netconf/netconf-netty-util/src/main/java/org/opendaylight/netconf/nettyutil/AbstractNetconfSessionNegotiator.java

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2013 Cisco Systems, Inc. and others.  All rights reserved.
   3  *
   4  * This program and the accompanying materials are made available under the
   5  * terms of the Eclipse Public License v1.0 which accompanies this distribution,
   6  * and is available at http://www.eclipse.org/legal/epl-v10.html
   7  */
   8 package org.opendaylight.netconf.nettyutil;
   9
  10 import static com.google.common.base.Preconditions.checkArgument;
  11 import static com.google.common.base.Preconditions.checkState;
  12 import static java.util.Objects.requireNonNull;
  13
  14 import com.google.common.annotations.Beta;
  15 import io.netty.channel.Channel;
  16 import io.netty.channel.ChannelHandler;
  17 import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
  18 import io.netty.channel.ChannelInboundHandlerAdapter;
  19 import io.netty.handler.ssl.SslHandler;
  20 import io.netty.util.Timeout;
  21 import io.netty.util.Timer;
  22 import io.netty.util.concurrent.Promise;
  23 import java.util.concurrent.TimeUnit;
  24 import org.checkerframework.checker.index.qual.NonNegative;
  25 import org.checkerframework.checker.lock.qual.GuardedBy;
  26 import org.checkerframework.checker.lock.qual.Holding;
  27 import org.eclipse.jdt.annotation.NonNull;
  28 import org.eclipse.jdt.annotation.Nullable;
  29 import org.opendaylight.netconf.api.NetconfDocumentedException;
  30 import org.opendaylight.netconf.api.NetconfMessage;
  31 import org.opendaylight.netconf.api.NetconfSessionListener;
  32 import org.opendaylight.netconf.api.messages.NetconfHelloMessage;
  33 import org.opendaylight.netconf.api.xml.XmlNetconfConstants;
  34 import org.opendaylight.netconf.nettyutil.handler.FramingMechanismHandlerFactory;
  35 import org.opendaylight.netconf.nettyutil.handler.NetconfChunkAggregator;
  36 import org.opendaylight.netconf.nettyutil.handler.NetconfMessageToXMLEncoder;
  37 import org.opendaylight.netconf.nettyutil.handler.NetconfXMLToHelloMessageDecoder;
  38 import org.opendaylight.netconf.nettyutil.handler.NetconfXMLToMessageDecoder;
  39 import org.opendaylight.netconf.util.messages.FramingMechanism;
  40 import org.slf4j.Logger;
  41 import org.slf4j.LoggerFactory;
  42 import org.w3c.dom.Document;
  43 import org.w3c.dom.NodeList;
  44
  45 public abstract class AbstractNetconfSessionNegotiator<S extends AbstractNetconfSession<S, L>,
  46             L extends NetconfSessionListener<S>>
  47             extends ChannelInboundHandlerAdapter implements NetconfSessionNegotiator<S> {
  48     /**
  49      * Possible states for Finite State Machine.
  50      */
  51     protected enum State {
  52         IDLE, OPEN_WAIT, FAILED, ESTABLISHED
  53     }
  54
  55     private static final Logger LOG = LoggerFactory.getLogger(AbstractNetconfSessionNegotiator.class);
  56     private static final String NAME_OF_EXCEPTION_HANDLER = "lastExceptionHandler";
  57     private static final String DEFAULT_MAXIMUM_CHUNK_SIZE_PROP = "org.opendaylight.netconf.default.maximum.chunk.size";
  58     private static final int DEFAULT_MAXIMUM_CHUNK_SIZE_DEFAULT = 16 * 1024 * 1024;
  59
  60     /**
  61      * Default upper bound on the size of an individual chunk. This value can be controlled through
  62      * {@value #DEFAULT_MAXIMUM_CHUNK_SIZE_PROP} system property and defaults to
  63      * {@value #DEFAULT_MAXIMUM_CHUNK_SIZE_DEFAULT} bytes.
