PolyGateway/research-wiki/plans/2026-07-30-est-tokens-decoupling-plan.md

# est_tokens 解耦实施计划

- **目标**: 把 `SourceConfig.est_tokens` 的两个职责(TPM 入场预扣 / usage 缺失时的遥测用量兜底)拆开,并解绑 `tpm > 0 ⇒ est_tokens > 0` 装配约束。
- **方案概述**: usage 不可得时遥测记 `0/0` 并标新值 `unavailable`、cost 落 NULL(不再拿限流押金编计费数字);`est_tokens` 未填时由库按 `tpm // 60` 派生预扣量,字段降为可选调优覆盖(保留不删不改名)。全部依据已批准设计 `research-wiki/designs/2026-07-30-est-tokens-decoupling-design.md`,其 §3.2 的 11 条改动项已钉死行号。
- **涉及技术**: Python 3.11 frozen dataclass、pytest(含 `tests/contracts` 双后端契约测试)、真实 Redis(integration/contracts)、pydantic-settings 不涉及改动。
- **溯源**: Gitea issue #2;wiki 实体 `design:est-tokens-decoupling`。

## 1. 任务排序的硬约束(先读这节再动手)

三处改动互相牵制,**顺序错了会引入押金泄漏或计费造假**,且中间态不报错、只静默偏差:

| 若单独先做 | 后果 |
|---|---|
| 先改 usage 兜底为 `(0, 0)`,结算点还没切派生值 | 成功调用 `actual = 0` 而入场押了 `est_tokens`,`delta` 为负 → **押金整笔退回**,TPM 闸退化成进门即放行 |
| 先切入场(`ratelimit.py:26`)+ 解绑约束,而结算点还没切 | `est_tokens=0` 的源入场押派生值、结算退 0 → 同样泄漏。**注意机制**:若**只**解绑约束而 `ratelimit.py` 一行未动,后果不是泄漏而是入场**完全不预扣**(仍传 `est_tokens=0`)——那是设计 §2.2 已否决的"不预扣"退化形态。两者都要避免,故 T4 必须在 T2 之后 |
| 先改 `openai_compat.py:176` 而 `_merge` 还是二值逻辑 | embedding 的 `unavailable` 批被 `any(== "estimated")` 判 False 从而**误标 `measured`**,cost 照算 |

因此排序为:**先加能力(零行为变更)→ 再把所有调用点切到新能力(此时等价,因显式值优先)→ 再让三态生效 → 最后解绑约束**。Task 1-2 完成后行为逐字不变,Task 3 才是行为变更主体,Task 4 才让派生值真正启用。**不要合并或调换 Task 2 / 3 / 4 的顺序。**

## 2. 文件结构

| 文件 | 职责 | 涉及任务 |
|---|---|---|
| `src/polygateway/types.py` | 新增 `SourceConfig.effective_est_tokens()` 派生方法与 `usage_source` 三态值域常量;删除 `_validate_gates` 里的条件必填;修 `EmbeddingTransportResult` 行内注释 | T1、T3、T4 |
| `src/polygateway/middleware/ratelimit.py` | `QuotaGate.try_acquire` 入场预扣改用派生值 | T2 |
| `src/polygateway/middleware/retry.py` | 成功侧(`:338`)与失败侧(`:370`)结算改用派生值 | T2 |
| `src/polygateway/embedding.py` | 同上(`:271`/`:294`);`_merge` 三态合并;`_total_cost` 存在不可得批时整体 NULL | T2、T3 |
| `src/polygateway/transports/openai_compat.py` | 两处 usage 兜底改 `unavailable`;打捞覆盖加前置条件 | T3 |
| `src/polygateway/middleware/telemetry.py` | cost 短路(插在 `cache_hit` 之后);失败尝试与终态失败改标 `unavailable` | T3 |
| `src/polygateway/ocr.py` | **不改**(设计 §3.3 已剔出),仅加防回归测试 | T3 |
| `research-wiki/ARCHITECTURE.md` | §7.7 行 428、§5.1 行 331、§4.4 行 305、§7.1 行 384 | T5 |
| `research-wiki/migrations/chsanalyzer.md` | 行 151 保留项改判为有意放弃;G2(行 185)标注已解决 | T5 |
| `.env.example` | 行 11 删除"TPM > 0 时 EST_TOKENS 必填 > 0" | T5 |
| `CHANGELOG.md` | 行为变更小节(值域新增 + cost 口径 + 约束解绑) | T5 |

