opendaylight/md-sal/sal-distributed-datastore/src/main/java/org/opendaylight/controller/cluster/datastore/ShardDataTree.java

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2015 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.controller.cluster.datastore;
   9
  10 import static akka.actor.ActorRef.noSender;
  11 import static com.google.common.base.Preconditions.checkState;
  12 import static com.google.common.base.Verify.verify;
  13 import static com.google.common.base.Verify.verifyNotNull;
  14 import static java.util.Objects.requireNonNull;
  15 import static java.util.Objects.requireNonNullElse;
  16
  17 import akka.actor.ActorRef;
  18 import akka.util.Timeout;
  19 import com.google.common.annotations.VisibleForTesting;
  20 import com.google.common.base.Stopwatch;
  21 import com.google.common.collect.ImmutableList;
  22 import com.google.common.collect.ImmutableMap;
  23 import com.google.common.collect.ImmutableMap.Builder;
  24 import com.google.common.collect.Iterables;
  25 import com.google.common.primitives.UnsignedLong;
  26 import com.google.common.util.concurrent.FutureCallback;
  27 import edu.umd.cs.findbugs.annotations.SuppressFBWarnings;
  28 import java.io.File;
  29 import java.io.IOException;
  30 import java.util.ArrayDeque;
  31 import java.util.ArrayList;
  32 import java.util.Collection;
  33 import java.util.Collections;
  34 import java.util.Deque;
  35 import java.util.HashMap;
  36 import java.util.Iterator;
  37 import java.util.Map;
  38 import java.util.Map.Entry;
  39 import java.util.Optional;
  40 import java.util.OptionalLong;
  41 import java.util.Queue;
  42 import java.util.SortedSet;
  43 import java.util.concurrent.TimeUnit;
  44 import java.util.concurrent.TimeoutException;
  45 import java.util.function.Consumer;
  46 import java.util.function.Function;
  47 import java.util.function.UnaryOperator;
  48 import org.eclipse.jdt.annotation.NonNull;
  49 import org.eclipse.jdt.annotation.Nullable;
  50 import org.opendaylight.controller.cluster.access.concepts.LocalHistoryIdentifier;
  51 import org.opendaylight.controller.cluster.access.concepts.TransactionIdentifier;
  52 import org.opendaylight.controller.cluster.datastore.DataTreeCohortActorRegistry.CohortRegistryCommand;
  53 import org.opendaylight.controller.cluster.datastore.ShardDataTreeCohort.State;
  54 import org.opendaylight.controller.cluster.datastore.node.utils.transformer.ReusableNormalizedNodePruner;
  55 import org.opendaylight.controller.cluster.datastore.persisted.AbortTransactionPayload;
  56 import org.opendaylight.controller.cluster.datastore.persisted.AbstractIdentifiablePayload;
  57 import org.opendaylight.controller.cluster.datastore.persisted.CloseLocalHistoryPayload;
  58 import org.opendaylight.controller.cluster.datastore.persisted.CommitTransactionPayload;
  59 import org.opendaylight.controller.cluster.datastore.persisted.CreateLocalHistoryPayload;
  60 import org.opendaylight.controller.cluster.datastore.persisted.DataTreeCandidateInputOutput.DataTreeCandidateWithVersion;
  61 import org.opendaylight.controller.cluster.datastore.persisted.MetadataShardDataTreeSnapshot;
  62 import org.opendaylight.controller.cluster.datastore.persisted.PayloadVersion;
  63 import org.opendaylight.controller.cluster.datastore.persisted.PurgeLocalHistoryPayload;
  64 import org.opendaylight.controller.cluster.datastore.persisted.PurgeTransactionPayload;
  65 import org.opendaylight.controller.cluster.datastore.persisted.ShardDataTreeSnapshot;
  66 import org.opendaylight.controller.cluster.datastore.persisted.ShardDataTreeSnapshotMetadata;
  67 import org.opendaylight.controller.cluster.datastore.persisted.ShardSnapshotState;
  68 import org.opendaylight.controller.cluster.datastore.persisted.SkipTransactionsPayload;
  69 import org.opendaylight.controller.cluster.datastore.utils.DataTreeModificationOutput;
  70 import org.opendaylight.controller.cluster.datastore.utils.ImmutableUnsignedLongSet;
  71 import org.opendaylight.controller.cluster.datastore.utils.PruningDataTreeModification;
  72 import org.opendaylight.controller.cluster.raft.base.messages.InitiateCaptureSnapshot;
  73 import org.opendaylight.controller.cluster.raft.protobuff.client.messages.Payload;
  74 import org.opendaylight.mdsal.common.api.OptimisticLockFailedException;
  75 import org.opendaylight.mdsal.common.api.TransactionCommitFailedException;
  76 import org.opendaylight.mdsal.dom.api.DOMDataTreeChangeListener;
  77 import org.opendaylight.yangtools.concepts.Identifier;
  78 import org.opendaylight.yangtools.concepts.ListenerRegistration;
  79 import org.opendaylight.yangtools.yang.common.Empty;
  80 import org.opendaylight.yangtools.yang.data.api.YangInstanceIdentifier;
  81 import org.opendaylight.yangtools.yang.data.api.schema.NormalizedNode;
  82 import org.opendaylight.yangtools.yang.data.codec.binfmt.NormalizedNodeStreamVersion;
  83 import org.opendaylight.yangtools.yang.data.tree.api.ConflictingModificationAppliedException;
  84 import org.opendaylight.yangtools.yang.data.tree.api.DataTree;
  85 import org.opendaylight.yangtools.yang.data.tree.api.DataTreeCandidate;
  86 import org.opendaylight.yangtools.yang.data.tree.api.DataTreeCandidateTip;
  87 import org.opendaylight.yangtools.yang.data.tree.api.DataTreeConfiguration;
  88 import org.opendaylight.yangtools.yang.data.tree.api.DataTreeModification;
  89 import org.opendaylight.yangtools.yang.data.tree.api.DataTreeSnapshot;
  90 import org.opendaylight.yangtools.yang.data.tree.api.DataTreeTip;
  91 import org.opendaylight.yangtools.yang.data.tree.api.DataValidationFailedException;
  92 import org.opendaylight.yangtools.yang.data.tree.api.ModificationType;
  93 import org.opendaylight.yangtools.yang.data.tree.api.TreeType;
  94 import org.opendaylight.yangtools.yang.data.tree.impl.di.InMemoryDataTreeFactory;
  95 import org.opendaylight.yangtools.yang.data.tree.spi.DataTreeCandidates;
  96 import org.opendaylight.yangtools.yang.data.util.DataSchemaContextTree;
  97 import org.opendaylight.yangtools.yang.model.api.EffectiveModelContext;
  98 import org.opendaylight.yangtools.yang.model.api.SchemaContext;
  99 import org.slf4j.Logger;
 100 import org.slf4j.LoggerFactory;
 101 import scala.concurrent.duration.FiniteDuration;
 102
 103 /**
 104  * Internal shard state, similar to a DOMStore, but optimized for use in the actor system, e.g. it does not expose
 105  * public interfaces and assumes it is only ever called from a single thread.
 106  *
 107  * <p>
 108  * This class is not part of the API contract and is subject to change at any time. It is NOT thread-safe.
 109  */
 110 @VisibleForTesting
 111 // non-final for mocking
 112 public class ShardDataTree extends ShardDataTreeTransactionParent {
 113     private static final class CommitEntry {
 114         final SimpleShardDataTreeCohort cohort;
 115         long lastAccess;
 116
 117         CommitEntry(final SimpleShardDataTreeCohort cohort, final long now) {
 118             this.cohort = requireNonNull(cohort);
 119             lastAccess = now;
 120         }
 121
 122         @Override
 123         public String toString() {
 124             return "CommitEntry [tx=" + cohort.getIdentifier() + ", state=" + cohort.getState() + "]";
 125         }
 126     }
 127
 128     private static final Timeout COMMIT_STEP_TIMEOUT = new Timeout(FiniteDuration.create(5, TimeUnit.SECONDS));
 129     private static final Logger LOG = LoggerFactory.getLogger(ShardDataTree.class);
 130
 131     /**
 132      * Process this many transactions in a single batched run. If we exceed this limit, we need to schedule later
 133      * execution to finish up the batch. This is necessary in case of a long list of transactions which progress
 134      * immediately through their preCommit phase -- if that happens, their completion eats up stack frames and could
 135      * result in StackOverflowError.
