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_NOTINSYNC, 4, NTP_FLAG_MD_CLIENT);
 118         msg.poll = 4;   // min
 119         msg.poll = 10;  // max
 120
 121         memset(&addr, 0, sizeof(addr));
 122         addr.sin_family = AF_INET;
 123         addr.sin_port = htons(123);
 124         addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(server);
 125
 126         gettimeofday(&transmit_timeval, NULL);
 127
 128         msg.xmttime.seconds = htonl(transmit_timeval.tv_sec + OFFSET_1900_1970);
 129         msg.xmttime.fraction = htonl(transmit_timeval.tv_usec * 1000);
 130
 131         len = sendto(fd, &msg, sizeof(msg), MSG_DONTWAIT,
 132                                                 &addr, sizeof(addr));
 133         if (len < 0) {
 134                 connman_error("Time request for server %s failed (%d/%s)",
 135                         server, errno, strerror(errno));
 136
 137                 if (errno == ENETUNREACH)
 138                         __connman_timeserver_sync_next();
 139
 140                 return;
 141         }
 142
 143         if (len != sizeof(msg)) {
 144                 connman_error("Broken time request for server %s", server);
 145                 return;
 146         }
 147 }
 148
 149 static gboolean next_server(gpointer user_data)
 150 {
 151         if (timeserver != NULL) {
 152                 g_free(timeserver);
 153                 timeserver = NULL;
 154         }
 155
 156         __connman_timeserver_sync_next();
 157
 158         return FALSE;
 159 }
 160
 161 static gboolean next_poll(gpointer user_data)
 162 {
 163         if (timeserver == NULL || transmit_fd == 0)
 164                 return FALSE;
 165
 166         send_packet(transmit_fd, timeserver);
 167
 168         return FALSE;
 169 }
 170
 171 static void decode_msg(void *base, size_t len, struct timeval *tv)
 172 {
 173         struct ntp_msg *msg = base;
 174         double org, rec, xmt, dst;
 175         double delay, offset;
 176         static guint transmit_delay;
 177
 178         if (len < sizeof(*msg)) {
 179                 connman_error("Invalid response from time server");
 180                 return;
 181         }
 182
 183         if (tv == NULL) {
 184                 connman_error("Invalid packet timestamp from time server");
 185                 return;
 186         }
 187
 188         DBG("flags      : 0x%02x", msg->flags);
 189         DBG("stratum    : %u", msg->stratum);
 190         DBG("poll       : %f seconds (%d)",
 191                                 LOGTOD(msg->poll), msg->poll);
 192         DBG("precision  : %f seconds (%d)",
 193                                 LOGTOD(msg->precision), msg->precision);
 194         DBG("root delay : %u seconds (fraction %u)",
 195                         msg->rootdelay.seconds, msg->rootdelay.fraction);
 196         DBG("root disp. : %u seconds (fraction %u)",
 197                         msg->rootdisp.seconds, msg->rootdisp.fraction);
 198         DBG("reference  : 0x%04x", msg->refid);
 199
 200         transmit_delay = LOGTOD(msg->poll);
 201
 202         if (msg->flags != 0x24)
 203                 return;
 204
 205         org = transmit_timeval.tv_sec +
 206                         (1.0e-6 * transmit_timeval.tv_usec) + OFFSET_1900_1970;
 207         rec = ntohl(msg->rectime.seconds) +
 208                         ((double) ntohl(msg->rectime.fraction) / UINT_MAX);
 209         xmt = ntohl(msg->xmttime.seconds) +
 210                         ((double) ntohl(msg->xmttime.fraction) / UINT_MAX);
 211         dst = tv->tv_sec + (1.0e-6 * tv->tv_usec) + OFFSET_1900_1970;
 212
 213         DBG("org=%f rec=%f xmt=%f dst=%f", org, rec, xmt, dst);
 214
 215         offset = ((rec - org) + (xmt - dst)) / 2;
 216         delay = (dst - org) - (xmt - rec);
 217
 218         DBG("offset=%f delay=%f", offset, delay);
 219
 220         /* Remove the timeout, as timeserver has responded */
 221         if (timeout_id > 0)
 222                 g_source_remove(timeout_id);
 223
 224         /*
 225          * Now poll the server every transmit_delay seconds
 226          * for time correction.
