 seconds to finish syncing.
2165          *
2166          * I tested ntpd 4.2.6p1 and apparently it never exits
2167          * (will try forever), but it does not feel right.
2168          * The goal of -q is to act like ntpdate: set time
2169          * after a reasonably small period of polling, or fail.
2170          */
2171         if (opts & OPT_q) {
2172                 option_mask32 |= OPT_qq;
2173                 alarm(10);
2174         }
2175
2176         bb_signals(0
2177                 | (1 << SIGTERM)
2178                 | (1 << SIGINT)
2179                 | (1 << SIGALRM)
2180                 , record_signo
2181         );
2182         bb_signals(0
2183                 | (1 << SIGPIPE)
2184                 | (1 << SIGCHLD)
2185                 , SIG_IGN
2186         );
2187 }
2188
2189 int ntpd_main(int argc UNUSED_PARAM, char **argv) MAIN_EXTERNALLY_VISIBLE;
2190 int ntpd_main(int argc UNUSED_PARAM, char **argv)
2191 {
2192 #undef G
2193         struct globals G;
2194         struct pollfd *pfd;
2195         peer_t **idx2peer;
2196         unsigned cnt;
2197
2198         memset(&G, 0, sizeof(G));
2199         SET_PTR_TO_GLOBALS(&G);
2200
2201         ntp_init(argv);
2202
2203         /* If ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER, + 1 for listen_fd: */
2204         cnt = G.peer_cnt + ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER;
2205         idx2peer = xzalloc(sizeof(idx2peer[0]) * cnt);
2206         pfd = xzalloc(sizeof(pfd[0]) * cnt);
2207
2208         /* Countdown: we never sync before we sent INITIAL_SAMPLES+1
2209          * packets to each peer.
2210          * NB: if some peer is not responding, we may end up sending
2211          * fewer packets to it and more to other peers.
2212          * NB2: sync usually happens using INITIAL_SAMPLES packets,
2213          * since last reply does not come back instantaneously.
2214          */
2215         cnt = G.peer_cnt * (INITIAL_SAMPLES + 1);
2216
2217         write_pidfile(CONFIG_PID_FILE_PATH "/ntpd.pid");
2218
2219         while (!bb_got_signal) {
2220                 llist_t *item;
2221                 unsigned i, j;
2222                 int nfds, timeout;
2223                 double nextaction;
2224
2225                 /* Nothing between here and poll() blocks for any significant time */
2226
2227                 nextaction = G.cur_time + 3600;
2228
2229                 i = 0;
2230 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
2231                 if (G_listen_fd != -1) {
2232                         pfd[0].fd = G_listen_fd;
2233                         pfd[0].events = POLLIN;
2234                         i++;
2235                 }
2236 #endif
2237                 /* Pass over peer list, send requests, time out on receives */
2238                 for (item = G.ntp_peers; item != NULL; item = item->link) {
2239                         peer_t *p = (peer_t *) item->data;
2240
2241                         if (p->next_action_time <= G.cur_time) {
2242                                 if (p->p_fd == -1) {
2243                                         /* Time to send new req */
2244                                         if (--cnt == 0) {
2245                                                 VERB4 bb_error_msg("disabling burst mode");
2246                                                 G.polladj_count = 0;
2247                                                 G.poll_exp = MINPOLL;
2248                                                 G.initial_poll_complete = 1;
2249                                         }
2250                                         send_query_to_peer(p);
2251                                 } else {
2252                                         /* Timed out waiting for reply */
2253                                         close(p->p_fd);
2254                                         p->p_fd = -1;
2255                                         timeout = poll_interval(NOREPLY_INTERVAL);
2256                                         bb_error_msg("timed out waiting for %s, reach 0x%02x, next query in %us",
2257                                                         p->p_dotted, p->reachable_bits, timeout);
2258                                         set_next(p, timeout);
2259                                 }
2260                         }
2261
2262                         if (p->next_action_time < nextaction)
2263                                 nextaction = p->next_action_time;
2264
2265                         if (p->p_fd >= 0) {
2266                                 /* Wait for reply from this peer */
2267                                 pfd[i].fd = p->p_fd;
2268                                 pfd[i].events = POLLIN;
2269                                 idx2peer[i] = p;
2270                                 i++;
2271                         }
2272                 }
2273
2274                 timeout = nextaction - G.cur_time;
2275                 if (timeout < 0)
2276                         timeout = 0;
2277                 timeout++; /* (nextaction - G.cur_time) rounds down, compensating */
2278
2279                 /* Here we may block */
2280                 VERB2 {
2281                         if (i > (ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER && G_listen_fd != -1)) {
2282                                 /* We wait for at least one reply.
