src/ntp.c

   1 /*
   2  *
   3  *  Connection Manager
   4  *
   5  *  Copyright (C) 2007-2012  Intel Corporation. All rights reserved.
   6  *
   7  *  This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   8  *  it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
   9  *  published by the Free Software Foundation.
  10  *
  11  *  This program is distributed in the hope that it will be useful,
  12  *  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13  *  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  14  *  GNU General Public License for more details.
  15  *
  16  *  You should have received a copy of the GNU General Public License
  17  *  along with this program; if not, write to the Free Software
  18  *  Foundation, Inc., 51 Franklin St, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA
  19  *
  20  */
  21
  22 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  23 #include <config.h>
  24 #endif
  25
  26 #define _GNU_SOURCE
  27 #include <errno.h>
  28 #include <fcntl.h>
  29 #include <unistd.h>
  30 #include <stdlib.h>
  31 #include <string.h>
  32 #include <sys/time.h>
  33 #include <sys/socket.h>
  34 #include <netinet/in.h>
  35 #include <netinet/ip.h>
  36 #include <arpa/inet.h>
  37
  38 #include <glib.h>
  39
  40 #include "connman.h"
  41
  42 struct ntp_short {
  43         uint16_t seconds;
  44         uint16_t fraction;
  45 } __attribute__ ((packed));
  46
  47 struct ntp_time {
  48         uint32_t seconds;
  49         uint32_t fraction;
  50 } __attribute__ ((packed));
  51
  52 struct ntp_msg {
  53         uint8_t flags;                  /* Mode, version and leap indicator */
  54         uint8_t stratum;                /* Stratum details */
  55         int8_t poll;                    /* Maximum interval in log2 seconds */
  56         int8_t precision;               /* Clock precision in log2 seconds */
  57         struct ntp_short rootdelay;     /* Root delay */
  58         struct ntp_short rootdisp;      /* Root dispersion */
  59         uint32_t refid;                 /* Reference ID */
  60         struct ntp_time reftime;        /* Reference timestamp */
  61         struct ntp_time orgtime;        /* Origin timestamp */
  62         struct ntp_time rectime;        /* Receive timestamp */
  63         struct ntp_time xmttime;        /* Transmit timestamp */
  64 } __attribute__ ((packed));
  65
  66 #define OFFSET_1900_1970  2208988800UL  /* 1970 - 1900 in seconds */
  67
  68 #define STEPTIME_MIN_OFFSET  0.128
  69
  70 #define LOGTOD(a)  ((a) < 0 ? 1. / (1L << -(a)) : 1L << (int)(a))
  71
  72 #define NTP_FLAG_LI_SHIFT      6
  73 #define NTP_FLAG_LI_MASK       0x3
  74 #define NTP_FLAG_LI_NOWARNING  0x0
  75 #define NTP_FLAG_LI_ADDSECOND  0x1
  76 #define NTP_FLAG_LI_DELSECOND  0x2
  77 #define NTP_FLAG_LI_NOTINSYNC  0x3
  78
  79 #define NTP_FLAG_VN_SHIFT      3
  80 #define NTP_FLAG_VN_MASK       0x7
  81
  82 #define NTP_FLAG_MD_SHIFT      0
  83 #define NTP_FLAG_MD_MASK       0x7
  84 #define NTP_FLAG_MD_UNSPEC     0
  85 #define NTP_FLAG_MD_ACTIVE     1
  86 #define NTP_FLAG_MD_PASSIVE    2
  87 #define NTP_FLAG_MD_CLIENT     3
  88 #define NTP_FLAG_MD_SERVER     4
  89 #define NTP_FLAG_MD_BROADCAST  5
  90 #define NTP_FLAG_MD_CONTROL    6
  91 #define NTP_FLAG_MD_PRIVATE    7
  92
  93 #define NTP_FLAGS_ENCODE(li, vn, md)  ((uint8_t)( \
  94                       (((li) & NTP_FLAG_LI_MASK) << NTP_FLAG_LI_SHIFT) | \
  95                       (((vn) & NTP_FLAG_VN_MASK) << NTP_FLAG_VN_SHIFT) | \
  96                       (((md) & NTP_FLAG_MD_MASK) << NTP_FLAG_MD_SHIFT)))
  97
  98 #define NTP_FLAGS_LI_DECODE(flags)    ((uint8_t)(((flags) >> NTP_FLAG_LI_SHIFT) & NTP_FLAG_LI_MASK))
