src/timesync/timesyncd-manager.c

   1 /*-*- Mode: C; c-basic-offset: 8; indent-tabs-mode: nil -*-*/
   2
   3 /***
   4   This file is part of systemd.
   5
   6   Copyright 2014 Kay Sievers, Lennart Poettering
   7
   8   systemd is free software; you can redistribute it and/or modify it
   9   under the terms of the GNU Lesser General Public License as published by
  10   the Free Software Foundation; either version 2.1 of the License, or
  11   (at your option) any later version.
  12
  13   systemd is distributed in the hope that it will be useful, but
  14   WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  15   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the GNU
  16   Lesser General Public License for more details.
  17
  18   You should have received a copy of the GNU Lesser General Public License
  19   along with systemd; If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  20 ***/
  21
  22 #include <stdlib.h>
  23 #include <errno.h>
  24 #include <fcntl.h>
  25 #include <unistd.h>
  26 #include <string.h>
  27 #include <time.h>
  28 #include <math.h>
  29 #include <arpa/inet.h>
  30 #include <netinet/in.h>
  31 #include <netinet/ip.h>
  32 #include <sys/timerfd.h>
  33 #include <sys/timex.h>
  34 #include <sys/socket.h>
  35 #include <resolv.h>
  36 #include <sys/prctl.h>
  37 #include <sys/types.h>
  38 #include <grp.h>
  39
  40 #include "missing.h"
  41 #include "util.h"
  42 #include "sparse-endian.h"
  43 #include "log.h"
  44 #include "socket-util.h"
  45 #include "list.h"
  46 #include "ratelimit.h"
  47 #include "strv.h"
  48 #include "conf-parser.h"
  49 #include "sd-daemon.h"
  50 #include "event-util.h"
  51 #include "network-util.h"
  52 #include "clock-util.h"
  53 #include "capability.h"
  54 #include "mkdir.h"
  55 #include "timesyncd-conf.h"
  56 #include "timesyncd-manager.h"
  57
  58 #define TIME_T_MAX (time_t)((1UL << ((sizeof(time_t) << 3) - 1)) - 1)
  59
  60 #ifndef ADJ_SETOFFSET
  61 #define ADJ_SETOFFSET                   0x0100  /* add 'time' to current time */
  62 #endif
  63
  64 /* expected accuracy of time synchronization; used to adjust the poll interval */
  65 #define NTP_ACCURACY_SEC                0.2
  66
  67 /*
  68  * "A client MUST NOT under any conditions use a poll interval less
  69  * than 15 seconds."
  70  */
  71 #define NTP_POLL_INTERVAL_MIN_SEC       32
  72 #define NTP_POLL_INTERVAL_MAX_SEC       2048
  73
  74 /*
  75  * Maximum delta in seconds which the system clock is gradually adjusted
  76  * (slew) to approach the network time. Deltas larger that this are set by
  77  * letting the system time jump. The kernel's limit for adjtime is 0.5s.
  78  */
  79 #define NTP_MAX_ADJUST                  0.4
  80
  81 /* NTP protocol, packet header */
  82 #define NTP_LEAP_PLUSSEC                1
  83 #define NTP_LEAP_MINUSSEC               2
  84 #define NTP_LEAP_NOTINSYNC              3
  85 #define NTP_MODE_CLIENT                 3
  86 #define NTP_MODE_SERVER                 4
  87 #define NTP_FIELD_LEAP(f)               (((f) >> 6) & 3)
  88 #define NTP_FIELD_VERSION(f)            (((f) >> 3) & 7)
  89 #define NTP_FIELD_MODE(f)               ((f) & 7)
  90 #define NTP_FIELD(l, v, m)              (((l) << 6) | ((v) << 3) | (m))
  91
  92 /*
  93  * "NTP timestamps are represented as a 64-bit unsigned fixed-point number,
  94  * in seconds relative to 0h on 1 January 1900."
  95  */
  96 #define OFFSET_1900_1970        2208988800UL
  97
  98 #define RETRY_USEC (30*USEC_PER_SEC)
  99 #define RATELIMIT_INTERVAL_USEC (10*USEC_PER_SEC)
 100 #define RATELIMIT_BURST 10
 101
 102 #define TIMEOUT_USEC (10*USEC_PER_SEC)
 103
 104 struct ntp_ts {
 105         be32_t sec;
 106         be32_t frac;
 107 } _packed_;
 108
 109 struct ntp_ts_short {
 110         be16_t sec;
 111         be16_t frac;
 112 } _packed_;
 113
 114 struct ntp_msg {
 115         uint8_t field;
 116         uint8_t stratum;
 117         int8_t poll;
 118         int8_t precision;
 119         struct ntp_ts_short root_delay;
 120         struct ntp_ts_short root_dispersion;
 121         char refid[4];
 122         struct ntp_ts reference_time;
 123         struct ntp_ts origin_time;
 124         struct ntp_ts recv_time;
 125         struct ntp_ts trans_time;
 126 } _packed_;
 127
 128 static int manager_arm_timer(Manager *m, usec_t next);
 129 static int manager_clock_watch_setup(Manager *m);
 130
 131 static double ntp_ts_to_d(const struct ntp_ts *ts) {
 132         return be32toh(ts->sec) + ((double)be32toh(ts->frac) / UINT_MAX);
 133 }
 134
 135 static double ts_to_d(const struct timespec *ts) {
 136         return ts->tv_sec + (1.0e-9 * ts->tv_nsec);
 137 }
 138
 139 static double tv_to_d(const struct timeval *tv) {
 140         return tv->tv_sec + (1.0e-6 * tv->tv_usec);
 141 }
 142
 143 static double square(double d) {
 144         return d * d;
 145 }
 146
 147 static int manager_timeout(sd_event_source *source, usec_t usec, void *userdata) {
 148         _cleanup_free_ char *pretty = NULL;
 149         Manager *m = userdata;
 150
 151         assert(m);
 152         assert(m->current_server_name);
 153         assert(m->current_server_address);
 154
 155         server_address_pretty(m->current_server_address, &pretty);
 156         log_info("Timed out waiting for reply from %s (%s).", strna(pretty), m->current_server_name->string);
 157
 158         return manager_connect(m);
 159 }
 160
 161 static int manager_send_request(Manager *m) {
 162         _cleanup_free_ char *pretty = NULL;
 163         struct ntp_msg ntpmsg = {
 164                 /*
 165                  * "The client initializes the NTP message header, sends the request
 166                  * to the server, and strips the time of day from the Transmit
 167                  * Timestamp field of the reply.  For this purpose, all the NTP
 168                  * header fields are set to 0, except the Mode, VN, and optional
 169                  * Transmit Timestamp fields."
