# API 压测与 4 核 16G 容量评估 Runbook

更新时间：2026-07-01

这份 runbook 用于在本地 Docker/Supabase 或未来 4 核 16G 云服务器上，对 SaaS 题库 API 做可重复压测。目标不是一次性给出永久容量承诺，而是建立一套可以随着题库、用户量、SQL 和硬件变化持续复跑的基线。

## 工具

压测脚本：

```bash
npm run perf:api:local
```

脚本会：

- 自动从 `DATABASE_URL` 指向的 PostgreSQL 中发现一个活跃租户、学生、题库入口、分类节点、合集、练习蓝图、单词单元和知识手册。
- 默认启动本地 API 服务，并使用真实 API 请求做混合读路径压测。
- 默认不创建练习 session，不写业务数据。
- 输出 JSON 和 Markdown 报告到 `docs/refactor/performance-reports/`。该目录已被 `.gitignore` 忽略，不应提交。

默认本地兼容模式使用 `x-user-id` 作为压测身份，只适合开发机。更接近 Taro/Supabase 接入方式的压测应启用迁移期 Bearer session：

```powershell
$env:PERF_AUTH_MODE="app_session"
npm run perf:api:local
Remove-Item Env:\PERF_AUTH_MODE
```

`app_session` 模式会在测试库中为压测学生创建 2 小时 `tk_` 会话，然后用 `Authorization: Bearer <tk_...>` 请求业务接口；API 可以关闭 `ALLOW_LEGACY_AUTH_HEADERS`。生产远程压测如果已经有真实 Supabase access token，也可以用 `PERF_AUTH_MODE=bearer` 和 `PERF_BEARER_TOKEN`。

PostgreSQL 调参与运行证据：

```bash
npm run perf:postgres:evidence
```

该脚本会把关键 `pg_settings`、连接等待、缓存命中、大表大小和可选 `pg_stat_statements` Top SQL 输出到 `docs/refactor/launch-artifacts/`。调参前后各跑一次，配合 API 压测报告判断是否真正改善。

生产上线前必须用严格模式跑一次，并把摘要填入 `production-launch-evidence.json` 的 `postgres.tuning-evidence`：

```bash
PG_TUNING_PROFILE=shared-host npm run perf:postgres:evidence -- --strict --json
```

严格模式要求 4c16g profile 范围内、无 `pending_restart`、`pg_stat_statements` 可用、`jit=off`，且 API 请求相关超时不为 0。需要生成 `ALTER SYSTEM` SQL 时使用：

```bash
npm run perf:postgres:sql -- --profile=shared-host
```

角色旅程烟测：

```bash
npm run smoke:launch-persona
```

该脚本从普通学生、租户管理员、平台管理员三个视角调用真实 API，覆盖 SVIP 后刷题、收藏、错题复习入口、租户 dashboard/主题/学生/销售转化、平台租户/套餐/审计入口和越权拒绝。它会写入少量 `launch_persona_smoke` 测试练习与收藏记录，只建议在本地、预生产或灰度租户运行。

## 前置条件

本地真实迁移库压测：

```powershell
npx supabase db reset
$env:DATABASE_URL="postgresql://postgres:postgres@127.0.0.1:54322/postgres"
npm run pb:import:json
npm run pb:import:validate
npm run perf:api:local
```

烟测 seed 压测：

```powershell
$env:DATABASE_URL="postgresql://postgres:postgres@127.0.0.1:54322/postgres"
npm run db:smoke-seed
npm run perf:api:local
```

如果 API 已经在运行：

```powershell
$env:PERF_START_SERVER="false"
$env:PERF_API_BASE="http://127.0.0.1:8787"
npm run perf:api:local
```

