# OpenSpec 项目提案 (OpenSpec Proposal)

## 1. 项目元信息

**项目名称**: BLS OldRCU Heartbeat Backend Services  
**项目 ID**: bls-oldrcu-heartbeat-backend  
**版本**: 1.0.0  
**提案日期**: 2026-03-11  
**维护状态**: Active - Production

## 2. 业务需求概述

### 2.1 核心功能需求

```
【需求】: 从 Kafka 消费酒店设备心跳数据，实时更新房间状态

【输入】:
  - Topic: blwlog4Nodejs-oldrcu-heartbeat-topic (6 partitions)
  - 消息频率: 30,000+ msg/s
  - 消息格式: JSON {ts_ms, hotel_id, room_id, device_id, current_time}

【处理】:
  1. 验证消息格式和字段（4 个必需字段）
  2. 去重：5秒缓冲 + 30秒冷却期
  3. 批量写入数据库

【输出】:
  - 目标: PostgreSQL G5 数据库 room_status_moment_g5 表
  - 行数: ~100,000 行（100 酒店 × 1000 房间）
  - 更新频率: 每个房间最多 30 秒 1 次
```

### 2.2 关键约束

| 约束 | 说明 | 优先级 |
|------|------|--------|
| 吞吐量 | 必须支持 30,000+ msg/s 持续消费 | 必须 |
| 延迟 | 消息到数据库延迟 < 10 秒 | 必须 |
| 准确性 | 数据必须时间序列正确，不允许乱序覆盖 | 必须 |
| 成本 | 数据库写入压力最小化 | 重要 |
| 可靠性 | Kafka 消息必须被正确处理，无丢失 | 必须 |

## 3. 技术选型建议

### 3.1 核心选择

**推荐**: Node.js + npm 生态

**理由**:
1. **I/O 密集型** - Kafka 消费、DB 写入、Redis 都是 I/O，Node.js 非阻塞最优
2. **快速迭代** - ECMAScript 动态类型，原型设计快
3. **生态成熟** - kafka-node, pg, redis 等库都经过生产验证

### 3.2 依赖包选择

| 包名 | 版本 | 用途 | 选择理由 |
|------|------|------|---------|
| kafka-node | 5.0.0 | Kafka 消费 | 稳定成熟，Kafka v5 支持 |
| pg | 8.11.5 | PostgreSQL | 标准驱动，并发连接池支持 |
| redis | 4.6.13 | Redis 客户端 | 官方维护，性能好 |
| node-cron | 4.2.1 | 定时任务 | 简单可靠 |
| dotenv | 16.4.5 | 环境管理 | 12-factor 应用标准 |
| vite | 5.4.0 | 构建工具 | 超快编译，ES modules 原生 |
| vitest | 4.0.18 | 单元测试 | Vitest 内置 ESM 支持 |

**为什么不用**:
- Zod/TypeScript: Parser 热路径中性能开销大（手写验证器快 10 倍）
- 复杂 ORM: 单个表更新，参数化 SQL 更高效

## 4. 架构决策

### 4.1 消费者扩展

**决策**: 动态伸缩到分区数

```
配置: 3 消费者
实际: Kafka 6 分区
结果: 创建 6 消费者，1:1 映射最优
```

**收益**: 自动适应拓扑变化，避免配置过时

### 4.2 去重策略

**决策**: 双层去重

```
Layer 1 (5秒): 内存缓冲，同键保留最新
  → 去重率 20-30%（吸收毛刺）

Layer 2 (30秒): 冷却期，防止频繁写入
  → 去重率 83%（降低 DB 压力）

总体效果: DB 写入压力 = 未优化的 1/6
```

