DCTS/docs/database.md

# DCTS 数据库设计 (Database Schema)

> DCTS 采用轻量级、零配置、高并发安全的 **SQLite** 双数据库架构：主状态库 `dcts.db` 存储网格结构与历史记录；队列库 `dcts_queue.db` 由 `mq` 驱动管理原子任务状态机。

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## 1. 数据库分库架构

```mermaid
erDiagram
    WORKFLOWS ||--o{ GRID_POINTS : contains
    GRID_POINTS ||--o{ TASKS : logs
    WORKFLOWS ||--o{ WORKFLOW_PROGRESS_SNAPSHOTS : samples
    NODES ||--o{ TASK_QUEUE : executes
    NODES ||--o| NODE_CREDENTIALS : authenticates
    SEEDS }o--o{ GRID_POINTS : hot-starts

    subgraph PrimaryDB ["主数据库 (dcts.db)"]
        WORKFLOWS {
            string name PK
            string description
            text config_yaml
            string status
            datetime created_at
            datetime updated_at
        }
        GRID_POINTS {
            integer id PK
            string name
            string workflow_name FK
            double teff
            double logg
            double loghe
            double logc
            double logn
            double logo
            double cno_sum
            integer wave
            string status
            integer attempt_count
            string tlusty_success_method
            string synspec_success_method
            double last_elapsed_sec
        }
        TASKS {
            string task_id PK
            string point_name
            string node_id
            string seed_point_name
            string status
            double max_relc
            boolean atmosphere_has_nan
            integer retry_count
            datetime created_at
            datetime started_at
            datetime completed_at
            string error_message
            string workflow_name
            boolean tlusty_enabled
            string tlusty_policy
            text tlusty_strategies
            boolean synspec_enabled
            string synspec_policy
            text synspec_strategies
            string atmosphere_ref
            double elapsed_sec
            string failed_stage
            text summary_json
        }
        NODES {
            string node_id PK
            integer max_slots
            integer active_slots
            string status
            double cpu_usage
            double memory_usage
            datetime last_heartbeat
            string registration_secret
            integer admin_max_slots
        }
        NODE_CREDENTIALS {
            string node_id PK
            string token_hash
            datetime issued_at
            string raw_token_pending
        }
        SEEDS {
            integer id PK
            string point_name UK
            double teff
            double logg
            double loghe
            double logc
            double logn
            double logo
            string file_path
            boolean is_clean
        }
        WORKFLOW_PROGRESS_SNAPSHOTS {
            integer id PK
            string workflow_name
            datetime ts
            integer total
            integer pending
            integer queued
            integer running
            integer completed
            integer failed
        }
    end

    subgraph QueueDB ["队列库 (dcts_queue.db / mq)"]
        TASK_QUEUE {
            string task_id PK
            string payload
            string status
            datetime created_at
            datetime claimed_at
            string workflow_name
            string claimed_by_node_id
            integer wave
        }
    end
```

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## 2. 表结构定义 (Schema Specification)

### 2.1 `workflows` (工作流配置表)
存储用户定义的计算网格配置及整体状态。
- `name` (`TEXT PRIMARY KEY`)：工作流唯一标志（如 `sdB_cno`）。
- `description` (`TEXT`)：描述信息。
- `config_yaml` (`TEXT NOT NULL`)：完整的参数网格定义与物理配置 YAML 内容。
- `status` (`TEXT NOT NULL DEFAULT 'idle'`)：`idle`（就绪）→ `initializing`（原子抢占加载中）→ `running`（运行中）/ 回退 `idle`；`running` → `paused`（暂停）/ `completed`（全部网格点收敛）。
- `created_at` / `updated_at` (`DATETIME NOT NULL`)：创建 / 最后更新时间。