2283                                  * Poll for it, without wasting time for message.
2284                                  * Since replies often come under 1 second, this also
2285                                  * reduces clutter in logs.
2286                                  */
2287                                 nfds = poll(pfd, i, 1000);
2288                                 if (nfds != 0)
2289                                         goto did_poll;
2290                                 if (--timeout <= 0)
2291                                         goto did_poll;
2292                         }
2293                         bb_error_msg("poll:%us sockets:%u interval:%us", timeout, i, 1 << G.poll_exp);
2294                 }
2295                 nfds = poll(pfd, i, timeout * 1000);
2296  did_poll:
2297                 gettime1900d(); /* sets G.cur_time */
2298                 if (nfds <= 0) {
2299                         if (!bb_got_signal /* poll wasn't interrupted by a signal */
2300                          && G.cur_time - G.last_script_run > 11*60
2301                         ) {
2302                                 /* Useful for updating battery-backed RTC and such */
2303                                 run_script("periodic", G.last_update_offset);
2304                                 gettime1900d(); /* sets G.cur_time */
2305                         }
2306                         goto check_unsync;
2307                 }
2308
2309                 /* Process any received packets */
2310                 j = 0;
2311 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
2312                 if (G.listen_fd != -1) {
2313                         if (pfd[0].revents /* & (POLLIN|POLLERR)*/) {
2314                                 nfds--;
2315                                 recv_and_process_client_pkt(/*G.listen_fd*/);
2316                                 gettime1900d(); /* sets G.cur_time */
2317                         }
2318                         j = 1;
2319                 }
2320 #endif
2321                 for (; nfds != 0 && j < i; j++) {
2322                         if (pfd[j].revents /* & (POLLIN|POLLERR)*/) {
2323                                 /*
2324                                  * At init, alarm was set to 10 sec.
2325                                  * Now we did get a reply.
2326                                  * Increase timeout to 50 seconds to finish syncing.
2327                                  */
2328                                 if (option_mask32 & OPT_qq) {
2329                                         option_mask32 &= ~OPT_qq;
2330                                         alarm(50);
2331                                 }
2332                                 nfds--;
2333                                 recv_and_process_peer_pkt(idx2peer[j]);
2334                                 gettime1900d(); /* sets G.cur_time */
2335                         }
2336                 }
2337
2338  check_unsync:
2339                 if (G.ntp_peers && G.stratum != MAXSTRAT) {
2340                         for (item = G.ntp_peers; item != NULL; item = item->link) {
2341                                 peer_t *p = (peer_t *) item->data;
2342                                 if (p->reachable_bits)
2343                                         goto have_reachable_peer;
2344                         }
2345                         /* No peer responded for last 8 packets, panic */
2346                         clamp_pollexp_and_set_MAXSTRAT();
2347                         run_script("unsync", 0.0);
2348  have_reachable_peer: ;
2349                 }
2350         } /* while (!bb_got_signal) */
2351
2352         remove_pidfile(CONFIG_PID_FILE_PATH "/ntpd.pid");
2353         kill_myself_with_sig(bb_got_signal);
2354 }
2355
2356
2357
2358
2359
2360
2361 /*** openntpd-4.6 uses only adjtime, not adjtimex ***/
2362
2363 /*** ntp-4.2.6/ntpd/ntp_loopfilter.c - adjtimex usage ***/
2364
2365 #if 0
2366 static double
2367 direct_freq(double fp_offset)
2368 {
2369 #ifdef KERNEL_PLL
2370         /*
2371          * If the kernel is enabled, we need the residual offset to
2372          * calculate the frequency correction.
