CamTalk/CLAUDE.md

# CLAUDE.md

本文件为 Claude Code (claude.ai/code) 在本仓库中工作时提供指引。

## 项目概述

CamTalk 是一款多模态实时 AI 视觉对话助手。用户通过摄像头和麦克风与 AI 交互，AI 理解视觉场景和语音输入后，以文字和语音形式给出自然回应。

> **文档优先原则：** 执行任何开发任务前，先读取 `docs/` 下的相关设计文档（架构、接口、技术选型等），以文档为最高依据。代码实现应与文档一致；若有偏差，优先更新文档（尤其是接口文档）。`docs/Eino/` 下有完整的 Eino 框架文档（~75 个 markdown 文件），可作为参考。

**核心设计文档：**

| 文档 | 内容 |
|------|------|
| `docs/01-架构设计.md` | 三层架构、技术栈、数据库设计、部署方案 |
| `docs/02-接口文档.md` | WebSocket 协议、REST API、AI 服务层、编排器、配置管理 |
| `docs/03-技术选型.md` | AI 服务栈、持久化层、前端边缘处理选型 |
| `docs/04-用户故事.md` | 用户场景与优先级 |
| `docs/05-语音交互.md` | VAD → STT → LLM → TTS 全链路 |
| `docs/06-视觉理解.md` | 帧采样、关键帧检测、多模态输入 |
| `docs/07-成本控制.md` | 采样策略、端云协同、模型分级 |
| `docs/08-功能创意.md` | 功能创意与规划 |
| `docs/09-技术名词解释.md` | 术语定义（VAD/STT/TTS/Token/JWT 等） |
| `docs/10-Eino重构方案.md` | Eino Graph 迁移方案与决策记录 |
| `docs/11-Eino框架技术文档.md` | Eino 框架使用指南 |
| `docs/12-鉴权体系设计.md` | JWT 双 token 轮转详细设计 |
| `docs/13-令牌桶限流设计.md` | 令牌桶限流详细设计（需同步实现） |

## 架构

三层系统：

1. **浏览器客户端**（React 18 + TypeScript, Vite）—— 媒体采集、边缘预处理（VAD 通过 `@ricky0123/vad-web`、关键帧检测通过 Canvas 像素比较）、UI 渲染。核心 Hook：`useVisionSession()`
2. **Go 网关**（Gin, gorilla/websocket, Viper, Zap）—— WebSocket 服务器、会话管理、AI 编排（基于 CloudWeGo Eino Graph）。每个 WebSocket 连接一个 goroutine。
3. **云端 AI 服务** —— 通过 OpenAI 兼容接口可灵活切换。默认：DashScope qwen3-vl-plus（LLM）、MiMo ASR（STT）、MiMo TTS（TTS）。仅通过 Go 网关访问，浏览器不直连。

**关键模式**：AI 编排基于 Eino Graph 声明式 DAG（6 节点线性流水线：`START → STT → History → ChatModel → Msg2Str → Splitter → TTS → Done → END`），LLM token 通过 Callback 实时推送，TTS 逐句合成并行推送，最小化感知延迟。

### Eino Graph 节点详解

| 节点 | 类型 | 文件 | 职责 |
|------|------|------|------|
| STT | `InvokableLambda` | `backend/internal/eino/nodes_stt.go` | 语音识别或文本直通（text-only 跳过 STT） |
| History | `InvokableLambda` | `backend/internal/eino/nodes_history.go` | 构建 System Prompt + 对话历史 + 用户输入 + 图像 |
| ChatModel | ChatModel 节点 | `backend/internal/eino/graph.go` | 调用 DashScope qwen3-vl-plus（OpenAI 兼容协议） |
| Msg2Str | `TransformableLambda` | `backend/internal/eino/nodes_splitter.go` | 将 ChatModel 流式 Message 转为字符串流 |
| Splitter | `TransformableLambda` | `backend/internal/eino/nodes_splitter.go` | 按句子分隔符（`。！？\n.!?`）拆分文本流 |
| TTS | `TransformableLambda` | `backend/internal/eino/nodes_tts.go` | 逐句合成语音并推送 `tts_audio` |
| Done | `InvokableLambda` | `backend/internal/eino/nodes_done.go` | 发送 `llm_done`、收集最终输出 |

