chongming-core/README.md

# Chongming-Zenoh

基于 **FastAPI + Zenoh + MQTT + Vue 3** 的**配置驱动微服务网关平台**。

通过 TOML 配置文件定义 RPC 端点，自动生成 Pydantic 模型与 FastAPI 路由，同时暴露 **HTTP** 和 **MQTT** 双通道。底层基于 Zenoh 分布式消息协议实现 RPC 通信，Worker 插件可独立开发、按副本数水平扩展。

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## 核心特性

| 特性                  | 说明                                                                 |
| --------------------- | -------------------------------------------------------------------- |
| **FastAPI + Uvicorn** | 高性能异步 Web 框架，自动生成 OpenAPI 文档                           |
| **Zenoh 服务发现**    | 基于 liveliness 的 Worker 注册与 RPC 调用，负载均衡 + 超时重试       |
| **MQTT 集成**         | 内嵌 amqtt Broker，MQTT ↔ Worker 双向桥接                            |
| **动态路由生成**      | 扫描 `config/workers/*/*.toml` 自动注册 HTTP 路由                    |
| **Worker 框架**       | `@rpc_method` 装饰器 + `Plugin` 基类统一生命周期 + Pydantic 模型绑定 |
| **启动契约校验**      | TOML 路由 ↔ `@rpc_method` ↔ 生成模型三方一致性校验，fail fast        |
| **自动化模型生成**    | `gen_models` 根据 TOML 配置生成请求/响应模型                         |
| **插件脚手架**        | `gen_plugin` 一键生成风格统一的 Worker 插件骨架                      |
| **JWT 鉴权**          | Rust 实现，路由级 `auth_required` 控制                               |
| **Argon2id 密码哈希** | Rust 实现的高性能密码安全方案                                        |
| **异步 SQLite**       | aiosqlite + SQLModel，多进程并发安全                                 |
| **本地文件存储**      | 内置文件上传/下载端点                                                |
| **流媒体代理**        | ffmpeg + MediaMTX RTSP 流转发                                        |
| **构建打包**          | PyInstaller / Nuitka 一键打包为独立可执行文件                        |
| **Vue 3 前端**        | Element Plus UI、Pinia 状态管理、类型安全的 API 客户端               |

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## 项目结构

```text
chongming-zenoh/
├── config.toml                   # 应用主配置
├── pyproject.toml                # 项目依赖与脚本入口
├── config/                       # 配置文件目录
│   ├── zenoh_config.json5        # Zenoh 会话配置
│   └── workers/                  # Worker 路由定义（TOML）
│       ├── config.toml           # 旧式全局插件注册（仅作兜底兼容）
│       ├── auth/                 # 鉴权插件（config.toml = 插件注册 + 运行时配置）
│       ├── doubao/               # 豆包视觉理解插件
│       ├── aibox_sophon_adapter/ # AI Box 设备心跳监控插件
│       └── example/              # 示例插件（四则运算 / MQTT 端点）
├── src/
│   ├── chongming/                # 核心应用
│   │   ├── app/
│   │   │   ├── core/             # WorkerManager, RouteGenerator, MQTTBridge, contracts(契约校验), auth
│   │   │   └── routes/           # 内置路由（文件上传等）
│   │   └── scripts/              # build, gen_models, gen_plugin
│   ├── chongming-web/            # Vue 3 前端
│   │   └── src/
│   │       ├── api/generated/    # 自动生成 API 客户端
│   │       ├── views/            # 页面组件
│   │       └── router/           # Vue Router 配置
│   └── plugins/                  # Worker 插件源码
│       ├── auth/                 # JWT 鉴权
│       ├── doubao/               # 豆包 AI（支持 AICC 安全通道）
│       ├── aibox_sophon_adapter/ # 设备心跳 + 告警
│       └── example/              # 演示示例
├── utils/                        # 独立工具包
│   ├── bytedance/   # 字节跳动安全通信 SDK
│   ├── config/      # TOML 配置加载
│   ├── database/    # 异步 SQLite 封装
│   ├── jwt/         # Rust JWT 编解码
│   ├── password/    # Rust Argon2id 哈希
│   ├── request/     # Zenoh RPC 客户端
│   ├── stream_manager/  # ffmpeg RTSP 流管理
│   └── worker/      # Worker 框架核心
├── data/
│   ├── storage/chongming/        # SQLite 数据库文件
│   └── uploads/                  # 文件上传目录
├── logs/                         # 日志目录
├── resources/                    # 模块银行打包资源
├── test_mqtt_e2e.py              # MQTT 端到端测试
├── publisher.py / subscriber.py  # MQTT 收发示例
└── README.md
```