2373          */
2374         if (pll_control && kern_enable) {
2375                 memset(&ntv, 0, sizeof(ntv));
2376                 ntp_adjtime(&ntv);
2377 #ifdef STA_NANO
2378                 clock_offset = ntv.offset / 1e9;
2379 #else /* STA_NANO */
2380                 clock_offset = ntv.offset / 1e6;
2381 #endif /* STA_NANO */
2382                 drift_comp = FREQTOD(ntv.freq);
2383         }
2384 #endif /* KERNEL_PLL */
2385         set_freq((fp_offset - clock_offset) / (current_time - clock_epoch) + drift_comp);
2386         wander_resid = 0;
2387         return drift_comp;
2388 }
2389
2390 static void
2391 set_freq(double freq) /* frequency update */
2392 {
2393         char tbuf[80];
2394
2395         drift_comp = freq;
2396
2397 #ifdef KERNEL_PLL
2398         /*
2399          * If the kernel is enabled, update the kernel frequency.
2400          */
2401         if (pll_control && kern_enable) {
2402                 memset(&ntv, 0, sizeof(ntv));
2403                 ntv.modes = MOD_FREQUENCY;
2404                 ntv.freq = DTOFREQ(drift_comp);
2405                 ntp_adjtime(&ntv);
2406                 snprintf(tbuf, sizeof(tbuf), "kernel %.3f PPM", drift_comp * 1e6);
2407                 report_event(EVNT_FSET, NULL, tbuf);
2408         } else {
2409                 snprintf(tbuf, sizeof(tbuf), "ntpd %.3f PPM", drift_comp * 1e6);
2410                 report_event(EVNT_FSET, NULL, tbuf);
2411         }
2412 #else /* KERNEL_PLL */
2413         snprintf(tbuf, sizeof(tbuf), "ntpd %.3f PPM", drift_comp * 1e6);
2414         report_event(EVNT_FSET, NULL, tbuf);
2415 #endif /* KERNEL_PLL */
2416 }
2417
2418 ...
2419 ...
2420 ...
2421
2422 #ifdef KERNEL_PLL
2423         /*
2424          * This code segment works when clock adjustments are made using
2425          * precision time kernel support and the ntp_adjtime() system
2426          * call. This support is available in Solaris 2.6 and later,
2427          * Digital Unix 4.0 and later, FreeBSD, Linux and specially
2428          * modified kernels for HP-UX 9 and Ultrix 4. In the case of the
2429          * DECstation 5000/240 and Alpha AXP, additional kernel
2430          * modifications provide a true microsecond clock and nanosecond
2431          * clock, respectively.
2432          *
2433          * Important note: The kernel discipline is used only if the
2434          * step threshold is less than 0.5 s, as anything higher can
2435          * lead to overflow problems. This might occur if some misguided
2436          * lad set the step threshold to something ridiculous.
2437          */
2438         if (pll_control && kern_enable) {
2439
2440 #define MOD_BITS (MOD_OFFSET | MOD_MAXERROR | MOD_ESTERROR | MOD_STATUS | MOD_TIMECONST)
2441
2442                 /*
2443                  * We initialize the structure for the ntp_adjtime()
2444                  * system call. We have to convert everything to
2445                  * microseconds or nanoseconds first. Do not update the
2446                  * system variables if the ext_enable flag is set. In
2447                  * this case, the external clock driver will update the
2448                  * variables, which will be read later by the local
2449                  * clock driver. Afterwards, remember the time and
2450                  * frequency offsets for jitter and stability values and
2451                  * to update the frequency file.