### 2.2 `grid_points` (网格点物理参数表)
存储多维笛卡尔积展开后的每一个独立参数点。
- `id` (`INTEGER PRIMARY KEY AUTOINCREMENT`)：自增主键。
- `name` (`TEXT NOT NULL`)：点物理唯一名（由 6 维参数生成，如 `t35000_g5.5_he-1_c-2_n-2_o-2`）。
- `workflow_name` (`TEXT NOT NULL`)：所属工作流。**多工作流分区键**——同一物理点可属于多个工作流，
  与 `name` 共同构成复合唯一约束 `UNIQUE(workflow_name, name)`。
- `teff`, `logg`, `loghe`, `logc`, `logn`, `logo` (`REAL NOT NULL`)：6 维物理参数。
- `cno_sum` (`REAL NOT NULL`)：CNO 丰度之和（调度排序用）。
- `wave` (`INTEGER NOT NULL DEFAULT 0`)：按 cno_sum 分组的批次波次（调度优先级用）。
- `status` (`VARCHAR(32)`)：`pending` / `queued` / `running` / `completed` / `failed`（7c 由 `converged` 改名，M9 迁移）。
- `attempt_count` (`INTEGER`)：失败重试计数（仅观测用）。
- `tlusty_success_method` (`VARCHAR(32)`)：**大气收敛归因**（P9 拆分）——TLUSTY 阶段以何策略收敛
  (`cold_run` 冷启动成功 / `seed_step` 种子步进成功 / 策略名)；TLUSTY 禁用（synspec-only）为 NULL。
  Phase 6 起由 `tlusty_strategies[0]` 派生。整体归因由消费方派生（`tlusty ?? synspec`）。
- `synspec_success_method` (`VARCHAR(32)`)：**光谱收敛归因**（Phase 5a）——synspec 阶段以何策略收敛
  （如 `standard`）；TLUSTY-only 成功为 NULL。解锁"光谱以 standard 等策略收敛了多少点"的统计与过滤。
- `last_elapsed_sec` (`REAL`)：最近一次尝试的墙钟耗时（详情页 ETA 估算用，兼容旧数据回退）。

> **多工作流分区（per-workflow partitioning）**：`grid_points` 与 `task_queue` 均按 `workflow_name` 隔离。
> 调度、状态更新、stale 重投、`stop_workflow` 重置都限定在单个工作流内，互不影响。
> 历史旧库（无 `workflow_name` 列）在启动时自动迁移：表重建为复合唯一结构，旧行 `workflow_name`
> 标记为 `__legacy__`，不干扰新工作流查询。

### 2.3 `tasks` (任务尝试记录表)
每次派发/尝试生成一行，记录任务的阶段配置快照与执行结果（详情页/归因/回退弹栈的数据源）。
- `task_id` (`VARCHAR(128) PRIMARY KEY`)：任务 ID（UUID）。
- `point_name` (`TEXT NOT NULL`)：网格点权威名（源精度，非 params 重推）。
- `node_id` (`TEXT`)：执行节点 ID。
- `seed_point_name` (`TEXT`)：种子步进时注入的近邻种子点（`GET /api/seed/<name>` 下载依据）。
  **双义**：SYNSPEC-only（TLUSTY 关闭）时恒为 NULL（大气来源见 `atmosphere_ref`）。
- `status` (`VARCHAR(32)`)：`pending` / `claimed` / `running` / `completed` / `failed` / `timeout`。
- `max_relc` (`REAL`)：最终最大相对变化（收敛判据量）。
- `atmosphere_has_nan` (`BOOLEAN`)：最终大气是否含 >10% NaN 行（无效化标记）。
- `retry_count` (`INTEGER`)：重试计数。
- `created_at` / `started_at` / `completed_at` (`DATETIME`)：创建 / 开始 / 完成时间。
- `error_message` (`TEXT`)：失败原因（含 synspec 错误/超时等）。
- `workflow_name` (`TEXT`)：所属工作流（多工作流分区键）。
- **阶段独立配置快照（派发时落库）**：`tlusty_enabled` (`BOOLEAN`)、`tlusty_policy` (`TEXT`)、
  `tlusty_strategies` (`JSON`)、`synspec_enabled` (`BOOLEAN`)、`synspec_policy` (`TEXT`)、
  `synspec_strategies` (`JSON`)、`atmosphere_ref` (`TEXT`，显式大气来源点)。
  回退时弹 `*_strategies` 链首（见 `task_engine_decoupling_design.md §4.2`），policy/策略链取派发时快照。
- `elapsed_sec` (`REAL`)：任务墙钟耗时（详情页 ETA 估算优先用此值）。
- `failed_stage` (`TEXT`)：失败阶段归因（`"tlusty"` / `"synspec"`；旧节点/旧行 NULL → 服务端兜底按 TLUSTY 归因）。
- `summary_json` (`TEXT`)：完整 `ModelSummary` JSON（含 `synspec_rc`/`synspec_error`/`synspec_sec` 与各子步骤摘要）；
  错误路径为 `{"error": ...}`。**全量保真**（Phase 5b 起）：逐次 itek 迭代诊断
  （`itek_history: [{iter, max_relc, n_depths}]`）随 summary_json 落库，与 conv.json 同源。

