Improve timeout message
[controller.git] / opendaylight / md-sal / cds-access-client / src / main / java / org / opendaylight / controller / cluster / access / client / AbstractClientConnection.java
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@@ -13,8 +13,10 @@ import com.google.common.base.MoreObjects;
 import com.google.common.base.MoreObjects.ToStringHelper;
 import com.google.common.base.Preconditions;
 import edu.umd.cs.findbugs.annotations.SuppressFBWarnings;
+import java.util.Collection;
 import java.util.Optional;
 import java.util.concurrent.TimeUnit;
+import java.util.concurrent.TimeoutException;
 import java.util.concurrent.locks.Lock;
 import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
 import java.util.function.Consumer;
@@ -25,6 +27,7 @@ import org.opendaylight.controller.cluster.access.concepts.Request;
 import org.opendaylight.controller.cluster.access.concepts.RequestException;
 import org.opendaylight.controller.cluster.access.concepts.Response;
 import org.opendaylight.controller.cluster.access.concepts.ResponseEnvelope;
+import org.opendaylight.controller.cluster.access.concepts.RuntimeRequestException;
 import org.slf4j.Logger;
 import org.slf4j.LoggerFactory;
 import scala.concurrent.duration.FiniteDuration;
@@ -40,14 +43,38 @@ import scala.concurrent.duration.FiniteDuration;
 public abstract class AbstractClientConnection<T extends BackendInfo> {
     private static final Logger LOG = LoggerFactory.getLogger(AbstractClientConnection.class);
 
-    // Keep these constants in nanoseconds, as that prevents unnecessary conversions in the fast path
+    /*
+     * Timers involved in communication with the backend. There are three tiers which are spaced out to allow for
+     * recovery at each tier. Keep these constants in nanoseconds, as that prevents unnecessary conversions in the fast
+     * path.
+     */
+    /**
+     * Backend aliveness timer. This is reset whenever we receive a response from the backend and kept armed whenever
+     * we have an outstanding request. If when this time expires, we tear down this connection and attept to reconnect
+     * it.
+     */
     @VisibleForTesting
-    static final long NO_PROGRESS_TIMEOUT_NANOS = TimeUnit.MINUTES.toNanos(15);
+    static final long BACKEND_ALIVE_TIMEOUT_NANOS = TimeUnit.SECONDS.toNanos(30);
+
+    /**
+     * Request timeout. If the request fails to complete within this time since it was originally enqueued, we time
+     * the request out.
+     */
     @VisibleForTesting
-    static final long REQUEST_TIMEOUT_NANOS = TimeUnit.SECONDS.toNanos(30);
+    static final long REQUEST_TIMEOUT_NANOS = TimeUnit.MINUTES.toNanos(2);
 
-    private static final FiniteDuration REQUEST_TIMEOUT_DURATION = FiniteDuration.apply(REQUEST_TIMEOUT_NANOS,
-        TimeUnit.NANOSECONDS);
+    /**
+     * No progress timeout. A client fails to make any forward progress in this time, it will terminate itself.
+     */
+    @VisibleForTesting
+    static final long NO_PROGRESS_TIMEOUT_NANOS = TimeUnit.MINUTES.toNanos(15);
+
+    // Emit a debug entry if we sleep for more that this amount
+    private static final long DEBUG_DELAY_NANOS = TimeUnit.MILLISECONDS.toNanos(100);
+
+    // Upper bound on the time a thread is forced to sleep to keep queue size under control
+    private static final long MAX_DELAY_SECONDS = 5;
+    private static final long MAX_DELAY_NANOS = TimeUnit.SECONDS.toNanos(MAX_DELAY_SECONDS);
 
     private final Lock lock = new ReentrantLock();
     private final ClientActorContext context;
@@ -58,6 +85,11 @@ public abstract class AbstractClientConnection<T extends BackendInfo> {
     @GuardedBy("lock")
     private boolean haveTimer;
 
+    /**
+     * Time reference when we saw any activity from the backend.
+     */
+    private long lastReceivedTicks;
+
     private volatile RequestException poisoned;
 
     // Do not allow subclassing outside of this package
@@ -66,6 +98,7 @@ public abstract class AbstractClientConnection<T extends BackendInfo> {
         this.context = Preconditions.checkNotNull(context);
         this.cookie = Preconditions.checkNotNull(cookie);
         this.queue = Preconditions.checkNotNull(queue);
+        this.lastReceivedTicks = currentTime();
     }
 