2452                  */
2453                 memset(&ntv,  0, sizeof(ntv));
2454                 if (ext_enable) {
2455                         ntv.modes = MOD_STATUS;
2456                 } else {
2457 #ifdef STA_NANO
2458                         ntv.modes = MOD_BITS | MOD_NANO;
2459 #else /* STA_NANO */
2460                         ntv.modes = MOD_BITS;
2461 #endif /* STA_NANO */
2462                         if (clock_offset < 0)
2463                                 dtemp = -.5;
2464                         else
2465                                 dtemp = .5;
2466 #ifdef STA_NANO
2467                         ntv.offset = (int32)(clock_offset * 1e9 + dtemp);
2468                         ntv.constant = sys_poll;
2469 #else /* STA_NANO */
2470                         ntv.offset = (int32)(clock_offset * 1e6 + dtemp);
2471                         ntv.constant = sys_poll - 4;
2472 #endif /* STA_NANO */
2473                         ntv.esterror = (u_int32)(clock_jitter * 1e6);
2474                         ntv.maxerror = (u_int32)((sys_rootdelay / 2 + sys_rootdisp) * 1e6);
2475                         ntv.status = STA_PLL;
2476
2477                         /*
2478                          * Enable/disable the PPS if requested.
2479                          */
2480                         if (pps_enable) {
2481                                 if (!(pll_status & STA_PPSTIME))
2482                                         report_event(EVNT_KERN,
2483                                                 NULL, "PPS enabled");
2484                                 ntv.status |= STA_PPSTIME | STA_PPSFREQ;
2485                         } else {
2486                                 if (pll_status & STA_PPSTIME)
2487                                         report_event(EVNT_KERN,
2488                                                 NULL, "PPS disabled");
2489                                 ntv.status &= ~(STA_PPSTIME | STA_PPSFREQ);
2490                         }
2491                         if (sys_leap == LEAP_ADDSECOND)
2492                                 ntv.status |= STA_INS;
2493                         else if (sys_leap == LEAP_DELSECOND)
2494                                 ntv.status |= STA_DEL;
2495                 }
2496
2497                 /*
2498                  * Pass the stuff to the kernel. If it squeals, turn off
2499                  * the pps. In any case, fetch the kernel offset,
2500                  * frequency and jitter.
2501                  */
2502                 if (ntp_adjtime(&ntv) == TIME_ERROR) {
2503                         if (!(ntv.status & STA_PPSSIGNAL))
2504                                 report_event(EVNT_KERN, NULL,
2505                                                 "PPS no signal");
2506                 }
2507                 pll_status = ntv.status;
2508 #ifdef STA_NANO
2509                 clock_offset = ntv.offset / 1e9;
2510 #else /* STA_NANO */
2511                 clock_offset = ntv.offset / 1e6;
2512 #endif /* STA_NANO */
2513                 clock_frequency = FREQTOD(ntv.freq);
2514
2515                 /*
2516                  * If the kernel PPS is lit, monitor its performance.
2517                  */
2518                 if (ntv.status & STA_PPSTIME) {
2519 #ifdef STA_NANO
2520                         clock_jitter = ntv.jitter / 1e9;
2521 #else /* STA_NANO */
2522                         clock_jitter = ntv.jitter / 1e6;
2523 #endif /* STA_NANO */
2524                 }
2525
2526 #if defined(STA_NANO) && NTP_API == 4
2527                 /*
2528                  * If the TAI changes, update the kernel TAI.
2529                  */
2530                 if (loop_tai != sys_tai) {
2531                         loop_tai = sys_tai;
2532                         ntv.modes = MOD_TAI;
2533                         ntv.constant = sys_tai;
2534                         ntp_adjtime(&ntv);
2535                 }
2536 #endif /* STA_NANO */
2537         }
2538 #endif /* KERNEL_PLL */
2539 #endif