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Worker 执行层成熟化路线图

本文档用于持续维护 embedded worker / standalone worker / Redis run queue 这一整套执行层的演进方案。

目标不是只让 worker “能跑”，而是逐步升级为适合商业化部署的高成熟度执行系统：可扩展、可观测、可治理、可解释。

目标

高成熟度版本需要同时满足以下要求：

  • 不因单 worker、父子 run、瞬时 backlog 出现结构性死锁
  • 在高并发下保持稳定，不因短时突发出现扩缩容抖动
  • 能解释为什么扩容、为什么没扩容、为什么缩容
  • 能通过健康检查和指标快速定位瓶颈
  • 能从单进程 embedded pool 平滑升级到多进程 / 多实例 worker
  • 能支持商业化场景下的优先级、配额、隔离和 SLA

设计原则

1. 安全优先于吞吐

先保证不会卡死、不会重复执行、不会失控扩容，再追求更高吞吐。

2. 热备优先于极致节流

默认保留最小热备 worker，保证 SubAgent、父子 run、交互型请求不会因为冷启动或单 worker 被饿死。

3. 以等待时间而不是纯队列长度驱动

成熟策略不应只看 ready queue length，而应优先关注：

  • queue_wait_ms
  • busy_workers / total_workers
  • idle capacity
  • subagent reserve
  • tenant quota

4. 统一控制面

embedded worker pool 和 standalone worker 最终都应进入同一套 worker registry、lease、health、autoscaling 决策模型。

目标架构

建议将执行层逐步拆分为四层：

Execution Plane

负责真正执行 run：

  • RedisRunWorker
  • RedisRunWorkerPool
  • 未来的 standalone worker process

Scheduling Plane

负责决定“谁先跑、谁后跑、给谁留容量”：

  • session queue
  • priority queue
  • subagent reserve
  • tenant quota

Control Plane

负责决定“扩不扩、缩不缩、谁健康、谁失联”：

  • worker registry
  • worker lease / heartbeat
  • scaling policy
  • cooldown / hysteresis

Observability Plane

负责解释系统当前状态：

  • health report
  • metrics
  • scale events
  • queue lag / wait time
  • stuck run / stale run diagnostics

当前状态

截至目前，已经落地：

  • Redis run queue + session lock
  • API + embedded worker 模式下默认至少 2 个 worker
  • 进程内 RedisRunWorkerPool
  • 基于 backlog 和空闲容量缺口的轻量扩容
  • 基于 idle TTL 的慢缩容
  • scale_up_window / scale_down_window / cooldown_ms
  • 仅在状态变化时输出 pool 日志
  • pool stats 接入 health report

当前仍属于 V1 基础可用版，距离商业化成熟版本还缺：

  • queue_wait_ms 驱动扩容
  • subagent reserve
  • worker registry + lease
  • 多优先级队列
  • tenant quota / fairness
  • 统一指标与告警

分阶段实施

Phase A: 生产可用强化版

目标：在现有 embedded pool 基础上，把“稳定性”和“可解释性”补齐。

A1. 等待时长驱动扩容

新增指标：

  • queue_wait_ms_p50
  • queue_wait_ms_p95
  • oldest_ready_age_ms

策略：

  • backlog 作为辅助信号
  • queue_wait_ms 作为主信号
  • 当等待时间持续超过目标阈值时扩容

交付标准：

  • health report 能看到最近等待时长
  • scale log 能说明是 backlog 还是 wait_time 触发

A2. SubAgent 保底容量

目标：即使高负载下，也保留一部分容量供 child run 使用，避免父 run 同步等待 child run 时饿死。

建议：

  • 新增 reserved_capacity_for_subagent
  • 或为 subagent 引入独立的高优先级 ready queue

交付标准：

  • 单机 embedded 模式下，父 run 等待 child run 时不会被普通 backlog 长时间阻塞

A3. Stuck Run / Stuck Session 诊断

补充：

  • 长时间 waiting_tool / queued 检测
  • session lock 持有过久检测
  • 自动输出诊断原因

交付标准：

  • 通过 health/admin 接口可直接看到异常 session / run

Phase B: 控制面升级版

目标：从“单进程 worker pool”升级为“统一 worker 控制面”。

B1. Worker Registry

为每个 worker 注册：

  • worker id
  • process kind
  • capabilities
  • last heartbeat
  • current load
  • status

B2. Worker Lease / Heartbeat

让 embedded worker 和 standalone worker 都以相同方式续约。

交付标准：

  • worker 失联可被明确识别
  • control plane 可区分“队列没活”和“worker 不健康”

B3. 统一扩缩容策略

把现有 pool 内部策略逐步上提为统一 policy：

  • desired workers
  • cooldown
  • hysteresis
  • emergency recovery

Phase C: 商业化治理版

目标：支持不同任务类型和不同客户负载的治理。

C1. 优先级队列

建议拆分：

  • interactive run
  • subagent run
  • background run

交付标准：

  • 高优先级请求不被后台任务长期阻塞

C2. Tenant Quota / Fairness

能力包括：

  • 每租户并发上限
  • 每租户队列积压上限
  • burst 配额
  • 公平调度

C3. 成本控制

包括：

  • 最大 worker 上限
  • 最大并发 run 上限
  • 降级策略
  • 压力保护

Phase D: 平台化与外部扩缩容

目标：让系统可以从进程内 pool 平滑演进到容器 / 多实例 worker 集群。

D1. 进程外 worker

独立 worker process 与 embedded worker 共用同一调度协议。

D2. 外部 Autoscaler

例如基于 Redis lag / queue wait time 驱动实例级扩缩容。

D3. 运营与告警

沉淀：

  • dashboard
  • SLO
  • alert rules
  • scale event timeline

推荐实施顺序

建议按以下顺序推进，不建议跳步：

  1. queue_wait_ms + oldest_ready_age_ms
  2. last_scale_reason + scale metrics
  3. reserved_capacity_for_subagent
  4. stuck run / stuck session diagnostics
  5. worker registry + lease
  6. priority queue
  7. tenant quota / fairness
  8. external autoscaler

近期执行清单

下一轮按以下顺序落代码：

  • [x] 为 ready queue 补充等待时长指标
  • [x] 在 pool stats / health report 中暴露等待时长
  • [x] 扩缩容日志增加 reason
  • [x] 实现 reserved_capacity_for_subagent
  • [x] 增加 stuck run / stuck session 检测

相关代码落点

  • packages/storage-redis/src/index.ts
  • apps/server/src/bootstrap.ts
  • packages/config/src/index.ts
  • docs/schemas/server-config.schema.json
  • tests/storage-redis.test.ts
  • tests/bootstrap-single-workspace.test.ts

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