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 #define NTP_PRECISION_S    0
 103 #define NTP_PRECISION_DS   -3
 104 #define NTP_PRECISION_CS   -6
 105 #define NTP_PRECISION_MS   -9
 106 #define NTP_PRECISION_US   -19
 107 #define NTP_PRECISION_NS   -29
 108
 109 static guint channel_watch = 0;
 110 static struct timeval transmit_timeval;
 111 static int transmit_fd = 0;
 112
 113 static char *timeserver = NULL;
 114 static gint poll_id = 0;
 115 static gint timeout_id = 0;
 116
 117 static void send_packet(int fd, const char *server)
 118 {
 119         struct ntp_msg msg;
 120         struct sockaddr_in addr;
 121         ssize_t len;
 122
 123         memset(&msg, 0, sizeof(msg));
 124         msg.flags = NTP_FLAGS_ENCODE(NTP_FLAG_LI_NOTINSYNC, 4, NTP_FLAG_MD_CLIENT);
 125         msg.poll = 4;   // min
 126         msg.poll = 10;  // max
 127
 128         memset(&addr, 0, sizeof(addr));
 129         addr.sin_family = AF_INET;
 130         addr.sin_port = htons(123);
 131         addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(server);
 132
 133         gettimeofday(&transmit_timeval, NULL);
 134
 135         msg.xmttime.seconds = htonl(transmit_timeval.tv_sec + OFFSET_1900_1970);
 136         msg.xmttime.fraction = htonl(transmit_timeval.tv_usec * 1000);
 137
 138         len = sendto(fd, &msg, sizeof(msg), MSG_DONTWAIT,
 139                                                 &addr, sizeof(addr));
 140         if (len < 0) {
 141                 connman_error("Time request for server %s failed (%d/%s)",
 142                         server, errno, strerror(errno));
 143
 144                 if (errno == ENETUNREACH)
 145                         __connman_timeserver_sync_next();
 146
 147                 return;
 148         }
 149
 150         if (len != sizeof(msg)) {
 151                 connman_error("Broken time request for server %s", server);
 152                 return;
 153         }
 154 }
 155
 156 static gboolean next_server(gpointer user_data)
 157 {
 158         if (timeserver != NULL) {
 159                 g_free(timeserver);
 160                 timeserver = NULL;
 161         }
 162
 163         __connman_timeserver_sync_next();
 164
 165         return FALSE;
 166 }
 167
 168 static gboolean next_poll(gpointer user_data)
 169 {
 170         if (timeserver == NULL || transmit_fd == 0)
 171                 return FALSE;
 172
 173         send_packet(transmit_fd, timeserver);
 174
 175         return FALSE;
 176 }
 177
 178 static void decode_msg(void *base, size_t len, struct timeval *tv)
 179 {
 180         struct ntp_msg *msg = base;
 181         double org, rec, xmt, dst;
 182         double delay, offset;
 183         static guint transmit_delay;
 184
 185         if (len < sizeof(*msg)) {
 186                 connman_error("Invalid response from time server");
 187                 return;
 188         }
 189
 190         if (tv == NULL) {
 191                 connman_error("Invalid packet timestamp from time server");
 192                 return;
 193         }
 194
 195         DBG("flags      : 0x%02x", msg->flags);
 196         DBG("stratum    : %u", msg->stratum);
 197         DBG("poll       : %f seconds (%d)",
 198                                 LOGTOD(msg->poll), msg->poll);
 199         DBG("precision  : %f seconds (%d)",
 200                                 LOGTOD(msg->precision), msg->precision);
 201         DBG("root delay : %u seconds (fraction %u)",
 202                         msg->rootdelay.seconds, msg->rootdelay.fraction);
 203         DBG("root disp. : %u seconds (fraction %u)",
 204                         msg->rootdisp.seconds, msg->rootdisp.fraction);
 205         DBG("reference  : 0x%04x", msg->refid);
 206
 207         transmit_delay = LOGTOD(msg->poll);
 208
 209         if (NTP_FLAGS_LI_DECODE(msg->flags) == NTP_FLAG_LI_NOTINSYNC) {
 210                 DBG("ignoring unsynchronized peer");
 211                 return;
 212         }
 213
 214         if (NTP_FLAGS_VN_DECODE(msg->flags) != 4) {
