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 tarball for details.
   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 #include "libbb.h"
  31 #include <math.h>
  32 #include <netinet/ip.h> /* For IPTOS_LOWDELAY definition */
  33 #include <sys/timex.h>
  34 #ifndef IPTOS_LOWDELAY
  35 # define IPTOS_LOWDELAY 0x10
  36 #endif
  37 #ifndef IP_PKTINFO
  38 # error "Sorry, your kernel has to support IP_PKTINFO"
  39 #endif
  40
  41
  42 /* Verbosity control (max level of -dddd options accepted).
  43  * max 5 is very talkative (and bloated). 2 is non-bloated,
  44  * production level setting.
  45  */
  46 #define MAX_VERBOSE     2
  47
  48
  49 #define RETRY_INTERVAL  5       /* on error, retry in N secs */
  50 #define QUERYTIME_MAX   15      /* wait for reply up to N secs */
  51
  52 #define FREQ_TOLERANCE  0.000015 /* % frequency tolerance (15 PPM) */
  53 #define MINPOLL         4       /* % minimum poll interval (6: 64 s) */
  54 #define MAXPOLL         12      /* % maximum poll interval (12: 1.1h, 17: 36.4h) (was 17) */
  55 #define MINDISP         0.01    /* % minimum dispersion (s) */
  56 #define MAXDISP         16      /* maximum dispersion (s) */
  57 #define MAXSTRAT        16      /* maximum stratum (infinity metric) */
  58 #define MAXDIST         1       /* % distance threshold (s) */
  59 #define MIN_SELECTED    1       /* % minimum intersection survivors */
  60 #define MIN_CLUSTERED   3       /* % minimum cluster survivors */
  61
  62 #define MAXDRIFT        0.000500 /* frequency drift we can correct (500 PPM) */
  63
  64 /* Clock discipline parameters and constants */
  65 #define STEP_THRESHOLD  0.128   /* step threshold (s) */
  66 #define WATCH_THRESHOLD 150     /* stepout threshold (s). std ntpd uses 900 (11 mins (!)) */
  67 /* NB: set WATCH_THRESHOLD to ~60 when debugging to save time) */
  68 #define PANIC_THRESHOLD 1000    /* panic threshold (s) */
  69
  70 /* Poll-adjust threshold.
  71  * When we see that offset is small enough compared to discipline jitter,
  72  * we grow a counter: += MINPOLL. When it goes over POLLADJ_LIMIT,
  73  * we poll_exp++. If offset isn't small, counter -= poll_exp*2,
  74  * and when it goes below -POLLADJ_LIMIT, we poll_exp--
  75  */
  76 #define POLLADJ_LIMIT   30
  77 /* If offset < POLLADJ_GATE * discipline_jitter, then we can increase
  78  * poll interval (we think we can't improve timekeeping
  79  * by staying at smaller poll).
  80  */
  81 #define POLLADJ_GATE    4
  82 /* Compromise Allan intercept (s). doc uses 1500, std ntpd uses 512 */
  83 #define ALLAN           512
  84 /* PLL loop gain */
  85 #define PLL             65536
  86 /* FLL loop gain [why it depends on MAXPOLL??] */
  87 #define FLL             (MAXPOLL + 1)
  88 /* Parameter averaging constant */
  89 #define AVG             4
  90
  91
  92 enum {
  93         NTP_VERSION     = 4,
  94         NTP_MAXSTRATUM  = 15,
  95
  96         NTP_DIGESTSIZE     = 16,
  97         NTP_MSGSIZE_NOAUTH = 48,
  98         NTP_MSGSIZE        = (NTP_MSGSIZE_NOAUTH + 4 + NTP_DIGESTSIZE),
  99
 100         /* Status Masks */
 101         MODE_MASK       = (7 << 0),
 102         VERSION_MASK    = (7 << 3),
 103         VERSION_SHIFT   = 3,
 104         LI_MASK         = (3 << 6),
 105
 106         /* Leap Second Codes (high order two bits of m_status) */
 107         LI_NOWARNING    = (0 << 6),    /* no warning */
 108         LI_PLUSSEC      = (1 << 6),    /* add a second (61 seconds) */
 109         LI_MINUSSEC     = (2 << 6),    /* minus a second (59 seconds) */
 110         LI_ALARM        = (3 << 6),    /* alarm condition */
 111
 112         /* Mode values */
 113         MODE_RES0       = 0,    /* reserved */
 114         MODE_SYM_ACT    = 1,    /* symmetric active */
 115         MODE_SYM_PAS    = 2,    /* symmetric passive */
 116         MODE_CLIENT     = 3,    /* client */
 117         MODE_SERVER     = 4,    /* server */
 118         MODE_BROADCAST  = 5,    /* broadcast */
 119         MODE_RES1       = 6,    /* reserved for NTP control message */
 120         MODE_RES2       = 7,    /* reserved for private use */
 121 };
 122
 123 //TODO: better base selection
 124 #define OFFSET_1900_1970 2208988800UL  /* 1970 - 1900 in seconds */
 125
 126 #define NUM_DATAPOINTS  8
 127
 128 typedef struct {
 129         uint32_t int_partl;
 130         uint32_t fractionl;
 131 } l_fixedpt_t;
 132
 133 typedef struct {
 134         uint16_t int_parts;
 135         uint16_t fractions;
 136 } s_fixedpt_t;
 137
 138 typedef struct {
 139         uint8_t     m_status;     /* status of local clock and leap info */
 140         uint8_t     m_stratum;
 141         uint8_t     m_ppoll;      /* poll value */
 142         int8_t      m_precision_exp;
 143         s_fixedpt_t m_rootdelay;
 144         s_fixedpt_t m_rootdisp;
 145         uint32_t    m_refid;
 146         l_fixedpt_t m_reftime;
 147         l_fixedpt_t m_orgtime;
 148         l_fixedpt_t m_rectime;
 149         l_fixedpt_t m_xmttime;
 150         uint32_t    m_keyid;
 151         uint8_t     m_digest[NTP_DIGESTSIZE];
 152 } msg_t;
 153
 154 typedef struct {
 155         double d_recv_time;
 156         double d_offset;
 157         double d_dispersion;
 158 } datapoint_t;
 159
 160 typedef struct {
 161         len_and_sockaddr *p_lsa;
 162         char             *p_dotted;
 163         /* when to send new query (if p_fd == -1)
 164          * or when receive times out (if p_fd >= 0): */
 165         time_t           next_action_time;
 166         int              p_fd;
 167         int              datapoint_idx;
 168         uint32_t         lastpkt_refid;
 169         uint8_t          lastpkt_leap;
 170         uint8_t          lastpkt_stratum;
 171         uint8_t          p_reachable_bits;
 172         double           p_xmttime;
 173         double           lastpkt_recv_time;
 174         double           lastpkt_delay;
 175         double           lastpkt_rootdelay;
 176         double           lastpkt_rootdisp;
 177         /* produced by filter algorithm: */
 178         double           filter_offset;
 179         double           filter_dispersion;
 180         double           filter_jitter;
 181         datapoint_t      filter_datapoint[NUM_DATAPOINTS];
 182         /* last sent packet: */
 183         msg_t            p_xmt_msg;
 184 } peer_t;
 185
 186
 187 enum {
 188         OPT_n = (1 << 0),
 189         OPT_q = (1 << 1),
 190         OPT_N = (1 << 2),
 191         OPT_x = (1 << 3),
 192         /* Insert new options above this line. */
 193         /* Non-compat options: */
 194         OPT_p = (1 << 4),
 195         OPT_l = (1 << 5) * ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER,
 196 };
 197
 198 struct globals {
 199         /* total round trip delay to currently selected reference clock */
 200         double   rootdelay;
 201         /* reference timestamp: time when the system clock was last set or corrected */
 202         double   reftime;
 203         /* total dispersion to currently selected reference clock */
 204         double   rootdisp;
 205         llist_t  *ntp_peers;
 206 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
 207         int      listen_fd;
 208 #endif
 209         unsigned verbose;
 210         unsigned peer_cnt;
 211         /* refid: 32-bit code identifying the particular server or reference clock
 212          *  in stratum 0 packets this is a four-character ASCII string,
 213          *  called the kiss code, used for debugging and monitoring
 214          *  in stratum 1 packets this is a four-character ASCII string
 215          *  assigned to the reference clock by IANA. Example: "GPS "
 216          *  in stratum 2+ packets, it's IPv4 address or 4 first bytes of MD5 hash of IPv6
 217          */
 218         uint32_t refid;
 219         uint8_t  leap;
 220         /* precision is defined as the larger of the resolution and time to
 221          * read the clock, in log2 units.  For instance, the precision of a
 222          * mains-frequency clock incrementing at 60 Hz is 16 ms, even when the
 223          * system clock hardware representation is to the nanosecond.
 224          *
 225          * Delays, jitters of various kinds are clamper down to precision.
 226          *
 227          * If precision_sec is too large, discipline_jitter gets clamped to it
 228          * and if offset is much smaller than discipline_jitter, poll interval
 229          * grows even though we really can benefit from staying at smaller one,
 230          * collecting non-lagged datapoits and correcting the offset.
 231          * (Lagged datapoits exist when poll_exp is large but we still have
 232          * systematic offset error - the time distance between datapoints
 233          * is significat and older datapoints have smaller offsets.
 234          * This makes our offset estimation a bit smaller than reality)
 235          * Due to this effect, setting G_precision_sec close to
 236          * STEP_THRESHOLD isn't such a good idea - offsets may grow
 237          * too big and we will step. I observed it with -6.
 238          *
 239          * OTOH, setting precision too small would result in futile attempts
 240          * to syncronize to the unachievable precision.
 241          *
 242          * -6 is 1/64 sec, -7 is 1/128 sec and so on.