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## 快速开始

### 环境要求

- Python >= 3.12
- Rust 工具链（用于编译 `jwt` / `password` 扩展）
- Node.js >= 22（前端开发）
- [uv](https://docs.astral.sh/uv/) 包管理器
- ffmpeg（可选，stream_manager 需要）

### 安装与启动

```bash
# 同步依赖（自动编译 Rust 扩展 + 安装 Python 包）
uv sync

# 启动服务（开发模式，热重载）
uv run serve
```

服务启动后：

| 通道    | 地址                         | 说明             |
| ------- | ---------------------------- | ---------------- |
| HTTP    | `http://localhost:8000`      | REST API         |
| Swagger | `http://localhost:8000/docs` | OpenAPI 交互文档 |
| MQTT    | `mqtt://localhost:1883`      | 内嵌 Broker      |

### 前端开发

```bash
cd src/chongming-web
npm install
npm run dev          # http://localhost:5173
```

---

## 架构与数据流

```mermaid
graph TB
    HTTP[HTTP 客户端] -->|REST API| FastAPI[FastAPI 路由<br/>TOML 自动生成]
    MQTT[MQTT 客户端] -->|chongming/+/+| Bridge[MQTT Bridge<br/>纯客户端模式]

    FastAPI --> WM[WorkerManager<br/>随机负载均衡 + 超时重试]
    Bridge --> WM

    WM -->|Zenoh Query| W1[Worker 副本 1]
    WM -->|Zenoh Query| W2[Worker 副本 2]
    WM -->|Zenoh Query| W3[Worker 副本 N]

    W1 & W2 & W3 -->|插件业务逻辑| DB[(SQLite)]
    W1 & W2 & W3 -->|AI 调用| AI[豆包 API]
```

**启动流程**：

```
uv run serve → FastAPI lifespan:
  1. setup_storage()           — 本地文件系统存储
  2. setup_zenoh()             — Zenoh peer 会话
  3. setup_worker_manager()    — WorkerManager + 定期 liveliness 刷新
  4. load_workers()            — 动态 import 插件 → 启动 Worker 协程
  5. register_routes()         — 扫描 config/workers/ 生成 HTTP 路由
  6. setup_mqtt()              — 内嵌 Broker（子进程）+ MQTT Bridge
```

---

## 端点类型与路由注册

### 端点类型

TOML 文件中的节类型决定端点暴露方式：

| 节类型   | HTTP 路由 | OpenAPI 文档 | MQTT | 请求模型命名                          |
| -------- | --------- | ------------ | ---- | ------------------------------------- |
| `[GET]`  | ✅        | ✅           | ✅   | `XxxGetRequest / XxxGetResponse`      |
| `[POST]` | ✅        | ✅           | ✅   | `XxxPostRequest / XxxPostResponse`    |
| `[MQTT]` | ❌        | ❌           | ✅   | `XxxMqttRequest`（无 response_model） |

### 两种路由注册方式

#### 方式一：TOML 动态路由（标准 JSON 端点）

通过 `config/workers/<插件>/*.toml` 定义端点，自动生成 FastAPI 路由。适用于参数和响应可被 Pydantic 模型描述的标准接口。

```toml
# config/workers/example/add.toml
[GET]
summary = "加法运算"
params = ["a: float", "b: float"]

[GET.response_model]
result = { type = "float", required = true }
```

#### 方式二：插件自定义路由（特殊端点）

当端点无法用 TOML 描述时（如 `multipart/form-data` 上传），插件暴露 `APIRouter` 实例，网关自动发现并注册。

```python
# src/plugins/<name>/routes.py
from fastapi import APIRouter, UploadFile, File

router = APIRouter(prefix="/<prefix>", tags=["<worker_type>"])

@router.post("/upload")
async def upload(file: UploadFile = File(...)):
    ...
```

> **约定**：插件 `__init__.py` 中导入 `router` 实例（`from .routes import router`），网关通过 `getattr(module, "router", None)` 自动发现。

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## MQTT 协议

### Topic 约定

| 方向 | Topic                            | 说明                           |
| ---- | -------------------------------- | ------------------------------ |
| 请求 | `chongming/<type>/<op>`          | MQTT → Worker                  |
| 响应 | `chongming/<type>/<op>/response` | Worker → MQTT（`None` 时跳过） |