  99 #define NTP_FLAGS_VN_DECODE(flags)    ((uint8_t)(((flags) >> NTP_FLAG_VN_SHIFT) & NTP_FLAG_VN_MASK))
 100 #define NTP_FLAGS_MD_DECODE(flags)    ((uint8_t)(((flags) >> NTP_FLAG_MD_SHIFT) & NTP_FLAG_MD_MASK))
 101
 102 static guint channel_watch = 0;
 103 static struct timeval transmit_timeval;
 104 static int transmit_fd = 0;
 105
 106 static char *timeserver = NULL;
 107 static gint poll_id = 0;
 108 static gint timeout_id = 0;
 109
 110 static void send_packet(int fd, const char *server)
 111 {
 112         struct ntp_msg msg;
 113         struct sockaddr_in addr;
 114         ssize_t len;
 115
 116         memset(&msg, 0, sizeof(msg));
 117         msg.flags = NTP_FLAGS_ENCODE(NTP_FLAG_LI_NOWARNING, 4, NTP_FLAG_MD_CLIENT);
 118         msg.poll = 4;   // min
 119         msg.poll = 10;  // max
 120         msg.xmttime.seconds = random();
 121         msg.xmttime.fraction = random();
 122
 123         memset(&addr, 0, sizeof(addr));
 124         addr.sin_family = AF_INET;
 125         addr.sin_port = htons(123);
 126         addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(server);
 127
 128         gettimeofday(&transmit_timeval, NULL);
 129
 130         len = sendto(fd, &msg, sizeof(msg), MSG_DONTWAIT,
 131                                                 &addr, sizeof(addr));
 132         if (len < 0) {
 133                 connman_error("Time request for server %s failed (%d/%s)",
 134                         server, errno, strerror(errno));
 135
 136                 if (errno == ENETUNREACH)
 137                         __connman_timeserver_sync_next();
 138
 139                 return;
 140         }
 141
 142         if (len != sizeof(msg)) {
 143                 connman_error("Broken time request for server %s", server);
 144                 return;
 145         }
 146 }
 147
 148 static gboolean next_server(gpointer user_data)
 149 {
 150         if (timeserver != NULL) {
 151                 g_free(timeserver);
 152                 timeserver = NULL;
 153         }
 154
 155         __connman_timeserver_sync_next();
 156
 157         return FALSE;
 158 }
 159
 160 static gboolean next_poll(gpointer user_data)
 161 {
 162         if (timeserver == NULL || transmit_fd == 0)
 163                 return FALSE;
 164
 165         send_packet(transmit_fd, timeserver);
 166
 167         return FALSE;
 168 }
 169
 170 static void decode_msg(void *base, size_t len, struct timeval *tv)
 171 {
 172         struct ntp_msg *msg = base;
 173         double org, rec, xmt, dst;
 174         double delay, offset;
 175         static guint transmit_delay;
 176
 177         if (len < sizeof(*msg)) {
 178                 connman_error("Invalid response from time server");
 179                 return;
 180         }
 181
 182         if (tv == NULL) {
 183                 connman_error("Invalid packet timestamp from time server");
 184                 return;
 185         }
 186
 187         DBG("flags      : 0x%02x", msg->flags);
 188         DBG("stratum    : %u", msg->stratum);
 189         DBG("poll       : %f seconds (%d)",
 190                                 LOGTOD(msg->poll), msg->poll);
 191         DBG("precision  : %f seconds (%d)",
 192                                 LOGTOD(msg->precision), msg->precision);
 193         DBG("root delay : %u seconds (fraction %u)",
 194                         msg->rootdelay.seconds, msg->rootdelay.fraction);
 195         DBG("root disp. : %u seconds (fraction %u)",
 196                         msg->rootdisp.seconds, msg->rootdisp.fraction);
 197         DBG("reference  : 0x%04x", msg->refid);
 198
 199         transmit_delay = LOGTOD(msg->poll);
 200
 201         if (msg->flags != 0x24)
 202                 return;
 203
 204         org = transmit_timeval.tv_sec +
 205                         (1.0e-6 * transmit_timeval.tv_usec) + OFFSET_1900_1970;