 243          */
 244 #define G_precision_exp  -8
 245 #define G_precision_sec  (1.0 / (1 << (- G_precision_exp)))
 246         uint8_t  stratum;
 247         /* Bool. After set to 1, never goes back to 0: */
 248 //TODO: fix logic:
 249 //      uint8_t  time_was_stepped;
 250         uint8_t  adjtimex_was_done;
 251
 252         uint8_t  discipline_state;      // doc calls it c.state
 253         uint8_t  poll_exp;              // s.poll
 254         int      polladj_count;         // c.count
 255         long     kernel_freq_drift;
 256         double   last_update_offset;    // c.last
 257         double   last_update_recv_time; // s.t
 258         double   discipline_jitter;     // c.jitter
 259 //TODO: add s.jitter - grep for it here and see clock_combine() in doc
 260 #define USING_KERNEL_PLL_LOOP 1
 261 #if !USING_KERNEL_PLL_LOOP
 262         double   discipline_freq_drift; // c.freq
 263 //TODO: conditionally calculate wander? it's used only for logging
 264         double   discipline_wander;     // c.wander
 265 #endif
 266 };
 267 #define G (*ptr_to_globals)
 268
 269 static const int const_IPTOS_LOWDELAY = IPTOS_LOWDELAY;
 270
 271
 272 #define VERB1 if (MAX_VERBOSE && G.verbose)
 273 #define VERB2 if (MAX_VERBOSE >= 2 && G.verbose >= 2)
 274 #define VERB3 if (MAX_VERBOSE >= 3 && G.verbose >= 3)
 275 #define VERB4 if (MAX_VERBOSE >= 4 && G.verbose >= 4)
 276 #define VERB5 if (MAX_VERBOSE >= 5 && G.verbose >= 5)
 277
 278
 279 static double LOG2D(int a)
 280 {
 281         if (a < 0)
 282                 return 1.0 / (1UL << -a);
 283         return 1UL << a;
 284 }
 285 static ALWAYS_INLINE double SQUARE(double x)
 286 {
 287         return x * x;
 288 }
 289 static ALWAYS_INLINE double MAXD(double a, double b)
 290 {
 291         if (a > b)
 292                 return a;
 293         return b;
 294 }
 295 static ALWAYS_INLINE double MIND(double a, double b)
 296 {
 297         if (a < b)
 298                 return a;
 299         return b;
 300 }
 301 #define SQRT(x) (sqrt(x))
 302
 303 static double
 304 gettime1900d(void)
 305 {
 306         struct timeval tv;
 307         gettimeofday(&tv, NULL); /* never fails */
 308         return (tv.tv_sec + 1.0e-6 * tv.tv_usec + OFFSET_1900_1970);
 309 }
 310
 311 static void
 312 d_to_tv(double d, struct timeval *tv)
 313 {
 314         tv->tv_sec = (long)d;
 315         tv->tv_usec = (d - tv->tv_sec) * 1000000;
 316 }
 317
 318 static double
 319 lfp_to_d(l_fixedpt_t lfp)
 320 {
 321         double ret;
 322         lfp.int_partl = ntohl(lfp.int_partl);
 323         lfp.fractionl = ntohl(lfp.fractionl);
 324         ret = (double)lfp.int_partl + ((double)lfp.fractionl / UINT_MAX);
 325         return ret;
 326 }
 327 static double
 328 sfp_to_d(s_fixedpt_t sfp)
 329 {
 330         double ret;
 331         sfp.int_parts = ntohs(sfp.int_parts);
 332         sfp.fractions = ntohs(sfp.fractions);
 333         ret = (double)sfp.int_parts + ((double)sfp.fractions / USHRT_MAX);
 334         return ret;
 335 }
 336 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
 337 static l_fixedpt_t
 338 d_to_lfp(double d)
 339 {
 340         l_fixedpt_t lfp;
 341         lfp.int_partl = (uint32_t)d;
 342         lfp.fractionl = (uint32_t)((d - lfp.int_partl) * UINT_MAX);
 343         lfp.int_partl = htonl(lfp.int_partl);
 344         lfp.fractionl = htonl(lfp.fractionl);
 345         return lfp;
 346 }
 347 static s_fixedpt_t
 348 d_to_sfp(double d)
 349 {
 350         s_fixedpt_t sfp;
 351         sfp.int_parts = (uint16_t)d;
 352         sfp.fractions = (uint16_t)((d - sfp.int_parts) * USHRT_MAX);
 353         sfp.int_parts = htons(sfp.int_parts);
 354         sfp.fractions = htons(sfp.fractions);
 355         return sfp;
 356 }
 357 #endif
 358
 359 static double
 360 dispersion(const datapoint_t *dp, double t)
 361 {
 362         return dp->d_dispersion + FREQ_TOLERANCE * (t - dp->d_recv_time);
 363 }
 364
 365 static double
 366 root_distance(peer_t *p, double t)
 367 {
 368         /* The root synchronization distance is the maximum error due to
 369          * all causes of the local clock relative to the primary server.
 370          * It is defined as half the total delay plus total dispersion
 371          * plus peer jitter.
 372          */
 373         return MAXD(MINDISP, p->lastpkt_rootdelay + p->lastpkt_delay) / 2
 374                 + p->lastpkt_rootdisp
 375                 + p->filter_dispersion
 376                 + FREQ_TOLERANCE * (t - p->lastpkt_recv_time)
 377                 + p->filter_jitter;
 378 }
 379
 380 static void
 381 set_next(peer_t *p, unsigned t)
 382 {
 383         p->next_action_time = time(NULL) + t;
 384 }
 385
 386 /*
 387  * Peer clock filter and its helpers
 388  */
 389 static void
 390 filter_datapoints(peer_t *p, double t)
 391 {
 392         int i, idx;
 393         int got_newest;
 394         double minoff, maxoff, wavg, sum, w;
 395         double x = x; /* for compiler */
 396         double oldest_off = oldest_off;
 397         double oldest_age = oldest_age;
 398         double newest_off = newest_off;
 399         double newest_age = newest_age;
 400
 401         minoff = maxoff = p->filter_datapoint[0].d_offset;
 402         for (i = 1; i < NUM_DATAPOINTS; i++) {
 403                 if (minoff > p->filter_datapoint[i].d_offset)
 404                         minoff = p->filter_datapoint[i].d_offset;
 405                 if (maxoff < p->filter_datapoint[i].d_offset)
 406                         maxoff = p->filter_datapoint[i].d_offset;
 407         }
 408
 409         idx = p->datapoint_idx; /* most recent datapoint */
 410         /* Average offset:
 411          * Drop two outliers and take weighted average of the rest:
 412          * most_recent/2 + older1/4 + older2/8 ... + older5/32 + older6/32
 413          * we use older6/32, not older6/64 since sum of weights should be 1:
 414          * 1/2 + 1/4 + 1/8 + 1/16 + 1/32 + 1/32 = 1
 415          */
 416         wavg = 0;
 417         w = 0.5;
 418         //                     n-1
 419         //                     ---    dispersion(i)
 420         // filter_dispersion =  \     -------------
 421         //                      /       (i+1)
 422         //                     ---     2
 423         //                     i=0
 424         got_newest = 0;
 425         sum = 0;
 426         for (i = 0; i < NUM_DATAPOINTS; i++) {
 427                 VERB4 {
 428                         bb_error_msg("datapoint[%d]: off:%f disp:%f(%f) age:%f%s",
 429                                 i,
 430                                 p->filter_datapoint[idx].d_offset,
 431                                 p->filter_datapoint[idx].d_dispersion, dispersion(&p->filter_datapoint[idx], t),
 432                                 t - p->filter_datapoint[idx].d_recv_time,
 433                                 (minoff == p->filter_datapoint[idx].d_offset || maxoff == p->filter_datapoint[idx].d_offset)
 434                                         ? " (outlier by offset)" : ""
 435                         );
 436                 }
 437
 438                 sum += dispersion(&p->filter_datapoint[idx], t) / (2 << i);
 439
 440                 if (minoff == p->filter_datapoint[idx].d_offset) {
 441                         minoff -= 1; /* so that we don't match it ever again */
 442                 } else
 443                 if (maxoff == p->filter_datapoint[idx].d_offset) {
 444                         maxoff += 1;
 445                 } else {
 446                         oldest_off = p->filter_datapoint[idx].d_offset;
 447                         oldest_age = t - p->filter_datapoint[idx].d_recv_time;
 448                         if (!got_newest) {
 449                                 got_newest = 1;
 450                                 newest_off = oldest_off;
 451                                 newest_age = oldest_age;
 452                         }
 453                         x = oldest_off * w;
 454                         wavg += x;
 455                         w /= 2;
 456                 }
 457
 458                 idx = (idx - 1) & (NUM_DATAPOINTS - 1);
 459         }
 460         p->filter_dispersion = sum;
 461         wavg += x; /* add another older6/64 to form older6/32 */
 462         /* Fix systematic underestimation with large poll intervals.
 463          * Imagine that we still have a bit of uncorrected drift,
 464          * and poll interval is big (say, 100 sec). Offsets form a progression:
 465          * 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 - 0.7 is most recent.
 466          * The algorithm above drops 0.0 and 0.7 as outliers,
 467          * and then we have this estimation, ~25% off from 0.7:
 468          * 0.1/32 + 0.2/32 + 0.3/16 + 0.4/8 + 0.5/4 + 0.6/2 = 0.503125
 469          */
 470         x = newest_age / (oldest_age - newest_age); /* in above example, 100 / (600 - 100) */
 471         if (x < 1) {
 472                 x = (newest_off - oldest_off) * x; /* 0.5 * 100/500 = 0.1 */
 473                 wavg += x;
 474         }
 475         p->filter_offset = wavg;
 476
 477         //                       +-----            -----+ ^ 1/2
 478         //                       |  n-1                 |
 479         //                       |  ---                 |
 480         //                  1    |  \                2  |
 481         // filter_jitter = --- * |  /  (avg-offset_j)   |
 482         //                  n    |  ---                 |
 483         //                       |  j=0                 |
 484         //                       +-----            -----+
 485         // where n is the number of valid datapoints in the filter (n > 1);
 486         // if filter_jitter < precision then filter_jitter = precision
 487         sum = 0;
 488         for (i = 0; i < NUM_DATAPOINTS; i++) {
 489                 sum += SQUARE(wavg - p->filter_datapoint[i].d_offset);
 490         }
 491         sum = SQRT(sum) / NUM_DATAPOINTS;
 492         p->filter_jitter = sum > G_precision_sec ? sum : G_precision_sec;
 493
 494         VERB3 bb_error_msg("filter offset:%f(corr:%e) disp:%f jitter:%f",
 495                         p->filter_offset, x,
 496                         p->filter_dispersion,
 497                         p->filter_jitter);
 498
 499 }
 500
 501 static void
 502 reset_peer_stats(peer_t *p, double t, double offset)
 503 {
 504         int i;
 505         for (i = 0; i < NUM_DATAPOINTS; i++) {
 506                 if (offset < 16 * STEP_THRESHOLD) {
 507                         p->filter_datapoint[i].d_recv_time -= offset;
 508                         if (p->filter_datapoint[i].d_offset != 0) {
 509                                 p->filter_datapoint[i].d_offset -= offset;
 510                         }
 511                 } else {
 512                         p->filter_datapoint[i].d_recv_time  = t;
 513                         p->filter_datapoint[i].d_offset     = 0;
 514                         p->filter_datapoint[i].d_dispersion = MAXDISP;
 515                 }
 516         }
 517         if (offset < 16 * STEP_THRESHOLD) {
 518                 p->lastpkt_recv_time -= offset;
 519         } else {
 520                 p->p_reachable_bits = 0;
 521                 p->lastpkt_recv_time = t;
 522         }
 523         filter_datapoints(p, t); /* recalc p->filter_xxx */
 524         p->next_action_time -= (time_t)offset;
 525         VERB5 bb_error_msg("%s->lastpkt_recv_time=%f", p->p_dotted, p->lastpkt_recv_time);
 526 }
 527
 528 static void
 529 add_peers(char *s)
 530 {
 531         peer_t *p;
 532
 533         p = xzalloc(sizeof(*p));
 534         p->p_lsa = xhost2sockaddr(s, 123);
 535         p->p_dotted = xmalloc_sockaddr2dotted_noport(&p->p_lsa->u.sa);
 536         p->p_fd = -1;
 537         p->p_xmt_msg.m_status = MODE_CLIENT | (NTP_VERSION << 3);
 538         p->next_action_time = time(NULL); /* = set_next(p, 0); */
 539         reset_peer_stats(p, gettime1900d(), 16 * STEP_THRESHOLD);
 540         /* Speed up initial sync: with small offsets from peers,
 541          * 3 samples will sync
 542          */
 543         p->filter_datapoint[6].d_dispersion = 0;
 544         p->filter_datapoint[7].d_dispersion = 0;
 545
 546         llist_add_to(&G.ntp_peers, p);
 547         G.peer_cnt++;
 548 }
 549
 550 static int
 551 do_sendto(int fd,
 552                 const struct sockaddr *from, const struct sockaddr *to, socklen_t addrlen,
 553                 msg_t *msg, ssize_t len)
 554 {
 555         ssize_t ret;
 556
 557         errno = 0;
 558         if (!from) {
 559                 ret = sendto(fd, msg, len, MSG_DONTWAIT, to, addrlen);
 560         } else {
 561                 ret = send_to_from(fd, msg, len, MSG_DONTWAIT, to, from, addrlen);
 562         }
 563         if (ret != len) {
 564                 bb_perror_msg("send failed");
 565                 return -1;
 566         }
 567         return 0;
 568 }
 569
 570 static int
 571 send_query_to_peer(peer_t *p)
 572 {
 573         // Why do we need to bind()?