测试文件:`tests/unit/test_types.py`、`test_retry.py`、`test_openai_compat.py`、`test_telemetry.py`、`test_embedding.py`、`test_ocr_client.py`、`tests/contracts/test_limiter_contract.py`。

## 3. 保真校验

本计划**不新增**任何 `reference/` 移植代码,但触及 ARCHITECTURE §1.4 关键资产索引中的"遥测口径"与"限流结算",且**有意推翻**一条已声明保留的迁移行为(CHS `invokers.py:241-254` 的"usage 缺失按 est 估算",见设计 §4)。故设以下检查点,每个任务完成时逐条确认:

1. `Permit.settle()` 的"多退少补 + 幂等 flag"语义不得改变;`release()` 的 finally 必然执行不得改变。
2. **不得触碰** `backends/redis/limiter.py` 的 Lua 脚本与 `backends/memory/limiter.py` 的窗口/租约算法——本计划只改传入 `try_acquire` 的**数值来源**,不改闸门算法。
3. 不得改变 `errors.py` 四分类归属,不得新增运行时异常类型;值域违反不走异常路径(设计 §3.1 已裁决)。
4. `ocr.py` 的 `settle` 恒 0 与 `usage_source="measured"` 保持不变。
5. 遥测 18 字段冻结不变、无 DDL 变更(两 schema 的 `cost` 列已可空)。

## 4. 任务清单

### T1 — 加派生能力与值域常量(零行为变更)

- [x] **改** `src/polygateway/types.py`

新增模块级值域常量与 `SourceConfig` 方法。派生按**源自身 tpm**,全局 tpm 不参与(设计 §7 已声明为既有限制、本次不修):

```python
USAGE_SOURCES = frozenset({"measured", "estimated", "unavailable"})
"""usage_source 值域;仅约束库内生产侧取值,不在 frozen dataclass 上做运行时校验。"""

_EST_TOKENS_QUOTA_DIVISOR = 60
"""未显式配置时的预扣量除数: 假定一次调用约占一秒钟的 TPM 配额份额。"""
```

```python
def effective_est_tokens(self) -> int:
    """TPM 入场预扣量: 显式配置优先,否则按 tpm 派生(设计 §2.2)。"""
    if self.est_tokens > 0:
        return self.est_tokens
    if self.tpm > 0:
        return max(1, self.tpm // _EST_TOKENS_QUOTA_DIVISOR)
    return 0
```

**验收标准**: 方法存在且为纯函数(不读全局、不 await);此任务**不修改任何调用点**,全库行为逐字不变。

**测试要求**(先失败后通过:方法不存在时 `AttributeError`)——`tests/unit/test_types.py`:
- `tpm=6000, est_tokens=0` → `100`;`tpm=600000, est_tokens=0` → `10000`(尺度无关:两者在途上限同为 60)
- `tpm=30, est_tokens=0` → `1`(下界不塌到 0)
- `tpm=0, est_tokens=0` → `0`(TPM 闸未启用,不预扣)
- `tpm=6000, est_tokens=4000` → `4000`(显式值优先于派生)
- `USAGE_SOURCES` 恰为三元集合

**值域封闭的两条实质断言**(设计 §6 要求;缺了它们 `USAGE_SOURCES` 会沦为零消费者的死常量,且 §3.1 的落点裁决无回归保护):
- **生产侧封闭**: 参数化覆盖库内全部 `usage_source` 生产点(`_resolve_usage`、`_resolve_embedding_usage`、`_merge`、`TelemetryEmitter.emit_*`),断言产出恒 ∈ `USAGE_SOURCES`。此断言在 T1 阶段即可写(此时产出仅 `measured`/`estimated`),T3 完成后自动覆盖 `unavailable`
- **不做运行时校验**: `LLMResponse(usage_source="garbage")` 构造**不抛异常**——锁定设计 §3.1 的裁决(公共 frozen dataclass 不加 `__post_init__` 值域校验,否则裸 `ValueError` 不属四分类、会逃出 `chat()`)。没有这条,后人很容易顺手补上校验而击穿 `chat()`

