07-EFT.WP.Core.Threads v1.0 | 第1章 线程模型与命名

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第1章 线程模型与命名

I. 范围与对象

• 本章给出并发域的基元、命名与状态机：thr、pid_thr、gid、eid、chan、sem、hb、tau_mono/ts 与资源提示 R_cpu/R_mem/R_io。
• 统一线程模型覆盖 OS thread、green thread、actor 与协程；凡可独立调度与观测的执行单元一律归类为 thr。
• 所有符号与公式采用英文与纯文本，内联以反引号包裹；跨卷锚点与编号遵循总卷约定。

II. 基本对象与标识

1. 线程与执行单元
   • thr：执行单元；pid_thr：线程唯一标识；state ∈ {"new","ready","running","blocked","done","canceled"}。
   • 属性：affinity（cpu 亲和）、prio（优先级）、K_thr（并发上限）。
2. 执行图与依赖
   G = (V,E)；dep(u,v)；关键路径 crit(G)；w(v)、c(e)；makespan T_make(G)。
3. 消息与通道
   chan（channel）；q_len、cap、bp；msg、ack；idemp_key。
4. 时序与一致性
   tau_mono（单调时钟）；ts（UTC 墙钟）；hb（happens-before）；deadline、timeout、cancel_token。
5. 速率与时延（排队论）
   lambda、mu、rho = lambda / mu；L、L_q、W、W_q；Little 定律 L = lambda * W。

III. 状态机与生命周期

1. 状态集合：state ∈ {"new","ready","running","blocked","done","canceled"}。
2. 允许转移（最小闭包）：
   • new -> ready -> running -> done
   • running -> blocked -> ready
   • any_active -> canceled
3. 基本时延分解：
   • W = W_q + W_run，其中 W_q 由排队与资源竞争引起，W_run 为实际执行时间。
   • 迟到度量：lateness = max(0, ts_finish - deadline)；软超时校准以 tau_mono 评估。
4. 因果关系：
   若 hb(e1,e2) 成立，则记录 eid 序关：seq(e1) < seq(e2)；乱序场景需以去重与幂等弥补。

IV. 命名规范与编码方案（TS.*）

1. 统一命名前缀：TS. 用于线程域对象与度量之语义编码。
2. 结构化命名：<prefix>.<domain>.<kind>.<name>[.attr...]，其中 <domain> ∈ {"core","svc","job","batch"}。
3. 标识与主键：
   • TS.pid_thr：线程标识。格式 ns:base36(ts_ns)+"-"+rand62(8)；唯一性公设见 P71-2。
   • TS.gid：执行图标识。格式 ns:graph-"+hash_sha256(spec)[0:12]。
   • TS.eid：事件标识。格式 pid_thr+"#"+seq64；同一 pid_thr 下单调递增。
4. 通道与消息：
   • TS.chan.name：通道名（全局唯一）；TS.chan.mode ∈ {"mpmc","mpsc","spmc","spsc"}。
   • TS.msg.key：idemp_key；TS.msg.sem ∈ {"at_most_once","at_least_once","exactly_once*"}。
5. 属性与资源：
   TS.thr.affinity、TS.thr.prio、TS.thr.quota.cpu、TS.thr.quota.mem、TS.thr.quota.io。
6. 度量与观测：
   TS.sli.latency_ms、TS.sli.queue_time_ms、TS.sli.run_time_ms、TS.sli.qps、TS.sli.err_rate、TS.sli.p99_ms。
7. 语义标签（统一 tag 键）：
   svc、comp、op、gid、pid_thr、chan、sem、region、zone、version、schema_version。
8. 例表（首批纳入 20 项）：
   • TS.pid_thr、TS.gid、TS.eid、TS.chan.name、TS.chan.mode、TS.chan.cap
   • TS.msg.key、TS.msg.sem、TS.retry.count、TS.timeout.ms
   • TS.thr.affinity、TS.thr.prio、TS.thr.K_thr、TS.thr.state
   • TS.sli.latency_ms、TS.sli.queue_time_ms、TS.sli.run_time_ms、TS.sli.err_rate
   • TS.sli.p99_ms、TS.sli.qps

V. 公设与约束（P71-*)

• 公设 P71-1（时钟一致）：所有时延、抖动与超时以 tau_mono 计量；对外发布以 ts 记录。
• 公设 P71-2（标识唯一）：∀ pid_thr_i ≠ pid_thr_j : pid_thr_i ≠ pid_thr_j；eid 于给定 pid_thr 下严格单调。
• 公设 P71-3（稳定性优先）：任一服务站稳态运行需满足 rho < 1；若不成立，必须配置 bp 策略与限流。
• 公设 P71-4（幂等闭环）：跨进程交互默认 sem="at_least_once"；消费者必须以 idemp_key 与窗口 Delta_t_dedup 达成 exactly_once*。
• 公设 P71-5（资源可预算）：进入 G 前声明 R_cpu/R_mem/R_io 上界或区间，调度不得突破 quota。
• 公设 P71-6（观测必要）：每个 thr/chan 至少上报 TS.sli.queue_time_ms、TS.sli.run_time_ms、TS.sli.err_rate，并可聚合为 SLO。