 574         // See what happens when we don't bind:
 575         //
 576         // socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_IP) = 3
 577         // setsockopt(3, SOL_IP, IP_TOS, [16], 4) = 0
 578         // gettimeofday({1259071266, 327885}, NULL) = 0
 579         // sendto(3, "xxx", 48, MSG_DONTWAIT, {sa_family=AF_INET, sin_port=htons(123), sin_addr=inet_addr("10.34.32.125")}, 16) = 48
 580         // ^^^ we sent it from some source port picked by kernel.
 581         // time(NULL)              = 1259071266
 582         // write(2, "ntpd: entering poll 15 secs\n", 28) = 28
 583         // poll([{fd=3, events=POLLIN}], 1, 15000) = 1 ([{fd=3, revents=POLLIN}])
 584         // recv(3, "yyy", 68, MSG_DONTWAIT) = 48
 585         // ^^^ this recv will receive packets to any local port!
 586         //
 587         // Uncomment this and use strace to see it in action:
 588 #define PROBE_LOCAL_ADDR // { len_and_sockaddr lsa; lsa.len = LSA_SIZEOF_SA; getsockname(p->query.fd, &lsa.u.sa, &lsa.len); }
 589
 590         if (p->p_fd == -1) {
 591                 int fd, family;
 592                 len_and_sockaddr *local_lsa;
 593
 594                 family = p->p_lsa->u.sa.sa_family;
 595                 p->p_fd = fd = xsocket_type(&local_lsa, family, SOCK_DGRAM);
 596                 /* local_lsa has "null" address and port 0 now.
 597                  * bind() ensures we have a *particular port* selected by kernel
 598                  * and remembered in p->p_fd, thus later recv(p->p_fd)
 599                  * receives only packets sent to this port.
 600                  */
 601                 PROBE_LOCAL_ADDR
 602                 xbind(fd, &local_lsa->u.sa, local_lsa->len);
 603                 PROBE_LOCAL_ADDR
 604 #if ENABLE_FEATURE_IPV6
 605                 if (family == AF_INET)
 606 #endif
 607                         setsockopt(fd, IPPROTO_IP, IP_TOS, &const_IPTOS_LOWDELAY, sizeof(const_IPTOS_LOWDELAY));
 608                 free(local_lsa);
 609         }
 610
 611         /*
 612          * Send out a random 64-bit number as our transmit time.  The NTP
 613          * server will copy said number into the originate field on the
 614          * response that it sends us.  This is totally legal per the SNTP spec.
 615          *
 616          * The impact of this is two fold: we no longer send out the current
 617          * system time for the world to see (which may aid an attacker), and
 618          * it gives us a (not very secure) way of knowing that we're not
 619          * getting spoofed by an attacker that can't capture our traffic
 620          * but can spoof packets from the NTP server we're communicating with.
 621          *
 622          * Save the real transmit timestamp locally.
 623          */
 624         p->p_xmt_msg.m_xmttime.int_partl = random();
 625         p->p_xmt_msg.m_xmttime.fractionl = random();
 626         p->p_xmttime = gettime1900d();
 627
 628         if (do_sendto(p->p_fd, /*from:*/ NULL, /*to:*/ &p->p_lsa->u.sa, /*addrlen:*/ p->p_lsa->len,
 629                         &p->p_xmt_msg, NTP_MSGSIZE_NOAUTH) == -1
 630         ) {
 631                 close(p->p_fd);
 632                 p->p_fd = -1;
 633                 set_next(p, RETRY_INTERVAL);
 634                 return -1;
 635         }
 636
 637         p->p_reachable_bits <<= 1;
 638         VERB1 bb_error_msg("sent query to %s", p->p_dotted);
 639         set_next(p, QUERYTIME_MAX);
 640
 641         return 0;
 642 }
 643
 644
 645 static void
 646 step_time(double offset)
 647 {
 648         double dtime;
 649         struct timeval tv;
 650         char buf[80];
 651         time_t tval;
 652
 653         gettimeofday(&tv, NULL); /* never fails */
 654         dtime = offset + tv.tv_sec;
 655         dtime += 1.0e-6 * tv.tv_usec;
 656         d_to_tv(dtime, &tv);
 657
 658         if (settimeofday(&tv, NULL) == -1)
 659                 bb_perror_msg_and_die("settimeofday");
 660
 661         tval = tv.tv_sec;
 662         strftime(buf, sizeof(buf), "%a %b %e %H:%M:%S %Z %Y", localtime(&tval));
 663
 664         bb_error_msg("setting clock to %s (offset %fs)", buf, offset);
 665
 666 //      G.time_was_stepped = 1;
 667 }
 668
 669
 670 /*
 671  * Selection and clustering, and their helpers
 672  */
 673 typedef struct {
 674         peer_t *p;
 675         int    type;
 676         double edge;
 677 } point_t;
 678 static int
 679 compare_point_edge(const void *aa, const void *bb)
 680 {
 681         const point_t *a = aa;
 682         const point_t *b = bb;
 683         if (a->edge < b->edge) {
 684                 return -1;
 685         }
 686         return (a->edge > b->edge);
 687 }
 688 typedef struct {
 689         peer_t *p;
 690         double metric;
 691 } survivor_t;
 692 static int
 693 compare_survivor_metric(const void *aa, const void *bb)
 694 {
 695         const survivor_t *a = aa;
 696         const survivor_t *b = bb;
 697         if (a->metric < b->metric)
 698                 return -1;
 699         return (a->metric > b->metric);
 700 }
 701 static int
 702 fit(peer_t *p, double rd)
 703 {
 704         if (p->p_reachable_bits == 0) {
 705                 VERB3 bb_error_msg("peer %s unfit for selection: unreachable", p->p_dotted);
 706                 return 0;
 707         }
 708 //TODO: we never accept such packets anyway, right?
 709         if ((p->lastpkt_leap & LI_ALARM) == LI_ALARM
 710          || p->lastpkt_stratum >= MAXSTRAT
 711         ) {
 712                 VERB3 bb_error_msg("peer %s unfit for selection: bad status/stratum", p->p_dotted);
 713                 return 0;
 714         }
 715         /* rd is root_distance(p, t) */
 716         if (rd > MAXDIST + FREQ_TOLERANCE * (1 << G.poll_exp)) {
 717                 VERB3 bb_error_msg("peer %s unfit for selection: root distance too high", p->p_dotted);
 718                 return 0;
 719         }
 720 //TODO
 721 //      /* Do we have a loop? */
 722 //      if (p->refid == p->dstaddr || p->refid == s.refid)
 723 //              return 0;
 724         return 1;
 725 }
 726 static peer_t*
 727 select_and_cluster(double t)
 728 {
 729         llist_t    *item;
 730         int        i, j;
 731         int        size = 3 * G.peer_cnt;
 732         /* for selection algorithm */
 733         point_t    point[size];
 734         unsigned   num_points, num_candidates;
 735         double     low, high;
 736         unsigned   num_falsetickers;
 737         /* for cluster algorithm */
 738         survivor_t survivor[size];
 739         unsigned   num_survivors;
 740
 741         /* Selection */
 742
 743         num_points = 0;
 744         item = G.ntp_peers;
 745         while (item != NULL) {
 746                 peer_t *p = (peer_t *) item->data;
 747                 double rd = root_distance(p, t);
 748                 double offset = p->filter_offset;
 749
 750                 if (!fit(p, rd)) {
 751                         item = item->link;
 752                         continue;
 753                 }
 754
 755                 VERB4 bb_error_msg("interval: [%f %f %f] %s",
 756                                 offset - rd,
 757                                 offset,
 758                                 offset + rd,
 759                                 p->p_dotted
 760                 );
 761                 point[num_points].p = p;
 762                 point[num_points].type = -1;
 763                 point[num_points].edge = offset - rd;
 764                 num_points++;
 765                 point[num_points].p = p;
 766                 point[num_points].type = 0;
 767                 point[num_points].edge = offset;
 768                 num_points++;
 769                 point[num_points].p = p;
 770                 point[num_points].type = 1;
 771                 point[num_points].edge = offset + rd;
 772                 num_points++;
 773                 item = item->link;
 774         }
 775         num_candidates = num_points / 3;
 776         if (num_candidates == 0) {
 777                 VERB3 bb_error_msg("no valid datapoints, no peer selected");
 778                 return NULL; /* never happers? */
 779         }
 780 //TODO: sorting does not seem to be done in reference code
 781         qsort(point, num_points, sizeof(point[0]), compare_point_edge);
 782
 783         /* Start with the assumption that there are no falsetickers.
 784          * Attempt to find a nonempty intersection interval containing
 785          * the midpoints of all truechimers.
 786          * If a nonempty interval cannot be found, increase the number
 787          * of assumed falsetickers by one and try again.
 788          * If a nonempty interval is found and the number of falsetickers
 789          * is less than the number of truechimers, a majority has been found
 790          * and the midpoint of each truechimer represents
 791          * the candidates available to the cluster algorithm.
 792          */
 793         num_falsetickers = 0;
 794         while (1) {
 795                 int c;
 796                 unsigned num_midpoints = 0;
 797
 798                 low = 1 << 9;
 799                 high = - (1 << 9);
 800                 c = 0;
 801                 for (i = 0; i < num_points; i++) {
 802                         /* We want to do:
 803                          * if (point[i].type == -1) c++;
 804                          * if (point[i].type == 1) c--;
 805                          * and it's simpler to do it this way:
 806                          */
 807                         c -= point[i].type;
 808                         if (c >= num_candidates - num_falsetickers) {
 809                                 /* If it was c++ and it got big enough... */
 810                                 low = point[i].edge;
 811                                 break;
 812                         }
 813                         if (point[i].type == 0)
 814                                 num_midpoints++;
 815                 }
 816                 c = 0;
 817                 for (i = num_points-1; i >= 0; i--) {
 818                         c += point[i].type;
 819                         if (c >= num_candidates - num_falsetickers) {
 820                                 high = point[i].edge;
 821                                 break;
 822                         }
 823                         if (point[i].type == 0)
 824                                 num_midpoints++;
 825                 }
 826                 /* If the number of midpoints is greater than the number
 827                  * of allowed falsetickers, the intersection contains at
 828                  * least one truechimer with no midpoint - bad.