**验证**: `conda run --no-capture-output -n PolyGateway pytest tests/unit/test_types.py -v` → 全 PASS

### T2 — 五个调用点切到派生值(零行为变更)

此时 `est_tokens > 0` 仍是必填(约束未解绑),故 `effective_est_tokens()` 恒返回显式值,**行为与改前逐字相同**。这一步只是把数值来源换掉,为 T3 铺路。

- [x] **改** `src/polygateway/middleware/ratelimit.py:26` — `source.est_tokens` → `source.effective_est_tokens()`
- [x] **改** `src/polygateway/middleware/retry.py:370`(失败侧,`if not dead` 分支内)→ `source.effective_est_tokens()`
- [x] **改** `src/polygateway/embedding.py:294`(失败侧)→ 同上
- [x] **改** `src/polygateway/middleware/retry.py:338`(成功侧)— 加不可得分支:

```python
if result.usage_source == "unavailable":
    actual = source.effective_est_tokens()
else:
    actual = result.prompt_tokens + result.completion_tokens
```

- [x] **改** `src/polygateway/embedding.py:271`(成功侧)— 同构,`actual = result.prompt_tokens` 落在 else 分支。

`TransportResult.usage_source`(`types.py:75`)与 `EmbeddingTransportResult.usage_source`(`types.py:273`)均为必填字段,在这两处的 `result` 局部变量上直接可读。

**验收标准**: 五处均不再直接读 `source.est_tokens`;新分支在本任务中**永不触发**(尚无 `unavailable` 生产者),现有测试全绿即证明零行为变更。**不要**在本任务修改 `retry.py:329` 的 `actual = 0` 初值,也不要动 `RequestRejectedError`/`ResultInvalidError`/`SourceDeadError` 三条失败分支(设计 §3.3:它们的 `actual` 停在 0 属既有行为)。

**测试要求**(回归保护,先失败后通过不适用于零行为变更任务,故以"现有测试不得回归 + 新增等价性断言"为门):
- 新增 `tests/unit/test_retry.py`:`tpm=1000, est_tokens=400` 的源在 usage 正常返回时,settle 收到的 `actual` 等于实测 token 之和(锁定 else 分支);现有 `test_settle_uses_actual_usage` 必须继续通过
- `tests/contracts/test_limiter_contract.py` 全绿(双后端)

**验证**:
```
conda run --no-capture-output -n PolyGateway pytest tests/unit tests/contracts -v
```
→ 全 PASS。**Redis 契约测试用真实 Redis db3,不得与其他 Redis 测试并跑**(时序隔离)。

### T3 — 值域三态生效(行为变更主体)

- [x] **改** `src/polygateway/transports/openai_compat.py:146` — 兜底不再读 `est_tokens`:

```python
return 0, 0, "unavailable"
```

- [x] **改** `src/polygateway/transports/openai_compat.py:176` — embedding 兜底同理 `return 0, "unavailable"`
- [x] **改** `src/polygateway/transports/openai_compat.py:336` — 打捞覆盖加前置条件(否则 `0/0` 会被标 `estimated` 而算出假的 `0.0`):

```python
if salvaged and usage_source == "measured":
    usage_source = "estimated"  # 收到 usage 帧但流被截断: 数字真实、可信度降级
```

- [x] **改** `src/polygateway/middleware/telemetry.py:130-135` — cost 短路,**插在 `cache_hit` 分支之后**(缓存命中未产生新调用,`0.0` 是事实):

```python
if cache_hit:
    cost: float | None = 0.0
elif usage_source == "unavailable":
    cost = None          # 用量不可得: 宁可算不出成本,也不算错成本
elif error is None and model and self._pricing is not None:
    cost = self._pricing.cost(model, prompt_tokens, completion_tokens)
else:
    cost = None
```

- [x] **改** `src/polygateway/middleware/telemetry.py:58` 与 `:100` — 失败尝试与终态失败的 `usage_source` 由 `"estimated"` 改 `"unavailable"`(cost 本已是 None,不改金额)
- [x] **改** `src/polygateway/embedding.py:383,390` — 二值合并扩三态(优先级:任一不可得 → 整体不可得):

```python
sources = {o.result.usage_source for o in outcomes}
if "unavailable" in sources:
    merged_source = "unavailable"
elif "estimated" in sources:
    merged_source = "estimated"
else:
    merged_source = "measured"
```