### 2.4 `nodes` (计算节点心跳与状态表)
- `node_id` (`TEXT PRIMARY KEY`)：节点唯一标识（未指定 `DCTS_NODE_ID` 时自动生成 `node-<uuid>`）。
- `max_slots` (`INTEGER NOT NULL`)：节点声明的最大并发计算槽位数（即 `DCTS_MAX_SLOTS`，领用上限）。
- `active_slots` (`INTEGER NOT NULL DEFAULT 0`)：当前正在执行的任务数，随 claim 自增、report 完结自减。
- `status` (`VARCHAR(32) NOT NULL DEFAULT 'online'`)：`pending_approval`（注册待审批）/ `online`（在线）/ `offline`（心跳超时离线）/ `disabled`（管理员手动停用，保持心跳但不再分发任务）/ `rejected`。
- `cpu_usage` / `memory_usage` (`REAL NOT NULL DEFAULT 0.0`)：心跳上报的 CPU/内存使用率（仅观测展示用，**不参与任务分发决策**）。
- `last_heartbeat` (`DATETIME NOT NULL`)：最后一次心跳上报时间，后台线程据此判定 `online → offline`。
- `registration_secret` (`TEXT`)：节点注册时下发的一次性凭据，用于 `/node/check_status` 取走专属 token 的二次鉴权。
- `admin_max_slots` (`INTEGER`，可空)：管理员强制并发槽位配额（`NULL` = 无限制，沿用物理 `max_slots`），经心跳响应下发给节点动态生效。

### 2.5 `node_credentials` (节点 L2 鉴权凭据表)
- `node_id` (`TEXT PRIMARY KEY`)：关联 `nodes.node_id`。
- `token_hash` (`TEXT NOT NULL`)：节点专属 token 的 SHA-256 哈希（**不存明文**）。
- `issued_at` (`DATETIME NOT NULL`)：颁发时间。
- `raw_token_pending` (`TEXT`)：暂存待确认的明文 token（颁发流程过渡用，确认后清除）。

> token 失效靠重发覆盖 `token_hash`（旧 hash 不存在 → 鉴权失败），无独立吊销标记；
> 历史 `revoked` 死列已由迁移 M4 清除（Phase 4）。

### 2.6 `seeds` (种子缓存池表)
全局共享的已收敛大气 `.7` 索引（跨工作流复用，种子步进热启动数据源）。
- `id` (`INTEGER PRIMARY KEY AUTOINCREMENT`)。
- `point_name` (`TEXT UNIQUE NOT NULL`)：种子点权威名（源精度，与磁盘文件名一致）。
- `teff`, `logg`, `loghe`, `logc`, `logn`, `logo` (`REAL NOT NULL`)：6 维物理参数（种子匹配距离计算用）。
- `file_path` (`TEXT NOT NULL`)：`.7` 大气文件在 `seeds_dir` 的路径。
- `is_clean` (`BOOLEAN NOT NULL DEFAULT 1`)：大气是否干净（无 NaN）——仅干净种子可被匹配（`reload_seed_cache` 只加载 `is_clean=1`）。