 829                  * Also, interval should be nonempty.
 830                  */
 831                 if (num_midpoints <= num_falsetickers && low < high)
 832                         break;
 833                 num_falsetickers++;
 834                 if (num_falsetickers * 2 >= num_candidates) {
 835                         VERB3 bb_error_msg("too many falsetickers:%d (candidates:%d), no peer selected",
 836                                         num_falsetickers, num_candidates);
 837                         return NULL;
 838                 }
 839         }
 840         VERB3 bb_error_msg("selected interval: [%f, %f]; candidates:%d falsetickers:%d",
 841                         low, high, num_candidates, num_falsetickers);
 842
 843         /* Clustering */
 844
 845         /* Construct a list of survivors (p, metric)
 846          * from the chime list, where metric is dominated
 847          * first by stratum and then by root distance.
 848          * All other things being equal, this is the order of preference.
 849          */
 850         num_survivors = 0;
 851         for (i = 0; i < num_points; i++) {
 852                 peer_t *p;
 853
 854                 if (point[i].edge < low || point[i].edge > high)
 855                         continue;
 856                 p = point[i].p;
 857                 survivor[num_survivors].p = p;
 858 //TODO: save root_distance in point_t and reuse here?
 859                 survivor[num_survivors].metric = MAXDIST * p->lastpkt_stratum + root_distance(p, t);
 860                 VERB4 bb_error_msg("survivor[%d] metric:%f peer:%s",
 861                         num_survivors, survivor[num_survivors].metric, p->p_dotted);
 862                 num_survivors++;
 863         }
 864         /* There must be at least MIN_SELECTED survivors to satisfy the
 865          * correctness assertions. Ordinarily, the Byzantine criteria
 866          * require four survivors, but for the demonstration here, one
 867          * is acceptable.
 868          */
 869         if (num_survivors < MIN_SELECTED) {
 870                 VERB3 bb_error_msg("num_survivors %d < %d, no peer selected",
 871                                 num_survivors, MIN_SELECTED);
 872                 return NULL;
 873         }
 874
 875 //looks like this is ONLY used by the fact that later we pick survivor[0].
 876 //we can avoid sorting then, just find the minimum once!
 877         qsort(survivor, num_survivors, sizeof(survivor[0]), compare_survivor_metric);
 878
 879         /* For each association p in turn, calculate the selection
 880          * jitter p->sjitter as the square root of the sum of squares
 881          * (p->offset - q->offset) over all q associations. The idea is
 882          * to repeatedly discard the survivor with maximum selection
 883          * jitter until a termination condition is met.
 884          */
 885         while (1) {
 886                 unsigned max_idx = max_idx;
 887                 double max_selection_jitter = max_selection_jitter;
 888                 double min_jitter = min_jitter;
 889
 890                 if (num_survivors <= MIN_CLUSTERED) {
 891                         bb_error_msg("num_survivors %d <= %d, not discarding more",
 892                                         num_survivors, MIN_CLUSTERED);
 893                         break;
 894                 }
 895
 896                 /* To make sure a few survivors are left
 897                  * for the clustering algorithm to chew on,
 898                  * we stop if the number of survivors
 899                  * is less than or equal to MIN_CLUSTERED (3).
 900                  */
 901                 for (i = 0; i < num_survivors; i++) {
 902                         double selection_jitter_sq;
 903                         peer_t *p = survivor[i].p;
 904
 905                         if (i == 0 || p->filter_jitter < min_jitter)
 906                                 min_jitter = p->filter_jitter;
 907
 908                         selection_jitter_sq = 0;
 909                         for (j = 0; j < num_survivors; j++) {
 910                                 peer_t *q = survivor[j].p;
 911 //TODO: where is 1/(n-1) * ... multiplier?
 912                                 selection_jitter_sq += SQUARE(p->filter_offset - q->filter_offset);
 913                         }
 914                         if (i == 0 || selection_jitter_sq > max_selection_jitter) {
 915                                 max_selection_jitter = selection_jitter_sq;
 916                                 max_idx = i;
 917                         }
 918                         VERB5 bb_error_msg("survivor %d selection_jitter^2:%f",
 919                                         i, selection_jitter_sq);
 920                 }
 921                 max_selection_jitter = SQRT(max_selection_jitter);
 922                 VERB4 bb_error_msg("max_selection_jitter (at %d):%f min_jitter:%f",
 923                                 max_idx, max_selection_jitter, min_jitter);
 924
 925                 /* If the maximum selection jitter is less than the
 926                  * minimum peer jitter, then tossing out more survivors
 927                  * will not lower the minimum peer jitter, so we might
 928                  * as well stop.
 929                  */
 930                 if (max_selection_jitter < min_jitter) {
 931                         VERB3 bb_error_msg("max_selection_jitter:%f < min_jitter:%f, num_survivors:%d, not discarding more",
 932                                         max_selection_jitter, min_jitter, num_survivors);
 933                         break;
 934                 }
 935
 936                 /* Delete survivor[max_idx] from the list
 937                  * and go around again.
 938                  */
 939                 VERB5 bb_error_msg("dropping survivor %d", max_idx);
 940                 num_survivors--;
 941                 while (max_idx < num_survivors) {
 942                         survivor[max_idx] = survivor[max_idx + 1];
 943                         max_idx++;
 944                 }
 945         }
 946
 947         /* Pick the best clock. If the old system peer is on the list
 948          * and at the same stratum as the first survivor on the list,
 949          * then don't do a clock hop. Otherwise, select the first
 950          * survivor on the list as the new system peer.
 951          */
 952 //TODO - see clock_combine()
 953         VERB3 bb_error_msg("selected peer %s filter_offset:%f age:%f",
 954                         survivor[0].p->p_dotted,
 955                         survivor[0].p->filter_offset,
 956                         t - survivor[0].p->lastpkt_recv_time
 957         );
 958         return survivor[0].p;
 959 }
 960
 961
 962 /*
 963  * Local clock discipline and its helpers
 964  */
 965 static void
 966 set_new_values(int disc_state, double offset, double recv_time)
 967 {
 968         /* Enter new state and set state variables. Note we use the time
 969          * of the last clock filter sample, which must be earlier than
 970          * the current time.
 971          */
 972         VERB3 bb_error_msg("disc_state=%d last update offset=%f recv_time=%f",
 973                         disc_state, offset, recv_time);
 974         G.discipline_state = disc_state;
 975         G.last_update_offset = offset;
 976         G.last_update_recv_time = recv_time;
 977 }
 978 /* Clock state definitions */
 979 #define STATE_NSET      0       /* initial state, "nothing is set" */
 980 #define STATE_FSET      1       /* frequency set from file */
 981 #define STATE_SPIK      2       /* spike detected */
 982 #define STATE_FREQ      3       /* initial frequency */
 983 #define STATE_SYNC      4       /* clock synchronized (normal operation) */
 984 /* Return: -1: decrease poll interval, 0: leave as is, 1: increase */
 985 static int
 986 update_local_clock(peer_t *p, double t)
 987 {
 988         int rc;
 989         long old_tmx_offset;
 990         struct timex tmx;
 991         double offset = p->filter_offset;
 992         double recv_time = p->lastpkt_recv_time;
 993         double abs_offset;
 994         double freq_drift;
 995         double since_last_update;
 996         double etemp, dtemp;
 997
 998         abs_offset = fabs(offset);
 999
1000         /* If the offset is too large, give up and go home */
1001         if (abs_offset > PANIC_THRESHOLD) {
1002                 bb_error_msg_and_die("offset %f far too big, exiting", offset);
1003         }
1004
1005         /* If this is an old update, for instance as the result
1006          * of a system peer change, avoid it. We never use
1007          * an old sample or the same sample twice.
1008          */
1009         if (recv_time <= G.last_update_recv_time) {
1010                 VERB3 bb_error_msg("same or older datapoint: %f >= %f, not using it",
1011                                 G.last_update_recv_time, recv_time);
1012                 return 0; /* "leave poll interval as is" */
1013         }
1014
1015         /* Clock state machine transition function. This is where the
1016          * action is and defines how the system reacts to large time
1017          * and frequency errors.
1018          */
1019         since_last_update = recv_time - G.reftime;
1020         freq_drift = 0;
1021         if (G.discipline_state == STATE_FREQ) {
1022                 /* Ignore updates until the stepout threshold */
1023                 if (since_last_update < WATCH_THRESHOLD) {
1024                         VERB3 bb_error_msg("measuring drift, datapoint ignored, %f sec remains",
1025                                         WATCH_THRESHOLD - since_last_update);
1026                         return 0; /* "leave poll interval as is" */
1027                 }
1028                 freq_drift = (offset - G.last_update_offset) / since_last_update;
1029         }
1030
1031         /* There are two main regimes: when the
1032          * offset exceeds the step threshold and when it does not.
1033          */
1034         if (abs_offset > STEP_THRESHOLD) {
1035                 llist_t *item;
1036
1037                 switch (G.discipline_state) {
1038                 case STATE_SYNC:
1039                         /* The first outlyer: ignore it, switch to SPIK state */
1040                         VERB3 bb_error_msg("offset:%f - spike detected", offset);
1041                         G.discipline_state = STATE_SPIK;
1042                         return -1; /* "decrease poll interval" */
1043
1044                 case STATE_SPIK:
1045                         /* Ignore succeeding outlyers until either an inlyer
1046                          * is found or the stepout threshold is exceeded.
1047                          */
1048                         if (since_last_update < WATCH_THRESHOLD) {
1049                                 VERB3 bb_error_msg("spike detected, datapoint ignored, %f sec remains",
1050                                                 WATCH_THRESHOLD - since_last_update);
1051                                 return -1; /* "decrease poll interval" */
1052                         }
1053                         /* fall through: we need to step */
1054                 } /* switch */
1055
1056                 /* Step the time and clamp down the poll interval.
1057                  *
1058                  * In NSET state an initial frequency correction is
1059                  * not available, usually because the frequency file has
1060                  * not yet been written. Since the time is outside the
1061                  * capture range, the clock is stepped. The frequency
1062                  * will be set directly following the stepout interval.
1063                  *
1064                  * In FSET state the initial frequency has been set
1065                  * from the frequency file. Since the time is outside
1066                  * the capture range, the clock is stepped immediately,
1067                  * rather than after the stepout interval. Guys get
1068                  * nervous if it takes 17 minutes to set the clock for
1069                  * the first time.
1070                  *
1071                  * In SPIK state the stepout threshold has expired and
1072                  * the phase is still above the step threshold. Note
1073                  * that a single spike greater than the step threshold
1074                  * is always suppressed, even at the longer poll
1075                  * intervals.