 215                 DBG("unsupported version %d", NTP_FLAGS_VN_DECODE(msg->flags));
 216                 return;
 217         }
 218
 219         if (NTP_FLAGS_MD_DECODE(msg->flags) != NTP_FLAG_MD_SERVER) {
 220                 DBG("unsupported mode %d", NTP_FLAGS_MD_DECODE(msg->flags));
 221                 return;
 222         }
 223
 224         org = transmit_timeval.tv_sec +
 225                         (1.0e-6 * transmit_timeval.tv_usec) + OFFSET_1900_1970;
 226         rec = ntohl(msg->rectime.seconds) +
 227                         ((double) ntohl(msg->rectime.fraction) / UINT_MAX);
 228         xmt = ntohl(msg->xmttime.seconds) +
 229                         ((double) ntohl(msg->xmttime.fraction) / UINT_MAX);
 230         dst = tv->tv_sec + (1.0e-6 * tv->tv_usec) + OFFSET_1900_1970;
 231
 232         DBG("org=%f rec=%f xmt=%f dst=%f", org, rec, xmt, dst);
 233
 234         offset = ((rec - org) + (xmt - dst)) / 2;
 235         delay = (dst - org) - (xmt - rec);
 236
 237         DBG("offset=%f delay=%f", offset, delay);
 238
 239         /* Remove the timeout, as timeserver has responded */
 240         if (timeout_id > 0)
 241                 g_source_remove(timeout_id);
 242
 243         /*
 244          * Now poll the server every transmit_delay seconds
 245          * for time correction.
 246          */
 247         if (poll_id > 0)
 248                 g_source_remove(poll_id);
 249
 250         DBG("Timeserver %s, next sync in %d seconds", timeserver, transmit_delay);
 251
 252         poll_id = g_timeout_add_seconds(transmit_delay, next_poll, NULL);
 253
 254         connman_info("ntp: time slew %+.6f s", offset);
 255
 256         if (offset < STEPTIME_MIN_OFFSET && offset > -STEPTIME_MIN_OFFSET) {
 257                 struct timeval adj;
 258
 259                 adj.tv_sec = (long) offset;
 260                 adj.tv_usec = (offset - adj.tv_sec) * 1000000;
 261
 262                 DBG("adjusting time");
 263
 264                 if (adjtime(&adj, &adj) < 0) {
 265                         connman_error("Failed to adjust time");
 266                         return;
 267                 }
 268
 269                 DBG("%lu seconds, %lu msecs", adj.tv_sec, adj.tv_usec);
 270         } else {
 271                 struct timeval cur;
 272                 double dtime;
 273
 274                 gettimeofday(&cur, NULL);
 275                 dtime = offset + cur.tv_sec + 1.0e-6 * cur.tv_usec;
 276                 cur.tv_sec = (long) dtime;
 277                 cur.tv_usec = (dtime - cur.tv_sec) * 1000000;
 278
 279                 DBG("setting time");
 280
 281                 if (settimeofday(&cur, NULL) < 0) {
 282                         connman_error("Failed to set time");
 283                         return;
 284                 }
 285
 286                 DBG("%lu seconds, %lu msecs", cur.tv_sec, cur.tv_usec);
 287         }
 288 }
 289
 290 static gboolean received_data(GIOChannel *channel, GIOCondition condition,
 291                                                         gpointer user_data)
 292 {
 293         unsigned char buf[128];
 294         struct msghdr msg;
 295         struct iovec iov;
 296         struct cmsghdr *cmsg;
 297         struct timeval *tv;
 298         char aux[128];
 299         ssize_t len;
 300         int fd;
 301
 302         if (condition & (G_IO_HUP | G_IO_ERR | G_IO_NVAL)) {
 303                 connman_error("Problem with timer server channel");
 304                 channel_watch = 0;
 305                 return FALSE;
 306         }
 307
 308         fd = g_io_channel_unix_get_fd(channel);
 309
 310         iov.iov_base = buf;
 311         iov.iov_len = sizeof(buf);
 312
 313         memset(&msg, 0, sizeof(msg));
 314         msg.msg_iov = &iov;
 315         msg.msg_iovlen = 1;
 316         msg.msg_control = aux;
 317         msg.msg_controllen = sizeof(aux);
 318
 319         len = recvmsg(fd, &msg, MSG_DONTWAIT);
 320         if (len < 0)