 206         rec = ntohl(msg->rectime.seconds) +
 207                         ((double) ntohl(msg->rectime.fraction) / UINT_MAX);
 208         xmt = ntohl(msg->xmttime.seconds) +
 209                         ((double) ntohl(msg->xmttime.fraction) / UINT_MAX);
 210         dst = tv->tv_sec + (1.0e-6 * tv->tv_usec) + OFFSET_1900_1970;
 211
 212         DBG("org=%f rec=%f xmt=%f dst=%f", org, rec, xmt, dst);
 213
 214         offset = ((rec - org) + (xmt - dst)) / 2;
 215         delay = (dst - org) - (xmt - rec);
 216
 217         DBG("offset=%f delay=%f", offset, delay);
 218
 219         /* Remove the timeout, as timeserver has responded */
 220         if (timeout_id > 0)
 221                 g_source_remove(timeout_id);
 222
 223         /*
 224          * Now poll the server every transmit_delay seconds
 225          * for time correction.
 226          */
 227         if (poll_id > 0)
 228                 g_source_remove(poll_id);
 229
 230         DBG("Timeserver %s, next sync in %d seconds", timeserver, transmit_delay);
 231
 232         poll_id = g_timeout_add_seconds(transmit_delay, next_poll, NULL);
 233
 234         connman_info("ntp: time slew %+.6f s", offset);
 235
 236         if (offset < STEPTIME_MIN_OFFSET && offset > -STEPTIME_MIN_OFFSET) {
 237                 struct timeval adj;
 238
 239                 adj.tv_sec = (long) offset;
 240                 adj.tv_usec = (offset - adj.tv_sec) * 1000000;
 241
 242                 DBG("adjusting time");
 243
 244                 if (adjtime(&adj, &adj) < 0) {
 245                         connman_error("Failed to adjust time");
 246                         return;
 247                 }
 248
 249                 DBG("%lu seconds, %lu msecs", adj.tv_sec, adj.tv_usec);
 250         } else {
 251                 struct timeval cur;
 252                 double dtime;
 253
 254                 gettimeofday(&cur, NULL);
 255                 dtime = offset + cur.tv_sec + 1.0e-6 * cur.tv_usec;
 256                 cur.tv_sec = (long) dtime;
 257                 cur.tv_usec = (dtime - cur.tv_sec) * 1000000;
 258
 259                 DBG("setting time");
 260
 261                 if (settimeofday(&cur, NULL) < 0) {
 262                         connman_error("Failed to set time");
 263                         return;
 264                 }
 265
 266                 DBG("%lu seconds, %lu msecs", cur.tv_sec, cur.tv_usec);
 267         }
 268 }
 269
 270 static gboolean received_data(GIOChannel *channel, GIOCondition condition,
 271                                                         gpointer user_data)
 272 {
 273         unsigned char buf[128];
 274         struct msghdr msg;
 275         struct iovec iov;
 276         struct cmsghdr *cmsg;
 277         struct timeval *tv;
 278         char aux[128];
 279         ssize_t len;
 280         int fd;
 281
 282         if (condition & (G_IO_HUP | G_IO_ERR | G_IO_NVAL)) {
 283                 connman_error("Problem with timer server channel");
 284                 channel_watch = 0;
 285                 return FALSE;
 286         }
 287
 288         fd = g_io_channel_unix_get_fd(channel);
 289
 290         iov.iov_base = buf;
 291         iov.iov_len = sizeof(buf);
 292
 293         memset(&msg, 0, sizeof(msg));
 294         msg.msg_iov = &iov;
 295         msg.msg_iovlen = 1;
 296         msg.msg_control = aux;
 297         msg.msg_controllen = sizeof(aux);
 298
 299         len = recvmsg(fd, &msg, MSG_DONTWAIT);
 300         if (len < 0)
 301                 return TRUE;
 302
 303         tv = NULL;
 304
 305         for (cmsg = CMSG_FIRSTHDR(&msg); cmsg; cmsg = CMSG_NXTHDR(&msg, cmsg)) {
 306                 if (cmsg->cmsg_level != SOL_SOCKET)
 307                         continue;