 136      */
 137     private static final int MAX_TRANSACTION_BATCH = 100;
 138
 139     private final Map<LocalHistoryIdentifier, ShardDataTreeTransactionChain> transactionChains = new HashMap<>();
 140     private final DataTreeCohortActorRegistry cohortRegistry = new DataTreeCohortActorRegistry();
 141     private final Deque<CommitEntry> pendingTransactions = new ArrayDeque<>();
 142     private final Queue<CommitEntry> pendingCommits = new ArrayDeque<>();
 143     private final Queue<CommitEntry> pendingFinishCommits = new ArrayDeque<>();
 144
 145     /**
 146      * Callbacks that need to be invoked once a payload is replicated.
 147      */
 148     private final Map<Payload, Runnable> replicationCallbacks = new HashMap<>();
 149
 150     private final ShardDataTreeChangeListenerPublisher treeChangeListenerPublisher;
 151     private final Collection<ShardDataTreeMetadata<?>> metadata;
 152     private final DataTree dataTree;
 153     private final String logContext;
 154     private final Shard shard;
 155     private Runnable runOnPendingTransactionsComplete;
 156
 157     /**
 158      * Optimistic {@link DataTreeCandidate} preparation. Since our DataTree implementation is a
 159      * {@link DataTree}, each {@link DataTreeCandidate} is also a {@link DataTreeTip}, e.g. another
 160      * candidate can be prepared on top of it. They still need to be committed in sequence. Here we track the current
 161      * tip of the data tree, which is the last DataTreeCandidate we have in flight, or the DataTree itself.
 162      */
 163     private DataTreeTip tip;
 164
 165     private SchemaContext schemaContext;
 166     private DataSchemaContextTree dataSchemaContext;
 167
 168     private int currentTransactionBatch;
 169
 170     ShardDataTree(final Shard shard, final EffectiveModelContext schemaContext, final DataTree dataTree,
 171             final ShardDataTreeChangeListenerPublisher treeChangeListenerPublisher,
 172             final String logContext,
 173             final ShardDataTreeMetadata<?>... metadata) {
 174         this.dataTree = requireNonNull(dataTree);
 175         updateSchemaContext(schemaContext);
 176
 177         this.shard = requireNonNull(shard);
 178         this.treeChangeListenerPublisher = requireNonNull(treeChangeListenerPublisher);
 179         this.logContext = requireNonNull(logContext);
 180         this.metadata = ImmutableList.copyOf(metadata);
 181         tip = dataTree;
 182     }
 183
 184     ShardDataTree(final Shard shard, final EffectiveModelContext schemaContext, final TreeType treeType,
 185             final YangInstanceIdentifier root,
 186             final ShardDataTreeChangeListenerPublisher treeChangeListenerPublisher,
 187             final String logContext,
 188             final ShardDataTreeMetadata<?>... metadata) {
 189         this(shard, schemaContext, createDataTree(treeType, root), treeChangeListenerPublisher, logContext, metadata);
 190     }
 191
 192     private static DataTree createDataTree(final TreeType treeType, final YangInstanceIdentifier root) {
 193         final DataTreeConfiguration baseConfig = DataTreeConfiguration.getDefault(treeType);
 194         return new InMemoryDataTreeFactory().create(new DataTreeConfiguration.Builder(baseConfig.getTreeType())
 195                 .setMandatoryNodesValidation(baseConfig.isMandatoryNodesValidationEnabled())
 196                 .setUniqueIndexes(baseConfig.isUniqueIndexEnabled())
 197                 .setRootPath(root)
 198                 .build());
 199     }
 200
 201     @VisibleForTesting
 202     public ShardDataTree(final Shard shard, final EffectiveModelContext schemaContext, final TreeType treeType) {
 203         this(shard, schemaContext, treeType, YangInstanceIdentifier.empty(),
 204                 new DefaultShardDataTreeChangeListenerPublisher(""), "");
 205     }
 206
 207     final String logContext() {
 208         return logContext;
 209     }
 210
 211     final long readTime() {
 212         return shard.ticker().read();
 213     }
 214
 215     final DataTree getDataTree() {
 216         return dataTree;
 217     }
 218
 219     @VisibleForTesting
 220     final SchemaContext getSchemaContext() {
 221         return schemaContext;
 222     }
 223
 224     final void updateSchemaContext(final @NonNull EffectiveModelContext newSchemaContext) {
 225         dataTree.setEffectiveModelContext(newSchemaContext);
 226         schemaContext = newSchemaContext;
 227         dataSchemaContext = DataSchemaContextTree.from(newSchemaContext);
 228     }
 229
 230     final void resetTransactionBatch() {
 231         currentTransactionBatch = 0;
 232     }
 233
 234     /**
 235      * Take a snapshot of current state for later recovery.
 236      *
 237      * @return A state snapshot
 238      */
 239     @NonNull ShardDataTreeSnapshot takeStateSnapshot() {
 240         final NormalizedNode rootNode = dataTree.takeSnapshot().readNode(YangInstanceIdentifier.empty()).get();
 241         final Builder<Class<? extends ShardDataTreeSnapshotMetadata<?>>, ShardDataTreeSnapshotMetadata<?>> metaBuilder =
 242                 ImmutableMap.builder();
 243
 244         for (ShardDataTreeMetadata<?> m : metadata) {
 245             final ShardDataTreeSnapshotMetadata<?> meta = m.toSnapshot();
 246             if (meta != null) {
 247                 metaBuilder.put(meta.getType(), meta);
 248             }
 249         }
 250
 251         return new MetadataShardDataTreeSnapshot(rootNode, metaBuilder.build());
 252     }
 253
 254     private boolean anyPendingTransactions() {
 255         return !pendingTransactions.isEmpty() || !pendingCommits.isEmpty() || !pendingFinishCommits.isEmpty();
 256     }
 257
 258     private void applySnapshot(final @NonNull ShardDataTreeSnapshot snapshot,
 259             final UnaryOperator<DataTreeModification> wrapper) throws DataValidationFailedException {
 260         final Stopwatch elapsed = Stopwatch.createStarted();
 261
 262         if (anyPendingTransactions()) {
 263             LOG.warn("{}: applying state snapshot with pending transactions", logContext);
 264         }
 265
 266         final Map<Class<? extends ShardDataTreeSnapshotMetadata<?>>, ShardDataTreeSnapshotMetadata<?>> snapshotMeta;
 267         if (snapshot instanceof MetadataShardDataTreeSnapshot) {
 268             snapshotMeta = ((MetadataShardDataTreeSnapshot) snapshot).getMetadata();
 269         } else {
 270             snapshotMeta = ImmutableMap.of();
 271         }
 272
 273         for (ShardDataTreeMetadata<?> m : metadata) {
 274             final ShardDataTreeSnapshotMetadata<?> s = snapshotMeta.get(m.getSupportedType());
 275             if (s != null) {
 276                 m.applySnapshot(s);
 277             } else {
 278                 m.reset();
 279             }
 280         }
 281
 282         final DataTreeModification unwrapped = dataTree.takeSnapshot().newModification();
 283         final DataTreeModification mod = wrapper.apply(unwrapped);
 284         // delete everything first
 285         mod.delete(YangInstanceIdentifier.empty());
 286
 287         final Optional<NormalizedNode> maybeNode = snapshot.getRootNode();
 288         if (maybeNode.isPresent()) {
 289             // Add everything from the remote node back
 290             mod.write(YangInstanceIdentifier.empty(), maybeNode.get());
 291         }
 292         mod.ready();
 293
 294         dataTree.validate(unwrapped);
 295         DataTreeCandidateTip candidate = dataTree.prepare(unwrapped);
 296         dataTree.commit(candidate);
 297         notifyListeners(candidate);
 298
 299         LOG.debug("{}: state snapshot applied in {}", logContext, elapsed);
 300     }
 301
 302     /**
 303      * Apply a snapshot coming from the leader. This method assumes the leader and follower SchemaContexts match and
 304      * does not perform any pruning.
 305      *
 306      * @param snapshot Snapshot that needs to be applied
 307      * @throws DataValidationFailedException when the snapshot fails to apply
 308      */
 309     final void applySnapshot(final @NonNull ShardDataTreeSnapshot snapshot) throws DataValidationFailedException {
 310         // TODO: we should be taking ShardSnapshotState here and performing forward-compatibility translation
 311         applySnapshot(snapshot, UnaryOperator.identity());
 312     }
 313
 314     /**
 315      * Apply a snapshot coming from recovery. This method does not assume the SchemaContexts match and performs data
 316      * pruning in an attempt to adjust the state to our current SchemaContext.