 170                  */
 171                 .field = NTP_FIELD(0, 4, NTP_MODE_CLIENT),
 172         };
 173         ssize_t len;
 174         int r;
 175
 176         assert(m);
 177         assert(m->current_server_name);
 178         assert(m->current_server_address);
 179
 180         m->event_timeout = sd_event_source_unref(m->event_timeout);
 181
 182         /*
 183          * Set transmit timestamp, remember it; the server will send that back
 184          * as the origin timestamp and we have an indication that this is the
 185          * matching answer to our request.
 186          *
 187          * The actual value does not matter, We do not care about the correct
 188          * NTP UINT_MAX fraction; we just pass the plain nanosecond value.
 189          */
 190         assert_se(clock_gettime(clock_boottime_or_monotonic(), &m->trans_time_mon) >= 0);
 191         assert_se(clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &m->trans_time) >= 0);
 192         ntpmsg.trans_time.sec = htobe32(m->trans_time.tv_sec + OFFSET_1900_1970);
 193         ntpmsg.trans_time.frac = htobe32(m->trans_time.tv_nsec);
 194
 195         server_address_pretty(m->current_server_address, &pretty);
 196
 197         len = sendto(m->server_socket, &ntpmsg, sizeof(ntpmsg), MSG_DONTWAIT, &m->current_server_address->sockaddr.sa, m->current_server_address->socklen);
 198         if (len == sizeof(ntpmsg)) {
 199                 m->pending = true;
 200                 log_debug("Sent NTP request to %s (%s).", strna(pretty), m->current_server_name->string);
 201         } else {
 202                 log_debug("Sending NTP request to %s (%s) failed: %m", strna(pretty), m->current_server_name->string);
 203                 return manager_connect(m);
 204         }
 205
 206         /* re-arm timer with increasing timeout, in case the packets never arrive back */
 207         if (m->retry_interval > 0) {
 208                 if (m->retry_interval < NTP_POLL_INTERVAL_MAX_SEC * USEC_PER_SEC)
 209                         m->retry_interval *= 2;
 210         } else
 211                 m->retry_interval = NTP_POLL_INTERVAL_MIN_SEC * USEC_PER_SEC;
 212
 213         r = manager_arm_timer(m, m->retry_interval);
 214         if (r < 0) {
 215                 log_error("Failed to rearm timer: %s", strerror(-r));
 216                 return r;
 217         }
 218
 219         r = sd_event_add_time(
 220                         m->event,
 221                         &m->event_timeout,
 222                         clock_boottime_or_monotonic(),
 223                         now(clock_boottime_or_monotonic()) + TIMEOUT_USEC, 0,
 224                         manager_timeout, m);
 225         if (r < 0) {
 226                 log_error("Failed to arm timeout timer: %s", strerror(-r));
 227                 return r;
 228         }
 229
 230         return 0;
 231 }
 232
 233 static int manager_timer(sd_event_source *source, usec_t usec, void *userdata) {
 234         Manager *m = userdata;
 235
 236         assert(m);
 237
 238         return manager_send_request(m);
 239 }
 240
 241 static int manager_arm_timer(Manager *m, usec_t next) {
 242         int r;
 243
 244         assert(m);
 245         assert(m->event_receive);
 246
 247         if (next == 0) {
 248                 m->event_timer = sd_event_source_unref(m->event_timer);
 249                 return 0;
 250         }
 251
 252         if (m->event_timer) {
 253                 r = sd_event_source_set_time(m->event_timer, now(clock_boottime_or_monotonic()) + next);
 254                 if (r < 0)
 255                         return r;
 256
 257                 return sd_event_source_set_enabled(m->event_timer, SD_EVENT_ONESHOT);
 258         }
 259
 260         return sd_event_add_time(
 261                         m->event,
 262                         &m->event_timer,
 263                         clock_boottime_or_monotonic(),