## 环境变量

| 变量 | 默认值 | 说明 |
| --- | --- | --- |
| `DATABASE_URL` | `postgresql://postgres:postgres@127.0.0.1:54322/postgres` | 压测使用的数据源 |
| `PERF_API_BASE` | 空 | 已运行 API 地址；为空时默认启动本地 API |
| `PERF_START_SERVER` | 根据 `PERF_API_BASE` 推断 | 是否由脚本启动 API |
| `PERF_API_PORT` | 随机端口 | 脚本启动 API 时使用的端口 |
| `PERF_TENANT_CODE` | `master` | 优先选择的租户 slug |
| `PERF_DURATION_SECONDS` | `15` | 压测持续时间 |
| `PERF_CONCURRENCY` | `6` | 并发 worker 数 |
| `PERF_RAMP_SECONDS` | `3` | 并发爬坡时间 |
| `PERF_QUESTION_LIMIT` | `20` | 单次合集题目请求数量 |
| `PERF_INCLUDE_WRITES` | `false` | 是否加入真实刷题读写闭环 |
| `PERF_PRACTICE_FLOW_RATIO` | `0.15` | 开启写入后，worker 触发刷题闭环的概率，建议 0.05 到 0.15 |
| `PERF_PRACTICE_FLOW_ANSWERS` | `3` | 每个刷题闭环提交的题目数量 |
| `PERF_ENSURE_SVIP_FOR_WRITES` | `true` | 写压测时如果压测学生没有 SVIP，自动创建 1 天测试权益，避免免费额度污染结果 |
| `PERF_INCLUDE_LEADERBOARD` | `false` | 是否加入排行榜接口；排行榜租户默认关闭，仅在租户明确开启并需要专项压测时打开 |
| `PERF_OUTPUT_DIR` | `docs/refactor/performance-reports` | 报告输出目录 |
| `PERF_REQUEST_TIMEOUT_MS` | `15000` | 单请求超时 |
| `PERF_AUTH_MODE` | `legacy` | `legacy` 使用本地 `x-user-id`；`app_session` 创建 `tk_` Bearer session；`bearer` 使用 `PERF_BEARER_TOKEN`；`none` 只适合公开接口 |
| `PERF_BEARER_TOKEN` | 空 | `PERF_AUTH_MODE=bearer` 时使用 |

## 默认工作负载

默认混合读路径包含：

- `/health`
- `/api/tenant/resolve`
- `/api/catalog/regions`
- `/api/catalog/content-entries`
- `/api/catalog/content-nodes?mode=flat`
- `/api/catalog/question-collections`
- `/api/catalog/question-collections/questions`
- `/api/catalog/practice-blueprints`
- `/api/learning/stats`
- `/api/learning/trend`
- `/api/catalog/vocabulary-words`
- `/api/learning/vocabulary/stats`
- `/api/catalog/handbook-chapters`
- `/api/catalog/handbook-entries?includeContent=true`

排行榜租户默认关闭，不进入默认压测负载。只有在租户已经开启 `feature_flags.enableLeaderboard=true`，并准备验证独立排行榜页或活动页容量时，才打开：

```powershell
$env:PERF_INCLUDE_LEADERBOARD="true"
npm run perf:api:local
```

写入路径默认关闭。只有在专门的测试库或可丢弃预生产库中，才建议打开：

```powershell
$env:PERF_INCLUDE_WRITES="true"
npm run perf:api:local
```

开启后会按配置比例执行完整刷题闭环：`POST /api/learning/practice-sessions` 创建 session，`GET /api/learning/practice-sessions/detail` 拉题，`POST /api/learning/answers` 提交若干题答案，`POST /api/learning/practice-sessions/submit` 交卷，再 `GET /api/learning/practice-sessions/report` 读取报告。脚本会优先选择已有 SVIP 权益学生；若测试库中没有权益且 `PERF_ENSURE_SVIP_FOR_WRITES=true`，会给压测学生创建 1 天 `performance_benchmark` 来源的测试权益，避免每日免费额度导致大量 403 干扰容量结论。