 317      *
 318      * @param snapshot Snapshot that needs to be applied
 319      * @throws DataValidationFailedException when the snapshot fails to apply
 320      */
 321     final void applyRecoverySnapshot(final @NonNull ShardSnapshotState snapshot) throws DataValidationFailedException {
 322         // TODO: we should be able to reuse the pruner, provided we are not reentrant
 323         final ReusableNormalizedNodePruner pruner = ReusableNormalizedNodePruner.forDataSchemaContext(
 324             dataSchemaContext);
 325         if (snapshot.needsMigration()) {
 326             final ReusableNormalizedNodePruner uintPruner = pruner.withUintAdaption();
 327             applySnapshot(snapshot.getSnapshot(),
 328                 delegate -> new PruningDataTreeModification.Proactive(delegate, dataTree, uintPruner));
 329         } else {
 330             applySnapshot(snapshot.getSnapshot(),
 331                 delegate -> new PruningDataTreeModification.Reactive(delegate, dataTree, pruner));
 332         }
 333     }
 334
 335     @SuppressWarnings("checkstyle:IllegalCatch")
 336     private void applyRecoveryCandidate(final CommitTransactionPayload payload) throws IOException {
 337         final Entry<TransactionIdentifier, DataTreeCandidateWithVersion> entry = payload.acquireCandidate();
 338         final DataTreeModification unwrapped = dataTree.takeSnapshot().newModification();
 339         final PruningDataTreeModification mod = createPruningModification(unwrapped,
 340             NormalizedNodeStreamVersion.MAGNESIUM.compareTo(entry.getValue().getVersion()) > 0);
 341
 342         DataTreeCandidates.applyToModification(mod, entry.getValue().getCandidate());
 343         mod.ready();
 344         LOG.trace("{}: Applying recovery modification {}", logContext, unwrapped);
 345
 346         try {
 347             dataTree.validate(unwrapped);
 348             dataTree.commit(dataTree.prepare(unwrapped));
 349         } catch (Exception e) {
 350             File file = new File(System.getProperty("karaf.data", "."),
 351                     "failed-recovery-payload-" + logContext + ".out");
 352             DataTreeModificationOutput.toFile(file, unwrapped);
 353             throw new IllegalStateException(String.format(
 354                     "%s: Failed to apply recovery payload. Modification data was written to file %s",
 355                     logContext, file), e);
 356         }
 357
 358         allMetadataCommittedTransaction(entry.getKey());
 359     }
 360
 361     private PruningDataTreeModification createPruningModification(final DataTreeModification unwrapped,
 362             final boolean uintAdapting) {
 363         // TODO: we should be able to reuse the pruner, provided we are not reentrant
 364         final ReusableNormalizedNodePruner pruner = ReusableNormalizedNodePruner.forDataSchemaContext(
 365             dataSchemaContext);
 366         return uintAdapting ? new PruningDataTreeModification.Proactive(unwrapped, dataTree, pruner.withUintAdaption())
 367                 : new PruningDataTreeModification.Reactive(unwrapped, dataTree, pruner);
 368     }
 369
 370     /**
 371      * Apply a payload coming from recovery. This method does not assume the SchemaContexts match and performs data
 372      * pruning in an attempt to adjust the state to our current SchemaContext.
 373      *
 374      * @param payload Payload
 375      * @throws IOException when the snapshot fails to deserialize
 376      * @throws DataValidationFailedException when the snapshot fails to apply
 377      */
 378     final void applyRecoveryPayload(final @NonNull Payload payload) throws IOException {
 379         if (payload instanceof CommitTransactionPayload) {
 380             applyRecoveryCandidate((CommitTransactionPayload) payload);
 381         } else if (payload instanceof AbortTransactionPayload) {
 382             allMetadataAbortedTransaction(((AbortTransactionPayload) payload).getIdentifier());
 383         } else if (payload instanceof PurgeTransactionPayload) {
 384             allMetadataPurgedTransaction(((PurgeTransactionPayload) payload).getIdentifier());
 385         } else if (payload instanceof CreateLocalHistoryPayload) {
 386             allMetadataCreatedLocalHistory(((CreateLocalHistoryPayload) payload).getIdentifier());
 387         } else if (payload instanceof CloseLocalHistoryPayload) {
 388             allMetadataClosedLocalHistory(((CloseLocalHistoryPayload) payload).getIdentifier());
 389         } else if (payload instanceof PurgeLocalHistoryPayload) {
 390             allMetadataPurgedLocalHistory(((PurgeLocalHistoryPayload) payload).getIdentifier());
 391         } else if (payload instanceof SkipTransactionsPayload) {
 392             allMetadataSkipTransactions((SkipTransactionsPayload) payload);
 393         } else {
 394             LOG.debug("{}: ignoring unhandled payload {}", logContext, payload);
 395         }
 396     }
 397
 398     private void applyReplicatedCandidate(final CommitTransactionPayload payload)
 399             throws DataValidationFailedException, IOException {
 400         final Entry<TransactionIdentifier, DataTreeCandidateWithVersion> entry = payload.acquireCandidate();
 401         final TransactionIdentifier identifier = entry.getKey();
 402         LOG.debug("{}: Applying foreign transaction {}", logContext, identifier);
 403
 404         final DataTreeModification mod = dataTree.takeSnapshot().newModification();
 405         // TODO: check version here, which will enable us to perform forward-compatibility transformations
 406         DataTreeCandidates.applyToModification(mod, entry.getValue().getCandidate());
 407         mod.ready();
 408
 409         LOG.trace("{}: Applying foreign modification {}", logContext, mod);
 410         dataTree.validate(mod);
 411         final DataTreeCandidate candidate = dataTree.prepare(mod);
 412         dataTree.commit(candidate);
 413
 414         allMetadataCommittedTransaction(identifier);
 415         notifyListeners(candidate);
 416     }
 417
 418     /**
 419      * Apply a payload coming from the leader, which could actually be us. This method assumes the leader and follower
 420      * SchemaContexts match and does not perform any pruning.
 421      *
 422      * @param identifier Payload identifier as returned from RaftActor
 423      * @param payload Payload
 424      * @throws IOException when the snapshot fails to deserialize
 425      * @throws DataValidationFailedException when the snapshot fails to apply
 426      */
 427     final void applyReplicatedPayload(final Identifier identifier, final Payload payload) throws IOException,
 428             DataValidationFailedException {
 429         /*
 430          * This is a bit more involved than it needs to be due to to the fact we do not want to be touching the payload
 431          * if we are the leader and it has originated with us.
 432          *
 433          * The identifier will only ever be non-null when we were the leader which achieved consensus. Unfortunately,
 434          * though, this may not be the case anymore, as we are being called some time afterwards and we may not be
 435          * acting in that capacity anymore.
 436          *
 437          * In any case, we know that this is an entry coming from replication, hence we can be sure we will not observe
 438          * pre-Boron state -- which limits the number of options here.
 439          */
 440         if (payload instanceof CommitTransactionPayload) {
 441             if (identifier == null) {
 442                 applyReplicatedCandidate((CommitTransactionPayload) payload);
 443             } else {
 444                 verify(identifier instanceof TransactionIdentifier);
 445                 // if we did not track this transaction before, it means that it came from another leader and we are in
 446                 // the process of commiting it while in PreLeader state. That means that it hasnt yet been committed to
 447                 // the local DataTree and would be lost if it was only applied via payloadReplicationComplete().
 448                 if (!payloadReplicationComplete((TransactionIdentifier) identifier)) {
 449                     applyReplicatedCandidate((CommitTransactionPayload) payload);
 450                 }
 451             }
 452
 453             // make sure acquireCandidate() is the last call touching the payload data as we want it to be GC-ed.