### 自定义订阅主题

除内置的 `chongming/<type>/<op>` 接口外，可将外部 MQTT 主题桥接到任意 Worker。**推荐在插件自己的配置** `config/workers/<type>/config.toml` 中通过 `[[workers.mqtt_topics]]` 声明（目标 worker 即该插件本身）：

```toml
# config/workers/aibox_sophon_adapter/config.toml
[[workers.mqtt_topics]]
topic = "box/aibox_sophon/board_ping"         # 支持 +（单级）/ #（多级，须在末尾）通配符
subject = "aibox_sophon_adapter.board_ping" # 可选，{1} {2}... 对应通配符捕获值
response_topic = "/board_ping/response"     # 可选，响应主题；默认 "<实际主题>/response"
```

- `subject` 缺省为 `<插件类型>.<topic 最后一段>`；`response_topic` 缺省为 `<实际匹配主题>/response`。
- 网关发现插件时自动收集所有 `[[workers.mqtt_topics]]`，MQTT Bridge 一并订阅并路由。
- 多条自定义主题按配置顺序匹配，先匹配者优先；内置 `chongming/...` 接口最后兜底。
- 全局 `[<env>.mqtt].custom_topics` 仍可作为通用兜底（不依赖具体插件时使用，可选）。

### 请求负载格式（信封协议）

MQTT 请求负载为信封结构，控制字段与业务数据分离：

```json
{
  "meta": {
    "method": "GET",      // 可选，默认 GET；MQTT 专用端点需显式 "MQTT"
    "timeout": 30,        // 可选，RPC 超时（秒），默认 30
    "cacheable": false    // 可选，是否允许结果缓存，默认 false
  },
  "data": { "a": 3, "b": 5 }   // 业务参数，传给 Worker
}
```

- 非信封格式的负载会被网关丢弃并告警（严格协议，设备侧请按此格式发布）。
- HTTP 通道由网关自动组装信封（注入 method / user_info），无需调用方关心。

### 快速测试

```bash
# 终端 1：启动服务
uv run serve

# 终端 2：端到端测试
python test_mqtt_e2e.py

# 手动测试
python subscriber.py                             # 监听所有响应
python publisher.py example add '{"a":3,"b":5}'  # 调用 add
```

---

## 开发指南

### 添加新 Worker 插件

```text
1. 创建 src/plugins/<name>/ — __init__.py（Plugin 子类）, global_var.py, router/, models/
2. 创建 config/workers/<name>/config.toml，在 [workers] 节注册插件
   （type / module / factory / cleanup / count + [workers.config] 运行时配置）
3. 创建 config/workers/<name>/*.toml 端点定义
4. 运行 uv run python -m chongming.scripts.gen_models 生成模型
5. 实现 router/<op>.py，引用 models/pydantic.py 中的模型
6. 更新 router/__init__.py 导入
```

> 推荐用脚手架一步生成骨架：`uv run gen_plugin <name> [operation ...]`。
> 启动时网关会做**契约校验**：TOML 路由缺少对应 `@rpc_method` 将导致启动失败，
> 模型缺失/孤儿等不一致以警告日志提示。

### 为现有插件添加新端点

```text
1. 创建 config/workers/<name>/<op>.toml
2. 运行 uv run python -m chongming.scripts.gen_models
3. 创建 router/<op>.py → 引用生成的模型
4. 更新 router/__init__.py
5. 重启服务
```

### 常用命令

```bash
uv run serve                                    # 启动开发服务
uv run gen_plugin <name>                        # 生成统一风格插件骨架
uv run python -m chongming.scripts.gen_models   # 生成 Pydantic 模型
uv run python -m chongming.scripts.build        # 构建打包（PyInstaller/Nuitka）
uv pip install -e utils/<name>                  # 安装/更新工具包
```

---

## 插件列表

| 插件                     | 路径                                | 功能                                                    |
| ------------------------ | ----------------------------------- | ------------------------------------------------------- |
| **auth**                 | `src/plugins/auth/`                 | 用户注册/登录/资料管理，JWT 鉴权，管理员初始化          |
| **doubao**               | `src/plugins/doubao/`               | 豆包视觉理解，支持 AICC 安全通信通道                    |
| **aibox_sophon_adapter** | `src/plugins/aibox_sophon_adapter/` | AI Box 设备心跳监控、离线检测、告警上报与查询、视频上传 |
| **example**              | `src/plugins/example/`              | 四则运算 + 心跳演示（含 MQTT 端点示例）                 |