压测并发 worker 是“无停顿请求流”，不能直接等同于真实在线学生数。真实学生在线刷题会有读题、思考、翻页和网络间隔。容量估算建议先用报告的成功 RPS，再按前端真实埋点得到的单人 RPS 折算。例如每个真实学生平均 0.05 到 0.2 请求/秒，则 700 req/s 理论上约对应 3500 到 14000 名活跃在线学生的请求吞吐；正式承诺仍要以上云 4 核 16G 环境、CDN、对象存储和真实前端埋点复测为准。

## 4 核 16G 阶梯压测建议

在云服务器上先按 `docs/refactor/postgresql-4c16g-tuning.md` 配置 shared-host 起步值，执行 `perf:postgres:evidence -- --strict` 通过，再跑以下矩阵。每轮之间间隔 2 到 5 分钟，观察 CPU、内存、磁盘 I/O、连接数和慢 SQL。

| 场景 | 并发 | 时长 | 写入 | 用途 |
| --- | ---: | ---: | --- | --- |
| smoke | 6 | 30s | 否 | 确认部署和数据可访问 |
| baseline-10 | 10 | 2min | 否 | 学生正常浏览/刷题入口 |
| baseline-30 | 30 | 5min | 否 | 中小租户晚高峰 |
| baseline-50 | 50 | 5min | 否 | 单机读路径压力观察 |
| mixed-30 | 30 | 5min | 是 | 加入完整刷题闭环，观察组卷、答题、交卷和报告 |
| mixed-50 | 50 | 5min | 是 | 观察写入、锁和连接池 |
| spike-100 | 100 | 2min | 否 | 短峰值和缓存命中观察 |
| spike-100-write | 100 | 2min | 是 | 短峰值刷题闭环，找 P95/P99 拐点 |

本地 Docker Desktop 可以先用同一矩阵做跑分，但只能证明代码、索引和本机 Docker 环境的趋势。正式容量承诺必须以目标云服务器、生产 PostgreSQL 参数、生产 API/worker 连接池、对象存储/CDN 和真实网络重新跑。

## 本地 Docker 4c16g 模拟入口

仓库提供一个 Docker API 受限资源压测入口：

```powershell
$env:DATABASE_URL="postgresql://postgres:postgres@127.0.0.1:54322/postgres"
$env:BENCHMARK_API_CPUS="2.0"
$env:BENCHMARK_API_MEMORY="4g"
$env:DB_POOL_MAX="10"
npm run perf:api:docker-4c16g
Remove-Item Env:\BENCHMARK_API_CPUS
Remove-Item Env:\BENCHMARK_API_MEMORY
Remove-Item Env:\DB_POOL_MAX
```

它会使用 `docker-compose.api.yml` + `docker-compose.api.benchmark.yml` 构建并启动 API 容器，默认限制 API 容器为 2 CPU/4G，关闭 `ALLOW_LEGACY_AUTH_HEADERS`，然后用 `PERF_AUTH_MODE=app_session` 跑：

- 30 worker / 120s / 只读上线门禁。
- 50 worker / 60s / 10% 刷题闭环写入。
- 100 worker / 60s / 8% 刷题闭环写入。
- 150 worker / 60s / 6% 刷题闭环写入。

这个入口模拟的是“4 核 16G shared-host 中 API 容器的资源约束”，不是完整云服务器复刻。当前本地 Supabase/PostgreSQL 仍跑在 Docker Desktop 的 Supabase stack 中，除非额外手工限制 DB 容器资源，否则数据库容器仍可能使用 Docker Desktop 的全局资源。正式容量承诺必须在目标 4 核 16G 云服务器、生产 PostgreSQL shared-host 参数、真实对象存储/CDN 和真实网络下复跑。

每次运行都会额外生成 `docker-4c16g-resource-evidence-*.json/md`，记录 Docker Desktop 总 CPU/内存、API 容器实际 CPU/内存限制、DB 容器是否被限制、`DB_POOL_MAX` 和每个压测报告的摘要。该文件位于已忽略的 `docs/refactor/performance-reports/`，用于防止后续把“只限制 API 容器”的本地结果误写成完整 4 核 16G 生产容量；它不能替代目标云服务器正式压测证据。