 227          */
 228         if (poll_id > 0)
 229                 g_source_remove(poll_id);
 230
 231         DBG("Timeserver %s, next sync in %d seconds", timeserver, transmit_delay);
 232
 233         poll_id = g_timeout_add_seconds(transmit_delay, next_poll, NULL);
 234
 235         connman_info("ntp: time slew %+.6f s", offset);
 236
 237         if (offset < STEPTIME_MIN_OFFSET && offset > -STEPTIME_MIN_OFFSET) {
 238                 struct timeval adj;
 239
 240                 adj.tv_sec = (long) offset;
 241                 adj.tv_usec = (offset - adj.tv_sec) * 1000000;
 242
 243                 DBG("adjusting time");
 244
 245                 if (adjtime(&adj, &adj) < 0) {
 246                         connman_error("Failed to adjust time");
 247                         return;
 248                 }
 249
 250                 DBG("%lu seconds, %lu msecs", adj.tv_sec, adj.tv_usec);
 251         } else {
 252                 struct timeval cur;
 253                 double dtime;
 254
 255                 gettimeofday(&cur, NULL);
 256                 dtime = offset + cur.tv_sec + 1.0e-6 * cur.tv_usec;
 257                 cur.tv_sec = (long) dtime;
 258                 cur.tv_usec = (dtime - cur.tv_sec) * 1000000;
 259
 260                 DBG("setting time");
 261
 262                 if (settimeofday(&cur, NULL) < 0) {
 263                         connman_error("Failed to set time");
 264                         return;
 265                 }
 266
 267                 DBG("%lu seconds, %lu msecs", cur.tv_sec, cur.tv_usec);
 268         }
 269 }
 270
 271 static gboolean received_data(GIOChannel *channel, GIOCondition condition,
 272                                                         gpointer user_data)
 273 {
 274         unsigned char buf[128];
 275         struct msghdr msg;
 276         struct iovec iov;
 277         struct cmsghdr *cmsg;
 278         struct timeval *tv;
 279         char aux[128];
 280         ssize_t len;
 281         int fd;
 282
 283         if (condition & (G_IO_HUP | G_IO_ERR | G_IO_NVAL)) {
 284                 connman_error("Problem with timer server channel");
 285                 channel_watch = 0;
 286                 return FALSE;
 287         }
 288
 289         fd = g_io_channel_unix_get_fd(channel);
 290
 291         iov.iov_base = buf;
 292         iov.iov_len = sizeof(buf);
 293
 294         memset(&msg, 0, sizeof(msg));
 295         msg.msg_iov = &iov;
 296         msg.msg_iovlen = 1;
 297         msg.msg_control = aux;
 298         msg.msg_controllen = sizeof(aux);
 299
 300         len = recvmsg(fd, &msg, MSG_DONTWAIT);
 301         if (len < 0)
 302                 return TRUE;
 303
 304         tv = NULL;
 305
 306         for (cmsg = CMSG_FIRSTHDR(&msg); cmsg; cmsg = CMSG_NXTHDR(&msg, cmsg)) {
 307                 if (cmsg->cmsg_level != SOL_SOCKET)
 308                         continue;
 309
 310                 switch (cmsg->cmsg_type) {
 311                 case SCM_TIMESTAMP:
 312                         tv = (struct timeval *) CMSG_DATA(cmsg);
 313                         break;
 314                 }
 315         }
 316
 317         decode_msg(iov.iov_base, iov.iov_len, tv);
 318
 319         return TRUE;
 320 }
 321
 322 static void start_ntp(char *server)
 323 {
 324         GIOChannel *channel;
 325         struct sockaddr_in addr;
 326         int tos = IPTOS_LOWDELAY, timestamp = 1;
 327
 328         if (server == NULL)
 329                 return;
 330
 331         DBG("server %s", server);
 332
 333         if (channel_watch > 0)
 334                 goto send;
 335
 336         transmit_fd = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM | SOCK_CLOEXEC, 0);
 337         if (transmit_fd < 0) {
 338                 connman_error("Failed to open time server socket");
 339                 return;
 340         }
 341
 342         memset(&addr, 0, sizeof(addr));
 343         addr.sin_family = AF_INET;
 344
 345         if (bind(transmit_fd, (struct sockaddr *) &addr, sizeof(addr)) < 0) {
 346                 connman_error("Failed to bind time server socket");
 347                 close(transmit_fd);
 348                 return;
 349         }
 350
 351         if (setsockopt(transmit_fd, IPPROTO_IP, IP_TOS, &tos, sizeof(tos)) < 0) {
 352                 connman_error("Failed to set type of service option");
 353                 close(transmit_fd);
 354                 return;
 355         }
 356
 357         if (setsockopt(transmit_fd, SOL_SOCKET, SO_TIMESTAMP, &timestamp,
 358                                                 sizeof(timestamp)) < 0) {
 359                 connman_error("Failed to enable timestamp support");
 360                 close(transmit_fd);
 361                 return;
 362         }
 363
 364         channel = g_io_channel_unix_new(transmit_fd);
 365         if (channel == NULL) {
 366                 close(transmit_fd);
 367                 return;
 368         }
 369
 370         g_io_channel_set_encoding(channel, NULL, NULL);
 371         g_io_channel_set_buffered(channel, FALSE);
 372
 373         g_io_channel_set_close_on_unref(channel, TRUE);
 374
 375         channel_watch = g_io_add_watch_full(channel, G_PRIORITY_DEFAULT,
 376                                 G_IO_IN | G_IO_HUP | G_IO_ERR | G_IO_NVAL,
 377                                 received_data, NULL, NULL);
 378
 379         g_io_channel_unref(channel);
 380
 381 send:
 382         send_packet(transmit_fd, server);
 383 }
 384
 385 int __connman_ntp_start(char *server)
 386 {
 387         DBG("%s", server);
 388
 389         if (server == NULL)
 390                 return -EINVAL;
 391
 392         if (timeserver != NULL)
 393                 g_free(timeserver);
 394
 395         timeserver = g_strdup(server);
 396
 397         start_ntp(timeserver);
 398
 399         /*
 400          * Add a fallback timeout , preferably short, 5 sec here,
 401          * to fallback on the next server.
 402          */
 403
 404         timeout_id = g_timeout_add_seconds(5, next_server, NULL);
 405
 406         return 0;
 407 }
 408
 409 void __connman_ntp_stop()
 410 {
 411         DBG("");
 412
 413         if (poll_id > 0)
 414                 g_source_remove(poll_id);
 415
 416         if (timeout_id > 0)
 417                 g_source_remove(timeout_id);
 418
 419         if (channel_watch > 0) {
 420                 g_source_remove(channel_watch);
 421                 channel_watch = 0;
 422                 transmit_fd = 0;
 423         }
 424
 425         if (timeserver != NULL) {
 426                 g_free(timeserver);
 427                 timeserver = NULL;
 428         }
 429 }