 454             checkRootOverwrite(((CommitTransactionPayload) payload).acquireCandidate().getValue()
 455                     .getCandidate());
 456         } else if (payload instanceof AbortTransactionPayload) {
 457             if (identifier != null) {
 458                 payloadReplicationComplete((AbortTransactionPayload) payload);
 459             }
 460             allMetadataAbortedTransaction(((AbortTransactionPayload) payload).getIdentifier());
 461         } else if (payload instanceof PurgeTransactionPayload) {
 462             if (identifier != null) {
 463                 payloadReplicationComplete((PurgeTransactionPayload) payload);
 464             }
 465             allMetadataPurgedTransaction(((PurgeTransactionPayload) payload).getIdentifier());
 466         } else if (payload instanceof CloseLocalHistoryPayload) {
 467             if (identifier != null) {
 468                 payloadReplicationComplete((CloseLocalHistoryPayload) payload);
 469             }
 470             allMetadataClosedLocalHistory(((CloseLocalHistoryPayload) payload).getIdentifier());
 471         } else if (payload instanceof CreateLocalHistoryPayload) {
 472             if (identifier != null) {
 473                 payloadReplicationComplete((CreateLocalHistoryPayload)payload);
 474             }
 475             allMetadataCreatedLocalHistory(((CreateLocalHistoryPayload) payload).getIdentifier());
 476         } else if (payload instanceof PurgeLocalHistoryPayload) {
 477             if (identifier != null) {
 478                 payloadReplicationComplete((PurgeLocalHistoryPayload)payload);
 479             }
 480             allMetadataPurgedLocalHistory(((PurgeLocalHistoryPayload) payload).getIdentifier());
 481         } else if (payload instanceof SkipTransactionsPayload) {
 482             if (identifier != null) {
 483                 payloadReplicationComplete((SkipTransactionsPayload)payload);
 484             }
 485             allMetadataSkipTransactions((SkipTransactionsPayload) payload);
 486         } else {
 487             LOG.warn("{}: ignoring unhandled identifier {} payload {}", logContext, identifier, payload);
 488         }
 489     }
 490
 491     private void checkRootOverwrite(final DataTreeCandidate candidate) {
 492         final DatastoreContext datastoreContext = shard.getDatastoreContext();
 493         if (!datastoreContext.isSnapshotOnRootOverwrite()) {
 494             return;
 495         }
 496
 497         if (!datastoreContext.isPersistent()) {
 498             // FIXME: why don't we want a snapshot in non-persistent state?
 499             return;
 500         }
 501
 502         // top level container ie "/"
 503         if (candidate.getRootPath().isEmpty()
 504                 && candidate.getRootNode().getModificationType() == ModificationType.WRITE) {
 505             LOG.debug("{}: shard root overwritten, enqueuing snapshot", logContext);
 506             shard.self().tell(new InitiateCaptureSnapshot(), noSender());
 507         }
 508     }
 509
 510     private void replicatePayload(final Identifier id, final Payload payload, final @Nullable Runnable callback) {
 511         if (callback != null) {
 512             replicationCallbacks.put(payload, callback);
 513         }
 514         shard.persistPayload(id, payload, true);
 515     }
 516
 517     private void payloadReplicationComplete(final AbstractIdentifiablePayload<?> payload) {
 518         final Runnable callback = replicationCallbacks.remove(payload);
 519         if (callback != null) {
 520             LOG.debug("{}: replication of {} completed, invoking {}", logContext, payload.getIdentifier(), callback);
 521             callback.run();
 522         } else {
 523             LOG.debug("{}: replication of {} has no callback", logContext, payload.getIdentifier());
 524         }
 525     }
 526
 527     private boolean payloadReplicationComplete(final TransactionIdentifier txId) {
 528         final CommitEntry current = pendingFinishCommits.peek();
 529         if (current == null) {
 530             LOG.warn("{}: No outstanding transactions, ignoring consensus on transaction {}", logContext, txId);
 531             allMetadataCommittedTransaction(txId);
 532             return false;
 533         }
 534
 535         if (!current.cohort.getIdentifier().equals(txId)) {
 536             LOG.debug("{}: Head of pendingFinishCommits queue is {}, ignoring consensus on transaction {}", logContext,
 537                 current.cohort.getIdentifier(), txId);
 538             allMetadataCommittedTransaction(txId);
 539             return false;
 540         }
 541
 542         finishCommit(current.cohort);
 543         return true;
 544     }
 545
 546     private void allMetadataAbortedTransaction(final TransactionIdentifier txId) {
 547         for (ShardDataTreeMetadata<?> m : metadata) {
 548             m.onTransactionAborted(txId);
 549         }
 550     }
 551
 552     private void allMetadataCommittedTransaction(final TransactionIdentifier txId) {
 553         for (ShardDataTreeMetadata<?> m : metadata) {
 554             m.onTransactionCommitted(txId);
 555         }
 556     }
 557
 558     private void allMetadataPurgedTransaction(final TransactionIdentifier txId) {
 559         for (ShardDataTreeMetadata<?> m : metadata) {
 560             m.onTransactionPurged(txId);
 561         }
 562     }
 563
 564     private void allMetadataCreatedLocalHistory(final LocalHistoryIdentifier historyId) {
 565         for (ShardDataTreeMetadata<?> m : metadata) {
 566             m.onHistoryCreated(historyId);
 567         }
 568     }
 569
 570     private void allMetadataClosedLocalHistory(final LocalHistoryIdentifier historyId) {
 571         for (ShardDataTreeMetadata<?> m : metadata) {
 572             m.onHistoryClosed(historyId);
 573         }
 574     }
 575
 576     private void allMetadataPurgedLocalHistory(final LocalHistoryIdentifier historyId) {
 577         for (ShardDataTreeMetadata<?> m : metadata) {
 578             m.onHistoryPurged(historyId);
 579         }
 580     }
 581
 582     private void allMetadataSkipTransactions(final SkipTransactionsPayload payload) {
 583         final var historyId = payload.getIdentifier();
 584         final var txIds = payload.getTransactionIds();
 585         for (ShardDataTreeMetadata<?> m : metadata) {
 586             m.onTransactionsSkipped(historyId, txIds);
 587         }
 588     }
 589
 590     /**
 591      * Create a transaction chain for specified history. Unlike {@link #ensureTransactionChain(LocalHistoryIdentifier)},
 592      * this method is used for re-establishing state when we are taking over
 593      *
 594      * @param historyId Local history identifier
 595      * @param closed True if the chain should be created in closed state (i.e. pending purge)
 596      * @return Transaction chain handle
 597      */
 598     final ShardDataTreeTransactionChain recreateTransactionChain(final LocalHistoryIdentifier historyId,
 599             final boolean closed) {
 600         final ShardDataTreeTransactionChain ret = new ShardDataTreeTransactionChain(historyId, this);
 601         final ShardDataTreeTransactionChain existing = transactionChains.putIfAbsent(historyId, ret);
 602         checkState(existing == null, "Attempted to recreate chain %s, but %s already exists", historyId, existing);
 603         return ret;
 604     }
 605
 606     final ShardDataTreeTransactionChain ensureTransactionChain(final LocalHistoryIdentifier historyId,
 607             final @Nullable Runnable callback) {
 608         ShardDataTreeTransactionChain chain = transactionChains.get(historyId);
 609         if (chain == null) {
 610             chain = new ShardDataTreeTransactionChain(historyId, this);
 611             transactionChains.put(historyId, chain);
 612             replicatePayload(historyId, CreateLocalHistoryPayload.create(
 613                     historyId, shard.getDatastoreContext().getInitialPayloadSerializedBufferCapacity()), callback);
 614         } else if (callback != null) {
 615             callback.run();
 616         }
 617
 618         return chain;
 619     }
 620
 621     final ReadOnlyShardDataTreeTransaction newReadOnlyTransaction(final TransactionIdentifier txId) {
 622         shard.getShardMBean().incrementReadOnlyTransactionCount();
 623
 624         if (txId.getHistoryId().getHistoryId() == 0) {
 625             return new ReadOnlyShardDataTreeTransaction(this, txId, dataTree.takeSnapshot());
 626         }
 627
 628         return ensureTransactionChain(txId.getHistoryId(), null).newReadOnlyTransaction(txId);
 629     }
 630
 631     final ReadWriteShardDataTreeTransaction newReadWriteTransaction(final TransactionIdentifier txId) {
 632         shard.getShardMBean().incrementReadWriteTransactionCount();
 633
 634         if (txId.getHistoryId().getHistoryId() == 0) {
 635             return new ReadWriteShardDataTreeTransaction(ShardDataTree.this, txId, dataTree.takeSnapshot()
 636                     .newModification());
 637         }
 638
 639         return ensureTransactionChain(txId.getHistoryId(), null).newReadWriteTransaction(txId);
 640     }
 641
 642     @VisibleForTesting
 643     final void notifyListeners(final DataTreeCandidate candidate) {
 644         treeChangeListenerPublisher.publishChanges(candidate);
 645     }
 646
 647     /**
 648      * Immediately purge all state relevant to leader. This includes all transaction chains and any scheduled
 649      * replication callbacks.