 264                         now(clock_boottime_or_monotonic()) + next, 0,
 265                         manager_timer, m);
 266 }
 267
 268 static int manager_clock_watch(sd_event_source *source, int fd, uint32_t revents, void *userdata) {
 269         Manager *m = userdata;
 270
 271         assert(m);
 272
 273         /* rearm timer */
 274         manager_clock_watch_setup(m);
 275
 276         /* skip our own jumps */
 277         if (m->jumped) {
 278                 m->jumped = false;
 279                 return 0;
 280         }
 281
 282         /* resync */
 283         log_info("System time changed. Resyncing.");
 284         m->poll_resync = true;
 285
 286         return manager_send_request(m);
 287 }
 288
 289 /* wake up when the system time changes underneath us */
 290 static int manager_clock_watch_setup(Manager *m) {
 291
 292         struct itimerspec its = {
 293                 .it_value.tv_sec = TIME_T_MAX
 294         };
 295
 296         int r;
 297
 298         assert(m);
 299
 300         m->event_clock_watch = sd_event_source_unref(m->event_clock_watch);
 301         safe_close(m->clock_watch_fd);
 302
 303         m->clock_watch_fd = timerfd_create(CLOCK_REALTIME, TFD_NONBLOCK|TFD_CLOEXEC);
 304         if (m->clock_watch_fd < 0) {
 305                 log_error("Failed to create timerfd: %m");
 306                 return -errno;
 307         }
 308
 309         if (timerfd_settime(m->clock_watch_fd, TFD_TIMER_ABSTIME|TFD_TIMER_CANCEL_ON_SET, &its, NULL) < 0) {
 310                 log_error("Failed to set up timerfd: %m");
 311                 return -errno;
 312         }
 313
 314         r = sd_event_add_io(m->event, &m->event_clock_watch, m->clock_watch_fd, EPOLLIN, manager_clock_watch, m);
 315         if (r < 0) {
 316                 log_error("Failed to create clock watch event source: %s", strerror(-r));
 317                 return r;
 318         }
 319
 320         return 0;
 321 }
 322
 323 static int manager_adjust_clock(Manager *m, double offset, int leap_sec) {
 324         struct timex tmx = {};
 325         int r;
 326
 327         assert(m);
 328
 329         /*
 330          * For small deltas, tell the kernel to gradually adjust the system
 331          * clock to the NTP time, larger deltas are just directly set.
 332          */
 333         if (fabs(offset) < NTP_MAX_ADJUST) {
 334                 tmx.modes = ADJ_STATUS | ADJ_NANO | ADJ_OFFSET | ADJ_TIMECONST | ADJ_MAXERROR | ADJ_ESTERROR;
 335                 tmx.status = STA_PLL;
 336                 tmx.offset = offset * NSEC_PER_SEC;
 337                 tmx.constant = log2i(m->poll_interval_usec / USEC_PER_SEC) - 4;
 338                 tmx.maxerror = 0;
 339                 tmx.esterror = 0;
 340                 log_debug("  adjust (slew): %+.3f sec\n", offset);
 341         } else {
 342                 tmx.modes = ADJ_STATUS | ADJ_NANO | ADJ_SETOFFSET;
 343
 344                 /* ADJ_NANO uses nanoseconds in the microseconds field */
 345                 tmx.time.tv_sec = (long)offset;
 346                 tmx.time.tv_usec = (offset - tmx.time.tv_sec) * NSEC_PER_SEC;
 347
 348                 /* the kernel expects -0.3s as {-1, 7000.000.000} */
 349                 if (tmx.time.tv_usec < 0) {
 350                         tmx.time.tv_sec  -= 1;
 351                         tmx.time.tv_usec += NSEC_PER_SEC;
 352                 }
 353
 354                 m->jumped = true;
 355                 log_debug("  adjust (jump): %+.3f sec\n", offset);
 356         }
 357
 358         /*
 359          * An unset STA_UNSYNC will enable the kernel's 11-minute mode,
 360          * which syncs the system time periodically to the RTC.
 361          *
 362          * In case the RTC runs in local time, never touch the RTC,
 363          * we have no way to properly handle daylight saving changes and
 364          * mobile devices moving between time zones.