     // Do not allow subclassing outside of this package
@@ -73,6 +106,7 @@ public abstract class AbstractClientConnection<T extends BackendInfo> {
         this.context = oldConnection.context;
         this.cookie = oldConnection.cookie;
         this.queue = new TransmitQueue.Halted(targetQueueSize);
+        this.lastReceivedTicks = oldConnection.lastReceivedTicks;
     }
 
     public final ClientActorContext context() {
@@ -103,13 +137,7 @@ public abstract class AbstractClientConnection<T extends BackendInfo> {
      */
     public final void sendRequest(final Request<?, ?> request, final Consumer<Response<?, ?>> callback) {
         final long now = currentTime();
-        final long delay = enqueueEntry(new ConnectionEntry(request, callback, now), now);
-        try {
-            TimeUnit.NANOSECONDS.sleep(delay);
-        } catch (InterruptedException e) {
-            Thread.currentThread().interrupt();
-            LOG.debug("Interrupted after sleeping {}ns", e, currentTime() - now);
-        }
+        sendEntry(new ConnectionEntry(request, callback, now), now);
     }
 
     /**
@@ -129,16 +157,48 @@ public abstract class AbstractClientConnection<T extends BackendInfo> {
         enqueueEntry(new ConnectionEntry(request, callback, enqueuedTicks), currentTime());
     }
 
+    public final long enqueueEntry(final ConnectionEntry entry, final long now) {
+        lock.lock();
+        try {
+            final RequestException maybePoison = poisoned;
+            if (maybePoison != null) {
+                throw new IllegalStateException("Connection " + this + " has been poisoned", maybePoison);
+            }
+
+            if (queue.isEmpty()) {
+                // The queue is becoming non-empty, schedule a timer.
+                scheduleTimer(entry.getEnqueuedTicks() + REQUEST_TIMEOUT_NANOS - now);
+            }
+            return queue.enqueue(entry, now);
+        } finally {
+            lock.unlock();
+        }
+    }
+
     public abstract Optional<T> getBackendInfo();
 
-    final Iterable<ConnectionEntry> startReplay() {
+    final Collection<ConnectionEntry> startReplay() {
         lock.lock();
-        return queue.asIterable();
+        return queue.drain();
     }
 
     @GuardedBy("lock")
     final void finishReplay(final ReconnectForwarder forwarder) {
         setForwarder(forwarder);
+
+        /*
+         * The process of replaying all messages may have taken a significant chunk of time, depending on type
+         * of messages, queue depth and available processing power. In extreme situations this may have already
+         * exceeded BACKEND_ALIVE_TIMEOUT_NANOS, in which case we are running the risk of not making reasonable forward
+         * progress before we start a reconnect cycle.
+         *
+         * Note that the timer is armed after we have sent the first message, hence we should be seeing a response
+         * from the backend before we see a timeout, simply due to how the mailbox operates.
+         *
+         * At any rate, reset the timestamp once we complete reconnection (which an atomic transition from the
+         * perspective of outside world), as that makes it a bit easier to reason about timing of events.
+         */
+        lastReceivedTicks = currentTime();
         lock.unlock();
     }
 
@@ -148,30 +208,34 @@ public abstract class AbstractClientConnection<T extends BackendInfo> {
     }
 
     @GuardedBy("lock")
-    abstract ClientActorBehavior<T> lockedReconnect(ClientActorBehavior<T> current);
+    abstract ClientActorBehavior<T> lockedReconnect(ClientActorBehavior<T> current,
+            RequestException runtimeRequestException);
 
