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book-comic-library/docs/superpowers/specs/2026-09-14-backend-hardening-design.md
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16 KiB
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后端健壮性（迁移系统 + bug 修复 + 结构重构/接口化）设计 / Backend hardening design

日期 2026-09-14。分支 fix/backend-hardening。状态：已获用户批准（会话内确认）。

本 spec 是项目优化四个子项目中的 ①（其余：② 阅读器改版、③ 功能增强、④ 前端工程质量，各自独立 spec）。③ 依赖本子项目先行（功能变更需要迁移机制）。

目标 / Goal

  1. schema 变更从「静默不生效」变为安全的有序迁移（多副本并发安全）。
  2. 修复探索阶段确认的 17 个缺陷（B1–B17），每项先有复现测试。
  3. 业务逻辑按 AGENTS.md 要求从 cmd/webui/handlers 下沉到 internal/，并以消费方小接口 + 手写 fake 实现可脱库单测。
  4. 引入 CI workflow 文件（GitHub Actions 语法，兼容 Gitea Actions），runner 就绪前本地门禁为强制。

非目标见文末「范围外」。

决策记录 / Decisions

  • (a)迁移 + (b)bug + (c)重构全做，按 a→b→c 分批实现、分批提交。用户选定。
  • 迁移机制选自研极简版（embedded SQL + schema_migrations + pg advisory lock），否决 golang-migrate/goose（单人项目、5 张表，依赖+CLI 工作流偏重）。用户选定。
  • 不支持 down 迁移：回滚靠备份，fix-forward。决策写入 README。
  • 重构深度选方案 2 = 下沉 + 全面接口化。用户选定。约束原则（防止接口层变负资产）：
    • 接口按消费方需要定义成小口径（internal/ports），不做镜像整个 store 的胖接口；
    • 构造函数仍返回具体类型，main.go 手写装配，不引 DI 框架；
    • 测试 fake 全部手写 in-memory 实现，不引 testify/gomock。
  • 否决方案 3（最小触碰）：留下 5 处缓存键手工同步与 3 套路径包含校验，正是本次要修的 bug 温床。
  • CI：远端为自托管 Gitea（git.yoresee.cc，暂无 runner）。workflow 按标准 GitHub Actions 语法写入 .github/workflows/——Gitea Actions 直接兼容，未来迁 GitHub 零改动；runner 就绪前每批合入前跑本地门禁。用户选定。
  • API 契约零变化，例外仅为 B6/B7/B8 的错误语义修正（记 changelog）。

S1 迁移系统 / Migration system

  • backend/internal/db/migrations/0001_baseline.sql = 现 schema.sql 原样搬入；schema.sql 删除。后续变更只新增 NNNN_描述.sql（四位序号），已应用的文件永不修改。
  • schema_migrations(version BIGINT PRIMARY KEY, name TEXT NOT NULL, applied_at TIMESTAMPTZ NOT NULL DEFAULT now())，建表语句内置于 db.Migrate（非迁移文件）。
  • db.Migrate(ctx, pool) 流程：
    1. pg_advisory_lock(<固定 int64 常量，定义在 db 包>)，defer 解锁——--scale api=N 副本串行化；
    2. CREATE TABLE IF NOT EXISTS schema_migrations ...；
    3. 基线检测：schema_migrations 为空且 to_regclass('books') 非空 → 直接登记 0001 已应用，不重跑（老库原地升级）；
    4. go:embed migrations 按文件名排序，逐个未应用版本在独立事务内 exec 文件 + INSERT 登记；任一失败：回滚该事务、日志报出版本号与错误、返回 error → main 非零退出（compose restart 兜底，fix-forward）。
  • 迁移文件校验：文件名必须匹配 ^\d{4}_[a-z0-9_]+\.sql$，embed 列表里出现不合法名直接 panic（启动即失败，早于任何 DDL）。

S2 bug 修复清单 / Bug fixes

每项先写复现测试（红）→ 修（绿）。归属层接口化后能 fake 单测的单测，否则集成测试（真 PG/Redis）。批次 B 完成 B1–B13；B14/B15/B17 随批次 A（与迁移/启动路径相邻）；B16 随批次 C（依赖 internal/upload 下沉）。依赖未就绪新包的两处例外：B9-② single-flight 随批次 C（依赖 scanner 重构），B9-① 锁续期在批次 B 于 redispkg 现体内实现；B8 在批次 B 预建 internal/media 包仅放保留名纯函数，批次 C 补全该包其余内容。