 365          */
 366         if (m->rtc_local_time)
 367                 tmx.status |= STA_UNSYNC;
 368
 369         switch (leap_sec) {
 370         case 1:
 371                 tmx.status |= STA_INS;
 372                 break;
 373         case -1:
 374                 tmx.status |= STA_DEL;
 375                 break;
 376         }
 377
 378         r = clock_adjtime(CLOCK_REALTIME, &tmx);
 379         if (r < 0)
 380                 return r;
 381
 382         touch("/var/lib/systemd/clock");
 383
 384         m->drift_ppm = tmx.freq / 65536;
 385
 386         log_debug("  status       : %04i %s\n"
 387                   "  time now     : %li.%03llu\n"
 388                   "  constant     : %li\n"
 389                   "  offset       : %+.3f sec\n"
 390                   "  freq offset  : %+li (%i ppm)\n",
 391                   tmx.status, tmx.status & STA_UNSYNC ? "unsync" : "sync",
 392                   tmx.time.tv_sec, (unsigned long long) (tmx.time.tv_usec / NSEC_PER_MSEC),
 393                   tmx.constant,
 394                   (double)tmx.offset / NSEC_PER_SEC,
 395                   tmx.freq, m->drift_ppm);
 396
 397         return 0;
 398 }
 399
 400 static bool manager_sample_spike_detection(Manager *m, double offset, double delay) {
 401         unsigned int i, idx_cur, idx_new, idx_min;
 402         double jitter;
 403         double j;
 404
 405         assert(m);
 406
 407         m->packet_count++;
 408
 409         /* ignore initial sample */
 410         if (m->packet_count == 1)
 411                 return false;
 412
 413         /* store the current data in our samples array */
 414         idx_cur = m->samples_idx;
 415         idx_new = (idx_cur + 1) % ELEMENTSOF(m->samples);
 416         m->samples_idx = idx_new;
 417         m->samples[idx_new].offset = offset;
 418         m->samples[idx_new].delay = delay;
 419
 420         /* calculate new jitter value from the RMS differences relative to the lowest delay sample */
 421         jitter = m->samples_jitter;
 422         for (idx_min = idx_cur, i = 0; i < ELEMENTSOF(m->samples); i++)
 423                 if (m->samples[i].delay > 0 && m->samples[i].delay < m->samples[idx_min].delay)
 424                         idx_min = i;
 425
 426         j = 0;
 427         for (i = 0; i < ELEMENTSOF(m->samples); i++)
 428                 j += square(m->samples[i].offset - m->samples[idx_min].offset);
 429         m->samples_jitter = sqrt(j / (ELEMENTSOF(m->samples) - 1));
 430
 431         /* ignore samples when resyncing */
 432         if (m->poll_resync)
 433                 return false;
 434
 435         /* always accept offset if we are farther off than the round-trip delay */
 436         if (fabs(offset) > delay)
 437                 return false;
 438
 439         /* we need a few samples before looking at them */
 440         if (m->packet_count < 4)
 441                 return false;
 442
 443         /* do not accept anything worse than the maximum possible error of the best sample */
 444         if (fabs(offset) > m->samples[idx_min].delay)
 445                 return true;
 446
 447         /* compare the difference between the current offset to the previous offset and jitter */
 448         return fabs(offset - m->samples[idx_cur].offset) > 3 * jitter;
 449 }
 450
 451 static void manager_adjust_poll(Manager *m, double offset, bool spike) {
 452         assert(m);
 453
 454         if (m->poll_resync) {
 455                 m->poll_interval_usec = NTP_POLL_INTERVAL_MIN_SEC * USEC_PER_SEC;
 456                 m->poll_resync = false;
 457                 return;
 458         }
 459
 460         /* set to minimal poll interval */
 461         if (!spike && fabs(offset) > NTP_ACCURACY_SEC) {
 462                 m->poll_interval_usec = NTP_POLL_INTERVAL_MIN_SEC * USEC_PER_SEC;
 463                 return;
 464         }
 465
 466         /* increase polling interval */
 467         if (fabs(offset) < NTP_ACCURACY_SEC * 0.25) {
 468                 if (m->poll_interval_usec < NTP_POLL_INTERVAL_MAX_SEC * USEC_PER_SEC)
 469                         m->poll_interval_usec *= 2;
 470                 return;
 471         }
 472
 473         /* decrease polling interval */
 474         if (spike || fabs(offset) > NTP_ACCURACY_SEC * 0.75) {
 475                 if (m->poll_interval_usec > NTP_POLL_INTERVAL_MIN_SEC * USEC_PER_SEC)
 476                         m->poll_interval_usec /= 2;
 477                 return;
 478         }
 479 }
 480
 481 static int manager_receive_response(sd_event_source *source, int fd, uint32_t revents, void *userdata) {
 482         Manager *m = userdata;
 483         struct ntp_msg ntpmsg;
 484
 485         struct iovec iov = {
 486                 .iov_base = &ntpmsg,
 487                 .iov_len = sizeof(ntpmsg),
 488         };
 489         union {
 490                 struct cmsghdr cmsghdr;
 491                 uint8_t buf[CMSG_SPACE(sizeof(struct timeval))];
 492         } control;
 493         union sockaddr_union server_addr;
 494         struct msghdr msghdr = {
 495                 .msg_iov = &iov,
 496                 .msg_iovlen = 1,
 497                 .msg_control = &control,
 498                 .msg_controllen = sizeof(control),
 499                 .msg_name = &server_addr,
 500                 .msg_namelen = sizeof(server_addr),
 501         };
 502         struct cmsghdr *cmsg;
 503         struct timespec now_ts;
 504         struct timeval *recv_time;
 505         ssize_t len;
 506         double origin, receive, trans, dest;
 507         double delay, offset;
 508         bool spike;
 509         int leap_sec;
 510         int r;
 511
 512         assert(source);
 513         assert(m);
 514
 515         if (revents & (EPOLLHUP|EPOLLERR)) {