-    final long enqueueEntry(final ConnectionEntry entry, final long now) {
-        lock.lock();
+    final void sendEntry(final ConnectionEntry entry, final long now) {
+        long delay = enqueueEntry(entry, now);
         try {
-            final RequestException maybePoison = poisoned;
-            if (maybePoison != null) {
-                throw new IllegalStateException("Connection " + this + " has been poisoned", maybePoison);
+            if (delay >= DEBUG_DELAY_NANOS) {
+                if (delay > MAX_DELAY_NANOS) {
+                    LOG.info("Capping {} throttle delay from {} to {} seconds", this,
+                        TimeUnit.NANOSECONDS.toSeconds(delay), MAX_DELAY_SECONDS, new Throwable());
+                    delay = MAX_DELAY_NANOS;
+                }
+                if (LOG.isDebugEnabled()) {
+                    LOG.debug("{}: Sleeping for {}ms on connection {}", context.persistenceId(),
+                        TimeUnit.NANOSECONDS.toMillis(delay), this);
+                }
             }
-
-            if (queue.isEmpty()) {
-                // The queue is becoming non-empty, schedule a timer
-                scheduleTimer(REQUEST_TIMEOUT_DURATION);
-            }
-            return queue.enqueue(entry, now);
-        } finally {
-            lock.unlock();
+            TimeUnit.NANOSECONDS.sleep(delay);
+        } catch (InterruptedException e) {
+            Thread.currentThread().interrupt();
+            LOG.debug("Interrupted after sleeping {}ns", e, currentTime() - now);
         }
     }
 
-    final ClientActorBehavior<T> reconnect(final ClientActorBehavior<T> current) {
+    final ClientActorBehavior<T> reconnect(final ClientActorBehavior<T> current, final RequestException cause) {
         lock.lock();
         try {
-            return lockedReconnect(current);
+            return lockedReconnect(current, cause);
         } finally {
             lock.unlock();
         }
@@ -183,17 +247,23 @@ public abstract class AbstractClientConnection<T extends BackendInfo> {
      * @param delay Delay, in nanoseconds
      */
     @GuardedBy("lock")
-    private void scheduleTimer(final FiniteDuration delay) {
+    private void scheduleTimer(final long delay) {
         if (haveTimer) {
-            LOG.debug("{}: timer already scheduled", context.persistenceId());
+            LOG.debug("{}: timer already scheduled on {}", context.persistenceId(), this);
             return;
         }
         if (queue.hasSuccessor()) {
-            LOG.debug("{}: connection has successor, not scheduling timer", context.persistenceId());
+            LOG.debug("{}: connection {} has a successor, not scheduling timer", context.persistenceId(), this);
             return;
         }
-        LOG.debug("{}: scheduling timeout in {}", context.persistenceId(), delay);
-        context.executeInActor(this::runTimer, delay);
+
+        // If the delay is negative, we need to schedule an action immediately. While the caller could have checked
+        // for that condition and take appropriate action, but this is more convenient and less error-prone.
+        final long normalized =  delay <= 0 ? 0 : Math.min(delay, BACKEND_ALIVE_TIMEOUT_NANOS);
+
+        final FiniteDuration dur = FiniteDuration.fromNanos(normalized);
+        LOG.debug("{}: connection {} scheduling timeout in {}", context.persistenceId(), this, dur);
+        context.executeInActor(this::runTimer, dur);
         haveTimer = true;
     }
 
@@ -206,13 +276,17 @@ public abstract class AbstractClientConnection<T extends BackendInfo> {
      */
     @VisibleForTesting
     final ClientActorBehavior<T> runTimer(final ClientActorBehavior<T> current) {
-        final Optional<FiniteDuration> delay;
+        final Optional<Long> delay;
 
         lock.lock();
         try {
             haveTimer = false;
             final long now = currentTime();
+
+            LOG.debug("{}: running timer on {}", context.persistenceId(), this);
+
             // The following line is only reliable when queue is not forwarding, but such state should not last long.
+            // FIXME: BUG-8422: this may not be accurate w.r.t. replayed entries
             final long ticksSinceProgress = queue.ticksStalling(now);
             if (ticksSinceProgress >= NO_PROGRESS_TIMEOUT_NANOS) {
                 LOG.error("Queue {} has not seen progress in {} seconds, failing all requests", this,
@@ -229,12 +303,16 @@ public abstract class AbstractClientConnection<T extends BackendInfo> {
             delay = lockedCheckTimeout(now);
             if (delay == null) {
                 // We have timed out. There is no point in scheduling a timer
-                return lockedReconnect(current);
+                LOG.debug("{}: connection {} timed out", context.persistenceId(), this);
+                return lockedReconnect(current, new RuntimeRequestException("Backend connection timed out",
+                    new TimeoutException()));
             }
 
             if (delay.isPresent()) {
                 // If there is new delay, schedule a timer
                 scheduleTimer(delay.get());
+            } else {
+                LOG.debug("{}: not scheduling timeout on {}", context.persistenceId(), this);
             }
         } finally {
             lock.unlock();
@@ -244,7 +322,7 @@ public abstract class AbstractClientConnection<T extends BackendInfo> {
     }
 