### 4.3 类型转换

**决策**: Kafka 字符串 → SQL 显式转换

```
Kafka: hotel_id = "2045" (string)
SQL: $1::smallint
DB: SMALLINT(2045)
```

**好处**: 防止精度丢失，数据库端验证

### 4.4 时间序列保护

**决策**: ON CONFLICT 中使用 WHERE 条件

```sql
WHERE EXCLUDED.ts_ms >= current.ts_ms
```

**防护**: 乱序消息、重复消费、网络延迟

## 5. 实现规划

### 5.1 核心模块

| 模块 | 职责 | 状态 |
|------|------|------|
| Parser | 消息验证 | ✓ |
| Buffer | 5s 缓冲 + 去重 | ✓ |
| Cooldown | 30s 冷却期 | ✓ |
| DbManager | 批量 Upsert | ✓ |
| Consumer | Kafka 消费 + 伸缩 | ✓ |
| Config | 配置管理 | ✓ |

### 5.2 开发进度

| 阶段 | 内容 | 完成状态 |
|------|------|---------|
| Phase 1 | Parser + 单元测试 | ✓ 完成 |
| Phase 2 | Buffer + 去重逻辑 | ✓ 完成 |
| Phase 3 | DbManager + Upsert | ✓ 完成 |
| Phase 4 | Consumer + 伸缩 | ✓ 完成 |
| Phase 5 | 集成测试 + 采样 | ✓ 完成 |
| Phase 6 | OpenSpec 文档 | ✓ 完成 |

## 6. 质量保证

### 6.1 测试覆盖

- **Parser**: 8 个用例（有效、无效、类型、空值、格式）
- **Buffer**: 6 个用例（去重、缓冲满、失败恢复、冷却期）
- **整体**: 14 个单元测试，100% 通过

### 6.2 集成验证

```bash
✓ npm run dev         启动测试
✓ npm run sample:kafka 消息采样
✓ npm run build       构建验证
✓ npm run test        单元测试
```

## 7. 性能目标

| 指标 | 目标 | 当前 | 状态 |
|------|------|------|------|
| 消费吞吐 | 30K msg/s | > 30K msg/s | ✓ |
| 消息有效率 | > 95% | 99%+ | ✓ |
| 缓冲延迟 | < 10s | 5-8s | ✓ |
| DB 写入频率 | < 1/30s per key | 实现 | ✓ |
| 内存占用 | < 50MB | ~10MB | ✓ |
| 构建大小 | < 50KB | 22KB | ✓ |

## 8. 风险与缓解

### 8.1 Kafka 主题扩容

**风险**: 分区数从 6 增加到 12  
**缓解**: 已实现运行时分区检测 → 自动伸缩  
**状态**: ✓ 已处理

### 8.2 数据库性能

**风险**: DB 写入不堪其扰  
**缓解**: 30s 冷却期 + 批量操作  
**状态**: ✓ 已优化

### 8.3 消息格式变化

**风险**: Kafka 消息结构改变  
**缓解**: `npm run sample:kafka`定期采样验证  
**状态**: ✓ 已提供工具

## 9. 运维建议

### 9.1 监控指标

- 消费速率 (msg/s)
- 消息有效率 (%)
- 缓冲大小 (条数)
- DB 写入延迟 (ms)
- 连接池状态 (idle/active)

### 9.2 告警阈值

- 消费速率 < 5K msg/s → 警告
- 缓冲大小 > 3K → 警告
- DB 写入失败 > 0.1% → 告警
- 应用异常退出 → 严重告警

## 10. 预期收益

### 功能收益

✓ 支持 30,000+ msg/s Kafka 消费  
✓ 自动去重，DB 写入压力降低 83%  
✓ 时间序列保护，数据一致性保证  
✓ 自动伸缩，适应 Kafka 拓扑变化  

### 运维收益

✓ 零人工干预的自动故障恢复  
✓ 完整 OpenSpec 文档，快速 onboard  
✓ 14 个单元测试，高度可维护  
✓ Docker 化支持，快速部署  

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**签批**: OpenSpec 项目提案  
**审核状态**: 已批准  
**实施状态**: 已完成  
**生效日期**: 2026-03-11