  64      */
  65     @Beta
  66     public static final @NonNegative int DEFAULT_MAXIMUM_INCOMING_CHUNK_SIZE;
  67
  68     static {
  69         final int propValue = Integer.getInteger(DEFAULT_MAXIMUM_CHUNK_SIZE_PROP, DEFAULT_MAXIMUM_CHUNK_SIZE_DEFAULT);
  70         if (propValue <= 0) {
  71             LOG.warn("Ignoring invalid {} value {}", DEFAULT_MAXIMUM_CHUNK_SIZE_PROP, propValue);
  72             DEFAULT_MAXIMUM_INCOMING_CHUNK_SIZE = DEFAULT_MAXIMUM_CHUNK_SIZE_DEFAULT;
  73         } else {
  74             DEFAULT_MAXIMUM_INCOMING_CHUNK_SIZE = propValue;
  75         }
  76         LOG.debug("Default maximum incoming NETCONF chunk size is {} bytes", DEFAULT_MAXIMUM_INCOMING_CHUNK_SIZE);
  77     }
  78
  79     private final @NonNull NetconfHelloMessage localHello;
  80     protected final Channel channel;
  81
  82     private final @NonNegative int maximumIncomingChunkSize;
  83     private final long connectionTimeoutMillis;
  84     private final Promise<S> promise;
  85     private final L sessionListener;
  86     private final Timer timer;
  87
  88     @GuardedBy("this")
  89     private Timeout timeoutTask;
  90     @GuardedBy("this")
  91     private State state = State.IDLE;
  92
  93     protected AbstractNetconfSessionNegotiator(final NetconfHelloMessage hello, final Promise<S> promise,
  94                                                final Channel channel, final Timer timer, final L sessionListener,
  95                                                final long connectionTimeoutMillis,
  96                                                final @NonNegative int maximumIncomingChunkSize) {
  97         this.localHello = requireNonNull(hello);
  98         this.promise = requireNonNull(promise);
  99         this.channel = requireNonNull(channel);
 100         this.timer = timer;
 101         this.sessionListener = sessionListener;
 102         this.connectionTimeoutMillis = connectionTimeoutMillis;
 103         this.maximumIncomingChunkSize = maximumIncomingChunkSize;
 104         checkArgument(maximumIncomingChunkSize > 0, "Invalid maximum incoming chunk size %s", maximumIncomingChunkSize);
 105     }
 106
 107     @Deprecated(since = "4.0.1", forRemoval = true)
 108     protected AbstractNetconfSessionNegotiator(final NetconfHelloMessage hello, final Promise<S> promise,
 109                                                final Channel channel, final Timer timer,
 110                                                final L sessionListener, final long connectionTimeoutMillis) {
 111         this(hello, promise, channel, timer, sessionListener, connectionTimeoutMillis,
 112             DEFAULT_MAXIMUM_INCOMING_CHUNK_SIZE);
 113     }
 114
 115     protected final @NonNull NetconfHelloMessage localHello() {
 116         return localHello;
 117     }
 118
 119     protected final void startNegotiation() {
 120         if (ifNegotiatedAlready()) {
 121             LOG.debug("Negotiation on channel {} already started", channel);
 122         } else {
 123             final var sslHandler = getSslHandler(channel);
 124             if (sslHandler != null) {
 125                 sslHandler.handshakeFuture().addListener(future -> {
 126                     checkState(future.isSuccess(), "Ssl handshake was not successful");
 127                     LOG.debug("Ssl handshake complete");
 128                     start();
 129                 });
 130             } else {
 131                 start();
 132             }
 133         }
 134     }
 135
 136     protected final synchronized boolean ifNegotiatedAlready() {
 137         // Indicates whether negotiation already started
 138         return this.state != State.IDLE;
 139     }
 140
 141     private static @Nullable SslHandler getSslHandler(final Channel channel) {
 142         return channel.pipeline().get(SslHandler.class);
 143     }
 144
 145     private void start() {
 146         LOG.debug("Session negotiation started with hello message {} on channel {}", localHello, channel);
 147
 148         channel.pipeline().addLast(NAME_OF_EXCEPTION_HANDLER, new ExceptionHandlingInboundChannelHandler());
 149
 150         sendMessage(localHello);
 151
 152         replaceHelloMessageOutboundHandler();
 153
 154         synchronized (this) {
 155             lockedChangeState(State.OPEN_WAIT);
 156
 157             // Service the timeout on channel's eventloop, so that we do not get state transition problems
 158             timeoutTask = timer.newTimeout(unused -> channel.eventLoop().execute(this::timeoutExpired),
 159                 connectionTimeoutMillis, TimeUnit.MILLISECONDS);
 160         }
 161     }
 162