     @VisibleForTesting
-    final Optional<FiniteDuration> checkTimeout(final long now) {
+    final Optional<Long> checkTimeout(final long now) {
         lock.lock();
         try {
             return lockedCheckTimeout(now);
@@ -253,6 +331,10 @@ public abstract class AbstractClientConnection<T extends BackendInfo> {
         }
     }
 
+    long backendSilentTicks(final long now) {
+        return now - lastReceivedTicks;
+    }
+
     /*
      * We are using tri-state return here to indicate one of three conditions:
      * - if there is no timeout to schedule, return Optional.empty()
@@ -262,19 +344,41 @@ public abstract class AbstractClientConnection<T extends BackendInfo> {
     @SuppressFBWarnings(value = "NP_OPTIONAL_RETURN_NULL",
             justification = "Returning null Optional is documented in the API contract.")
     @GuardedBy("lock")
-    private Optional<FiniteDuration> lockedCheckTimeout(final long now) {
-        final ConnectionEntry head = queue.peek();
-        if (head == null) {
+    private Optional<Long> lockedCheckTimeout(final long now) {
+        if (queue.isEmpty()) {
+            LOG.debug("{}: connection {} is empty", context.persistenceId(), this);
             return Optional.empty();
         }
 
-        final long beenOpen = now - head.getEnqueuedTicks();
-        if (beenOpen >= REQUEST_TIMEOUT_NANOS) {
-            LOG.debug("Connection {} has a request not completed for {} nanoseconds, timing out", this, beenOpen);
+        final long backendSilentTicks = backendSilentTicks(now);
+        if (backendSilentTicks >= BACKEND_ALIVE_TIMEOUT_NANOS) {
+            LOG.debug("{}: Connection {} has not seen activity from backend for {} nanoseconds, timing out",
+                context.persistenceId(), this, backendSilentTicks);
             return null;
         }
 
-        return Optional.of(FiniteDuration.apply(REQUEST_TIMEOUT_NANOS - beenOpen, TimeUnit.NANOSECONDS));
+        int tasksTimedOut = 0;
+        for (ConnectionEntry head = queue.peek(); head != null; head = queue.peek()) {
+            final long beenOpen = now - head.getEnqueuedTicks();
+            if (beenOpen < REQUEST_TIMEOUT_NANOS) {
+                return Optional.of(REQUEST_TIMEOUT_NANOS - beenOpen);
+            }
+
+            tasksTimedOut++;
+            queue.remove(now);
+            LOG.debug("{}: Connection {} timed out entry {}", context.persistenceId(), this, head);
+
+            final double time = (beenOpen * 1.0) / 1_000_000_000;
+            head.complete(head.getRequest().toRequestFailure(
+                new RequestTimeoutException("Timed out after " + time + "seconds")));
+        }
+
+        LOG.debug("Connection {} timed out {} tasks", this, tasksTimedOut);
+        if (tasksTimedOut != 0) {
+            queue.tryTransmit(now);
+        }
+
+        return Optional.empty();
     }
 
     final void poison(final RequestException cause) {
@@ -288,10 +392,14 @@ public abstract class AbstractClientConnection<T extends BackendInfo> {
 
     @GuardedBy("lock")
     private void lockedPoison(final RequestException cause) {
-        poisoned = cause;
+        poisoned = enrichPoison(cause);
         queue.poison(cause);
     }
 
+    RequestException enrichPoison(final RequestException ex) {
+        return ex;
+    }
+
     @VisibleForTesting
     final RequestException poisoned() {
         return poisoned;
@@ -299,6 +407,7 @@ public abstract class AbstractClientConnection<T extends BackendInfo> {
 
     final void receiveResponse(final ResponseEnvelope<?> envelope) {
         final long now = currentTime();
+        lastReceivedTicks = now;
 
         final Optional<TransmittedConnectionEntry> maybeEntry;
         lock.lock();