 516                 log_warning("Server connection returned error.");
 517                 return manager_connect(m);
 518         }
 519
 520         len = recvmsg(fd, &msghdr, MSG_DONTWAIT);
 521         if (len < 0) {
 522                 if (errno == EAGAIN)
 523                         return 0;
 524
 525                 log_warning("Error receiving message. Disconnecting.");
 526                 return manager_connect(m);
 527         }
 528
 529         if (iov.iov_len < sizeof(struct ntp_msg)) {
 530                 log_warning("Invalid response from server. Disconnecting.");
 531                 return manager_connect(m);
 532         }
 533
 534         if (!m->current_server_name ||
 535             !m->current_server_address ||
 536             !sockaddr_equal(&server_addr, &m->current_server_address->sockaddr)) {
 537                 log_debug("Response from unknown server.");
 538                 return 0;
 539         }
 540
 541         recv_time = NULL;
 542         for (cmsg = CMSG_FIRSTHDR(&msghdr); cmsg; cmsg = CMSG_NXTHDR(&msghdr, cmsg)) {
 543                 if (cmsg->cmsg_level != SOL_SOCKET)
 544                         continue;
 545
 546                 switch (cmsg->cmsg_type) {
 547                 case SCM_TIMESTAMP:
 548                         recv_time = (struct timeval *) CMSG_DATA(cmsg);
 549                         break;
 550                 }
 551         }
 552         if (!recv_time) {
 553                 log_error("Invalid packet timestamp.");
 554                 return -EINVAL;
 555         }
 556
 557         if (!m->pending) {
 558                 log_debug("Unexpected reply. Ignoring.");
 559                 return 0;
 560         }
 561
 562         /* check our "time cookie" (we just stored nanoseconds in the fraction field) */
 563         if (be32toh(ntpmsg.origin_time.sec) != m->trans_time.tv_sec + OFFSET_1900_1970 ||
 564             be32toh(ntpmsg.origin_time.frac) != m->trans_time.tv_nsec) {
 565                 log_debug("Invalid reply; not our transmit time. Ignoring.");
 566                 return 0;
 567         }
 568
 569         m->event_timeout = sd_event_source_unref(m->event_timeout);
 570
 571         if (be32toh(ntpmsg.recv_time.sec) < TIME_EPOCH + OFFSET_1900_1970 ||
 572             be32toh(ntpmsg.trans_time.sec) < TIME_EPOCH + OFFSET_1900_1970) {
 573                 log_debug("Invalid reply, returned times before epoch. Ignoring.");
 574                 return manager_connect(m);
 575         }
 576
 577         if (NTP_FIELD_LEAP(ntpmsg.field) == NTP_LEAP_NOTINSYNC) {
 578                 log_debug("Server is not synchronized. Disconnecting.");
 579                 return manager_connect(m);
 580         }
 581
 582         if (!IN_SET(NTP_FIELD_VERSION(ntpmsg.field), 3, 4)) {
 583                 log_debug("Response NTPv%d. Disconnecting.", NTP_FIELD_VERSION(ntpmsg.field));
 584                 return manager_connect(m);
 585         }
 586
 587         if (NTP_FIELD_MODE(ntpmsg.field) != NTP_MODE_SERVER) {
 588                 log_debug("Unsupported mode %d. Disconnecting.", NTP_FIELD_MODE(ntpmsg.field));
 589                 return manager_connect(m);
 590         }
 591
 592         /* valid packet */
 593         m->pending = false;
 594         m->retry_interval = 0;
 595
 596         /* announce leap seconds */
 597         if (NTP_FIELD_LEAP(ntpmsg.field) & NTP_LEAP_PLUSSEC)
 598                 leap_sec = 1;
 599         else if (NTP_FIELD_LEAP(ntpmsg.field) & NTP_LEAP_MINUSSEC)
 600                 leap_sec = -1;
 601         else
 602                 leap_sec = 0;
 603
 604         /*
 605          * "Timestamp Name          ID   When Generated
 606          *  ------------------------------------------------------------
 607          *  Originate Timestamp     T1   time request sent by client
 608          *  Receive Timestamp       T2   time request received by server
 609          *  Transmit Timestamp      T3   time reply sent by server
 610          *  Destination Timestamp   T4   time reply received by client
 611          *
 612          *  The round-trip delay, d, and system clock offset, t, are defined as:
 613          *  d = (T4 - T1) - (T3 - T2)     t = ((T2 - T1) + (T3 - T4)) / 2"
 614          */
 615         assert_se(clock_gettime(clock_boottime_or_monotonic(), &now_ts) >= 0);
 616         origin = tv_to_d(recv_time) - (ts_to_d(&now_ts) - ts_to_d(&m->trans_time_mon)) + OFFSET_1900_1970;
 617         receive = ntp_ts_to_d(&ntpmsg.recv_time);
 618         trans = ntp_ts_to_d(&ntpmsg.trans_time);
 619         dest = tv_to_d(recv_time) + OFFSET_1900_1970;
 620
 621         offset = ((receive - origin) + (trans - dest)) / 2;
 622         delay = (dest - origin) - (trans - receive);
 623
 624         spike = manager_sample_spike_detection(m, offset, delay);
 625
 626         manager_adjust_poll(m, offset, spike);
 627
 628         log_debug("NTP response:\n"
 629                   "  leap         : %u\n"
 630                   "  version      : %u\n"
 631                   "  mode         : %u\n"
 632                   "  stratum      : %u\n"
 633                   "  precision    : %.6f sec (%d)\n"
 634                   "  reference    : %.4s\n"
 635                   "  origin       : %.3f\n"
 636                   "  receive      : %.3f\n"
 637                   "  transmit     : %.3f\n"
 638                   "  dest         : %.3f\n"
 639                   "  offset       : %+.3f sec\n"
 640                   "  delay        : %+.3f sec\n"
 641                   "  packet count : %"PRIu64"\n"
 642                   "  jitter       : %.3f%s\n"
 643                   "  poll interval: " USEC_FMT "\n",
 644                   NTP_FIELD_LEAP(ntpmsg.field),
 645                   NTP_FIELD_VERSION(ntpmsg.field),