如需要在本地显式限制 Supabase PostgreSQL 容器资源，可以打开下面开关。脚本默认会在结束后恢复 DB 容器原始限制；如果原始容器是 unlimited，而当前 Docker Desktop 无法用 `docker update --memory 0` 清掉 live memory limit，脚本会恢复到 Docker Desktop 当前 CPU/内存上限附近并在资源证据中写明。只有你希望保留限制用于排查时，才设置 `BENCHMARK_KEEP_DB_LIMIT=true`。

```powershell
$env:BENCHMARK_LIMIT_DB_RESOURCES="true"
$env:BENCHMARK_DB_CONTAINER="supabase_db_tiku-saas-local"
$env:BENCHMARK_DB_CPUS="2.0"
$env:BENCHMARK_DB_MEMORY="8g"
npm run perf:api:docker-4c16g
Remove-Item Env:\BENCHMARK_LIMIT_DB_RESOURCES
Remove-Item Env:\BENCHMARK_DB_CONTAINER
Remove-Item Env:\BENCHMARK_DB_CPUS
Remove-Item Env:\BENCHMARK_DB_MEMORY
```

注意：Docker `update` 只能限制已有容器的 cgroup 资源，不会替代 PostgreSQL 参数调优。限制 DB 容器后仍必须跑 `PG_TUNING_PROFILE=shared-host npm run perf:postgres:evidence -- --strict --json` 检查 `shared_buffers`、`work_mem`、超时、JIT、`pg_stat_statements` 和 `pending_restart`。

如需保留 API 容器便于排查：

```powershell
$env:PERF_KEEP_DOCKER_API="true"
npm run perf:api:docker-4c16g
Remove-Item Env:\PERF_KEEP_DOCKER_API
```

PowerShell 示例：

```powershell
$env:DATABASE_URL="postgresql://postgres:***@127.0.0.1:5432/postgres"
$env:PERF_API_BASE="https://api.example.com"
$env:PERF_START_SERVER="false"
$env:PERF_DURATION_SECONDS="300"
$env:PERF_CONCURRENCY="30"
$env:PERF_RAMP_SECONDS="30"
$env:PERF_INCLUDE_WRITES="false"
npm run perf:api:local
```

## 初步验收线

上云测试早期建议先用保守指标：

- 只读 mixed catalog 工作负载：P95 小于 300ms，P99 小于 800ms，错误率小于 0.1%。
- 加入少量 session 写入：P95 小于 500ms，P99 小于 1200ms，错误率小于 0.5%。
- 数据库无连接耗尽、无 OOM、无长时间 `idle in transaction`。
- `pg_stat_database` 中 `xact_rollback` 不应快速增长。
- `pg_stat_activity` 不应长期堆积锁等待或 I/O wait。

这些不是最终 SLA。正式 SLA 要结合真实云服务器、真实 CDN、真实对象存储、真实支付回调和前端 Web Vitals 重新制定。

## 问题定位

如果 P95 或 P99 明显升高，按下面顺序排查：

1. 查看报告的接口明细，先定位慢接口。
2. 打开 PostgreSQL 慢 SQL 日志，或在生产启用 `pg_stat_statements`。
3. 对慢接口涉及 SQL 执行 `explain (analyze, buffers)`。
4. 检查 API/worker 连接池是否过大导致数据库活跃连接超过 4 核可承受范围。
5. 检查 `content_nodes path`、`question_collection_items`、`answer_records`、`practice_sessions`、`vocabulary_progress` 等大表索引。
6. 对 dashboard、排行榜、销售转化、分佣报表这类聚合接口，优先做日/小时预聚合，而不是无限放大 SQL 超时。

## 结果归档

本地生成的报告目录不入 Git。正式上云验收时，可以把代表性结果摘要写入 `production-launch-evidence.json` 的本地证据文件，再运行：

```bash
npm run launch:gate
```