> 运行期维护内存 `seed_cache` + `seed_index`（exact_family 桶索引），`find_best_seed_from_db`
> 先查桶索引（O(1)~O(小)），未命中退化为全量 global 扫描（见 `seed_finder.rs` / `design.md §3`）。

### 2.7 `workflow_progress_snapshots` (工作流进度时间序列表)
后台定期（每分钟）为每个 running 工作流记录进度计数，供详情页进度曲线与 ETA 估算。
- `id` (`INTEGER PRIMARY KEY AUTOINCREMENT`)。
- `workflow_name` (`TEXT NOT NULL`)。
- `ts` (`DATETIME NOT NULL DEFAULT (datetime('now'))`)：采样时间。
- `total` / `pending` / `queued` / `running` / `completed` / `failed`（7c 由 `converged` 改名，M9 迁移） (`INTEGER NOT NULL`)：该时刻各状态计数。

### 2.8 `task_queue` (分布式任务队列表 - `mq`)
驱动分布式抢占与超时重试的核心表，使用 SQLite `WAL` 模式确保高吞吐并发安全（详见 [`sqlite_queue.rs`](file:///home/fmq/program/tlusty/tl208-s54/dcts/crates/mq/src/sqlite_queue.rs#L65)）。
- `task_id` (`VARCHAR(128) PRIMARY KEY`)：任务 ID（UUID）。
- `payload` (`TEXT NOT NULL`)：序列化的 [`TaskSpec`](file:///home/fmq/program/tlusty/tl208-s54/dcts/crates/common/src/models.rs)
  （含 point_name / params / seed_point_name / workflow_name / tlusty_config / synspec_config 等；
  Phase 6 起无 `task_type` 字段，执行链由 `tlusty_config.strategies[0]` 派生）。
- `status` (`TEXT NOT NULL`)：`pending`（就绪待领用）/ `claimed`（已被某 node 领用，计算中）。
- `created_at` (`DATETIME NOT NULL`)：推入队列时间（同 `wave` 内 FIFO 排序键）。
- `claimed_at` (`DATETIME`)：被领用的时间戳（`requeue_stale_tasks` 据此判定超时回投）。
- `workflow_name` (`TEXT`)：所属工作流（多工作流分区键）。
- `claimed_by_node_id` (`TEXT`)：领用方节点 ID（claim 时写入，report 阶段据此校验归属，防跨节点伪造）。
- `wave` (`INTEGER NOT NULL DEFAULT 0`)：难度波次（`pop_task` 出队第一排序键，低 `wave` 优先）。

> 任务完成后由 `remove_task` 直接从本表删除（不保留 `completed`/`failed` 终态行），历史记录落在主库 `tasks` 表。超时的 `claimed` 行由 [`requeue_stale_tasks`](file:///home/fmq/program/tlusty/tl208-s54/dcts/crates/mq/src/sqlite_queue.rs#L274) 改回 `pending` 重投。

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## 3. 并发与事务安全设计

1. **WAL (Write-Ahead Logging) 模式**：SQLite 连接自动启用 `PRAGMA journal_mode=WAL;` 和 `PRAGMA busy_timeout=15000;`，解决多线程/多进程读写锁竞争。
2. **连接池机制**：借助 `r2d2` + `r2d2_sqlite` 维护异步连接池，防止高并发下数据库句柄冲突。
3. **原子 Claim 事务**：任务抢占在单个 `IMMEDIATE` 事务内完成——先 `SELECT ... WHERE status='pending' ORDER BY wave ASC, created_at ASC LIMIT 1` 取队首，再 `UPDATE SET status='claimed', claimed_by_node_id=?`，提交后返回。事务保证同一任务不会被两个 node 同时领用；遇到 `SQLITE_BUSY/LOCKED` 最多退避重试 5 次（详见 [`pop_task`](file:///home/fmq/program/tlusty/tl208-s54/dcts/crates/mq/src/sqlite_queue.rs#L145)）。
4. **凭据零明文存储**：`node_credentials.token_hash` 只存 SHA-256 哈希；节点注册的一次性 `registration_secret` 也仅在审批前短期有效，避免数据库泄漏直接泄露有效 token。