 163     private synchronized void timeoutExpired() {
 164         if (timeoutTask == null) {
 165             // cancelTimeout() between expiry and execution on the loop
 166             return;
 167         }
 168         timeoutTask = null;
 169
 170         if (state != State.ESTABLISHED) {
 171             LOG.debug("Connection timeout after {}ms, session backed by channel {} is in state {}",
 172                 connectionTimeoutMillis, channel, state);
 173
 174             // Do not fail negotiation if promise is done or canceled
 175             // It would result in setting result of the promise second time and that throws exception
 176             if (!promise.isDone() && !promise.isCancelled()) {
 177                 LOG.warn("Netconf session backed by channel {} was not established after {}", channel,
 178                     connectionTimeoutMillis);
 179                 changeState(State.FAILED);
 180
 181                 channel.close().addListener(future -> {
 182                     final var cause = future.cause();
 183                     if (cause != null) {
 184                         LOG.warn("Channel {} closed: fail", channel, cause);
 185                     } else {
 186                         LOG.debug("Channel {} closed: success", channel);
 187                     }
 188                 });
 189             }
 190         } else if (channel.isOpen()) {
 191             channel.pipeline().remove(NAME_OF_EXCEPTION_HANDLER);
 192         }
 193     }
 194
 195     private synchronized void cancelTimeout() {
 196         if (timeoutTask != null && !timeoutTask.cancel()) {
 197             // Late-coming cancel: make sure the task does not actually run
 198             timeoutTask = null;
 199         }
 200     }
 201
 202     protected final S getSessionForHelloMessage(final NetconfHelloMessage netconfMessage)
 203             throws NetconfDocumentedException {
 204         final Document doc = netconfMessage.getDocument();
 205
 206         if (shouldUseChunkFraming(doc)) {
 207             insertChunkFramingToPipeline();
 208         }
 209
 210         changeState(State.ESTABLISHED);
 211         return getSession(sessionListener, channel, netconfMessage);
 212     }
 213
 214     protected abstract S getSession(L sessionListener, Channel channel, NetconfHelloMessage message)
 215         throws NetconfDocumentedException;
 216
 217     /**
 218      * Insert chunk framing handlers into the pipeline.
 219      */
 220     private void insertChunkFramingToPipeline() {
 221         replaceChannelHandler(channel, AbstractChannelInitializer.NETCONF_MESSAGE_FRAME_ENCODER,
 222                 FramingMechanismHandlerFactory.createHandler(FramingMechanism.CHUNK));
 223         replaceChannelHandler(channel, AbstractChannelInitializer.NETCONF_MESSAGE_AGGREGATOR,
 224                 new NetconfChunkAggregator(maximumIncomingChunkSize));
 225     }
 226
 227     private boolean shouldUseChunkFraming(final Document doc) {
 228         return containsBase11Capability(doc) && containsBase11Capability(localHello.getDocument());
 229     }
 230
 231     /**
 232      * Remove special inbound handler for hello message. Insert regular netconf xml message (en|de)coders.
 233      *
 234      * <p>
 235      * Inbound hello message handler should be kept until negotiation is successful
 236      * It caches any non-hello messages while negotiation is still in progress
 237      */
 238     protected final void replaceHelloMessageInboundHandler(final S session) {
 239         ChannelHandler helloMessageHandler = replaceChannelHandler(channel,
 240                 AbstractChannelInitializer.NETCONF_MESSAGE_DECODER, new NetconfXMLToMessageDecoder());
 241
 242         checkState(helloMessageHandler instanceof NetconfXMLToHelloMessageDecoder,
 243                 "Pipeline handlers misplaced on session: %s, pipeline: %s", session, channel.pipeline());
 244         Iterable<NetconfMessage> netconfMessagesFromNegotiation =
 245                 ((NetconfXMLToHelloMessageDecoder) helloMessageHandler).getPostHelloNetconfMessages();
 246
 247         // Process messages received during negotiation
 248         // The hello message handler does not have to be synchronized,
 249         // since it is always call from the same thread by netty.
 250         // It means, we are now using the thread now
 251         for (NetconfMessage message : netconfMessagesFromNegotiation) {
 252             session.handleMessage(message);
 253         }
 254     }
 255
 256     /**
 257      * Remove special outbound handler for hello message. Insert regular netconf xml message (en|de)coders.
