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# 任务与采集引擎
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## 1. 原则
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- **只采集原始数据**：逐包、逐消息、逐事件，TCP 另加周期性的内核采样；不计算任何统计，解释全部放在 [analysis.md](analysis.md)。
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- **一处声明，处处生效**：采集方法（Kind）由积木组合**声明**而成。Probe 和 Agent 共用同一套积木（`backend/shared/MoShiro.Measurement`）。
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- **密度即参数**：频率、包大小、采样间隔全部是任务参数，由 API 下发，不需要改代码。
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## 2. 任务模型
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同一个 Probe 与 Agent 的 IPv4、IPv6 路径并行执行相同的持续线路任务模板，各自记录、上传、分析。IPv6 只在管理端配置了地址且 Agent 上报支持时建立；两端的控制和数据通道固定使用同一地址族。按需测试通过所选线路 id 指定地址族，重负载并发限制仍按 Agent 和 Probe 的本机策略执行。两个地址族分别使用有界发件箱（Probe 每路径 8 MB，Agent 的共同上传队列 64 MB）。
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```text
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Task = { id, scope, kind, target, params, schedule, enabled }
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scope line : Probe ↔ Agent 线路任务 target 为空（agent_id 为空时表示对所有 Agent 生效的模板）
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target : Agent → 目标 IP 的单边任务 target = ip[:port]（受 Agent 本地 allowed_target_cidrs 限制）
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kind Kind 目录中的 id，例如 udp_echo / tcp_echo / udp_train …
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params 按 Kind 的 ParamSpec 校验（默认值、上下限）；未指定的参数取默认值
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schedule continuous 持续运行，按时间切块
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every(N) 每 N 分钟运行一次（N ≥ 60，适用于重负载 Kind）
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once 按需测试，由 API 触发，也就是一次 Test
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```
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- **线路任务模板**：`agent_id` 为空的 `line` 任务会自动应用到所有 `active` 的 Agent。新 Agent 注册后自动获得这些任务；也可以针对单个 Agent 覆盖参数或停用。
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- **测试方案（Plan）**：多个阶段的 `once` 任务组合，例如 `hy2_ladder` 是 `udp_train` 在 10、25、50、100 Mbps 下各运行 10 秒。Plan 定义在 `Protocol/Catalog/Plans`。
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- **期望任务集**：Backend 为每个 Agent 计算“有效任务集”（模板 + 覆盖 + 目标任务），带版本号，作为 Fleet 的期望状态（`fleet.state.sync`，文档类型 `TaskSet`）下发。Agent 的 `TaskReconciler` 与当前运行的任务对比后，启动、停止或修改参数；其中线路任务再经过控制通道同步给 Probe。**新增任务类型时，协议不需要任何改动。**
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## 3. Kind 目录：积木组合
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### 3.1 积木（`MoShiro.Measurement`，只有新增积木才需要写代码）
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| 类别 | 积木 | 参数示例 |
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| --- | --- | --- |
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| Transport | `udp`、`tcp`、`tls`、`icmp` | `port`、`sni`、`nodelay`、`sndbuf` |
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| Pacer（发送节奏） | `fixed`、`poisson`、`burst`、`ladder` | `rate_hz`、`mbps`、`burst_len`、`steps[]` |
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| Payload（负载形态） | `fixed`、`uniform`、`choice` | `size`、`min`/`max`、`sizes[]` |
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| Behavior（对端行为） | `echo`、`sink`、`source`、`connect`、`hold` | `direction`（`fwd`/`rev`/`bidir`）、`streams` |
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| Sampler（采样器，可挂到任意连接上） | `tcp_info`、`socket_counters` | `every_ms` |
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| Recorder（记录器） | 根据 Kind 声明的列**自动生成**的列式记录器 | — |
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**两种角色互相独立**：连接角色（Probe 永远是拨号方，适配 NAT）与数据角色（发送端、接收端、回显端，由 `direction` 决定）无关。每种积木只实现一次，Probe 和 Agent 共用。
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### 3.2 Kind 声明（`MoShiro.Protocol/Catalog/Kinds`）
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```csharp
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public static readonly KindSpec TcpEcho = new(
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Id: "tcp_echo",
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Scopes: Scope.Line,
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Transport: Blocks.Tcp(nodelay: true),