**跨节点状态**：`PipelineState`（`backend/internal/eino/state.go`），通过 `context.WithValue` 在节点间传递 FullResponse、TranscribedText、TokenUsage、SessionID、RequestID。

**Callback**：`BuildCallbackHandler`（`backend/internal/eino/callback.go`）挂载到 ChatModel 的 `OnEndWithStreamOutput`，每收到一个 LLM token 立即通过 `sender.SendLLMChunk()` 推送到客户端。

**适配器**：`EinoOrchestrator`（`backend/internal/eino/adapter.go`）包装 Graph，实现 `orchestrator.Orchestrator` 接口，负责解码 Base64 图像/音频、构建输入、注入上下文、运行流式推理、持久化消息。

### 会话存储（TieredManager）

三级存储：**L1 Memory → L2 Redis → L3 PostgreSQL**（`backend/internal/session/tiered.go`）

- **读路径**：L1 命中直接返回；未命中尝试 L2 Redis → 回填 L1；L3 通过 L1 的 `FindByID` 降级读取
- **写路径**：L1 同步写入 → L2 同步写（失败 soft-warn）→ L3 异步 goroutine 写（使用 `context.Background()` 防止请求取消丢失）
- **降级**：后台协程每 30 秒 ping Redis，Redis 不可用时自动跳过 L2 操作；恢复后自动重新启用
- **TTL**：Session 默认 30 分钟，MaxHistory 20 条；L1 后台协程每分钟清理过期 session

Repository 接口模式：`UserRepository`、`MessageRepository`、`SessionRepository`，均有 PostgreSQL 和内存双实现。

### 鉴权

JWT 双 token 轮转认证（HMAC-SHA256）：
- Access Token：默认 120 分钟 TTL，Bearer header 传递
- Refresh Token：默认 7 天 TTL，带 jti（UUID），Hash 存储在 Redis/PostgreSQL
- 轮转：Refresh 时旧 token hash 删除，新 pair 生成；若 JWT 有效但 DB hash 缺失 → 判定为重放攻击 → 吊销该用户所有 refresh token
- `CachedUserRepository`（`backend/internal/store/cached_user.go`）：装饰器模式，Redis 缓存 refresh token hash，Read-Through / Write-Through，Redis 故障软降级

## 技术栈

| 层级 | 技术 |
|------|------|
| 前端 | React 18, TypeScript, Vite, @ricky0123/vad-web, onnxruntime-web |
| 后端 | Go 1.25+ (go.mod 最低要求; Dockerfile 构建用 golang:1.26-alpine), Gin, gorilla/websocket, Viper, Zap |
| AI 编排 | CloudWeGo Eino Graph（声明式 DAG 编排） |
| LLM | DashScope qwen3-vl-plus（默认，通过 eino-ext OpenAI ChatModel 接入） |
| STT | MiMo ASR（默认） / Deepgram |
| TTS | MiMo TTS（默认） / OpenAI TTS |
| 存储 | PostgreSQL 15 + Redis 7（通过 TieredManager 三级存储） |

## 构建与运行命令

```bash
# 前端
cd frontend && npm install
npm run dev          # Vite 开发服务器（含 /ws、/api 代理到 localhost:8080）
npm run build        # 生产构建（tsc -b && vite build）
npm run lint         # ESLint 检查（flat config, TypeScript strict）

# 后端
cd backend && go mod download
go run ./cmd/server          # 启动网关，监听 :8080
go build -o bin/camtalk ./cmd/server
go test ./...                # 运行所有测试
go test -run TestName ./path # 运行单个测试
go vet ./...                 # 静态分析

# Docker 部署（生产环境）
./deploy.sh build            # 构建所有镜像
./deploy.sh up               # 启动 4 个服务
./deploy.sh restart          # down + up
./deploy.sh logs [service]   # 查看日志
./deploy.sh status           # 查看服务状态
```

> **注意**：前端目前没有测试基础设施（无 vitest 配置、无测试文件）。后端使用 `testing` + `testify`（assert/require/mock）测试，编译期接口检查 `var _ Interface = (*Impl)(nil)`。

## 配置环境切换

项目通过 `APP_ENV` 环境变量控制配置文件加载：

- **本地开发**（默认）：`APP_ENV=dev` → 加载 `config/config.dev.yaml`
  - Debug 日志、关闭限流、允许所有 CORS
  - 使用 `backend/.env` 中的远程 Redis/PostgreSQL 地址