 646                   NTP_FIELD_MODE(ntpmsg.field),
 647                   ntpmsg.stratum,
 648                   exp2(ntpmsg.precision), ntpmsg.precision,
 649                   ntpmsg.stratum == 1 ? ntpmsg.refid : "n/a",
 650                   origin - OFFSET_1900_1970,
 651                   receive - OFFSET_1900_1970,
 652                   trans - OFFSET_1900_1970,
 653                   dest - OFFSET_1900_1970,
 654                   offset, delay,
 655                   m->packet_count,
 656                   m->samples_jitter, spike ? " spike" : "",
 657                   m->poll_interval_usec / USEC_PER_SEC);
 658
 659         if (!spike) {
 660                 m->sync = true;
 661                 r = manager_adjust_clock(m, offset, leap_sec);
 662                 if (r < 0)
 663                         log_error("Failed to call clock_adjtime(): %m");
 664         }
 665
 666         log_info("interval/delta/delay/jitter/drift " USEC_FMT "s/%+.3fs/%.3fs/%.3fs/%+ippm%s",
 667                  m->poll_interval_usec / USEC_PER_SEC, offset, delay, m->samples_jitter, m->drift_ppm,
 668                  spike ? " (ignored)" : "");
 669
 670         r = manager_arm_timer(m, m->poll_interval_usec);
 671         if (r < 0) {
 672                 log_error("Failed to rearm timer: %s", strerror(-r));
 673                 return r;
 674         }
 675
 676         return 0;
 677 }
 678
 679 static int manager_listen_setup(Manager *m) {
 680         union sockaddr_union addr = {};
 681         static const int tos = IPTOS_LOWDELAY;
 682         static const int on = 1;
 683         int r;
 684
 685         assert(m);
 686
 687         assert(m->server_socket < 0);
 688         assert(!m->event_receive);
 689         assert(m->current_server_address);
 690
 691         addr.sa.sa_family = m->current_server_address->sockaddr.sa.sa_family;
 692
 693         m->server_socket = socket(addr.sa.sa_family, SOCK_DGRAM | SOCK_CLOEXEC, 0);
 694         if (m->server_socket < 0)
 695                 return -errno;
 696
 697         r = bind(m->server_socket, &addr.sa, m->current_server_address->socklen);
 698         if (r < 0)
 699                 return -errno;
 700
 701         r = setsockopt(m->server_socket, SOL_SOCKET, SO_TIMESTAMP, &on, sizeof(on));
 702         if (r < 0)
 703                 return -errno;
 704
 705         setsockopt(m->server_socket, IPPROTO_IP, IP_TOS, &tos, sizeof(tos));
 706
 707         return sd_event_add_io(m->event, &m->event_receive, m->server_socket, EPOLLIN, manager_receive_response, m);
 708 }
 709
 710 static int manager_begin(Manager *m) {
 711         _cleanup_free_ char *pretty = NULL;
 712         int r;
 713
 714         assert(m);
 715         assert_return(m->current_server_name, -EHOSTUNREACH);
 716         assert_return(m->current_server_address, -EHOSTUNREACH);
 717
 718         m->poll_interval_usec = NTP_POLL_INTERVAL_MIN_SEC * USEC_PER_SEC;
 719
 720         server_address_pretty(m->current_server_address, &pretty);
 721         log_info("Using NTP server %s (%s).", strna(pretty), m->current_server_name->string);
 722         sd_notifyf(false, "STATUS=Using Time Server %s (%s).", strna(pretty), m->current_server_name->string);
 723
 724         r = manager_listen_setup(m);
 725         if (r < 0) {
 726                 log_warning("Failed to setup connection socket: %s", strerror(-r));
 727                 return r;
 728         }
 729
 730         r = manager_clock_watch_setup(m);
 731         if (r < 0)
 732                 return r;
 733
 734         return manager_send_request(m);
 735 }
 736
 737 void manager_set_server_name(Manager *m, ServerName *n) {
 738         assert(m);
 739
 740         if (m->current_server_name == n)
 741                 return;
 742
 743         m->current_server_name = n;
 744         m->current_server_address = NULL;
 745
 746         manager_disconnect(m);
 747
 748         if (n)
 749                 log_debug("Selected server %s.", n->string);
 750 }
 751
 752 void manager_set_server_address(Manager *m, ServerAddress *a) {
 753         assert(m);
 754
 755         if (m->current_server_address == a)
 756                 return;
 757
 758         m->current_server_name = a ? a->name : NULL;
 759         m->current_server_address = a;
 760
 761         manager_disconnect(m);
 762
 763         if (a) {
 764                 _cleanup_free_ char *pretty = NULL;
 765                 server_address_pretty(a, &pretty);
 766                 log_debug("Selected address %s of server %s.", strna(pretty), a->name->string);
 767         }
 768 }
 769
 770 static int manager_resolve_handler(sd_resolve_query *q, int ret, const struct addrinfo *ai, void *userdata) {
 771         Manager *m = userdata;
 772         int r;
 773
 774         assert(q);
 775         assert(m);
 776         assert(m->current_server_name);
 777
 778         m->resolve_query = sd_resolve_query_unref(m->resolve_query);
 779
 780         if (ret != 0) {
 781                 log_debug("Failed to resolve %s: %s", m->current_server_name->string, gai_strerror(ret));
 782
 783                 /* Try next host */
 784                 return manager_connect(m);
 785         }
 786
 787         for (; ai; ai = ai->ai_next) {
 788                 _cleanup_free_ char *pretty = NULL;
 789                 ServerAddress *a;
 790
 791                 assert(ai->ai_addr);
 792                 assert(ai->ai_addrlen >= offsetof(struct sockaddr, sa_data));
 793
 794                 if (!IN_SET(ai->ai_addr->sa_family, AF_INET, AF_INET6)) {
 795                         log_warning("Unsuitable address protocol for %s", m->current_server_name->string);
 796                         continue;
 797                 }
 798
