07-EFT.WP.Core.Threads v1.0 | 前言

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前言

I. 范围与目标

1. 本卷定义并发域的统一抽象、记号与最小可实现接口，覆盖 thr（thread/actor）、执行图 G=(V,E)、消息通道 chan、时序一致性 hb、背压 bp、速率与等待时间（lambda、mu、rho、W、W_q）以及服务目标（SLI/SLO）。
2. 核心目标：
   • 建立可验证的并发语义与度量框架，使 T_make(G)、rho、P99 等关键量在设计期即可估算与约束。
   • 提供跨卷锚点与绑定，使数据、方程、计量与并发行为在一套编号与符号体系内闭环。
   • 给出最小而完备的实现绑定（I70 族），确保从规范到代码的可追溯与可测试。

II. 读者与先决条件

1. 读者对象：
   • 系统架构、分布式计算、实时控制与数据平台工程人员。
   • 对 G=(V,E)、lambda/mu、背压与限流、SLI/SLO 有基础认知的技术读者。
2. 先决条件：
   • 熟悉本系列《Core.DataSpec》《Core.Equations》《Core.Metrology》《Core.Parameters》《Core.Errors》的基本约定与编号体系。
   • 能理解并使用单调时钟 tau_mono 与 UTC 墙钟 ts 的区分。

III. 核心抽象速览（统一术语）

• 线程与状态：thr（thread/actor），pid_thr（thread id），state ∈ {"new","ready","running","blocked","done","canceled"}。
• 执行图：G=(V,E)，依赖 dep(u,v)，关键路径 crit(G)，节点代价 w(v)，边代价 c(e)，makespan 记作 T_make(G)。
• 通道与消息：chan、q_len、cap、bp、msg、ack、idemp_key，投递语义 sem ∈ {"at_most_once","at_least_once","exactly_once*"}（*best-effort via dedup）。
• 排队与稳定：lambda、mu、rho = lambda / mu、L、L_q、W、W_q，Little 定律 L = lambda * W。
• 时序与容错：hb（happens-before）、deadline、timeout、cancel_token、抖动 J、p_drop、p_retry。
• 资源与观测：R_cpu/R_mem/R_io、quota、cgroup、SLI/SLO、QPS、P99、ErrRate、SLA_window。
• 跨卷锚点：c_ref、gamma(ell)、d ell、L_gamma = ( ∫ 1 d ell )、n_eff(x,t)、T_arr。

IV. 设计原则与公设（并发域）

• 公设 P71-1 因果一致：任何可观察的效果 e2 若依赖 e1，则必须保持 hb(e1,e2)，或提供补偿与幂等以掩蔽乱序。
• 公设 P71-2 稳定性优先：在稳态假设下，系统各服务站满足 rho < 1；若不成立，必须给出退让或背压策略。
• 公设 P71-3 观测闭环：每个 thr/chan 必暴露最小 SLI 集合（延时、吞吐、错误率），并可在 SLA_window 内聚合为 SLO。
• 公设 P71-4 资源可预算：任一作业在进入执行图前给出 R_cpu/R_mem/R_io 上界或弹性范围，调度不得突破配额 quota。
• 公设 P71-5 幂等与去重：跨网络与跨进程交互默认采用 at_least_once，并以 idemp_key 与窗口 Delta_t_dedup 达成有效的 exactly_once*。

V. 度量与近似（工程可预见性）

• makespan 上界（关键路径近似）：T_make(G) approx ∑_{v∈crit(G)} w(v) + ∑_{e∈crit(G)} c(e)；当共享资源竞争显著时，给出争用修正项说明。
• 重试-超时合成界：W_retry <= timeout * (retries + 1) + J_total；J_total 按路径叠加。
• 背压信号定义建议：bp = f(q_len, cap, W_q)，f 单调递增，且在 q_len -> cap 时触发限流或丢弃策略。
• 稳定性判据：若采用 M/M/1 近似，需同时报告 lambda、mu 的估计来源与置信区间；不满足 rho < 1 时给出退火、降载或扩容策略。

VI. 跨卷绑定与到达时两口径

1. 本卷引用到达时两口径用于时间校准或传播延迟建模：
   • 常量外提：T_arr = ( 1 / c_ref ) * ( ∫ n_eff d ell )
   • 一般口径：T_arr = ( ∫ ( n_eff / c_ref ) d ell )
2. 两口径差异报告：delta_form = | ( 1 / c_ref ) * ( ∫ n_eff d ell ) - ( ∫ ( n_eff / c_ref ) d ell ) |。若 delta_form 超过阈值，必须在第9章用例中给出校准步骤与误差预算。
3. 跨卷固定写法与编号：见《Core.DataSpec》《Core.Equations》《Core.Metrology》《Core.Parameters》《Core.Errors》对应 S/P/M/I 引用。

VII. 实现绑定与合规（I70 族）

1. 最小接口集合（详见附录A）：
   • 线程与任务：spawn、join、cancel、set_affinity、set_priority。
   • 执行图与调度：build_graph、run_graph、topo_sort、critical_path。
   • 通道与背压：chan_open、chan_put、chan_get、set_backpressure。
   • 超时/重试/幂等：with_timeout、retry、ensure_idempotent。
   • 资源与隔离：set_quota、reserve、release。
   • 限流与观测：rate_limiter、limit_acquire、metric_emit、trace_span、trace_link。
   • 契约与 SLO：assert_thread_contract、sli_slo_compute。
2. 合规要求：
   • 所有实现必须通过第8章 SLO 校验与附录B 策略模板的基线测试。
   • 对外导出指标命名与标签键统一，避免歧义与碰撞。

VIII. 与配套白皮书的关系

• 与《Core.DataSpec》：
  执行图运行期产物（日志、度量、追踪）以数据契约形式落地；Trace 链贯穿 spawn -> run_graph -> chan_* -> metric_emit/trace_span。
• 与《Core.Equations》：
  通过 Sxx-* 给出的最小方程（如扩散/传播方程）可映射为节点算子，节点代价 w(v) 与量纲由《Core.Metrology》校核。
• 与《Core.Metrology》：
  任何度量 W、P99、R_cpu 必携带 unit(x)、dim(x)；check_dim(expr) 通过才可发布。
• 与《Core.Parameters》：
  调度与资源策略参数化，采用统一 schema_version 与参数绑定接口，支持灰度与滚动调整。
• 与《Core.Errors》：
  故障语义、重试与补偿策略统一引用错误分类与预算模型。

IX. 阅读路径与产出物

1. 建议阅读顺序：
   • 第1章与第2章：建立 thr、G=(V,E) 与 T_make(G) 的共同语言。
   • 第3章与第7章：通道、背压、限流形成稳定闭环。
   • 第4章与第5章：因果、一致性、重试/超时/幂等形成可靠语义。
   • 第6章与第8章：资源与 SLO 使系统可运营。
   • 第9章与第10章：跨卷绑定与端到端用例验证。
2. 交付件清单：
   P71-* / S72-* / Mx-* / I70-* 全集；三类参考用例脚本；观测与告警面板模板；合规模板与自检清单。

X. 名词与符号冲突约束

• T_fil（张力）与 T_trans（透射系数）不可混用；n（数密度）与 n_eff（有效折射率）严格区分。
• 所有内联符号使用反引号包裹；任何带除号、积分或复合算符的表达，均以括号表征，路径声明为 gamma(ell)，测度为 d ell。
• 公式、符号、定义统一使用英文与纯文本；编号、跨卷引用遵循固定格式与前置约定。