1076                  */
1077                 VERB3 bb_error_msg("stepping time by %f; poll_exp=MINPOLL", offset);
1078                 step_time(offset);
1079                 if (option_mask32 & OPT_q) {
1080                         /* We were only asked to set time once. Done. */
1081                         exit(0);
1082                 }
1083
1084                 G.polladj_count = 0;
1085                 G.poll_exp = MINPOLL;
1086                 G.stratum = MAXSTRAT;
1087                 for (item = G.ntp_peers; item != NULL; item = item->link) {
1088                         peer_t *pp = (peer_t *) item->data;
1089                         reset_peer_stats(pp, t, offset);
1090                 }
1091                 if (G.discipline_state == STATE_NSET) {
1092                         set_new_values(STATE_FREQ, /*offset:*/ 0, recv_time);
1093                         return 1; /* "ok to increase poll interval" */
1094                 }
1095                 set_new_values(STATE_SYNC, /*offset:*/ 0, recv_time);
1096
1097         } else { /* abs_offset <= STEP_THRESHOLD */
1098
1099                 if (G.poll_exp < MINPOLL) {
1100                         VERB3 bb_error_msg("saw small offset %f, disabling burst mode", offset);
1101                         G.poll_exp = MINPOLL;
1102                 }
1103
1104                 /* Compute the clock jitter as the RMS of exponentially
1105                  * weighted offset differences. Used by the poll adjust code.
1106                  */
1107                 etemp = SQUARE(G.discipline_jitter);
1108                 dtemp = SQUARE(MAXD(fabs(offset - G.last_update_offset), G_precision_sec));
1109                 G.discipline_jitter = SQRT(etemp + (dtemp - etemp) / AVG);
1110                 VERB3 bb_error_msg("discipline jitter=%f", G.discipline_jitter);
1111
1112                 switch (G.discipline_state) {
1113                 case STATE_NSET:
1114                         if (option_mask32 & OPT_q) {
1115                                 /* We were only asked to set time once.
1116                                  * The clock is precise enough, no need to step.
1117                                  */
1118                                 exit(0);
1119                         }
1120                         /* This is the first update received and the frequency
1121                          * has not been initialized. The first thing to do
1122                          * is directly measure the oscillator frequency.
1123                          */
1124                         set_new_values(STATE_FREQ, offset, recv_time);
1125                         VERB3 bb_error_msg("transitioning to FREQ, datapoint ignored");
1126                         return -1; /* "decrease poll interval" */
1127
1128 #if 0 /* this is dead code for now */
1129                 case STATE_FSET:
1130                         /* This is the first update and the frequency
1131                          * has been initialized. Adjust the phase, but
1132                          * don't adjust the frequency until the next update.
1133                          */
1134                         set_new_values(STATE_SYNC, offset, recv_time);
1135                         /* freq_drift remains 0 */
1136                         break;
1137 #endif
1138
1139                 case STATE_FREQ:
1140                         /* since_last_update >= WATCH_THRESHOLD, we waited enough.
1141                          * Correct the phase and frequency and switch to SYNC state.
1142                          * freq_drift was already estimated (see code above)
1143                          */
1144                         set_new_values(STATE_SYNC, offset, recv_time);
1145                         break;
1146
1147                 default:
1148                         /* Compute freq_drift due to PLL and FLL contributions.
1149                          *
1150                          * The FLL and PLL frequency gain constants
1151                          * depend on the poll interval and Allan
1152                          * intercept. The FLL is not used below one-half
1153                          * the Allan intercept. Above that the loop gain
1154                          * increases in steps to 1 / AVG.
1155                          */
1156                         if ((1 << G.poll_exp) > ALLAN / 2) {
1157                                 etemp = FLL - G.poll_exp;
1158                                 if (etemp < AVG)
1159                                         etemp = AVG;
1160                                 freq_drift += (offset - G.last_update_offset) / (MAXD(since_last_update, ALLAN) * etemp);
1161                         }
1162                         /* For the PLL the integration interval
1163                          * (numerator) is the minimum of the update
1164                          * interval and poll interval. This allows
1165                          * oversampling, but not undersampling.
1166                          */
1167                         etemp = MIND(since_last_update, (1 << G.poll_exp));
1168                         dtemp = (4 * PLL) << G.poll_exp;
1169                         freq_drift += offset * etemp / SQUARE(dtemp);
1170                         set_new_values(STATE_SYNC, offset, recv_time);
1171                         break;
1172                 }
1173                 G.stratum = p->lastpkt_stratum + 1;
1174         }
1175
1176         G.reftime = t;
1177         G.leap = p->lastpkt_leap;
1178         G.refid = p->lastpkt_refid;
1179         G.rootdelay = p->lastpkt_rootdelay + p->lastpkt_delay;
1180         dtemp = p->filter_jitter; // SQRT(SQUARE(p->filter_jitter) + SQUARE(s.jitter));
1181         dtemp += MAXD(p->filter_dispersion + FREQ_TOLERANCE * (t - p->lastpkt_recv_time) + abs_offset, MINDISP);
1182         G.rootdisp = p->lastpkt_rootdisp + dtemp;
1183         VERB3 bb_error_msg("updating leap/refid/reftime/rootdisp from peer %s", p->p_dotted);
1184
1185         /* We are in STATE_SYNC now, but did not do adjtimex yet.
1186          * (Any other state does not reach this, they all return earlier)
1187          * By this time, freq_drift and G.last_update_offset are set
1188          * to values suitable for adjtimex.
1189          */
1190 #if !USING_KERNEL_PLL_LOOP
1191         /* Calculate the new frequency drift and frequency stability (wander).
1192          * Compute the clock wander as the RMS of exponentially weighted
1193          * frequency differences. This is not used directly, but can,
1194          * along with the jitter, be a highly useful monitoring and
1195          * debugging tool.
1196          */
1197         dtemp = G.discipline_freq_drift + freq_drift;
1198         G.discipline_freq_drift = MAXD(MIND(MAXDRIFT, dtemp), -MAXDRIFT);
1199         etemp = SQUARE(G.discipline_wander);
1200         dtemp = SQUARE(dtemp);
1201         G.discipline_wander = SQRT(etemp + (dtemp - etemp) / AVG);
1202
1203         VERB3 bb_error_msg("discipline freq_drift=%.9f(int:%ld corr:%e) wander=%f",
1204                         G.discipline_freq_drift,
1205                         (long)(G.discipline_freq_drift * 65536e6),
1206                         freq_drift,
1207                         G.discipline_wander);
1208 #endif
1209         VERB3 {
1210                 memset(&tmx, 0, sizeof(tmx));
1211                 if (adjtimex(&tmx) < 0)
1212                         bb_perror_msg_and_die("adjtimex");
1213                 VERB3 bb_error_msg("p adjtimex freq:%ld offset:%ld constant:%ld status:0x%x",
1214                                 tmx.freq, tmx.offset, tmx.constant, tmx.status);
1215         }
1216
1217         old_tmx_offset = 0;
1218         if (!G.adjtimex_was_done) {
1219                 G.adjtimex_was_done = 1;
1220                 /* When we use adjtimex for the very first time,
1221                  * we need to ADD to pre-existing tmx.offset - it may be !0
1222                  */
1223                 memset(&tmx, 0, sizeof(tmx));
1224                 if (adjtimex(&tmx) < 0)
1225                         bb_perror_msg_and_die("adjtimex");
1226                 old_tmx_offset = tmx.offset;
1227         }
1228         memset(&tmx, 0, sizeof(tmx));
1229 #if 0
1230 //doesn't work, offset remains 0 (!) in kernel:
1231 //ntpd:  set adjtimex freq:1786097 tmx.offset:77487
1232 //ntpd: prev adjtimex freq:1786097 tmx.offset:0
1233 //ntpd:  cur adjtimex freq:1786097 tmx.offset:0
1234         tmx.modes = ADJ_FREQUENCY | ADJ_OFFSET;
1235         /* 65536 is one ppm */
1236         tmx.freq = G.discipline_freq_drift * 65536e6;
1237         tmx.offset = G.last_update_offset * 1000000; /* usec */
1238 #endif
1239         tmx.modes = ADJ_OFFSET | ADJ_STATUS | ADJ_TIMECONST;// | ADJ_MAXERROR | ADJ_ESTERROR;
1240         tmx.offset = (G.last_update_offset * 1000000) /* usec */
1241                         /* + (G.last_update_offset < 0 ? -0.5 : 0.5) - too small to bother */
1242                         + old_tmx_offset; /* almost always 0 */
1243         tmx.status = STA_PLL;
1244         //if (sys_leap == LEAP_ADDSECOND)
1245         //      tmx.status |= STA_INS;
1246         //else if (sys_leap == LEAP_DELSECOND)
1247         //      tmx.status |= STA_DEL;
1248         tmx.constant = G.poll_exp - 4;
1249         //tmx.esterror = (u_int32)(clock_jitter * 1e6);
1250         //tmx.maxerror = (u_int32)((sys_rootdelay / 2 + sys_rootdisp) * 1e6);
1251         rc = adjtimex(&tmx);
1252         if (rc < 0)
1253                 bb_perror_msg_and_die("adjtimex");
1254         /* NB: here kernel returns constant == G.poll_exp, not == G.poll_exp - 4.
1255          * Not sure why. Perhaps it is normal.
1256          */
1257         VERB3 bb_error_msg("adjtimex:%d freq:%ld offset:%ld constant:%ld status:0x%x",
1258                                 rc, tmx.freq, tmx.offset, tmx.constant, tmx.status);
1259 #if 0
1260         VERB3 {
1261                 /* always gives the same output as above msg */
1262                 memset(&tmx, 0, sizeof(tmx));
1263                 if (adjtimex(&tmx) < 0)
1264                         bb_perror_msg_and_die("adjtimex");
1265                 VERB3 bb_error_msg("c adjtimex freq:%ld offset:%ld constant:%ld status:0x%x",
1266                                 tmx.freq, tmx.offset, tmx.constant, tmx.status);
1267         }
1268 #endif
1269         if (G.kernel_freq_drift != tmx.freq / 65536) {
1270                 G.kernel_freq_drift = tmx.freq / 65536;
1271                 VERB2 bb_error_msg("kernel clock drift: %ld ppm", G.kernel_freq_drift);
1272         }
1273 // #define STA_MODE 0x4000  /* mode (0 = PLL, 1 = FLL) (ro) */ - ?