- **生产部署**：`APP_ENV=prod` → 加载 `config/config.prod.yaml`
  - Info/JSON 日志、启用限流、严格 CORS 白名单
  - Docker Compose 自动设置，使用容器内网地址

**配置优先级**：环境变量 > config.{env}.yaml > config.yaml > 默认值

**手动切换环境**（测试用）：
```bash
cd backend
APP_ENV=prod go run ./cmd/server  # 本地测试生产配置
APP_ENV=dev go run ./cmd/server   # 显式指定开发配置
```

## 配置系统

配置文件：`backend/config/config.yaml`（基础配置），可被 `config/config.{env}.yaml` 覆盖。

**优先级（从低到高）**：默认值 → `config.yaml` → `config.{env}.yaml`（由 `APP_ENV` 环境变量决定加载哪个 env 特定文件）→ `.env` 文件 → 环境变量

**主要 `CAMTALK_` 环境变量**（模板见 `backend/.env.example`）：

| 变量 | 用途 |
|------|------|
| `APP_ENV` | 运行环境（dev/prod），决定加载 `config.{env}.yaml` |
| `CAMTALK_AI_STT_API_KEY` | STT API Key |
| `CAMTALK_AI_LLM_API_KEY` | LLM API Key |
| `CAMTALK_AI_TTS_API_KEY` | TTS API Key |
| `CAMTALK_AUTH_JWT_SECRET` | JWT 签名密钥 |
| `CAMTALK_STORAGE_DSN` | PostgreSQL 连接串 |
| `CAMTALK_STORAGE_REDIS_ENABLED` | 启用 Redis（true/false） |
| `CAMTALK_STORAGE_PERSISTENCE_ENABLED` | 启用 PostgreSQL（true/false） |
| `CAMTALK_REDIS_ADDR` | Redis 地址 |
| `CAMTALK_REDIS_PASSWORD` | Redis 密码 |

**最小启动**（至少需要一个 AI 服务的 API Key）：
```bash
CAMTALK_AI_LLM_API_KEY=sk-xxx CAMTALK_AI_STT_API_KEY=xxx go run ./cmd/server
```

## Docker 部署

`docker-compose.yml` 定义 4 个服务（`camtalk-net` 桥接网络）：

| 服务 | 镜像/构建 | 端口 | 说明 |
|------|----------|------|------|
| `frontend` | 构建 `./frontend/Dockerfile`（node:22-alpine → nginx:stable-alpine） | 9000:80 | React SPA，反向代理 /api 和 /ws 到 backend |
| `backend` | 构建 `./backend/Dockerfile`（golang:1.26-alpine → alpine:3.20） | 内部 8080 | Go 网关，静态链接二进制 `-ldflags="-s -w"` |
| `postgres` | `postgres:15-alpine` | 内部 5432 | 数据库 `camtalk`，挂载 `./backend/migrations/` 到 initdb |
| `redis` | `redis:7-alpine` | 内部 6379 | 会话缓存，AOF 持久化 |

后端容器依赖 postgres + redis 健康检查通过后启动。所有服务 `restart: unless-stopped`。密钥通过 `--env-file /opt/camtalk/.env` 注入。

**前端 nginx 特殊配置**：设置 `Cross-Origin-Opener-Policy` 和 `Cross-Origin-Embedder-Policy` 头（`SharedArrayBuffer` 需要，ONNX WASM 推理依赖）。

## CI/CD

使用 **Gitea Actions**（`.gitea/workflows/deploy.yml`），自托管 runner（标签 `aliyun`）。

触发条件：push 到 `main` 或 `v2` 分支。流程：rsync 代码到 `/root/camtalk`，执行 `deploy.sh build` → `deploy.sh restart`。

## 数据库迁移

嵌入式 SQL 迁移系统（`backend/internal/store/migrate.go`），SQL 文件在 `backend/migrations/`：

| 迁移 | 内容 |
|------|------|
| `001_users` | `users` 表（UUID PK）+ `refresh_tokens` 表（FK → users） |
| `002_messages` | `messages` 表（BIGSERIAL PK, session_id UUID, 游标分页索引） |
| `003_sessions` | `sessions` 表（UUID PK, user_id UUID, config JSONB, 时间排序索引） |