`launch:gate` 会强制检查真实数据只读压测和混合读写压测两条证据。只读证据用于基础上线门禁：

```json
{
  "id": "performance.api-real-data-read",
  "status": "pass",
  "command": "PERF_START_SERVER=false PERF_API_BASE=https://api.example.com PERF_DURATION_SECONDS=300 PERF_CONCURRENCY=30 PERF_RAMP_SECONDS=30 PERF_INCLUDE_WRITES=false npm run perf:api:local > docs/refactor/launch-artifacts/api-real-data-read-benchmark.log",
  "completedAt": "2026-06-30T10:48:00+08:00",
  "artifact": "launch-artifacts/api-real-data-read-benchmark.log",
  "summary": {
    "errors": 0,
    "errorRate": 0,
    "p95Ms": 0,
    "p99Ms": 0,
    "concurrency": 30,
    "durationSeconds": 300,
    "includeWrites": false
  }
}
```

上线门禁的最低机器阈值：

- `errors = 0`
- `errorRate <= 0.001`
- `p95Ms <= 300`
- `p99Ms <= 800`
- `concurrency >= 30`
- `durationSeconds >= 120`
- `includeWrites = false`

建议用摘要工具从 `perf:api:local` JSON 报告自动提取门禁字段，避免手工抄错：

```powershell
npm run perf:summary -- --input docs/refactor/performance-reports/api-benchmark-20260630-xxxxxx.json --json
```

工具会从 `summary.errors`、`summary.errorRate`、`summary.latencyOk.p95Ms`、`summary.latencyOk.p99Ms`、`config.concurrency`、`config.durationSeconds`、`config.includeWrites` 生成 `launchGateCheck.summary`，并按上线门禁阈值返回退出码。通过后，把 `launchGateCheck.summary` 转写到 `production-launch-evidence.json`；`artifact` 保留对应日志或报告路径。

写入混合场景默认不会通过只读门禁。如果只是做容量观察，可以显式允许写入并使用写入场景阈值：

```powershell
npm run perf:summary -- --input docs/refactor/performance-reports/api-benchmark-20260630-xxxxxx.json --json --allow-writes --min-duration-seconds=60 --min-concurrency=50 --max-p95-ms=500 --max-p99-ms=1200
```

使用 `--allow-writes` 时，摘要工具输出 `capacityObservation`，不输出 `launchGateCheck`；不要把写入场景误填进生产上线门禁的 `performance.api-real-data-read`。

混合读写证据用于确认“创建练习 session -> 拉题 -> 答题 -> 交卷 -> 报告”的真实写入链路在上线容量基线内：

```json
{
  "id": "performance.api-real-data-mixed",
  "status": "pass",
  "command": "PERF_START_SERVER=false PERF_API_BASE=https://api.example.com PERF_DURATION_SECONDS=120 PERF_CONCURRENCY=50 PERF_RAMP_SECONDS=15 PERF_INCLUDE_WRITES=true PERF_PRACTICE_FLOW_RATIO=0.1 PERF_AUTH_MODE=app_session npm run perf:api:local > docs/refactor/launch-artifacts/api-real-data-mixed-benchmark.log",
  "completedAt": "2026-06-30T10:49:00+08:00",
  "artifact": "launch-artifacts/api-real-data-mixed-benchmark.log",
  "summary": {
    "errors": 0,
    "errorRate": 0,
    "p95Ms": 0,
    "p99Ms": 0,
    "concurrency": 50,
    "durationSeconds": 120,
    "includeWrites": true
  }
}
```

混合读写上线门槛：

- `errors = 0`
- `errorRate <= 0.001`
- `p95Ms <= 500`
- `p99Ms <= 1200`
- `concurrency >= 50`
- `durationSeconds >= 60`
- `includeWrites = true`

更高的 100/150 并发和更长时间压测仍应作为人工容量报告归档；门禁负责挡住基础读路径和刷题写入闭环明显不达标的情况。

证据中只记录报告路径、并发矩阵、P95/P99、错误率和结论，不保存真实 token、支付密钥、用户隐私或完整响应。