networking/ntpd.c

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