 321                 return TRUE;
 322
 323         tv = NULL;
 324
 325         for (cmsg = CMSG_FIRSTHDR(&msg); cmsg; cmsg = CMSG_NXTHDR(&msg, cmsg)) {
 326                 if (cmsg->cmsg_level != SOL_SOCKET)
 327                         continue;
 328
 329                 switch (cmsg->cmsg_type) {
 330                 case SCM_TIMESTAMP:
 331                         tv = (struct timeval *) CMSG_DATA(cmsg);
 332                         break;
 333                 }
 334         }
 335
 336         decode_msg(iov.iov_base, iov.iov_len, tv);
 337
 338         return TRUE;
 339 }
 340
 341 static void start_ntp(char *server)
 342 {
 343         GIOChannel *channel;
 344         struct sockaddr_in addr;
 345         int tos = IPTOS_LOWDELAY, timestamp = 1;
 346
 347         if (server == NULL)
 348                 return;
 349
 350         DBG("server %s", server);
 351
 352         if (channel_watch > 0)
 353                 goto send;
 354
 355         transmit_fd = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM | SOCK_CLOEXEC, 0);
 356         if (transmit_fd < 0) {
 357                 connman_error("Failed to open time server socket");
 358                 return;
 359         }
 360
 361         memset(&addr, 0, sizeof(addr));
 362         addr.sin_family = AF_INET;
 363
 364         if (bind(transmit_fd, (struct sockaddr *) &addr, sizeof(addr)) < 0) {
 365                 connman_error("Failed to bind time server socket");
 366                 close(transmit_fd);
 367                 return;
 368         }
 369
 370         if (setsockopt(transmit_fd, IPPROTO_IP, IP_TOS, &tos, sizeof(tos)) < 0) {
 371                 connman_error("Failed to set type of service option");
 372                 close(transmit_fd);
 373                 return;
 374         }
 375
 376         if (setsockopt(transmit_fd, SOL_SOCKET, SO_TIMESTAMP, &timestamp,
 377                                                 sizeof(timestamp)) < 0) {
 378                 connman_error("Failed to enable timestamp support");
 379                 close(transmit_fd);
 380                 return;
 381         }
 382
 383         channel = g_io_channel_unix_new(transmit_fd);
 384         if (channel == NULL) {
 385                 close(transmit_fd);
 386                 return;
 387         }
 388
 389         g_io_channel_set_encoding(channel, NULL, NULL);
 390         g_io_channel_set_buffered(channel, FALSE);
 391
 392         g_io_channel_set_close_on_unref(channel, TRUE);
 393
 394         channel_watch = g_io_add_watch_full(channel, G_PRIORITY_DEFAULT,
 395                                 G_IO_IN | G_IO_HUP | G_IO_ERR | G_IO_NVAL,
 396                                 received_data, NULL, NULL);
 397
 398         g_io_channel_unref(channel);
 399
 400 send:
 401         send_packet(transmit_fd, server);
 402 }
 403
 404 int __connman_ntp_start(char *server)
 405 {
 406         DBG("%s", server);
 407
 408         if (server == NULL)
 409                 return -EINVAL;
 410
 411         if (timeserver != NULL)
 412                 g_free(timeserver);
 413
 414         timeserver = g_strdup(server);
 415
 416         start_ntp(timeserver);
 417
 418         /*
 419          * Add a fallback timeout , preferably short, 5 sec here,
 420          * to fallback on the next server.
 421          */
 422
 423         timeout_id = g_timeout_add_seconds(5, next_server, NULL);
 424
 425         return 0;
 426 }
 427
 428 void __connman_ntp_stop()
 429 {
 430         DBG("");
 431
 432         if (poll_id > 0)
 433                 g_source_remove(poll_id);
 434
 435         if (timeout_id > 0)
 436                 g_source_remove(timeout_id);
 437
 438         if (channel_watch > 0) {
 439                 g_source_remove(channel_watch);
 440                 channel_watch = 0;
 441                 transmit_fd = 0;
 442         }
 443
 444         if (timeserver != NULL) {
 445                 g_free(timeserver);
 446                 timeserver = NULL;
 447         }
 448 }