 650      */
 651     final void purgeLeaderState() {
 652         for (ShardDataTreeTransactionChain chain : transactionChains.values()) {
 653             chain.close();
 654         }
 655
 656         transactionChains.clear();
 657         replicationCallbacks.clear();
 658     }
 659
 660     /**
 661      * Close a single transaction chain.
 662      *
 663      * @param id History identifier
 664      * @param callback Callback to invoke upon completion, may be null
 665      */
 666     final void closeTransactionChain(final LocalHistoryIdentifier id, final @Nullable Runnable callback) {
 667         if (commonCloseTransactionChain(id, callback)) {
 668             replicatePayload(id, CloseLocalHistoryPayload.create(id,
 669                 shard.getDatastoreContext().getInitialPayloadSerializedBufferCapacity()), callback);
 670         }
 671     }
 672
 673     /**
 674      * Close a single transaction chain which is received through ask-based protocol. It does not keep a commit record.
 675      *
 676      * @param id History identifier
 677      */
 678     final void closeTransactionChain(final LocalHistoryIdentifier id) {
 679         commonCloseTransactionChain(id, null);
 680     }
 681
 682     private boolean commonCloseTransactionChain(final LocalHistoryIdentifier id, final @Nullable Runnable callback) {
 683         final ShardDataTreeTransactionChain chain = transactionChains.get(id);
 684         if (chain == null) {
 685             LOG.debug("{}: Closing non-existent transaction chain {}", logContext, id);
 686             if (callback != null) {
 687                 callback.run();
 688             }
 689             return false;
 690         }
 691
 692         chain.close();
 693         return true;
 694     }
 695
 696     /**
 697      * Purge a single transaction chain.
 698      *
 699      * @param id History identifier
 700      * @param callback Callback to invoke upon completion, may be null
 701      */
 702     final void purgeTransactionChain(final LocalHistoryIdentifier id, final @Nullable Runnable callback) {
 703         final ShardDataTreeTransactionChain chain = transactionChains.remove(id);
 704         if (chain == null) {
 705             LOG.debug("{}: Purging non-existent transaction chain {}", logContext, id);
 706             if (callback != null) {
 707                 callback.run();
 708             }
 709             return;
 710         }
 711
 712         replicatePayload(id, PurgeLocalHistoryPayload.create(
 713                 id, shard.getDatastoreContext().getInitialPayloadSerializedBufferCapacity()), callback);
 714     }
 715
 716     final void skipTransactions(final LocalHistoryIdentifier id, final ImmutableUnsignedLongSet transactionIds,
 717             final Runnable callback) {
 718         final ShardDataTreeTransactionChain chain = transactionChains.get(id);
 719         if (chain == null) {
 720             LOG.debug("{}: Skipping on non-existent transaction chain {}", logContext, id);
 721             if (callback != null) {
 722                 callback.run();
 723             }
 724             return;
 725         }
 726
 727         replicatePayload(id, SkipTransactionsPayload.create(id, transactionIds,
 728             shard.getDatastoreContext().getInitialPayloadSerializedBufferCapacity()), callback);
 729     }
 730
 731     final Optional<DataTreeCandidate> readCurrentData() {
 732         return dataTree.takeSnapshot().readNode(YangInstanceIdentifier.empty())
 733                 .map(state -> DataTreeCandidates.fromNormalizedNode(YangInstanceIdentifier.empty(), state));
 734     }
 735
 736     final void registerTreeChangeListener(final YangInstanceIdentifier path, final DOMDataTreeChangeListener listener,
 737             final Optional<DataTreeCandidate> initialState,
 738             final Consumer<ListenerRegistration<DOMDataTreeChangeListener>> onRegistration) {
 739         treeChangeListenerPublisher.registerTreeChangeListener(path, listener, initialState, onRegistration);
 740     }
 741
 742     final int getQueueSize() {
 743         return pendingTransactions.size() + pendingCommits.size() + pendingFinishCommits.size();
 744     }
 745
 746     @Override
 747     final void abortTransaction(final AbstractShardDataTreeTransaction<?> transaction, final Runnable callback) {
 748         final TransactionIdentifier id = transaction.getIdentifier();
 749         LOG.debug("{}: aborting transaction {}", logContext, id);
 750         replicatePayload(id, AbortTransactionPayload.create(
 751                 id, shard.getDatastoreContext().getInitialPayloadSerializedBufferCapacity()), callback);
 752     }
 753
 754     @Override
 755     final void abortFromTransactionActor(final AbstractShardDataTreeTransaction<?> transaction) {
 756         // No-op for free-standing transactions
 757     }
 758
 759     @Override
 760     final ShardDataTreeCohort finishTransaction(final ReadWriteShardDataTreeTransaction transaction,
 761             final Optional<SortedSet<String>> participatingShardNames) {
 762         final DataTreeModification snapshot = transaction.getSnapshot();
 763         final TransactionIdentifier id = transaction.getIdentifier();
 764         LOG.debug("{}: readying transaction {}", logContext, id);
 765         snapshot.ready();
 766         LOG.debug("{}: transaction {} ready", logContext, id);
 767
 768         return createReadyCohort(transaction.getIdentifier(), snapshot, participatingShardNames);
 769     }
 770
 771     final void purgeTransaction(final TransactionIdentifier id, final Runnable callback) {
 772         LOG.debug("{}: purging transaction {}", logContext, id);
 773         replicatePayload(id, PurgeTransactionPayload.create(
 774                 id, shard.getDatastoreContext().getInitialPayloadSerializedBufferCapacity()), callback);
 775     }
 776
 777     @VisibleForTesting
 778     public final Optional<NormalizedNode> readNode(final YangInstanceIdentifier path) {
 779         return dataTree.takeSnapshot().readNode(path);
 780     }
 781
 782     final DataTreeSnapshot takeSnapshot() {
 783         return dataTree.takeSnapshot();
 784     }
 785
 786     @VisibleForTesting
 787     final DataTreeModification newModification() {
 788         return dataTree.takeSnapshot().newModification();
 789     }
 790
 791     final Collection<ShardDataTreeCohort> getAndClearPendingTransactions() {
 792         Collection<ShardDataTreeCohort> ret = new ArrayList<>(getQueueSize());
 793
 794         for (CommitEntry entry: pendingFinishCommits) {
 795             ret.add(entry.cohort);
 796         }
 797
 798         for (CommitEntry entry: pendingCommits) {
 799             ret.add(entry.cohort);
 800         }
 801
 802         for (CommitEntry entry: pendingTransactions) {
 803             ret.add(entry.cohort);
 804         }
 805
 806         pendingFinishCommits.clear();
 807         pendingCommits.clear();
 808         pendingTransactions.clear();
 809         tip = dataTree;
 810         return ret;
 811     }
 812
 813     /**
 814      * Called some time after {@link #processNextPendingTransaction()} decides to stop processing.
 815      */
 816     final void resumeNextPendingTransaction() {
 817         LOG.debug("{}: attempting to resume transaction processing", logContext);
 818         processNextPending();
 819     }
 820
 821     @SuppressWarnings("checkstyle:IllegalCatch")
 822     private void processNextPendingTransaction() {
 823         ++currentTransactionBatch;
 824         if (currentTransactionBatch > MAX_TRANSACTION_BATCH) {
 825             LOG.debug("{}: Already processed {}, scheduling continuation", logContext, currentTransactionBatch);
 826             shard.scheduleNextPendingTransaction();
 827             return;
 828         }
 829
 830         processNextPending(pendingTransactions, State.CAN_COMMIT_PENDING, entry -> {
 831             final SimpleShardDataTreeCohort cohort = entry.cohort;
 832             final DataTreeModification modification = cohort.getDataTreeModification();
 833
 834             LOG.debug("{}: Validating transaction {}", logContext, cohort.getIdentifier());
 835             Exception cause;
 836             try {
 837                 tip.validate(modification);
 838                 LOG.debug("{}: Transaction {} validated", logContext, cohort.getIdentifier());
 839                 cohort.successfulCanCommit();
 840                 entry.lastAccess = readTime();
 841                 return;
 842             } catch (ConflictingModificationAppliedException e) {
 843                 LOG.warn("{}: Store Tx {}: Conflicting modification for path {}.", logContext, cohort.getIdentifier(),
 844                     e.getPath());
 845                 cause = new OptimisticLockFailedException("Optimistic lock failed for path " + e.getPath(), e);
 846             } catch (DataValidationFailedException e) {
 847                 LOG.warn("{}: Store Tx {}: Data validation failed for path {}.", logContext, cohort.getIdentifier(),
 848                     e.getPath(), e);
 849
 850                 // For debugging purposes, allow dumping of the modification. Coupled with the above
 851                 // precondition log, it should allow us to understand what went on.