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Pacer: Blocks.Fixed(rateHz: P.Int("rate_hz", @default: 20, min: 1, max: 200)),
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Payload: Blocks.Uniform(P.Int("min", 32, 8, 1400), P.Int("max", 64, 8, 1400)),
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Behavior: Blocks.Echo(),
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Samplers: [Blocks.TcpInfo(everyMs: P.Int("tcp_info_ms", @default: 100, min: 10, max: 1000))],
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Records:
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[
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Rec.Stream("msg", Col.U32("seq"), Col.U16("size"),
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Col.TsProbe("t1"), Col.TsAgent("t2"), Col.TsAgent("t3"), Col.TsProbe("t4")),
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Rec.Stream("tcp_info", Col.TsLocal("ts"), Col.U8("side"), Col.U32("srtt_us"),
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Col.U32("rttvar_us"), Col.U32("cwnd"), Col.U32("retrans_total"), Col.U64("bytes_acked")),
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],
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Budget: p => Bandwidth.Echo(p.RateHz, p.Max)); // 用于校验上限和估算带宽
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```
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这一条声明会被四个地方使用：
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- **Probe/Agent**：组装积木执行任务；
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- **Recorder**：根据列定义记录数据；
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- **Backend**：校验参数和预算，并在 `/catalog/kinds` 中展示；
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- **Analysis**：按列名读取数据。
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### 3.3 内置 Kind
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| Kind | 组合 | 默认参数 | 主要服务于 |
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| --- | --- | --- | --- |
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| `udp_echo` | udp + fixed + fixed + echo | 10 Hz × 64 B | 基础指标、mc、hy2 |
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| `udp_train` | udp + fixed/ladder + fixed + sink | 1250 B，`rev` | hy2 |
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| `tcp_echo` | tcp/tls + fixed + uniform + echo + tcp_info | 20 Hz × 32–64 B，`tcp_info` 每 100 ms | mc、reality |
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| `tcp_bulk` | tcp/tls + source/sink + tcp_info | `streams` 条连接并行传输（`direction` = fwd Probe 发 / rev Agent 发），Probe 每 `sample_ms` 记录每条连接的累计字节数（`bytes` 流）；两端各自只采样第一条连接的内核 tcp_info；发送端受本地 `MaxBulkMbps` 约束；只用于按需测试，默认 4 秒（够量到峰值，省流量） | reality |
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| `connect` | tcp/tls + fixed + connect | 每分钟 6 次 | reality，以及目标任务 |
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| `hold` | tls + hold | 每 30 s 一次心跳 | reality |
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| `icmp_echo` | icmp + fixed + fixed + echo | 1 Hz × 64 B | 目标任务 |
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默认的线路任务模板：`udp_echo`、`tcp_echo`、`connect`（持续运行；`connect` 每分钟 6 次，记录 TCP 建连和 TLS 握手耗时，约 0.4 kbps）。其余 Kind 可以按需开启，或者以 Plan 形式运行。每一批默认任务只种入一次，在设置里用标记记住，所以删掉的默认模板不会被重新建出来；后来新增的默认任务（`connect`）在已有部署升级后会补建一次。
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### 3.4 回显的四个时间戳
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```text
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Probe 单调时钟 Agent 单调时钟
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t1 发送 ─────────────> t2 收到
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t4 收到 <───────────── t3 回复
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```
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RTT = `(t4 − t1) − (t3 − t2)`。缺少 `t2` 表示上行丢失；有 `t2`/`t3` 但缺少 `t4` 表示下行丢失。`t2 − t1` 和 `t4 − t3` 的**变化量**在去除偏移和漂移后，就是每个方向各自的时延抖动。
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## 4. 原始块（自描述）
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```text
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RawChunk
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├─ header（JSON，自描述）
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│ chunk_id(UUIDv7) container_version kind task_id test_id? phase?