# 缺陷（现状文件:行） 修法
B1 redispkg.IncrWindow：INCR 成功但 EXPIRE 失败 → key 永不过期，该 IP 永久限流（redis.go:55-57） Lua 脚本原子 INCR+EXPIRE（首值时设 TTL）；redis 错误维持 fail-open 返回 1
B2 redispkg.Lock：rand.Read 错误被吞 → 全零 token 可被他人偷锁（redis.go:66-67） rand 失败 → 记日志并按故障降级路径返回 (noop, true)
B3 Lock 的 unlock 用调用方 ctx：取消/关停后 Eval 静默失败，锁挂满 5min TTL（redis.go:77-81） unlock 内部改用 context.WithoutCancel(ctx)；Eval 失败记日志
B4 分片 part 以 O_TRUNC 直写最终名：写一半崩溃 → 截断片被 UploadStatus 报「已收到」（uploads.go:202-206） 写 parts/N.tmp + rename；Complete 的总长校验保留为第二道防线
B5 删最后 admin 是 TOCTOU（两并发请求可删光 admin）；n, _ := CountAdmins 吞 DB 错误 → 误导性 400（users.go:85-92） 规则下沉 store：DeleteUser 内部同一事务做 last-admin 检查+删除，冲突返回哨兵 store.ErrLastAdmin；handler 映射 400，DB 错误 → 503。自我删除检查留在 handler
B6 上传 io.Copy 任何失败（磁盘满/断连）都报 413 too_large（libraries.go:149-153） 仅 errors.Is(err, http.MaxBytesError) → 413；其余 → 500
B7 /auth/me 把所有 store 错误（含 PG 宕机）映射 401（handlers/auth.go:50-55） 仅 no-rows → 401；其余走既有 dbErr
B8 库名可叫 cache / .uploads，与 CACHE_DIR、上传会话目录冲突（scanner 会走缓存树、SweepStale 会误删） POST /libraries 拒绝保留名 → 400 reserved_name；保留集常量定义在 internal/media（布局唯一事实源）
B9 scan 锁 5min TTL 不续期（大库扫描时第二副本加入同一棵树）；无 redis 时每次点扫描无上限起 goroutine（scanner.go:61 注释、libraries.go:103） ① 续期封装进 ScanLock 实现：持锁期间每 TTL/2 自动续期，unlock 停止；② scanner 加进程内 per-library single-flight（同库并发触发合并为一次，无 redis 也生效）
B10 scanner SetBookState 返回值丢弃 → 坏书静默保持 ready（scanner.go:160,183） 记 error 日志（扫描继续，不中断整轮）
B11 封面写盘错误全静默、孤儿 .tmp、rename 成功后仍无条件 os.Remove(tmp)（scanner.go:224-228、content.go:60-71） 收敛到 internal/media.WriteAtomic：错误全检查、全记日志，仅失败路径清 tmp
B12 uniquePath stat-then-create 竞态：并发同名上传选中同一候选 → O_EXCL 失败 500（libraries.go:168-186） create 冲突时重取候选名，有限次重试循环
B13 store.go 在检查 err 前读 res.RowsAffected()（store.go:359-365） 调序（先 err 后 rows）
B14 serve goroutine 内 log.Fatalf 绕过 defer/优雅关停（main.go:50） srv.ListenAndServe 错误经 channel 交回 main，统一走 shutdown 路径退出
B15 DATABASE_URL 空/非法延迟到 pgxpool 才报晦涩错；REDIS_URL 空静默禁用全部防护（config.go:65-66） config.Load 校验：DATABASE_URL 必填且可解析，fail-fast 带清晰消息；REDIS_URL 允许空但打日志「redis disabled: rate-limit/scan-lock/page-cache off」
B16 sweepUploads 同步跑在 UploadInit 请求路径里（uploads.go:137） 移入 scanner ticker（每轮顺手清），请求路径不再做全盘 ReadDir
B17 scripts/smoke.sh 仍 POST 被忽略的 root_path（smoke.sh:32） 脚本对齐现契约（只发 {name}）