 799                 r = server_address_new(m->current_server_name, &a, (const union sockaddr_union*) ai->ai_addr, ai->ai_addrlen);
 800                 if (r < 0) {
 801                         log_error("Failed to add server address: %s", strerror(-r));
 802                         return r;
 803                 }
 804
 805                 server_address_pretty(a, &pretty);
 806                 log_debug("Resolved address %s for %s.", pretty, m->current_server_name->string);
 807         }
 808
 809         if (!m->current_server_name->addresses) {
 810                 log_error("Failed to find suitable address for host %s.", m->current_server_name->string);
 811
 812                 /* Try next host */
 813                 return manager_connect(m);
 814         }
 815
 816         manager_set_server_address(m, m->current_server_name->addresses);
 817
 818         return manager_begin(m);
 819 }
 820
 821 static int manager_retry_connect(sd_event_source *source, usec_t usec, void *userdata) {
 822         Manager *m = userdata;
 823
 824         assert(m);
 825
 826         return manager_connect(m);
 827 }
 828
 829 int manager_connect(Manager *m) {
 830         int r;
 831
 832         assert(m);
 833
 834         manager_disconnect(m);
 835
 836         m->event_retry = sd_event_source_unref(m->event_retry);
 837         if (!ratelimit_test(&m->ratelimit)) {
 838                 log_debug("Slowing down attempts to contact servers.");
 839
 840                 r = sd_event_add_time(m->event, &m->event_retry, clock_boottime_or_monotonic(), now(clock_boottime_or_monotonic()) + RETRY_USEC, 0, manager_retry_connect, m);
 841                 if (r < 0) {
 842                         log_error("Failed to create retry timer: %s", strerror(-r));
 843                         return r;
 844                 }
 845
 846                 return 0;
 847         }
 848
 849         /* If we already are operating on some address, switch to the
 850          * next one. */
 851         if (m->current_server_address && m->current_server_address->addresses_next)
 852                 manager_set_server_address(m, m->current_server_address->addresses_next);
 853         else {
 854                 struct addrinfo hints = {
 855                         .ai_flags = AI_NUMERICSERV|AI_ADDRCONFIG,
 856                         .ai_socktype = SOCK_DGRAM,
 857                 };
 858
 859                 /* Hmm, we are through all addresses, let's look for the next host instead */
 860                 if (m->current_server_name && m->current_server_name->names_next)
 861                         manager_set_server_name(m, m->current_server_name->names_next);
 862                 else {
 863                         ServerName *f;
 864
 865                         /* Our current server name list is exhausted,
 866                          * let's find the next one to iterate. First
 867                          * we try the system list, then the link list.
 868                          * After having processed the link list we
 869                          * jump back to the system list. However, if
 870                          * both lists are empty, we change to the
 871                          * fallback list. */
 872                         if (!m->current_server_name || m->current_server_name->type == SERVER_LINK) {
 873                                 f = m->system_servers;
 874                                 if (!f)
 875                                         f = m->link_servers;
 876                         } else {
 877                                 f = m->link_servers;
 878                                 if (!f)
 879                                         f = m->system_servers;
 880                         }
 881
 882                         if (!f)
 883                                 f = m->fallback_servers;
 884
 885                         if (!f) {
 886                                 manager_set_server_name(m, NULL);
 887                                 log_debug("No server found.");
 888                                 return 0;
 889                         }
 890
 891                         manager_set_server_name(m, f);
 892                 }
 893
 894                 /* Tell the resolver to reread /etc/resolv.conf, in
 895                  * case it changed. */
 896                 res_init();
 897
 898                 /* Flush out any previously resolved addresses */
 899                 server_name_flush_addresses(m->current_server_name);
 900
 901                 log_debug("Resolving %s...", m->current_server_name->string);
 902
 903                 r = sd_resolve_getaddrinfo(m->resolve, &m->resolve_query, m->current_server_name->string, "123", &hints, manager_resolve_handler, m);
 904                 if (r < 0) {
 905                         log_error("Failed to create resolver: %s", strerror(-r));
 906                         return r;
 907                 }
 908
 909                 return 1;
 910         }
 911
 912         r = manager_begin(m);
 913         if (r < 0)
 914                 return r;
 915
 916         return 1;
 917 }
 918
 919 void manager_disconnect(Manager *m) {
 920         assert(m);
 921
 922         m->resolve_query = sd_resolve_query_unref(m->resolve_query);
 923
 924         m->event_timer = sd_event_source_unref(m->event_timer);
 925
 926         m->event_receive = sd_event_source_unref(m->event_receive);
 927         m->server_socket = safe_close(m->server_socket);
 928
 929         m->event_clock_watch = sd_event_source_unref(m->event_clock_watch);
 930         m->clock_watch_fd = safe_close(m->clock_watch_fd);
 931
 932         m->event_timeout = sd_event_source_unref(m->event_timeout);
 933
 934         sd_notifyf(false, "STATUS=Idle.");
 935 }
 936