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│ agent_id probe_id? target? params（完整快照） port direction
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│ start_utc_ms duration_ms
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│ clock：agent 单调时钟 ↔ UTC 锚点，probe 时钟偏移估计
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│ streams: [ { name: "msg", columns: [ {name:"seq", type:"u32", enc:"delta"}, … ], count } … ]
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├─ 各列数据（delta / zigzag / varint，按列定义编码）
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├─ Brotli 压缩（BCL 自带）
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└─ crc32c
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```
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- **列定义写在块头中**：新增列或新增 Kind 时，**不需要升级 `container_version`**。只有容器格式本身变化时才升级。Backend 可以通用地解码任何块，不认识的列会被保留，但会被分析层忽略。
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- **切块规则**：持续任务每 **10 秒**切一块，或者记录数达到上限（默认 50 000）时提前切块。这样采集密度提高后，单块大小仍然有界，实时显示和持久化也共用同一条链路。
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- 按需测试按阶段切块，阶段内同样受记录数上限约束。
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- 编解码器位于 `MoShiro.Protocol/Raw`，Probe、Agent、Backend、离线工具使用同一份代码。
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## 5. 列的归属与合并
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> **两侧各自记录完整行的流**（`StreamSpec.Union`，例如 `tcp_info`）：Probe 和 Agent 各自采样自己的套接字（Linux `TCP_INFO`，通过 `Socket.GetRawSocketOption`，不需要 P/Invoke），每一行带 `side` 标明属于哪一侧；合并时直接拼接，不连接，Agent 一侧的行每行只交出一次。Probe 的重传反映上行方向，Agent 的重传反映下行方向（代理场景里大流量走这个方向）。非 Linux 平台没有这类采样，对应的指标在窗口里就是没有数据。
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采集层只产生**原始列**（`seq`、`size`、`t1…t4`、`t_send`/`t_recv`、`outcome`……），不做任何统计，也不认识上层的方案或协议；丢包率、RTT、抖动由 Backend 的分析层从这些列推算。
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每个记录流（`StreamSpec`）声明：
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- `Driver`：行的主导方——行由它发出的包或事件决定；
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- `Key`：连接键（通常是 `seq`）；
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- 每一列属于哪一侧由它的时钟决定：`TsProbe` 属于 Probe，`TsAgent` 属于 Agent，其余列属于主导方。
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两端各自把**本侧的列**记在一张按键索引的环形行表里（`RowStore`），Probe 每 10 秒把已完成的行切成列块经控制通道交给**对应的 Agent**，Agent 按声明合并成完整的 RawChunk 后上传：
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- `Driver = Probe`（回显）：行取自列块，Agent 的列按键补上，缺失就是缺失（上行丢失）；
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- `Driver = Agent`（单向数据流）：行取自 Agent 的记录（按列块头里的序号范围），Probe 的列按键补上，缺失就是缺失（丢失）；
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- 没有 `Key`，或只有主导方一侧有列：原样透传。
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新增一种记录流只需要写声明，不需要写合并代码。Probe 的列在规定时间内没有送达时，目前 Agent 带着已有的数据继续（不上传只有 Agent 一侧的 `partial` 块，见已知缺口）。
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## 6. 代码结构（`backend/shared/MoShiro.Measurement`）
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同一种采集方法的两端是**一对角色**写在同一个文件里：拨号方（Probe 永远是拨号方，适配 NAT）和监听方（Agent）。两端共用包的构造和校验、时钟、行表和合并；Probe 和 Agent 只负责组装自己那一侧。
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MoShiro.Measurement/ 依赖：MoShiro.Protocol（仅 BCL，零 NuGet）
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├─ Core/
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│ ├─ Contracts.cs IBlock、BlockSpec、BlockEnv、DataSession、IAdmission、IFragmentSink……
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│ ├─ RowStore.cs 本侧记录的行：只含本侧拥有的列，按键索引的环形缓冲，热路径不分配
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│ ├─ MonoClock.cs 单调时钟（微秒）与 UTC 锚点