1274 // it appeared after a while:
1275 //ntpd: p adjtimex freq:-14545653 offset:-5396 constant:10 status:0x41
1276 //ntpd: c adjtimex freq:-14547835 offset:-8307 constant:10 status:0x1
1277 //ntpd: p adjtimex freq:-14547835 offset:-6398 constant:10 status:0x41
1278 //ntpd: c adjtimex freq:-14550486 offset:-10158 constant:10 status:0x1
1279 //ntpd: p adjtimex freq:-14550486 offset:-6132 constant:10 status:0x41
1280 //ntpd: c adjtimex freq:-14636129 offset:-10158 constant:10 status:0x4001
1281 //ntpd: p adjtimex freq:-14636129 offset:-10002 constant:10 status:0x4041
1282 //ntpd: c adjtimex freq:-14636245 offset:-7497 constant:10 status:0x1
1283 //ntpd: p adjtimex freq:-14636245 offset:-4573 constant:10 status:0x41
1284 //ntpd: c adjtimex freq:-14642034 offset:-11715 constant:10 status:0x1
1285 //ntpd: p adjtimex freq:-14642034 offset:-4098 constant:10 status:0x41
1286 //ntpd: c adjtimex freq:-14699112 offset:-11746 constant:10 status:0x4001
1287 //ntpd: p adjtimex freq:-14699112 offset:-4239 constant:10 status:0x4041
1288 //ntpd: c adjtimex freq:-14762330 offset:-12786 constant:10 status:0x4001
1289 //ntpd: p adjtimex freq:-14762330 offset:-4434 constant:10 status:0x4041
1290 //ntpd: b adjtimex freq:0 offset:-9669 constant:8 status:0x1
1291 //ntpd: adjtimex:0 freq:-14809095 offset:-9669 constant:10 status:0x4001
1292 //ntpd: c adjtimex freq:-14809095 offset:-9669 constant:10 status:0x4001
1293
1294         return 1; /* "ok to increase poll interval" */
1295 }
1296
1297
1298 /*
1299  * We've got a new reply packet from a peer, process it
1300  * (helpers first)
1301  */
1302 static unsigned
1303 retry_interval(void)
1304 {
1305         /* Local problem, want to retry soon */
1306         unsigned interval, r;
1307         interval = RETRY_INTERVAL;
1308         r = random();
1309         interval += r % (unsigned)(RETRY_INTERVAL / 4);
1310         VERB3 bb_error_msg("chose retry interval:%u", interval);
1311         return interval;
1312 }
1313 static unsigned
1314 poll_interval(int exponent) /* exp is always -1 or 0 */
1315 {
1316         /* Want to send next packet at (1 << G.poll_exp) + small random value */
1317         unsigned interval, r;
1318         exponent += G.poll_exp; /* G.poll_exp is always > 0 */
1319         /* never true: if (exp < 0) exp = 0; */
1320         interval = 1 << exponent;
1321         r = random();
1322         interval += ((r & (interval-1)) >> 4) + ((r >> 8) & 1); /* + 1/16 of interval, max */
1323         VERB3 bb_error_msg("chose poll interval:%u (poll_exp:%d exp:%d)", interval, G.poll_exp, exponent);
1324         return interval;
1325 }
1326 static void
1327 recv_and_process_peer_pkt(peer_t *p)
1328 {
1329         int         rc;
1330         ssize_t     size;
1331         msg_t       msg;
1332         double      T1, T2, T3, T4;
1333         unsigned    interval;
1334         datapoint_t *datapoint;
1335         peer_t      *q;
1336
1337         /* We can recvfrom here and check from.IP, but some multihomed
1338          * ntp servers reply from their *other IP*.
1339          * TODO: maybe we should check at least what we can: from.port == 123?
1340          */
1341         size = recv(p->p_fd, &msg, sizeof(msg), MSG_DONTWAIT);
1342         if (size == -1) {
1343                 bb_perror_msg("recv(%s) error", p->p_dotted);
1344                 if (errno == EHOSTUNREACH || errno == EHOSTDOWN
1345                  || errno == ENETUNREACH || errno == ENETDOWN
1346                  || errno == ECONNREFUSED || errno == EADDRNOTAVAIL
1347                  || errno == EAGAIN
1348                 ) {
1349 //TODO: always do this?
1350                         set_next(p, retry_interval());
1351                         goto close_sock;
1352                 }
1353                 xfunc_die();
1354         }
1355
1356         if (size != NTP_MSGSIZE_NOAUTH && size != NTP_MSGSIZE) {
1357                 bb_error_msg("malformed packet received from %s", p->p_dotted);
1358                 goto bail;
1359         }
1360
1361         if (msg.m_orgtime.int_partl != p->p_xmt_msg.m_xmttime.int_partl
1362          || msg.m_orgtime.fractionl != p->p_xmt_msg.m_xmttime.fractionl
1363         ) {
1364                 goto bail;
1365         }
1366
1367         if ((msg.m_status & LI_ALARM) == LI_ALARM
1368          || msg.m_stratum == 0
1369          || msg.m_stratum > NTP_MAXSTRATUM
1370         ) {
1371 // TODO: stratum 0 responses may have commands in 32-bit m_refid field:
1372 // "DENY", "RSTR" - peer does not like us at all
1373 // "RATE" - peer is overloaded, reduce polling freq
1374                 interval = poll_interval(0);
1375                 bb_error_msg("reply from %s: not synced, next query in %us", p->p_dotted, interval);
1376                 goto close_sock;
1377         }
1378
1379 //      /*
1380 //       * Verify the server is synchronized with valid stratum and
1381 //       * reference time not later than the transmit time.
1382 //       */
1383 //      if (p->lastpkt_leap == NOSYNC || p->lastpkt_stratum >= MAXSTRAT)
1384 //              return;                 /* unsynchronized */
1385 //
1386 //      /* Verify valid root distance */
1387 //      if (msg.m_rootdelay / 2 + msg.m_rootdisp >= MAXDISP || p->lastpkt_reftime > msg.m_xmt)
1388 //              return;                 /* invalid header values */
1389
1390         p->lastpkt_leap = msg.m_status;
1391         p->lastpkt_rootdelay = sfp_to_d(msg.m_rootdelay);
1392         p->lastpkt_rootdisp = sfp_to_d(msg.m_rootdisp);
1393         p->lastpkt_refid = msg.m_refid;
1394
1395         /*
1396          * From RFC 2030 (with a correction to the delay math):
1397          *
1398          * Timestamp Name          ID   When Generated
1399          * ------------------------------------------------------------
1400          * Originate Timestamp     T1   time request sent by client
1401          * Receive Timestamp       T2   time request received by server
1402          * Transmit Timestamp      T3   time reply sent by server
1403          * Destination Timestamp   T4   time reply received by client
1404          *
1405          * The roundtrip delay and local clock offset are defined as
1406          *
1407          * delay = (T4 - T1) - (T3 - T2); offset = ((T2 - T1) + (T3 - T4)) / 2
1408          */
1409         T1 = p->p_xmttime;
1410         T2 = lfp_to_d(msg.m_rectime);
1411         T3 = lfp_to_d(msg.m_xmttime);
1412         T4 = gettime1900d();
1413
1414         p->lastpkt_recv_time = T4;
1415
1416         VERB5 bb_error_msg("%s->lastpkt_recv_time=%f", p->p_dotted, p->lastpkt_recv_time);
1417         p->datapoint_idx = p->p_reachable_bits ? (p->datapoint_idx + 1) % NUM_DATAPOINTS : 0;
1418         datapoint = &p->filter_datapoint[p->datapoint_idx];
1419         datapoint->d_recv_time = T4;
1420         datapoint->d_offset    = ((T2 - T1) + (T3 - T4)) / 2;
1421         /* The delay calculation is a special case. In cases where the
1422          * server and client clocks are running at different rates and
1423          * with very fast networks, the delay can appear negative. In
1424          * order to avoid violating the Principle of Least Astonishment,
1425          * the delay is clamped not less than the system precision.
1426          */
1427         p->lastpkt_delay = (T4 - T1) - (T3 - T2);
1428         if (p->lastpkt_delay < G_precision_sec)
1429                 p->lastpkt_delay = G_precision_sec;
1430         datapoint->d_dispersion = LOG2D(msg.m_precision_exp) + G_precision_sec;
1431         if (!p->p_reachable_bits) {
1432                 /* 1st datapoint ever - replicate offset in every element */
1433                 int i;
1434                 for (i = 1; i < NUM_DATAPOINTS; i++) {
1435                         p->filter_datapoint[i].d_offset = datapoint->d_offset;
1436                 }
1437         }
1438
1439         p->p_reachable_bits |= 1;
1440         VERB1 {
1441                 bb_error_msg("reply from %s: reach 0x%02x offset %f delay %f",
1442                         p->p_dotted,
1443                         p->p_reachable_bits,
1444                         datapoint->d_offset, p->lastpkt_delay);
1445         }
1446
1447         /* Muck with statictics and update the clock */
1448         filter_datapoints(p, T4);
1449         q = select_and_cluster(T4);
1450         rc = -1;
1451         if (q)
1452                 rc = update_local_clock(q, T4);
1453
1454         if (rc != 0) {
1455                 /* Adjust the poll interval by comparing the current offset
1456                  * with the clock jitter. If the offset is less than
1457                  * the clock jitter times a constant, then the averaging interval
1458                  * is increased, otherwise it is decreased. A bit of hysteresis
1459                  * helps calm the dance. Works best using burst mode.
1460                  */
1461                 VERB4 if (rc > 0) {
1462                         bb_error_msg("offset:%f POLLADJ_GATE*discipline_jitter:%f poll:%s",
1463                                 q->filter_offset, POLLADJ_GATE * G.discipline_jitter,
1464                                 fabs(q->filter_offset) < POLLADJ_GATE * G.discipline_jitter
1465                                         ? "grows" : "falls"
1466                         );
1467                 }
1468                 if (rc > 0 && fabs(q->filter_offset) < POLLADJ_GATE * G.discipline_jitter) {
1469                         /* was += G.poll_exp but it is a bit
1470                          * too optimistic for my taste at high poll_exp's */
1471                         G.polladj_count += MINPOLL;
1472                         if (G.polladj_count > POLLADJ_LIMIT) {
1473                                 G.polladj_count = 0;
1474                                 if (G.poll_exp < MAXPOLL) {
1475                                         G.poll_exp++;
1476                                         VERB3 bb_error_msg("polladj: discipline_jitter:%f ++poll_exp=%d",
1477                                                         G.discipline_jitter, G.poll_exp);
1478                                 }
1479                         } else {
1480                                 VERB3 bb_error_msg("polladj: incr:%d", G.polladj_count);
1481                         }
1482                 } else {
1483                         G.polladj_count -= G.poll_exp * 2;
1484                         if (G.polladj_count < -POLLADJ_LIMIT) {
1485                                 G.polladj_count = 0;
1486                                 if (G.poll_exp > MINPOLL) {
1487                                         G.poll_exp--;
1488                                         VERB3 bb_error_msg("polladj: discipline_jitter:%f --poll_exp=%d",
1489                                                         G.discipline_jitter, G.poll_exp);
1490                                 }
1491                         } else {
1492                                 VERB3 bb_error_msg("polladj: decr:%d", G.polladj_count);
1493                         }
1494                 }
1495         }
1496
1497         /* Decide when to send new query for this peer */
1498         interval = poll_interval(0);
1499         set_next(p, interval);
1500
1501  close_sock:
1502         /* We do not expect any more packets from this peer for now.
1503          * Closing the socket informs kernel about it.
1504          * We open a new socket when we send a new query.