 852                 LOG.debug("{}: Store Tx {}: modifications: {}", logContext, cohort.getIdentifier(), modification);
 853                 LOG.trace("{}: Current tree: {}", logContext, dataTree);
 854                 cause = new TransactionCommitFailedException("Data did not pass validation for path " + e.getPath(), e);
 855             } catch (Exception e) {
 856                 LOG.warn("{}: Unexpected failure in validation phase", logContext, e);
 857                 cause = e;
 858             }
 859
 860             // Failure path: propagate the failure, remove the transaction from the queue and loop to the next one
 861             pendingTransactions.poll().cohort.failedCanCommit(cause);
 862         });
 863     }
 864
 865     private void processNextPending() {
 866         processNextPendingCommit();
 867         processNextPendingTransaction();
 868     }
 869
 870     private void processNextPending(final Queue<CommitEntry> queue, final State allowedState,
 871             final Consumer<CommitEntry> processor) {
 872         while (!queue.isEmpty()) {
 873             final CommitEntry entry = queue.peek();
 874             final SimpleShardDataTreeCohort cohort = entry.cohort;
 875
 876             if (cohort.isFailed()) {
 877                 LOG.debug("{}: Removing failed transaction {}", logContext, cohort.getIdentifier());
 878                 queue.remove();
 879                 continue;
 880             }
 881
 882             if (cohort.getState() == allowedState) {
 883                 processor.accept(entry);
 884             }
 885
 886             break;
 887         }
 888
 889         maybeRunOperationOnPendingTransactionsComplete();
 890     }
 891
 892     private void processNextPendingCommit() {
 893         processNextPending(pendingCommits, State.COMMIT_PENDING,
 894             entry -> startCommit(entry.cohort, entry.cohort.getCandidate()));
 895     }
 896
 897     private boolean peekNextPendingCommit() {
 898         final CommitEntry first = pendingCommits.peek();
 899         return first != null && first.cohort.getState() == State.COMMIT_PENDING;
 900     }
 901
 902     // non-final for mocking
 903     void startCanCommit(final SimpleShardDataTreeCohort cohort) {
 904         final CommitEntry head = pendingTransactions.peek();
 905         if (head == null) {
 906             LOG.warn("{}: No transactions enqueued while attempting to start canCommit on {}", logContext, cohort);
 907             return;
 908         }
 909         if (!cohort.equals(head.cohort)) {
 910             // The tx isn't at the head of the queue so we can't start canCommit at this point. Here we check if this
 911             // tx should be moved ahead of other tx's in the READY state in the pendingTransactions queue. If this tx
 912             // has other participating shards, it could deadlock with other tx's accessing the same shards
 913             // depending on the order the tx's are readied on each shard
 914             // (see https://jira.opendaylight.org/browse/CONTROLLER-1836). Therefore, if the preceding participating
 915             // shard names for a preceding pending tx, call it A, in the queue matches that of this tx, then this tx
 916             // is allowed to be moved ahead of tx A in the queue so it is processed first to avoid potential deadlock
 917             // if tx A is behind this tx in the pendingTransactions queue for a preceding shard. In other words, since
 918             // canCommmit for this tx was requested before tx A, honor that request. If this tx is moved to the head of
 919             // the queue as a result, then proceed with canCommit.
 920
 921             Collection<String> precedingShardNames = extractPrecedingShardNames(cohort.getParticipatingShardNames());
 922             if (precedingShardNames.isEmpty()) {
 923                 LOG.debug("{}: Tx {} is scheduled for canCommit step", logContext, cohort.getIdentifier());
 924                 return;
 925             }
 926
 927             LOG.debug("{}: Evaluating tx {} for canCommit -  preceding participating shard names {}",
 928                     logContext, cohort.getIdentifier(), precedingShardNames);
 929             final Iterator<CommitEntry> iter = pendingTransactions.iterator();
 930             int index = -1;
 931             int moveToIndex = -1;
 932             while (iter.hasNext()) {
 933                 final CommitEntry entry = iter.next();
 934                 ++index;
 935
 936                 if (cohort.equals(entry.cohort)) {
 937                     if (moveToIndex < 0) {
 938                         LOG.debug("{}: Not moving tx {} - cannot proceed with canCommit",
 939                                 logContext, cohort.getIdentifier());
 940                         return;
 941                     }
 942
 943                     LOG.debug("{}: Moving {} to index {} in the pendingTransactions queue",
 944                             logContext, cohort.getIdentifier(), moveToIndex);
 945                     iter.remove();
 946                     insertEntry(pendingTransactions, entry, moveToIndex);
 947
 948                     if (!cohort.equals(pendingTransactions.peek().cohort)) {
 949                         LOG.debug("{}: Tx {} is not at the head of the queue - cannot proceed with canCommit",
 950                                 logContext, cohort.getIdentifier());
 951                         return;
 952                     }
 953
 954                     LOG.debug("{}: Tx {} is now at the head of the queue - proceeding with canCommit",
 955                             logContext, cohort.getIdentifier());
 956                     break;
 957                 }
 958
 959                 if (entry.cohort.getState() != State.READY) {
 960                     LOG.debug("{}: Skipping pending transaction {} in state {}",
 961                             logContext, entry.cohort.getIdentifier(), entry.cohort.getState());
 962                     continue;
 963                 }
 964
 965                 final Collection<String> pendingPrecedingShardNames = extractPrecedingShardNames(
 966                         entry.cohort.getParticipatingShardNames());
 967
 968                 if (precedingShardNames.equals(pendingPrecedingShardNames)) {
 969                     if (moveToIndex < 0) {
 970                         LOG.debug("{}: Preceding shard names {} for pending tx {} match - saving moveToIndex {}",
 971                                 logContext, pendingPrecedingShardNames, entry.cohort.getIdentifier(), index);
 972                         moveToIndex = index;
 973                     } else {
 974                         LOG.debug(
 975                             "{}: Preceding shard names {} for pending tx {} match but moveToIndex already set to {}",
 976                             logContext, pendingPrecedingShardNames, entry.cohort.getIdentifier(), moveToIndex);
 977                     }
 978                 } else {
 979                     LOG.debug("{}: Preceding shard names {} for pending tx {} differ - skipping",
 980                         logContext, pendingPrecedingShardNames, entry.cohort.getIdentifier());
 981                 }
 982             }
 983         }
 984
 985         processNextPendingTransaction();
 986     }
 987
 988     private static void insertEntry(final Deque<CommitEntry> queue, final CommitEntry entry, final int atIndex) {
 989         if (atIndex == 0) {
 990             queue.addFirst(entry);
 991             return;
 992         }
 993
 994         LOG.trace("Inserting into Deque at index {}", atIndex);
 995
 996         Deque<CommitEntry> tempStack = new ArrayDeque<>(atIndex);
 997         for (int i = 0; i < atIndex; i++) {
 998             tempStack.push(queue.poll());
 999         }
1000
1001         queue.addFirst(entry);
1002
1003         tempStack.forEach(queue::addFirst);
1004     }
1005
1006     private Collection<String> extractPrecedingShardNames(final Optional<SortedSet<String>> participatingShardNames) {
1007         return participatingShardNames.map((Function<SortedSet<String>, Collection<String>>)
1008             set -> set.headSet(shard.getShardName())).orElse(Collections.<String>emptyList());
1009     }
1010
1011     private void failPreCommit(final Throwable cause) {
1012         shard.getShardMBean().incrementFailedTransactionsCount();
1013         pendingTransactions.poll().cohort.failedPreCommit(cause);
1014         processNextPendingTransaction();
1015     }
1016
1017     // non-final for mocking
1018     @SuppressWarnings("checkstyle:IllegalCatch")
1019     void startPreCommit(final SimpleShardDataTreeCohort cohort) {
1020         final CommitEntry entry = pendingTransactions.peek();
1021         checkState(entry != null, "Attempted to pre-commit of %s when no transactions pending", cohort);
1022
1023         final SimpleShardDataTreeCohort current = entry.cohort;
1024         verify(cohort.equals(current), "Attempted to pre-commit %s while %s is pending", cohort, current);
1025
1026         final TransactionIdentifier currentId = current.getIdentifier();
1027         LOG.debug("{}: Preparing transaction {}", logContext, currentId);
1028
1029         final DataTreeCandidateTip candidate;
1030         try {
1031             candidate = tip.prepare(cohort.getDataTreeModification());
1032             LOG.debug("{}: Transaction {} candidate ready", logContext, currentId);
1033         } catch (DataValidationFailedException | RuntimeException e) {
1034             failPreCommit(e);
1035             return;
1036         }
1037
1038         cohort.userPreCommit(candidate, new FutureCallback<>() {
1039             @Override
1040             public void onSuccess(final Empty result) {
1041                 // Set the tip of the data tree.