S3 结构重构 + 接口化 / Restructure

目标布局

backend/
├── cmd/webui/
│   ├── main.go            # 装配：具体实现 → ports 注入；启动/关停（含 B14）
│   ├── api/router.go      # 路由表不变 + 新增契约测试
│   └── handlers/          # 只剩 bind/validate/调端口/哨兵错误→HTTP 码
├── internal/
│   ├── ports/             # ★ 全部消费方接口 + 跨包哨兵错误重导出
│   ├── store/             # 按聚合拆：users.go libraries.go books.go progress.go
│   │                      #   bookmarks.go store.go(类型/ctor/InTx)；pool 收私有；
│   │                      #   导出 IsUniqueViolation；删死码 ListBookIDs
│   ├── media/             # ★ 缓存布局唯一事实源 + 提取/章节（详下）
│   ├── upload/            # ★ 分片会话子系统全量下沉（详下）
│   ├── bookfile/          # + OpenReaderAt（合并 3 处 open+stat+fn 重复）；
│   │                      # + Contains(parent,child) 统一三套路径包含校验（EvalSymlinks 语义）
│   ├── scanner/           # add/update 合一为 ingest(persist 回调)；single-flight；接管 B16
│   ├── redispkg/          # 实现 PageCache/RateLimiter/ScanLock（Lua 原子化，B1-B3）
│   ├── auth/ config/ db/ seed/   # db+迁移系统；config+校验（B15）；seed 走 ports

ports 接口清单（方法集按现有具体实现机械映射，签名以 plan 为准）

  • UserStore：CountUsers / CreateUser / GetUserByName / GetUserByID / ListUsers / DeleteUser（含 B5 事务化 last-admin 规则，返回 ErrLastAdmin）。CountAdmins 从公开面消失。
  • LibraryStore：CreateLibrary / ListLibraries / GetLibrary。
  • BookStore：InsertBook / GetBook / ListBookMeta / UpdateBookFile / DeleteBookByPath / DeleteBook / SetBookState / ListBooks / BookHashes。
  • ProgressStore：UpsertProgress / GetProgress / ListProgress。
  • BookmarkStore：InsertBookmark / ListBookmarks / UpdateBookmarkNote / DeleteBookmark。
  • PageCache（消费方：media）：Get(ctx,key) (string,bool) / Set(ctx,key,val,ttl)。
  • RateLimiter（消费方：auth handler）：IncrWindow(ctx,key,ttl) int。
  • ScanLock（消费方：scanner）：Lock(ctx,key,ttl) (unlock func(), ok bool)，实现内部自动续期（B9）。
  • UploadSessions（消费方：handlers/uploads）：Init / Status / PutPart / Complete / Sweep；哨兵 ErrTooLarge ErrIncomplete ErrSizeMismatch ErrNotFound。
  • Media（消费方：handlers/content、scanner）：EnsureCover / EnsurePage / ChaptersOf / PageIndex / CacheBuster；哨兵 ErrBrokenArchive。
  • Scanner（消费方：handlers/libraries）：ScanLibraryByID。

哨兵错误定义在所属实现包，ports 统一重导出供 handler errors.Is 映射；pg 错误分类收敛为 store.IsUniqueViolation(err) 单一谓词（替代 handlers.dbErr/users.isUnique/seed 三份拷贝），no-rows 判断维持 errors.Is(err, pgx.ErrNoRows)。

internal/media（缓存与提取的唯一事实源）

收拢目前散布在 scanner、handlers/content、handlers/books 的隐式共享知识：

  • 布局与键：DirKey(id,size,modTS)、CoverDir、PagesDir、CacheBuster（?v= hash）、保留名集合（B8）——5 处手工同步归一。保留名校验以纯函数 media.IsReservedName(name) bool 暴露，libraries handler 直接 import 使用（无 I/O，不进 Media 接口、不需 fake）。
  • WriteAtomic：唯一 tmp+rename 实现（替代 5 处拷贝，B11）。
  • 提取：cbz/epub 封面、cbz 页（含自愈：磁盘缓存缺失时按需重建，现 content.go 的懒加载逻辑迁入）；ChaptersOf（现 handlers 的 chaptersOf 纯域规则迁入）；PageIndex（zip 索引 + redis 缓存策略，键 pagesidx2:* 不变）。

internal/upload（分片会话子系统）

现 handlers/uploads.go 全部 285 行域逻辑迁入：会话 id 派生（sha256 确定性）、目录布局（<BooksDir>/.uploads/<uid>/{meta.json,parts/N}）、分片校验（≤32MB、索引合法）、meta 读写（损坏 meta 记日志并按新会话处理，不再静默摧毁）、TTL 清理（Sweep，由 scanner ticker 调）、拼装+原子落盘+去重后缀（B12 的重试在此实现）。UniquePath 以导出函数住在 internal/upload，单发上传 handler 与分片拼装共用同一份。handler 只剩 JSON 绑定、调端口、哨兵→HTTP 码。