1505          */
1506         close(p->p_fd);
1507         p->p_fd = -1;
1508  bail:
1509         return;
1510 }
1511
1512 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
1513 static void
1514 recv_and_process_client_pkt(void /*int fd*/)
1515 {
1516         ssize_t          size;
1517         uint8_t          version;
1518         double           rectime;
1519         len_and_sockaddr *to;
1520         struct sockaddr  *from;
1521         msg_t            msg;
1522         uint8_t          query_status;
1523         l_fixedpt_t      query_xmttime;
1524
1525         to = get_sock_lsa(G.listen_fd);
1526         from = xzalloc(to->len);
1527
1528         size = recv_from_to(G.listen_fd, &msg, sizeof(msg), MSG_DONTWAIT, from, &to->u.sa, to->len);
1529         if (size != NTP_MSGSIZE_NOAUTH && size != NTP_MSGSIZE) {
1530                 char *addr;
1531                 if (size < 0) {
1532                         if (errno == EAGAIN)
1533                                 goto bail;
1534                         bb_perror_msg_and_die("recv");
1535                 }
1536                 addr = xmalloc_sockaddr2dotted_noport(from);
1537                 bb_error_msg("malformed packet received from %s: size %u", addr, (int)size);
1538                 free(addr);
1539                 goto bail;
1540         }
1541
1542         query_status = msg.m_status;
1543         query_xmttime = msg.m_xmttime;
1544
1545         /* Build a reply packet */
1546         memset(&msg, 0, sizeof(msg));
1547         msg.m_status = G.stratum < MAXSTRAT ? G.leap : LI_ALARM;
1548         msg.m_status |= (query_status & VERSION_MASK);
1549         msg.m_status |= ((query_status & MODE_MASK) == MODE_CLIENT) ?
1550                          MODE_SERVER : MODE_SYM_PAS;
1551         msg.m_stratum = G.stratum;
1552         msg.m_ppoll = G.poll_exp;
1553         msg.m_precision_exp = G_precision_exp;
1554         rectime = gettime1900d();
1555         msg.m_xmttime = msg.m_rectime = d_to_lfp(rectime);
1556         msg.m_reftime = d_to_lfp(G.reftime);
1557         msg.m_orgtime = query_xmttime;
1558         msg.m_rootdelay = d_to_sfp(G.rootdelay);
1559 //simple code does not do this, fix simple code!
1560         msg.m_rootdisp = d_to_sfp(G.rootdisp);
1561         version = (query_status & VERSION_MASK); /* ... >> VERSION_SHIFT - done below instead */
1562         msg.m_refid = G.refid; // (version > (3 << VERSION_SHIFT)) ? G.refid : G.refid3;
1563
1564         /* We reply from the local address packet was sent to,
1565          * this makes to/from look swapped here: */
1566         do_sendto(G.listen_fd,
1567                 /*from:*/ &to->u.sa, /*to:*/ from, /*addrlen:*/ to->len,
1568                 &msg, size);
1569
1570  bail:
1571         free(to);
1572         free(from);
1573 }
1574 #endif
1575
1576 /* Upstream ntpd's options:
1577  *
1578  * -4   Force DNS resolution of host names to the IPv4 namespace.
1579  * -6   Force DNS resolution of host names to the IPv6 namespace.
1580  * -a   Require cryptographic authentication for broadcast client,
1581  *      multicast client and symmetric passive associations.
1582  *      This is the default.
1583  * -A   Do not require cryptographic authentication for broadcast client,
1584  *      multicast client and symmetric passive associations.
1585  *      This is almost never a good idea.
1586  * -b   Enable the client to synchronize to broadcast servers.
1587  * -c conffile
1588  *      Specify the name and path of the configuration file,
1589  *      default /etc/ntp.conf
1590  * -d   Specify debugging mode. This option may occur more than once,
1591  *      with each occurrence indicating greater detail of display.
1592  * -D level
1593  *      Specify debugging level directly.
1594  * -f driftfile
1595  *      Specify the name and path of the frequency file.
1596  *      This is the same operation as the "driftfile FILE"
1597  *      configuration command.
1598  * -g   Normally, ntpd exits with a message to the system log
1599  *      if the offset exceeds the panic threshold, which is 1000 s
1600  *      by default. This option allows the time to be set to any value
1601  *      without restriction; however, this can happen only once.
1602  *      If the threshold is exceeded after that, ntpd will exit
1603  *      with a message to the system log. This option can be used
1604  *      with the -q and -x options. See the tinker command for other options.
1605  * -i jaildir
1606  *      Chroot the server to the directory jaildir. This option also implies
1607  *      that the server attempts to drop root privileges at startup
1608  *      (otherwise, chroot gives very little additional security).
1609  *      You may need to also specify a -u option.
1610  * -k keyfile
1611  *      Specify the name and path of the symmetric key file,
1612  *      default /etc/ntp/keys. This is the same operation
1613  *      as the "keys FILE" configuration command.
1614  * -l logfile
1615  *      Specify the name and path of the log file. The default
1616  *      is the system log file. This is the same operation as
1617  *      the "logfile FILE" configuration command.
1618  * -L   Do not listen to virtual IPs. The default is to listen.
1619  * -n   Don't fork.
1620  * -N   To the extent permitted by the operating system,
1621  *      run the ntpd at the highest priority.
1622  * -p pidfile
1623  *      Specify the name and path of the file used to record the ntpd
1624  *      process ID. This is the same operation as the "pidfile FILE"
1625  *      configuration command.
1626  * -P priority
1627  *      To the extent permitted by the operating system,
1628  *      run the ntpd at the specified priority.
1629  * -q   Exit the ntpd just after the first time the clock is set.
1630  *      This behavior mimics that of the ntpdate program, which is
1631  *      to be retired. The -g and -x options can be used with this option.
1632  *      Note: The kernel time discipline is disabled with this option.
1633  * -r broadcastdelay
1634  *      Specify the default propagation delay from the broadcast/multicast
1635  *      server to this client. This is necessary only if the delay
1636  *      cannot be computed automatically by the protocol.
1637  * -s statsdir
1638  *      Specify the directory path for files created by the statistics
1639  *      facility. This is the same operation as the "statsdir DIR"
1640  *      configuration command.
1641  * -t key
1642  *      Add a key number to the trusted key list. This option can occur
1643  *      more than once.
1644  * -u user[:group]
1645  *      Specify a user, and optionally a group, to switch to.
1646  * -v variable
1647  * -V variable
1648  *      Add a system variable listed by default.
1649  * -x   Normally, the time is slewed if the offset is less than the step
1650  *      threshold, which is 128 ms by default, and stepped if above
1651  *      the threshold. This option sets the threshold to 600 s, which is
1652  *      well within the accuracy window to set the clock manually.
1653  *      Note: since the slew rate of typical Unix kernels is limited
1654  *      to 0.5 ms/s, each second of adjustment requires an amortization
1655  *      interval of 2000 s. Thus, an adjustment as much as 600 s
1656  *      will take almost 14 days to complete. This option can be used
1657  *      with the -g and -q options. See the tinker command for other options.
1658  *      Note: The kernel time discipline is disabled with this option.
1659  */
1660
1661 /* By doing init in a separate function we decrease stack usage
1662  * in main loop.
1663  */
1664 static NOINLINE void ntp_init(char **argv)
1665 {
1666         unsigned opts;
1667         llist_t *peers;
1668
1669         srandom(getpid());
1670
1671         if (getuid())
1672                 bb_error_msg_and_die(bb_msg_you_must_be_root);
1673
1674         /* Set some globals */
1675 #if 0
1676         /* With constant b = 100, G.precision_exp is also constant -6.
1677          * Uncomment this to verify.
1678          */
1679         {
1680                 int prec = 0;
1681                 int b;
1682 # if 0
1683                 struct timespec tp;
1684                 /* We can use sys_clock_getres but assuming 10ms tick should be fine */
1685                 clock_getres(CLOCK_REALTIME, &tp);
1686                 tp.tv_sec = 0;
1687                 tp.tv_nsec = 10000000;
1688                 b = 1000000000 / tp.tv_nsec;  /* convert to Hz */
1689 # else
1690                 b = 100; /* b = 1000000000/10000000 = 100 */
1691 # endif
1692                 while (b > 1)
1693                         prec--, b >>= 1;
1694                 /*G.precision_exp = prec;*/
1695                 /*G.precision_sec = (1.0 / (1 << (- prec)));*/
1696                 bb_error_msg("G.precision_exp:%d sec:%f", prec, G_precision_sec); /* -6 */
1697         }
1698 #endif
1699         G.stratum = MAXSTRAT;
1700         G.poll_exp = 1; /* should use MINPOLL, but 1 speeds up initial sync */
1701         G.reftime = G.last_update_recv_time = gettime1900d();
1702
1703         /* Parse options */
1704         peers = NULL;
1705         opt_complementary = "dd:p::"; /* d: counter, p: list */
1706         opts = getopt32(argv,
1707                         "nqNx" /* compat */
1708                         "p:"IF_FEATURE_NTPD_SERVER("l") /* NOT compat */
1709                         "d" /* compat */
1710                         "46aAbgL", /* compat, ignored */
1711                         &peers, &G.verbose);
1712         if (!(opts & (OPT_p|OPT_l)))
1713                 bb_show_usage();
1714 //      if (opts & OPT_x) /* disable stepping, only slew is allowed */
1715 //              G.time_was_stepped = 1;
1716         while (peers)
1717                 add_peers(llist_pop(&peers));
1718         if (!(opts & OPT_n)) {
1719                 bb_daemonize_or_rexec(DAEMON_DEVNULL_STDIO, argv);
1720                 logmode = LOGMODE_NONE;
1721         }
1722 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
1723         G.listen_fd = -1;
1724         if (opts & OPT_l) {
1725                 G.listen_fd = create_and_bind_dgram_or_die(NULL, 123);
1726                 socket_want_pktinfo(G.listen_fd);
1727                 setsockopt(G.listen_fd, IPPROTO_IP, IP_TOS, &const_IPTOS_LOWDELAY, sizeof(const_IPTOS_LOWDELAY));
1728         }
1729 #endif
1730         /* I hesitate to set -20 prio. -15 should be high enough for timekeeping */
1731         if (opts & OPT_N)
1732                 setpriority(PRIO_PROCESS, 0, -15);
1733
1734         bb_signals((1 << SIGTERM) | (1 << SIGINT), record_signo);
1735         bb_signals((1 << SIGPIPE) | (1 << SIGHUP), SIG_IGN);
1736 }
1737
1738 int ntpd_main(int argc UNUSED_PARAM, char **argv) MAIN_EXTERNALLY_VISIBLE;
1739 int ntpd_main(int argc UNUSED_PARAM, char **argv)
1740 {
1741         struct globals g;
1742         struct pollfd *pfd;
1743         peer_t **idx2peer;
1744
1745         memset(&g, 0, sizeof(g));
1746         SET_PTR_TO_GLOBALS(&g);
1747
1748         ntp_init(argv);
1749
1750         {
1751                 /* if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER, + 1 for listen_fd: */
1752                 unsigned cnt = g.peer_cnt + ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER;
1753                 idx2peer = xzalloc(sizeof(idx2peer[0]) * cnt);
1754                 pfd = xzalloc(sizeof(pfd[0]) * cnt);
1755         }
1756
1757         while (!bb_got_signal) {
1758                 llist_t *item;
1759                 unsigned i, j;
1760                 unsigned sent_cnt, trial_cnt;
1761                 int nfds, timeout;
1762                 time_t cur_time, nextaction;
1763
1764                 /* Nothing between here and poll() blocks for any significant time */