- [x] **改** `src/polygateway/embedding.py:397` `_total_cost` — 存在 `unavailable` 批时整体返回 `None`(逐批求和会给出偏低却看似有效的金额)
- [x] **改** `src/polygateway/types.py:273` — 行内注释 `# measured | estimated` → 三态(内核里不留矛盾注释)
- [x] **改** `src/polygateway/transports/openai_compat.py:142` 与 `:172` — 两个函数的中文 docstring 仍写着"缺失/非法按 `est_tokens` 保守兜底并标 `estimated`",改完不改就留下两句主动陈述旧行为的文档(与 `types.py:273` 同一把尺子)

**验收标准**: 全库不再有任何位置把 `est_tokens` 写进遥测用量;`ocr.py` 一字未动。

**测试要求**(先失败后通过):
- `test_openai_compat.py`:`est_tokens=4000` + usage 帧缺失 → `(0, 0, "unavailable")`(**改前返回 `(0, 4000, "estimated")`,故先失败**;现有用例 `test_usage_missing_falls_back_to_est` 需改写)
- **改写** `tests/unit/test_embedding.py:105 test_missing_usage_falls_back_estimated` — 现断言 `prompt_tokens == 7 and usage_source == "estimated"`(夹具 `est_tokens=7`),改 `openai_compat.py:176` 后必然变红,须改为 `(0, "unavailable")`。这是一条**位于 `test_embedding.py` 里的 transport 级用例**,容易在只盯 `test_openai_compat.py` 时漏掉
- `test_openai_compat.py`:打捞 + usage 帧存在 → `estimated` **且 cost 非 None**;打捞 + usage 缺失 → `unavailable` **且 cost 为 None**。cost 配套断言不可省——#4 的真正目的就是防 `0/0` 被算成假的 `0.0`,只断言 `usage_source` 钉不住它
- `test_telemetry.py`:成功行 `usage_source="unavailable"` → `record_llm_call` 收到 `cost=None`(改前按 4000×输出单价算出 `0.032`)
- `test_telemetry.py`:`cache_hit=True` 且 `unavailable` → cost 仍为 `0.0`(锁定分支次序)
- `test_telemetry.py`:失败尝试与终态失败行 `usage_source == "unavailable"`
- `test_embedding.py`:混合批 `measured + unavailable` → 整体 `unavailable` 且 `cost is None`(改前误标 `measured`)
- `test_ocr_client.py`:OCR 成功行仍为 `measured` 且 settle 恒 0(**防回归**,锁定设计 §3.3 的剔出决定)

**验证**: `conda run --no-capture-output -n PolyGateway pytest tests/unit -v` → 全 PASS;`conda run --no-capture-output -n PolyGateway pytest tests/contracts -v` → 全 PASS(T2 的结算分支此时首次被激活,契约测试须复跑)

### T4 — 解绑装配约束(派生值真正启用)

- [x] **改** `src/polygateway/types.py:125-126` — 删除:

```python
if self.tpm > 0 and self.est_tokens <= 0:
    raise ValueError("启用 TPM 闸时 est_tokens 必须 > 0(入场预扣依据)")
```

`_validate_gates` 的其余部分(`timeout_s > 0`、四个限额非负)**保留不动**。`est_tokens` 字段本身与 `{SCOPE}__{PROVIDER}__{N}__EST_TOKENS` 环境键保留不删不改名(迁移兼容硬约束);`config.py:40` 的键映射无需改动。

**验收标准**: `tpm=6000, est_tokens=0` 可构造;该源入场预扣 100,**成功侧与非 dead 瞬时失败侧**按 100 结算(delta=0)。**取消 / RequestRejected / ResultInvalid / SourceDead 四侧维持既有的 `actual=0` 全额退回**——`retry.py:355-359` 的取消分支不给 `actual` 赋值、停在 `:329` 初值,这是设计 §3.3 声明不动的既有行为,**不要**为了凑"三侧一致"去改它。