 937 void manager_flush_server_names(Manager  *m, ServerType t) {
 938         assert(m);
 939
 940         if (t == SERVER_SYSTEM)
 941                 while (m->system_servers)
 942                         server_name_free(m->system_servers);
 943
 944         if (t == SERVER_LINK)
 945                 while (m->link_servers)
 946                         server_name_free(m->link_servers);
 947
 948         if (t == SERVER_FALLBACK)
 949                 while (m->fallback_servers)
 950                         server_name_free(m->fallback_servers);
 951 }
 952
 953 void manager_free(Manager *m) {
 954         if (!m)
 955                 return;
 956
 957         manager_disconnect(m);
 958         manager_flush_server_names(m, SERVER_SYSTEM);
 959         manager_flush_server_names(m, SERVER_LINK);
 960         manager_flush_server_names(m, SERVER_FALLBACK);
 961
 962         sd_event_source_unref(m->event_retry);
 963
 964         sd_event_source_unref(m->network_event_source);
 965         sd_network_monitor_unref(m->network_monitor);
 966
 967         sd_resolve_unref(m->resolve);
 968         sd_event_unref(m->event);
 969
 970         free(m);
 971 }
 972
 973 static int manager_network_read_link_servers(Manager *m) {
 974         _cleanup_strv_free_ char **ntp = NULL;
 975         ServerName *n, *nx;
 976         char **i;
 977         int r;
 978
 979         assert(m);
 980
 981         r = sd_network_get_ntp(&ntp);
 982         if (r < 0)
 983                 goto clear;
 984
 985         LIST_FOREACH(names, n, m->link_servers)
 986                 n->marked = true;
 987
 988         STRV_FOREACH(i, ntp) {
 989                 bool found = false;
 990
 991                 LIST_FOREACH(names, n, m->link_servers)
 992                         if (streq(n->string, *i)) {
 993                                 n->marked = false;
 994                                 found = true;
 995                                 break;
 996                         }
 997
 998                 if (!found) {
 999                         r = server_name_new(m, NULL, SERVER_LINK, *i);
1000                         if (r < 0)
1001                                 goto clear;
1002                 }
1003         }
1004
1005         LIST_FOREACH_SAFE(names, n, nx, m->link_servers)
1006                 if (n->marked)
1007                         server_name_free(n);
1008
1009         return 0;
1010
1011 clear:
1012         manager_flush_server_names(m, SERVER_LINK);
1013         return r;
1014 }
1015
1016 static int manager_network_event_handler(sd_event_source *s, int fd, uint32_t revents, void *userdata) {
1017         Manager *m = userdata;
1018         bool connected, online;
1019         int r;
1020
1021         assert(m);
1022
1023         sd_network_monitor_flush(m->network_monitor);
1024
1025         manager_network_read_link_servers(m);
1026
1027         /* check if the machine is online */
1028         online = network_is_online();
1029
1030         /* check if the client is currently connected */
1031         connected = m->server_socket >= 0 || m->resolve_query;
1032
1033         if (connected && !online) {
1034                 log_info("No network connectivity, watching for changes.");
1035                 manager_disconnect(m);
1036
1037         } else if (!connected && online) {
1038                 log_info("Network configuration changed, trying to establish connection.");
1039
1040                 if (m->current_server_address)
1041                         r = manager_begin(m);
1042                 else
1043                         r = manager_connect(m);
1044                 if (r < 0)
1045                         return r;
1046         }
1047
1048         return 0;
1049 }
1050
1051 static int manager_network_monitor_listen(Manager *m) {
1052         int r, fd, events;
1053
1054         assert(m);
1055
1056         r = sd_network_monitor_new(&m->network_monitor, NULL);
1057         if (r < 0)
1058                 return r;
1059
1060         fd = sd_network_monitor_get_fd(m->network_monitor);
1061         if (fd < 0)
1062                 return fd;
1063
1064         events = sd_network_monitor_get_events(m->network_monitor);
1065         if (events < 0)
1066                 return events;
1067
1068         r = sd_event_add_io(m->event, &m->network_event_source, fd, events, manager_network_event_handler, m);
1069         if (r < 0)
1070                 return r;
1071
1072         return 0;
1073 }
1074
1075 int manager_new(Manager **ret) {
1076         _cleanup_(manager_freep) Manager *m = NULL;
1077         int r;
1078
1079         assert(ret);
1080
1081         m = new0(Manager, 1);
1082         if (!m)
1083                 return -ENOMEM;
1084
1085         m->server_socket = m->clock_watch_fd = -1;
1086
1087         RATELIMIT_INIT(m->ratelimit, RATELIMIT_INTERVAL_USEC, RATELIMIT_BURST);
1088
1089         r = manager_parse_server_string(m, SERVER_FALLBACK, NTP_SERVERS);
1090         if (r < 0)
1091                 return r;
1092
1093         r = sd_event_default(&m->event);
1094         if (r < 0)
1095                 return r;
1096
1097         sd_event_add_signal(m->event, NULL, SIGTERM, NULL,  NULL);
1098         sd_event_add_signal(m->event, NULL, SIGINT, NULL, NULL);
1099
1100         sd_event_set_watchdog(m->event, true);
1101
1102         r = sd_resolve_default(&m->resolve);
1103         if (r < 0)
1104                 return r;
1105
1106         r = sd_resolve_attach_event(m->resolve, m->event, 0);
1107         if (r < 0)
1108                 return r;
1109
1110         r = manager_network_monitor_listen(m);
1111         if (r < 0)
1112                 return r;
1113
1114         manager_network_read_link_servers(m);
1115
1116         *ret = m;
1117         m = NULL;
1118
1119         return 0;
1120 }