handlers 去重（随下沉自然消除）

  • getLibrary/getLibRow 二合一；ParseInt(c.Param("id")) 样板 → 单一 idParam(c) helper。
  • 上传校验（SafeName+FormatFromExt+同一错误文案）单发/分片两路共用一份（住在 internal/upload）。
  • 路径包含校验统一 bookfile.Contains（三套实现收敛为 EvalSymlinks 语义一套）。

测试

  • api/router_test.go 扩为路由契约测试：测试内 pin 一份期望路由表（golden 集合），遍历 gin Routes() 断言与之完全一致、admin 路由挂 AdminOnly 中间件——任何未过审的路由增删改都会红。
  • 新增 handlers/*_unit_test.go：fake（内存实现 ports）驱动，无 PG/Redis 可跑，覆盖哨兵→HTTP 码映射与 bind/validate 分支。
  • fake 统一住在 internal/ports/portsfake 一个共享包，手写、无生成器。
  • 现有 47 个集成测试全保留；测试助手去重（writeCBZ/testCfg/setup 收敛到共享测试包）。

S4 CI 与验证 / CI & gates

  • .github/workflows/ci.yml（Gitea Actions 兼容语法）：
    • job backend：actions/checkout + actions/setup-go（版本读 go.mod）+ service 容器 postgres:16、redis:7；步骤：gofmt -l .（输出非空即败）、go vet ./...、go test -p 1 -count=1 ./...（注入 DATABASE_URL/REDIS_URL 指向 service，CI 中不存在 skip 路径）。
    • job frontend：actions/setup-node + npm ci + npm run check。
    • workflow 语法本地用 actionlint（go run 一次性执行，不入 go.mod）自检。
  • docs/README.md + README_zh.md（同步）：重写「改 schema 前必读」为迁移工作流；新增 CI 节（如何在 Gitea 开启 Actions/注册 act_runner；迁 GitHub 零改动）。
  • 本地门禁（runner 就绪前强制）：每批合入前 dev compose 起 PG+Redis，go vet ./... && gofmt -l . && go test -p 1 -count=1 ./... 确认 0 skip，再跑 scripts/smoke.sh + scripts/smoke-web.sh。
  • 批次 A 额外验证老库基线路径：先用当前 master 镜像建库建表，再换本分支启动，断言 schema_migrations 被基线为 0001 且无 DDL 重跑。
  • 分支 fix/backend-hardening；本 spec 与实现同分支提交。

实现批次 / Batches

  1. A：迁移系统（S1）+ CI workflow（S4）+ B14/B15/B17。门禁：本地全量 + 老库基线验证 + actionlint。
  2. B：B1–B13，每项复现测试先行。门禁：本地全量（新测试含 fake 前置形态，接口未拆前允许先以集成测试写就，批次 C 迁移为单测）。
  3. C：S3 全部（ports/store 拆分/media/upload/scanner/bookfile/handlers 瘦身）+ B16 + 契约测试 + fake 单测。纯结构、行为不变。门禁：本地全量 + smoke + 契约测试绿。

每批独立提交（git commit 粒度按聚合/主题），批内保持测试常绿；CHANGELOG 条目在对应批次落地时写入。

文档与 changelog 义务 / Docs

  • docs/CHANGELOG.md（非 WebUI，双语同条、条目间空行）至少记录：迁移系统（Changed）、B1 永久限流（Fixed）、B4 截断分片（Fixed）、B6 413 语义（Fixed）、B7 me 错误语义（Fixed）、B8 reserved_name（Changed）；其余内部修复酌情合并一条。
  • README 双版同步（S4 所列两节）。
  • AGENTS.md 无需改动（本次是向它的规则收敛）。

范围外 / Out of scope (YAGNI)

  • down 迁移、迁移 CLI 工具化。
  • 列表分页、JWT 吊销/刷新、库重命名/删除、扫描状态 API、元数据编辑——子项目 ③。
  • 任何前端改动——子项目 ②/④。
  • DI 框架、mock 生成器、pkg/ 公开面。
  • 数据库层性能（连接池参数调优、索引审计）——无证据表明当前是瓶颈。
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