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│ └─ RunningBlock.cs 一个运行中的积木（取消令牌 + 后台任务）
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├─ Net/
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│ ├─ QuicDatagramTransport.cs、MeasurementDatagramRouter.cs MsQuic 数据面与逐流认证分发
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│ └─ Tcp.cs TcpLink（拨号：TLS 按指纹固定 + 认证首帧）、TcpAcceptor（监听：TLS 自动识别 + 认证首帧）
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├─ Blocks/ 一个文件 = 一种采集方法的两个角色
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│ ├─ Echo.cs DatagramEchoDialer/Listener、TcpEchoDialer/Listener
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│ ├─ Session.cs ConnectDialer、HoldDialer、IcmpEchoSolo（没有对端）、IdleListener
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│ ├─ Train.cs TrainDialer（接收，记 t_recv）、TrainListener（按码率发包，记发送行）
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│ └─ BlockCatalog.cs Kind → (拨号方, 监听方)；capabilities、本地预算的支持列表都从这里推出来
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├─ Merging/ FragmentMerger（声明驱动的按键合并）、ChunkFinalizer（盖章：块头、时钟锚点、起止时间）
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└─ Execution/ BudgetGuard（参数校验 + 本地硬上限，超出即拒绝）
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**边界**（由架构测试强制）：采集层的任何代码里不能出现 REALITY、Hysteria2、Minecraft 这些业务概念，也没有测试方案——方案（例如 `hy2_ladder`、`reality_session`）只是若干采集原语阶段的编排，只存在于 Backend。监听方的准入策略（重放窗口、令牌桶、源地址学习）是安全边界，通过 `IAdmission` 由 Agent 实现，积木本身不含策略。
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## 7. 资源与安全上限
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| 项目 | 默认值 | 由谁约束 |
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| 同时运行的重负载测试 | 每个 Agent 1 个；Probe 全局 1 个 | Backend 编排 + 节点本地 |
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| 单次测试时长 / 码率 | ≤ 120 s；≤ 本地 `max_total_mbps` | 节点本地硬上限 |
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| 单块记录数 | ≤ 50 000 | Recorder |
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| Probe 上未交付的列数据 | 每个 Agent ≤ 8 MB，超出则丢弃最旧的数据并计入缺口 | Probe |
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| 持续任务的总带宽 | 每条线路 ≤ 100 kbps（默认模板约 40 kbps） | Backend 校验 |
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| 接收端速率校验 | 实际速率 > 声明速率 × 1.2 时中止 | 节点 |
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## 8. 端口
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| 用途 | 默认端口 | 说明 |
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| Probe 控制通道（TLS，Fleet 点对点会话） | 7443/tcp | |
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| QUIC Datagram 数据（`udp_echo`、`udp_train`） | 7443/udp | Agent 固定监听；Probe 每次新连接轮换本地源端口 |
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| TCP/TLS 数据（`tcp_echo`、`tcp_bulk`、`connect`、`hold`） | 7444/tcp | 按首帧中的 `stream_id` 分发 |
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- **默认不使用 443**，避免与 VPS 上已有的 REALITY 或 Hysteria2 服务冲突，也不需要特权端口权限。
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- 任务参数中的 `port` 只能取 Agent 本地配置 `listen` 列表中的端口。要用 443 测量，需要节点所有者在本机把 443 加入 `listen`（并授予 `CAP_NET_BIND_SERVICE`），然后在任务中指定 `port: 443`。
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- 每个原始块的头部都记录实际使用的端口。当测量端口与被推算服务的常用端口（443）不同时，分析结果附带 `port_differs_from_service` 置信说明，因为运营商的 QoS 可能按端口区别对待。
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## 9. 边界
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采集端只模拟流量特征（端口、包大小、速率、握手、方向），**不实现** REALITY 或 Hysteria2 协议本身，分析结果会附带置信说明。用户态看不到 TCP 的逐段收发，所以 TCP 能拿到的最原始数据是“逐消息时间戳 + 内核采样”；pcap/eBPF 不在首版范围内。
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