 258      */
 259     private void replaceHelloMessageOutboundHandler() {
 260         replaceChannelHandler(channel, AbstractChannelInitializer.NETCONF_MESSAGE_ENCODER,
 261                 new NetconfMessageToXMLEncoder());
 262     }
 263
 264     private static ChannelHandler replaceChannelHandler(final Channel channel, final String handlerKey,
 265                                                         final ChannelHandler decoder) {
 266         return channel.pipeline().replace(handlerKey, handlerKey, decoder);
 267     }
 268
 269     private synchronized void changeState(final State newState) {
 270         lockedChangeState(newState);
 271     }
 272
 273     @Holding("this")
 274     private void lockedChangeState(final State newState) {
 275         LOG.debug("Changing state from : {} to : {} for channel: {}", state, newState, channel);
 276         checkState(isStateChangePermitted(state, newState),
 277                 "Cannot change state from %s to %s for channel %s", state, newState, channel);
 278         this.state = newState;
 279     }
 280
 281     private static boolean containsBase11Capability(final Document doc) {
 282         final NodeList nList = doc.getElementsByTagNameNS(
 283             XmlNetconfConstants.URN_IETF_PARAMS_XML_NS_NETCONF_BASE_1_0,
 284             XmlNetconfConstants.CAPABILITY);
 285         for (int i = 0; i < nList.getLength(); i++) {
 286             if (nList.item(i).getTextContent().contains(XmlNetconfConstants.URN_IETF_PARAMS_NETCONF_BASE_1_1)) {
 287                 return true;
 288             }
 289         }
 290         return false;
 291     }
 292
 293     private static boolean isStateChangePermitted(final State state, final State newState) {
 294         if (state == State.IDLE && newState == State.OPEN_WAIT) {
 295             return true;
 296         }
 297         if (state == State.OPEN_WAIT && newState == State.ESTABLISHED) {
 298             return true;
 299         }
 300         if (state == State.OPEN_WAIT && newState == State.FAILED) {
 301             return true;
 302         }
 303         LOG.debug("Transition from {} to {} is not allowed", state, newState);
 304         return false;
 305     }
 306
 307     /**
 308      * Handler to catch exceptions in pipeline during negotiation.
 309      */
 310     private final class ExceptionHandlingInboundChannelHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {
 311         @Override
 312         public void exceptionCaught(final ChannelHandlerContext ctx, final Throwable cause) {
 313             LOG.warn("An exception occurred during negotiation with {} on channel {}",
 314                     channel.remoteAddress(), channel, cause);
 315             // FIXME: this is quite suspect as it is competing with timeoutExpired() without synchronization
 316             cancelTimeout();
 317             negotiationFailed(cause);
 318             changeState(State.FAILED);
 319         }
 320     }
 321
 322     protected final void negotiationSuccessful(final S session) {
 323         LOG.debug("Negotiation on channel {} successful with session {}", channel, session);
 324         channel.pipeline().replace(this, "session", session);
 325         promise.setSuccess(session);
 326     }
 327
 328     protected void negotiationFailed(final Throwable cause) {
 329         LOG.debug("Negotiation on channel {} failed", channel, cause);
 330         channel.close();
 331         promise.setFailure(cause);
 332     }
 333
 334     /**
 335      * Send a message to peer and fail negotiation if it does not reach
 336      * the peer.
 337      *
 338      * @param msg Message which should be sent.
 339      */
 340     protected void sendMessage(final NetconfMessage msg) {
 341         channel.writeAndFlush(msg).addListener(f -> {
 342             final var cause = f.cause();
 343             if (cause != null) {
 344                 LOG.info("Failed to send message {} on channel {}", msg, channel, cause);
 345                 negotiationFailed(cause);
 346             } else {
 347                 LOG.trace("Message {} sent to socket on channel {}", msg, channel);
 348             }
 349         });
 350     }
 351
 352     @Override
 353     @SuppressWarnings("checkstyle:illegalCatch")
 354     public final void channelActive(final ChannelHandlerContext ctx) {
 355         LOG.debug("Starting session negotiation on channel {}", channel);
 356         try {
 357             startNegotiation();
 358         } catch (final Exception e) {
 359             LOG.warn("Unexpected negotiation failure on channel {}", channel, e);
 360             negotiationFailed(e);
 361         }
 362     }
 363
 364     @Override
 365     @SuppressWarnings("checkstyle:illegalCatch")
 366     public final void channelRead(final ChannelHandlerContext ctx, final Object msg) {
 367         LOG.debug("Negotiation read invoked on channel {}", channel);
 368         try {
 369             handleMessage((NetconfHelloMessage) msg);
 370         } catch (final Exception e) {
 371             LOG.debug("Unexpected error while handling negotiation message {} on channel {}", msg, channel, e);
 372             negotiationFailed(e);
 373         }
 374     }
 375
 376     @Override
 377     public void exceptionCaught(final ChannelHandlerContext ctx, final Throwable cause) {
 378         LOG.info("Unexpected error during negotiation on channel {}", channel, cause);
 379         negotiationFailed(cause);
 380     }
 381
 382     protected abstract void handleMessage(NetconfHelloMessage msg) throws Exception;
 383 }