1042                 tip = verifyNotNull(candidate);
1043
1044                 entry.lastAccess = readTime();
1045
1046                 pendingTransactions.remove();
1047                 pendingCommits.add(entry);
1048
1049                 LOG.debug("{}: Transaction {} prepared", logContext, currentId);
1050
1051                 cohort.successfulPreCommit(candidate);
1052
1053                 processNextPendingTransaction();
1054             }
1055
1056             @Override
1057             public void onFailure(final Throwable failure) {
1058                 failPreCommit(failure);
1059             }
1060         });
1061     }
1062
1063     private void failCommit(final Exception cause) {
1064         shard.getShardMBean().incrementFailedTransactionsCount();
1065         pendingFinishCommits.poll().cohort.failedCommit(cause);
1066         processNextPending();
1067     }
1068
1069     @SuppressWarnings("checkstyle:IllegalCatch")
1070     private void finishCommit(final SimpleShardDataTreeCohort cohort) {
1071         final TransactionIdentifier txId = cohort.getIdentifier();
1072         final DataTreeCandidate candidate = cohort.getCandidate();
1073
1074         LOG.debug("{}: Resuming commit of transaction {}", logContext, txId);
1075
1076         if (tip == candidate) {
1077             // All pending candidates have been committed, reset the tip to the data tree.
1078             tip = dataTree;
1079         }
1080
1081         try {
1082             dataTree.commit(candidate);
1083         } catch (Exception e) {
1084             LOG.error("{}: Failed to commit transaction {}", logContext, txId, e);
1085             failCommit(e);
1086             return;
1087         }
1088
1089         allMetadataCommittedTransaction(txId);
1090         shard.getShardMBean().incrementCommittedTransactionCount();
1091         shard.getShardMBean().setLastCommittedTransactionTime(System.currentTimeMillis());
1092
1093         // FIXME: propagate journal index
1094         pendingFinishCommits.poll().cohort.successfulCommit(UnsignedLong.ZERO, () -> {
1095             LOG.trace("{}: Transaction {} committed, proceeding to notify", logContext, txId);
1096             notifyListeners(candidate);
1097
1098             processNextPending();
1099         });
1100     }
1101
1102     // non-final for mocking
1103     void startCommit(final SimpleShardDataTreeCohort cohort, final DataTreeCandidate candidate) {
1104         final CommitEntry entry = pendingCommits.peek();
1105         checkState(entry != null, "Attempted to start commit of %s when no transactions pending", cohort);
1106
1107         final SimpleShardDataTreeCohort current = entry.cohort;
1108         if (!cohort.equals(current)) {
1109             LOG.debug("{}: Transaction {} scheduled for commit step", logContext, cohort.getIdentifier());
1110             return;
1111         }
1112
1113         LOG.debug("{}: Starting commit for transaction {}", logContext, current.getIdentifier());
1114
1115         final TransactionIdentifier txId = cohort.getIdentifier();
1116         final Payload payload;
1117         try {
1118             payload = CommitTransactionPayload.create(txId, candidate, PayloadVersion.current(),
1119                     shard.getDatastoreContext().getInitialPayloadSerializedBufferCapacity());
1120         } catch (IOException e) {
1121             LOG.error("{}: Failed to encode transaction {} candidate {}", logContext, txId, candidate, e);
1122             pendingCommits.poll().cohort.failedCommit(e);
1123             processNextPending();
1124             return;
1125         }
1126
1127         // We process next transactions pending canCommit before we call persistPayload to possibly progress subsequent
1128         // transactions to the COMMIT_PENDING state so the payloads can be batched for replication. This is done for
1129         // single-shard transactions that immediately transition from canCommit to preCommit to commit. Note that
1130         // if the next pending transaction is progressed to COMMIT_PENDING and this method (startCommit) is called,
1131         // the next transaction will not attempt to replicate b/c the current transaction is still at the head of the
1132         // pendingCommits queue.
1133         processNextPendingTransaction();
1134
1135         // After processing next pending transactions, we can now remove the current transaction from pendingCommits.
1136         // Note this must be done before the call to peekNextPendingCommit below so we check the next transaction
1137         // in order to properly determine the batchHint flag for the call to persistPayload.
1138         pendingCommits.remove();
1139         pendingFinishCommits.add(entry);
1140
1141         // See if the next transaction is pending commit (ie in the COMMIT_PENDING state) so it can be batched with
1142         // this transaction for replication.
1143         boolean replicationBatchHint = peekNextPendingCommit();
1144
1145         // Once completed, we will continue via payloadReplicationComplete
1146         shard.persistPayload(txId, payload, replicationBatchHint);
1147
1148         entry.lastAccess = shard.ticker().read();
1149
1150         LOG.debug("{}: Transaction {} submitted to persistence", logContext, txId);
1151
1152         // Process the next transaction pending commit, if any. If there is one it will be batched with this
1153         // transaction for replication.
1154         processNextPendingCommit();
1155     }
1156
1157     final Collection<ActorRef> getCohortActors() {
1158         return cohortRegistry.getCohortActors();
1159     }
1160
1161     final void processCohortRegistryCommand(final ActorRef sender, final CohortRegistryCommand message) {
1162         cohortRegistry.process(sender, message);
1163     }
1164
1165     @Override
1166     final ShardDataTreeCohort createFailedCohort(final TransactionIdentifier txId, final DataTreeModification mod,
1167             final Exception failure) {
1168         final SimpleShardDataTreeCohort cohort = new SimpleShardDataTreeCohort(this, mod, txId, failure);
1169         pendingTransactions.add(new CommitEntry(cohort, readTime()));
1170         return cohort;
1171     }
1172
1173     @Override
1174     final ShardDataTreeCohort createReadyCohort(final TransactionIdentifier txId, final DataTreeModification mod,
1175             final Optional<SortedSet<String>> participatingShardNames) {
1176         SimpleShardDataTreeCohort cohort = new SimpleShardDataTreeCohort(this, mod, txId,
1177                 cohortRegistry.createCohort(schemaContext, txId, shard::executeInSelf,
1178                         COMMIT_STEP_TIMEOUT), participatingShardNames);
1179         pendingTransactions.add(new CommitEntry(cohort, readTime()));
1180         return cohort;
1181     }
1182
1183     // Exposed for ShardCommitCoordinator so it does not have deal with local histories (it does not care), this mimics
1184     // the newReadWriteTransaction()
1185     final ShardDataTreeCohort newReadyCohort(final TransactionIdentifier txId, final DataTreeModification mod,
1186             final Optional<SortedSet<String>> participatingShardNames) {
1187         if (txId.getHistoryId().getHistoryId() == 0) {
1188             return createReadyCohort(txId, mod, participatingShardNames);
1189         }
1190
1191         return ensureTransactionChain(txId.getHistoryId(), null).createReadyCohort(txId, mod, participatingShardNames);
1192     }
1193
1194     @SuppressFBWarnings(value = "DB_DUPLICATE_SWITCH_CLAUSES", justification = "See inline comments below.")