---

## 工具包列表

| 包名                         | 路径                    | 语言        | 说明                                           |
| ---------------------------- | ----------------------- | ----------- | ---------------------------------------------- |
| **chongming-config**         | `utils/config/`         | Python      | TOML 配置加载，TypedDict 类型安全              |
| **chongming-database**       | `utils/database/`       | Python      | aiosqlite + SQLModel 异步数据库封装            |
| **chongming-jwt**            | `utils/jwt/`            | Rust + PyO3 | JWT 编解码，支持 HS256/384/512 + RS256/384/512 |
| **chongming-password**       | `utils/password/`       | Rust + PyO3 | Argon2id 密码哈希与验证                        |
| **chongming-request**        | `utils/request/`        | Python      | Zenoh RPC 直连客户端                           |
| **chongming-worker**         | `utils/worker/`         | Python      | Worker 框架核心：装饰器、运行时、配置加载      |
| **chongming-stream-manager** | `utils/stream_manager/` | Python      | ffmpeg + MediaMTX RTSP 流代理管理              |
| **bytedance**                | `utils/bytedance/`      | Python      | 字节跳动 AICC 安全通信 SDK（Jeddak 等）        |

---

## 配置说明

- **应用配置**：根目录 `config.toml`，包含环境、服务器、安全、MQTT 等全局设置
- **Zenoh 配置**：`config/zenoh_config.json5`
- **插件注册**：`config/workers/<name>/config.toml` 的 `[workers]` 节，定义加载方式、副本数与运行时配置（旧全局 `config/workers/config.toml` 仅作兜底兼容）
- **路由定义**：`config/workers/<name>/*.toml`，每个端点一个文件

详细配置说明见 [`config/README.md`](config/README.md)。

---

## 构建部署

```bash
# PyInstaller 打包
uv run python -m chongming.scripts.build pyinstaller

# Nuitka 打包
uv run python -m chongming.scripts.build nuitka
```

构建过程包括：模块加密打包 → 资源复制 → PyInstaller/Nuitka 打包 → 数据库初始化 → 前端编译 → VFS 挂载。

详见 [插件开发指南](src/plugins/README.md)。

### 常用命令

```bash
uv run serve                              # 启动开发服务器
uv run gen_plugin <name>                  # 生成统一风格插件骨架
uv run python -m chongming.scripts.gen_models  # 生成 Pydantic 模型
uv run build pyinstaller                  # PyInstaller 打包
uv run build nuitka                       # Nuitka 打包
uv pip install -e utils/<name>            # 安装/更新工具包子包
```

### TOML 配置字段速查

| 字段                 | 位置                  | 说明                                    |
| -------------------- | --------------------- | --------------------------------------- |
| `count`              | `<插件>/config.toml`  | Worker 副本数（`[workers]` 节）         |
| `router_prefix`      | `<插件>/config.toml`  | API 路由前缀                            |
| `defaults.timeout`   | `<插件>/config.toml`  | 默认超时（秒）                          |
| `defaults.cacheable` | `<插件>/config.toml`  | 是否缓存 RPC 结果                       |
| `params`             | `<操作>.toml`         | 参数列表（`"name: type"` 格式）         |
| `auth_required`      | `<操作>.toml`         | 是否需要 JWT 鉴权                       |
| `internal`           | `<操作>.toml`         | `true` 则仅限内部 RPC，不注册 HTTP 路由 |
| `cacheable`          | `<操作>.toml`         | 端点是否可缓存                          |
| `summary`            | `<操作>.toml`         | 端点描述（用于 OpenAPI / 日志）         |

---

## 内置插件

| 插件                     | HTTP 前缀 | MQTT 主题前缀            | 说明                                 |
| ------------------------ | --------- | ------------------------ | ------------------------------------ |
| **auth**                 | `/auth`   | `auth.*`                 | 注册、登录、JWT 鉴权、个人信息、改密 |
| **doubao**               | `/doubao` | `doubao.*`               | 火山引擎豆包视觉理解模型             |
| **example**              | `/calc`   | `example.*`              | 四则运算 + 访问计数 + MQTT 心跳示例  |
| **aibox_sophon_adapter** | `/aibox`  | `aibox_sophon_adapter.*` | AI Box 设备心跳适配 + 视频上传       |

---

## 工具包

| 包名                 | 说明                                          | 技术栈      |
| -------------------- | --------------------------------------------- | ----------- |
| `chongming-config`   | TOML 配置加载、TypedDict 类型定义             | Python      |
| `chongming-database` | 异步 SQLite（aiosqlite + SQLModel）           | Python      |
| `chongming-jwt`      | JWT 编码/验证（HS256/384/512, RS256/384/512） | Rust + PyO3 |
| `chongming-password` | Argon2id 密码哈希与验证                       | Rust + PyO3 |
| `chongming-request`  | Zenoh Worker 客户端（负载均衡、超时重试）     | Python      |
| `chongming-worker`   | Worker 框架核心（`@rpc_method`、运行时）      | Python      |

---

## 更多文档

- [配置说明](config/README.md)
- [插件开发指南](src/plugins/README.md)
- [前端开发指南](src/chongming-web/README.md)
- [Worker 框架](utils/worker/README.md)