**测试要求**(先失败后通过:改前构造即抛 `ValueError`):
- **改写** `tests/unit/test_types.py:94 test_tpm_requires_est_tokens` — 它现在断言 `_make_source(tpm=10000, est_tokens=0)` 抛 `ValueError`,删约束后必然变红。保留后半条正向断言(`est_tokens=800` 仍原样返回),把前半条改为"构造成功且 `effective_est_tokens()` 返回派生值"
- `test_retry.py`:**成功侧**——未填 `est_tokens`、`tpm>0`、usage 帧缺失的成功调用后,TPM 窗口残留量等于派生预扣量而非 0(**这是设计中最易漏的一条**,回归 §3.2 #9;在 `test_retry.py:149` 的 `_src("a", tpm=1000, est_tokens=400)` 旁加 `est_tokens=0` 用例)
- `test_retry.py`:**失败侧**——同配置的非 dead 瞬时失败调用后,窗口残留量同为派生预扣量(回归 §3.2 #8)
- `tests/contracts/test_limiter_contract.py`:**只加后端级断言**——传入派生值时双后端的结算口径一致。**不要**在契约文件里写端到端用例:该文件直接驱动 limiter(形如 `limiter.try_acquire("s1", 0)`),不经 `QuotaGate`/`RetryMW`,照字面写会产出 `try_acquire(src.effective_est_tokens())` + `settle(同值)` 的退化用例——只测了后端算术,没测调用点是否真的切了派生值。上面两条端到端断言的载体是 `retry.py`,放 `test_retry.py`(内存后端)

**验证**: `make ci`(即 check + test,含 import-linter 契约)→ 全 PASS。**不要**在外层再套 `conda run`:`Makefile` 的 `check`/`test` 目标内部已各自 `conda run -n $(ENV)`,嵌套后外层的 `--no-capture-output` 也管不到内层缓冲

### T5 — 权威文档与发布物同步

- [x] **改** `research-wiki/ARCHITECTURE.md` 四处:§7.7 行 428(`est_tokens` 描述:可选调优覆盖 + 派生规则,删去"亦作 usage 缺失时的保守兜底")、§5.1 行 331(`usage_source` 三态 + cost NULL 口径)、§4.4 行 305("token 按 `est_tokens` 预扣" → 按有效预扣量)、§7.1 行 384(打捞路径强制 `estimated` → 仅在收到 usage 帧时降级)
- [x] **改** `research-wiki/migrations/chsanalyzer.md`:行 151 由"保留"改判"**有意放弃**"并写入设计 §4 的理由(CHS 只记单个 `total_tokens` 不存在分配问题;保守在计费语境无安全方向);G2(行 185)标注已由本设计解决
- [x] **改** `.env.example` 行 11:删除"TPM > 0 时 EST_TOKENS 必填 > 0",改注为"可选;未填则库按 tpm 派生"
- [x] **改** `CHANGELOG.md`:新增"行为收紧/变更"小节三条——`usage_source` 新增 `unavailable`、用量不可得行 cost 由数值变 NULL、`est_tokens` 降为可选
- [x] **改** wiki 用户文档站(按 `docs-convention.md` §2):usage/成本口径说明须写明缺口查询为 `WHERE usage_source='unavailable' AND cache_hit = false`(**必须带 `cache_hit` 限定**:缓存命中行按裁决 cost 为 `0.0` 且标 `unavailable`,本无账目缺口,不加限定则度量偏高)
- [x] **回帖** Gitea issue #2:结论与下游可删绕行校验的时点

**验收标准**: 全库 grep `EST_TOKENS 必填`、`est_tokens` 兜底相关表述无残留;ARCHITECTURE.md 无自相矛盾表述。

**测试要求**: 纯文档,无行为测试。以 `grep` 输出为验收证据。

**验证**: `make ci` → PASS;`grep -rn "EST_TOKENS 必填" . --exclude-dir=.git` → 无输出

## 5. 完成判定

- [x] T1-T5 全部 checkbox 勾选,每个任务一次语义化提交(`commit` skill)
- [x] `make ci` 全绿(含 ruff、import-linter 洋葱契约、pytest 覆盖率)
- [x] 设计 §6 测试表的 10 行断言全部有对应测试且可出示"先失败后通过"证据(T2 的零行为变更任务以"现有测试不回归 + 等价性断言"替代)
- [x] 派新上下文 verifier subagent 独立验证(`verification-before-completion`,里程碑级/跨多文件硬门)
- [x] 版本 bump 与 CHANGELOG 同步发布(不得裸发)

## 6. 明确不做

派生值取全局与单源 tpm 较紧者(需改三处 `QuotaGate` 装配,修的是既有缺口,设计 §7 已声明另开 issue);遥测驱动的 p90 自适应预估(设计 §5 已否决,待实测证据);`ocr.py` 的 usage 标记(设计 §3.3 已剔出);`retry.py` 另外三条失败分支的 `actual` 初值。