1195     final void checkForExpiredTransactions(final long transactionCommitTimeoutMillis,
1196             final Function<SimpleShardDataTreeCohort, OptionalLong> accessTimeUpdater) {
1197         final long timeout = TimeUnit.MILLISECONDS.toNanos(transactionCommitTimeoutMillis);
1198         final long now = readTime();
1199
1200         final Queue<CommitEntry> currentQueue = !pendingFinishCommits.isEmpty() ? pendingFinishCommits :
1201             !pendingCommits.isEmpty() ? pendingCommits : pendingTransactions;
1202         final CommitEntry currentTx = currentQueue.peek();
1203         if (currentTx == null) {
1204             // Empty queue, no-op
1205             return;
1206         }
1207
1208         long delta = now - currentTx.lastAccess;
1209         if (delta < timeout) {
1210             // Not expired yet, bail
1211             return;
1212         }
1213
1214         final OptionalLong updateOpt = accessTimeUpdater.apply(currentTx.cohort);
1215         if (updateOpt.isPresent()) {
1216             final long newAccess =  updateOpt.getAsLong();
1217             final long newDelta = now - newAccess;
1218             if (newDelta < delta) {
1219                 LOG.debug("{}: Updated current transaction {} access time", logContext,
1220                     currentTx.cohort.getIdentifier());
1221                 currentTx.lastAccess = newAccess;
1222                 delta = newDelta;
1223             }
1224
1225             if (delta < timeout) {
1226                 // Not expired yet, bail
1227                 return;
1228             }
1229         }
1230
1231         final long deltaMillis = TimeUnit.NANOSECONDS.toMillis(delta);
1232         final State state = currentTx.cohort.getState();
1233
1234         LOG.warn("{}: Current transaction {} has timed out after {} ms in state {}", logContext,
1235             currentTx.cohort.getIdentifier(), deltaMillis, state);
1236         boolean processNext = true;
1237         final TimeoutException cohortFailure = new TimeoutException("Backend timeout in state " + state + " after "
1238                 + deltaMillis + "ms");
1239
1240         switch (state) {
1241             case CAN_COMMIT_PENDING:
1242                 currentQueue.remove().cohort.failedCanCommit(cohortFailure);
1243                 break;
1244             case CAN_COMMIT_COMPLETE:
1245                 // The suppression of the FindBugs "DB_DUPLICATE_SWITCH_CLAUSES" warning pertains to this clause
1246                 // whose code is duplicated with PRE_COMMIT_COMPLETE. The clauses aren't combined in case the code
1247                 // in PRE_COMMIT_COMPLETE is changed.
1248                 currentQueue.remove().cohort.reportFailure(cohortFailure);
1249                 break;
1250             case PRE_COMMIT_PENDING:
1251                 currentQueue.remove().cohort.failedPreCommit(cohortFailure);
1252                 break;
1253             case PRE_COMMIT_COMPLETE:
1254                 // FIXME: this is a legacy behavior problem. Three-phase commit protocol specifies that after we
1255                 //        are ready we should commit the transaction, not abort it. Our current software stack does
1256                 //        not allow us to do that consistently, because we persist at the time of commit, hence
1257                 //        we can end up in a state where we have pre-committed a transaction, then a leader failover
1258                 //        occurred ... the new leader does not see the pre-committed transaction and does not have
1259                 //        a running timer. To fix this we really need two persistence events.
1260                 //
1261                 //        The first one, done at pre-commit time will hold the transaction payload. When consensus
1262                 //        is reached, we exit the pre-commit phase and start the pre-commit timer. Followers do not
1263                 //        apply the state in this event.
1264                 //
1265                 //        The second one, done at commit (or abort) time holds only the transaction identifier and
1266                 //        signals to followers that the state should (or should not) be applied.
1267                 //
1268                 //        In order to make the pre-commit timer working across failovers, though, we need
1269                 //        a per-shard cluster-wide monotonic time, so a follower becoming the leader can accurately
1270                 //        restart the timer.
1271                 currentQueue.remove().cohort.reportFailure(cohortFailure);
1272                 break;
1273             case COMMIT_PENDING:
1274                 LOG.warn("{}: Transaction {} is still committing, cannot abort", logContext,
1275                     currentTx.cohort.getIdentifier());
1276                 currentTx.lastAccess = now;
1277                 processNext = false;
1278                 return;
1279             case READY:
1280                 currentQueue.remove().cohort.reportFailure(cohortFailure);
1281                 break;
1282             case ABORTED:
1283             case COMMITTED:
1284             case FAILED:
1285             default:
1286                 currentQueue.remove();
1287         }
1288
1289         if (processNext) {
1290             processNextPending();
1291         }
1292     }
1293
1294     // non-final for mocking
1295     boolean startAbort(final SimpleShardDataTreeCohort cohort) {
1296         final Iterator<CommitEntry> it = Iterables.concat(pendingFinishCommits, pendingCommits,
1297                 pendingTransactions).iterator();
1298         if (!it.hasNext()) {
1299             LOG.debug("{}: no open transaction while attempting to abort {}", logContext, cohort.getIdentifier());
1300             return true;
1301         }
1302
1303         // First entry is special, as it may already be committing
1304         final CommitEntry first = it.next();
1305         if (cohort.equals(first.cohort)) {
1306             if (cohort.getState() != State.COMMIT_PENDING) {
1307                 LOG.debug("{}: aborting head of queue {} in state {}", logContext, cohort.getIdentifier(),
1308                     cohort.getIdentifier());
1309
1310                 it.remove();
1311                 if (cohort.getCandidate() != null) {
1312                     rebaseTransactions(it, dataTree);
1313                 }
1314
1315                 processNextPending();
1316                 return true;
1317             }
1318
1319             LOG.warn("{}: transaction {} is committing, skipping abort", logContext, cohort.getIdentifier());
1320             return false;
1321         }
1322
1323         DataTreeTip newTip = requireNonNullElse(first.cohort.getCandidate(), dataTree);
1324         while (it.hasNext()) {
1325             final CommitEntry e = it.next();
1326             if (cohort.equals(e.cohort)) {
1327                 LOG.debug("{}: aborting queued transaction {}", logContext, cohort.getIdentifier());
1328
1329                 it.remove();
1330                 if (cohort.getCandidate() != null) {
1331                     rebaseTransactions(it, newTip);
1332                 }
1333
1334                 return true;
1335             } else {
1336                 newTip = requireNonNullElse(e.cohort.getCandidate(), newTip);
1337             }
1338         }
1339
1340         LOG.debug("{}: aborted transaction {} not found in the queue", logContext, cohort.getIdentifier());
1341         return true;
1342     }
1343
1344     @SuppressWarnings("checkstyle:IllegalCatch")
1345     private void rebaseTransactions(final Iterator<CommitEntry> iter, final @NonNull DataTreeTip newTip) {
1346         tip = requireNonNull(newTip);
1347         while (iter.hasNext()) {
1348             final SimpleShardDataTreeCohort cohort = iter.next().cohort;
1349             if (cohort.getState() == State.CAN_COMMIT_COMPLETE) {
1350                 LOG.debug("{}: Revalidating queued transaction {}", logContext, cohort.getIdentifier());
1351
1352                 try {
1353                     tip.validate(cohort.getDataTreeModification());
1354                 } catch (DataValidationFailedException | RuntimeException e) {
1355                     LOG.debug("{}: Failed to revalidate queued transaction {}", logContext, cohort.getIdentifier(), e);
1356                     cohort.reportFailure(e);
1357                 }
1358             } else if (cohort.getState() == State.PRE_COMMIT_COMPLETE) {
1359                 LOG.debug("{}: Repreparing queued transaction {}", logContext, cohort.getIdentifier());
1360
1361                 try {
1362                     tip.validate(cohort.getDataTreeModification());
1363                     DataTreeCandidateTip candidate = tip.prepare(cohort.getDataTreeModification());
1364
1365                     cohort.setNewCandidate(candidate);
1366                     tip = candidate;
1367                 } catch (RuntimeException | DataValidationFailedException e) {
1368                     LOG.debug("{}: Failed to reprepare queued transaction {}", logContext, cohort.getIdentifier(), e);
1369                     cohort.reportFailure(e);
1370                 }
1371             }
1372         }
1373     }
1374
1375     final void setRunOnPendingTransactionsComplete(final Runnable operation) {
1376         runOnPendingTransactionsComplete = operation;
1377         maybeRunOperationOnPendingTransactionsComplete();
1378     }
1379
1380     private void maybeRunOperationOnPendingTransactionsComplete() {
1381         if (runOnPendingTransactionsComplete != null && !anyPendingTransactions()) {
1382             LOG.debug("{}: Pending transactions complete - running operation {}", logContext,
1383                     runOnPendingTransactionsComplete);
1384
1385             runOnPendingTransactionsComplete.run();
1386             runOnPendingTransactionsComplete = null;
1387         }
1388     }
1389
1390     final ShardStats getStats() {
1391         return shard.getShardMBean();
1392     }
1393
1394     final Iterator<SimpleShardDataTreeCohort> cohortIterator() {
1395         return Iterables.transform(Iterables.concat(pendingFinishCommits, pendingCommits, pendingTransactions),
1396             e -> e.cohort).iterator();
1397     }
1398
1399     final void removeTransactionChain(final LocalHistoryIdentifier id) {
1400         if (transactionChains.remove(id) != null) {
1401             LOG.debug("{}: Removed transaction chain {}", logContext, id);
1402         }
1403     }
1404 }