VI. 线程属性与调度提示

• 并发上限：K_thr 描述同类任务的最大并发槽；与限流器独立但必须协同。
• 亲和与优先：affinity 映射至 CPU 集；prio 以整数刻度，范围与平台绑定由实现文档定义。
• 资源配额：quota = {"cpu": R_cpu, "mem": R_mem, "io": R_io}；超额行为为 throttle 或 preempt，不得静默丢弃。

VII. 消息交互与投递语义

• 通道容量与背压：
  cap 为硬上限；bp = f(q_len, cap, W_q) 单调递增；达到阈值触发 drop、delay 或 shed。
• 投递语义：
  sem="at_most_once"：允许丢失不重投；sem="at_least_once"：允许重复需去重；sem="exactly_once*"：通过 idemp_key 与日志实现的最佳努力。
• 幂等约束：
  幂等函数满足 f(x; idemp_key) = f(x; idemp_key)；去重窗口 Delta_t_dedup 必声明。

VIII. 度量字段与聚合窗口

• 延时族：TS.sli.queue_time_ms、TS.sli.run_time_ms、TS.sli.latency_ms = queue_time_ms + run_time_ms。
• 可靠性族：TS.sli.err_rate ∈ [0,1]、TS.retry.count、TS.drop.count、TS.timeout.count。
• 吞吐族：TS.sli.qps、TS.sli.backlog = q_len。
• 分位族：TS.sli.p50_ms、TS.sli.p95_ms、TS.sli.p99_ms（基于 SLA_window 聚合）。
• 量纲校核：unit(latency_ms)="ms"、dim(latency_ms)="T"；unit(qps)="1/s"、dim(qps)="T^-1"；check_dim( L - lambda * W ) = 0。

IX. 兼容性与跨卷引用

1. 与《Core.DataSpec》：线程度量、追踪与日志作为 D 的 R 写入，manifest 记录 schema_version 与 Trace。
2. 与《Core.Equations》《能量丝》两口径引用（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 )
   • 差异衡量：delta_form = | ( 1 / c_ref ) * ( ∫ n_eff d ell ) - ( ∫ ( n_eff / c_ref ) d ell ) |。
3. 冲突名强制：T_fil 与 T_trans 不可混用；n 与 n_eff 严格区分；使用 gamma(ell) 与 d ell 明确路径与测度。

X. TS. 编码卡片（示例与校验）*

1. TS.pid_thr
   • 定义：线程全局唯一标识。
   • 形制：ns:base36(ts_ns)+"-"+rand62(8)；示例 svcA:kr3t9z2s-1B9xYpQZ。
   • 约束：唯一（P71-2）；ns 采用小写字母与短横线。
2. TS.eid
   • 定义：事件标识（线程内单调）。
   • 形制：pid_thr+"#"+seq64；示例 svcA:...#0000000F。
   • 约束：同一 pid_thr 下严格递增（P71-2）。
3. TS.gid
   • 定义：执行图标识。
   • 形制：ns:graph-"+hash_sha256(spec)[0:12]。
   • 约束：跨发布版本稳定，spec 变更导致 gid 变更。
4. TS.chan.name
   • 定义：通道名。
   • 形制：ns.comp.op；示例 svcA.ingest.parse。
   • 约束：全局唯一；mode、cap 必配。
5. TS.msg.sem
   • 定义：投递语义。
   • 取值："at_most_once"|"at_least_once"|"exactly_once*"。
   • 约束：与去重策略一致（P71-4）。
6. TS.sli.latency_ms
   • 定义：端到端延时。
   • 形制：数值型；单位 ms；窗口 SLA_window 聚合 p50/p95/p99。
   • 校核：latency_ms = queue_time_ms + run_time_ms（容差内相等）。
7. TS.thr.quota.*
   • 定义：资源配额。
   • 形制：cpu（核）、mem（字节或单位后缀）、io（MB/s）。
   • 约束：不得突破（P71-5）。

XI. 最小校验清单（落地 Mx-1 片段）

• 标识校验
  validate_unique(TS.pid_thr)；validate_monotonic(TS.eid per pid_thr)。
• 稳定性校验
  assert rho < 1 或生成 bp 策略建议。
• 幂等与窗口
  require idemp_key when sem!="at_most_once"；Delta_t_dedup 明确并落库。
• 量纲与守恒
  check_dim( L - lambda * W ) = 0；unit(latency_ms)="ms"。

XII. 术语冲突清单（执行与计量交叉）

• T_fil vs T_trans：前者仅用于张力；后者仅用于透射系数。
• n vs n_eff：数密度与有效折射率不可替换；凡出现 T_arr 必使用 n_eff。
• 路径与测度：凡出现积分，必须写作 gamma(ell) 与 d ell，并声明 L_gamma = ( ∫ 1 d ell )。

XIII. 小结与出厂条件

1. 线程域对象以 TS.* 统一命名，标识与度量满足 P71-*；状态机与语义闭环于 thr/chan/sem/hb。
2. 满足以下条件方可进入第2章调度设计：
   • 已定义 TS.pid_thr/TS.gid/TS.eid/TS.chan.* 且通过唯一与单调校验。
   • 已声明 quota 与 K_thr 并通过资源预算校核。
   • 已完成 SLI 字段映射与 SLA_window 聚合策略。