1765
1766                 cur_time = time(NULL);
1767                 nextaction = cur_time + 3600;
1768
1769                 i = 0;
1770 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
1771                 if (g.listen_fd != -1) {
1772                         pfd[0].fd = g.listen_fd;
1773                         pfd[0].events = POLLIN;
1774                         i++;
1775                 }
1776 #endif
1777                 /* Pass over peer list, send requests, time out on receives */
1778                 sent_cnt = trial_cnt = 0;
1779                 for (item = g.ntp_peers; item != NULL; item = item->link) {
1780                         peer_t *p = (peer_t *) item->data;
1781
1782                         /* Overflow-safe "if (p->next_action_time <= cur_time) ..." */
1783                         if ((int)(cur_time - p->next_action_time) >= 0) {
1784                                 if (p->p_fd == -1) {
1785                                         /* Time to send new req */
1786                                         trial_cnt++;
1787                                         if (send_query_to_peer(p) == 0)
1788                                                 sent_cnt++;
1789                                 } else {
1790                                         /* Timed out waiting for reply */
1791                                         close(p->p_fd);
1792                                         p->p_fd = -1;
1793                                         timeout = poll_interval(-1); /* try a bit faster */
1794                                         bb_error_msg("timed out waiting for %s, reach 0x%02x, next query in %us",
1795                                                         p->p_dotted, p->p_reachable_bits, timeout);
1796                                         set_next(p, timeout);
1797                                 }
1798                         }
1799
1800                         if (p->next_action_time < nextaction)
1801                                 nextaction = p->next_action_time;
1802
1803                         if (p->p_fd >= 0) {
1804                                 /* Wait for reply from this peer */
1805                                 pfd[i].fd = p->p_fd;
1806                                 pfd[i].events = POLLIN;
1807                                 idx2peer[i] = p;
1808                                 i++;
1809                         }
1810                 }
1811
1812 //              if ((trial_cnt > 0 && sent_cnt == 0) || g.peer_cnt == 0) {
1813 //                      G.time_was_stepped = 1;
1814 //              }
1815
1816                 timeout = nextaction - cur_time;
1817                 if (timeout < 1)
1818                         timeout = 1;
1819
1820                 /* Here we may block */
1821                 VERB2 bb_error_msg("poll %us, sockets:%u", timeout, i);
1822                 nfds = poll(pfd, i, timeout * 1000);
1823                 if (nfds <= 0)
1824                         continue;
1825
1826                 /* Process any received packets */
1827                 j = 0;
1828 #if ENABLE_FEATURE_NTPD_SERVER
1829                 if (g.listen_fd != -1) {
1830                         if (pfd[0].revents /* & (POLLIN|POLLERR)*/) {
1831                                 nfds--;
1832                                 recv_and_process_client_pkt(/*g.listen_fd*/);
1833                         }
1834                         j = 1;
1835                 }
1836 #endif
1837                 for (; nfds != 0 && j < i; j++) {
1838                         if (pfd[j].revents /* & (POLLIN|POLLERR)*/) {
1839                                 nfds--;
1840                                 recv_and_process_peer_pkt(idx2peer[j]);
1841                         }
1842                 }
1843         } /* while (!bb_got_signal) */
1844
1845         kill_myself_with_sig(bb_got_signal);
1846 }
1847
1848
1849
1850
1851
1852
1853 /*** openntpd-4.6 uses only adjtime, not adjtimex ***/
1854
1855 /*** ntp-4.2.6/ntpd/ntp_loopfilter.c - adjtimex usage ***/
1856
1857 #if 0
1858 static double
1859 direct_freq(double fp_offset)
1860 {
1861
1862 #ifdef KERNEL_PLL
1863         /*
1864          * If the kernel is enabled, we need the residual offset to
1865          * calculate the frequency correction.
1866          */
1867         if (pll_control && kern_enable) {
1868                 memset(&ntv, 0, sizeof(ntv));
1869                 ntp_adjtime(&ntv);
1870 #ifdef STA_NANO
1871                 clock_offset = ntv.offset / 1e9;
1872 #else /* STA_NANO */
1873                 clock_offset = ntv.offset / 1e6;
1874 #endif /* STA_NANO */
1875                 drift_comp = FREQTOD(ntv.freq);
1876         }
1877 #endif /* KERNEL_PLL */
1878         set_freq((fp_offset - clock_offset) / (current_time - clock_epoch) + drift_comp);
1879         wander_resid = 0;
1880         return drift_comp;
1881 }
1882
1883 static void
1884 set_freq(double freq) /* frequency update */
1885 {
1886         char tbuf[80];
1887
1888         drift_comp = freq;
1889
1890 #ifdef KERNEL_PLL
1891         /*
1892          * If the kernel is enabled, update the kernel frequency.
1893          */
1894         if (pll_control && kern_enable) {
1895                 memset(&ntv, 0, sizeof(ntv));
1896                 ntv.modes = MOD_FREQUENCY;
1897                 ntv.freq = DTOFREQ(drift_comp);
1898                 ntp_adjtime(&ntv);
1899                 snprintf(tbuf, sizeof(tbuf), "kernel %.3f PPM", drift_comp * 1e6);
1900                 report_event(EVNT_FSET, NULL, tbuf);
1901         } else {
1902                 snprintf(tbuf, sizeof(tbuf), "ntpd %.3f PPM", drift_comp * 1e6);
1903                 report_event(EVNT_FSET, NULL, tbuf);
1904         }
1905 #else /* KERNEL_PLL */
1906         snprintf(tbuf, sizeof(tbuf), "ntpd %.3f PPM", drift_comp * 1e6);
1907         report_event(EVNT_FSET, NULL, tbuf);
1908 #endif /* KERNEL_PLL */
1909 }
1910
1911 ...
1912 ...
1913 ...
1914
1915 #ifdef KERNEL_PLL
1916         /*
1917          * This code segment works when clock adjustments are made using
1918          * precision time kernel support and the ntp_adjtime() system
1919          * call. This support is available in Solaris 2.6 and later,
1920          * Digital Unix 4.0 and later, FreeBSD, Linux and specially
1921          * modified kernels for HP-UX 9 and Ultrix 4. In the case of the
1922          * DECstation 5000/240 and Alpha AXP, additional kernel
1923          * modifications provide a true microsecond clock and nanosecond
1924          * clock, respectively.
1925          *
1926          * Important note: The kernel discipline is used only if the
1927          * step threshold is less than 0.5 s, as anything higher can
1928          * lead to overflow problems. This might occur if some misguided
1929          * lad set the step threshold to something ridiculous.
1930          */
1931         if (pll_control && kern_enable) {
1932
1933 #define MOD_BITS (MOD_OFFSET | MOD_MAXERROR | MOD_ESTERROR | MOD_STATUS | MOD_TIMECONST)
1934
1935                 /*
1936                  * We initialize the structure for the ntp_adjtime()
1937                  * system call. We have to convert everything to
1938                  * microseconds or nanoseconds first. Do not update the
1939                  * system variables if the ext_enable flag is set. In
1940                  * this case, the external clock driver will update the
1941                  * variables, which will be read later by the local
1942                  * clock driver. Afterwards, remember the time and
1943                  * frequency offsets for jitter and stability values and
1944                  * to update the frequency file.
1945                  */
1946                 memset(&ntv,  0, sizeof(ntv));
1947                 if (ext_enable) {
1948                         ntv.modes = MOD_STATUS;
1949                 } else {
1950 #ifdef STA_NANO
1951                         ntv.modes = MOD_BITS | MOD_NANO;
1952 #else /* STA_NANO */
1953                         ntv.modes = MOD_BITS;
1954 #endif /* STA_NANO */
1955                         if (clock_offset < 0)
1956                                 dtemp = -.5;
1957                         else
1958                                 dtemp = .5;
1959 #ifdef STA_NANO
1960                         ntv.offset = (int32)(clock_offset * 1e9 + dtemp);
1961                         ntv.constant = sys_poll;
1962 #else /* STA_NANO */
1963                         ntv.offset = (int32)(clock_offset * 1e6 + dtemp);
1964                         ntv.constant = sys_poll - 4;
1965 #endif /* STA_NANO */
1966                         ntv.esterror = (u_int32)(clock_jitter * 1e6);
1967                         ntv.maxerror = (u_int32)((sys_rootdelay / 2 + sys_rootdisp) * 1e6);
1968                         ntv.status = STA_PLL;
1969
1970                         /*
1971                          * Enable/disable the PPS if requested.
1972                          */
1973                         if (pps_enable) {
1974                                 if (!(pll_status & STA_PPSTIME))
1975                                         report_event(EVNT_KERN,
1976                                             NULL, "PPS enabled");
1977                                 ntv.status |= STA_PPSTIME | STA_PPSFREQ;
1978                         } else {
1979                                 if (pll_status & STA_PPSTIME)
1980                                         report_event(EVNT_KERN,
1981                                             NULL, "PPS disabled");
1982                                 ntv.status &= ~(STA_PPSTIME |
1983                                     STA_PPSFREQ);
1984                         }
1985                         if (sys_leap == LEAP_ADDSECOND)
1986                                 ntv.status |= STA_INS;
1987                         else if (sys_leap == LEAP_DELSECOND)
1988                                 ntv.status |= STA_DEL;
1989                 }
1990
1991                 /*
1992                  * Pass the stuff to the kernel. If it squeals, turn off
1993                  * the pps. In any case, fetch the kernel offset,
1994                  * frequency and jitter.
1995                  */
1996                 if (ntp_adjtime(&ntv) == TIME_ERROR) {
1997                         if (!(ntv.status & STA_PPSSIGNAL))
1998                                 report_event(EVNT_KERN, NULL,
1999                                     "PPS no signal");
2000                 }
2001                 pll_status = ntv.status;
2002 #ifdef STA_NANO
2003                 clock_offset = ntv.offset / 1e9;
2004 #else /* STA_NANO */
2005                 clock_offset = ntv.offset / 1e6;
2006 #endif /* STA_NANO */
2007                 clock_frequency = FREQTOD(ntv.freq);
2008
2009                 /*
2010                  * If the kernel PPS is lit, monitor its performance.
2011                  */
2012                 if (ntv.status & STA_PPSTIME) {
2013 #ifdef STA_NANO
2014                         clock_jitter = ntv.jitter / 1e9;
2015 #else /* STA_NANO */
2016                         clock_jitter = ntv.jitter / 1e6;
2017 #endif /* STA_NANO */
2018                 }
2019
2020 #if defined(STA_NANO) && NTP_API == 4
2021                 /*
2022                  * If the TAI changes, update the kernel TAI.
2023                  */
2024                 if (loop_tai != sys_tai) {
2025                         loop_tai = sys_tai;
2026                         ntv.modes = MOD_TAI;
2027                         ntv.constant = sys_tai;
2028                         ntp_adjtime(&ntv);
2029                 }
2030 #endif /* STA_NANO */
2031         }
2032 #endif /* KERNEL_PLL */
2033 #endif