 308
 309                 switch (cmsg->cmsg_type) {
 310                 case SCM_TIMESTAMP:
 311                         tv = (struct timeval *) CMSG_DATA(cmsg);
 312                         break;
 313                 }
 314         }
 315
 316         decode_msg(iov.iov_base, iov.iov_len, tv);
 317
 318         return TRUE;
 319 }
 320
 321 static void start_ntp(char *server)
 322 {
 323         GIOChannel *channel;
 324         struct sockaddr_in addr;
 325         int tos = IPTOS_LOWDELAY, timestamp = 1;
 326
 327         if (server == NULL)
 328                 return;
 329
 330         DBG("server %s", server);
 331
 332         if (channel_watch > 0)
 333                 goto send;
 334
 335         transmit_fd = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM | SOCK_CLOEXEC, 0);
 336         if (transmit_fd < 0) {
 337                 connman_error("Failed to open time server socket");
 338                 return;
 339         }
 340
 341         memset(&addr, 0, sizeof(addr));
 342         addr.sin_family = AF_INET;
 343
 344         if (bind(transmit_fd, (struct sockaddr *) &addr, sizeof(addr)) < 0) {
 345                 connman_error("Failed to bind time server socket");
 346                 close(transmit_fd);
 347                 return;
 348         }
 349
 350         if (setsockopt(transmit_fd, IPPROTO_IP, IP_TOS, &tos, sizeof(tos)) < 0) {
 351                 connman_error("Failed to set type of service option");
 352                 close(transmit_fd);
 353                 return;
 354         }
 355
 356         if (setsockopt(transmit_fd, SOL_SOCKET, SO_TIMESTAMP, &timestamp,
 357                                                 sizeof(timestamp)) < 0) {
 358                 connman_error("Failed to enable timestamp support");
 359                 close(transmit_fd);
 360                 return;
 361         }
 362
 363         channel = g_io_channel_unix_new(transmit_fd);
 364         if (channel == NULL) {
 365                 close(transmit_fd);
 366                 return;
 367         }
 368
 369         g_io_channel_set_encoding(channel, NULL, NULL);
 370         g_io_channel_set_buffered(channel, FALSE);
 371
 372         g_io_channel_set_close_on_unref(channel, TRUE);
 373
 374         channel_watch = g_io_add_watch_full(channel, G_PRIORITY_DEFAULT,
 375                                 G_IO_IN | G_IO_HUP | G_IO_ERR | G_IO_NVAL,
 376                                 received_data, NULL, NULL);
 377
 378         g_io_channel_unref(channel);
 379
 380 send:
 381         send_packet(transmit_fd, server);
 382 }
 383
 384 int __connman_ntp_start(char *server)
 385 {
 386         DBG("%s", server);
 387
 388         if (server == NULL)
 389                 return -EINVAL;
 390
 391         if (timeserver != NULL)
 392                 g_free(timeserver);
 393
 394         timeserver = g_strdup(server);
 395
 396         start_ntp(timeserver);
 397
 398         /*
 399          * Add a fallback timeout , preferably short, 5 sec here,
 400          * to fallback on the next server.
 401          */
 402
 403         timeout_id = g_timeout_add_seconds(5, next_server, NULL);
 404
 405         return 0;
 406 }
 407
 408 void __connman_ntp_stop()
 409 {
 410         DBG("");
 411
 412         if (poll_id > 0)
 413                 g_source_remove(poll_id);
 414
 415         if (timeout_id > 0)
 416                 g_source_remove(timeout_id);
 417
 418         if (channel_watch > 0) {
 419                 g_source_remove(channel_watch);
 420                 channel_watch = 0;
 421                 transmit_fd = 0;
 422         }
 423
 424         if (timeserver != NULL) {
 425                 g_free(timeserver);
 426                 timeserver = NULL;
 427         }
 428 }