迁移文件通过 Go 1.16+ `//go:embed` 嵌入二进制，启动时自动执行。通过 `schema_migrations` 表追踪版本，已应用的迁移跳过。同时挂载到 PostgreSQL 容器的 `/docker-entrypoint-initdb.d` 作为备用初始化路径。

## WebSocket 协议

端点：`ws://localhost:8080/ws?token=<access_token>&conversation_id=<uuid>`

所有消息为 JSON 文本帧，统一信封格式 `{type, request_id?, timestamp?}`。完整契约见 `docs/02-接口文档.md`。

**认证**：WebSocket 连接通过 query param `token`（Access Token）认证，不走 HTTP `Authorization` header。服务端在升级时校验 JWT，失败返回 401。

**客户端 → 服务端**：`query`（图像 Base64 + 音频 Base64）、`config`、`interrupt`、`ping`
**服务端 → 客户端**：`connected`、`stt_result`、`llm_chunk`、`llm_done`、`tts_audio`、`error`、`pong`

**心跳**：客户端每 30 秒 ping，服务端 60 秒无 ping 断开连接。
**重连**：指数退避 + 抖动 —— 1s, 2s, 4s, 8s… 最大 30s。

**前端 WebSocket 实现**：`CamTalkWebSocket` 单例类（`frontend/src/lib/websocket.ts`），基于订阅模式（`onMessage`/`onStatusChange` 返回取消订阅函数），自动处理心跳和重连。

## REST API（辅助）

- `GET /api/health` — 健康检查（版本、运行时间、活跃会话数）
- `POST /api/auth/register` — 注册
- `POST /api/auth/login` — 登录
- `POST /api/auth/refresh` — 刷新 Token
- `POST /api/auth/logout` — 登出
- `GET /api/conversations` — 对话列表
- `POST /api/conversations` — 创建对话
- `GET/PATCH/DELETE /api/conversations/:id` — 对话详情/改标题/删除
- `GET /api/conversations/:id/messages` — 获取对话消息（游标分页）
- `POST/DELETE /api/sessions` — 会话管理

## 错误码

`INVALID_MESSAGE`、`SESSION_NOT_FOUND`、`RATE_LIMITED`、`IMAGE_TOO_LARGE`、`AUDIO_TOO_SHORT`、`LLM_TIMEOUT`、`LLM_ERROR`、`STT_ERROR`、`TTS_ERROR`、`INTERNAL_ERROR`、`USERNAME_TAKEN`、`INVALID_CREDENTIALS`、`INVALID_TOKEN`、`INVALID_INPUT`

## 前端组件结构

| 组件 | 职责 |
|------|------|
| `LandingPage` | 未登录时的着陆页，内嵌 LoginModal 登录/注册弹窗 |
| `AuthPage` | 登录/注册表单（备用） |
| `CameraManager` | 摄像头流采集（`useCamera` hook：640x480, facingMode: environment） |
| `MicManager` | 麦克风音频采集（`useMicrophone` hook：16kHz 单声道） |
| `EdgeProcessor` | VAD（`useVAD` hook：@ricky0123/vad-web）+ 关键帧检测（Canvas 像素比较，160x120 降采样） |
| `WebSocketManager` | WebSocket 连接生命周期管理（桥接 `wsClient` 单例到 React 状态） |
| `ChatPanel` | 消息展示、流式回复、文本输入、场景选择（5 种场景卡片） |
| `VideoPreview` | 摄像头画面预览（forwardRef `<video>`） |
| `SessionSidebar` | 左侧抽屉式对话列表（搜索、重命名、删除、时间分组） |
| `ConfigPanel` | 右侧抽屉式配置面板（主题、TTS、语言、场景、登出） |
| `Toast` | 轻量通知提示（3 秒自动消失） |

核心 Hook：
- `useVisionSession()` — 封装一次完整的视觉对话会话（~500 行），管理摄像头、麦克风、VAD、WebSocket、消息状态、TTS 播放、两种模式（dialogue / observation）
- `useSessionList()` — 对话列表 CRUD（通过 REST API），乐观更新
- `useObservationMode()` — 定期帧差异检测（5 秒间隔），相似度 < 0.85 时触发回调

关键 lib 文件：
- `frontend/src/lib/websocket.ts` — `CamTalkWebSocket` 单例，心跳 + 指数退避重连
- `frontend/src/lib/auth.tsx` — `AuthProvider` 上下文，JWT 解码 + 自动刷新调度（exp 前 60 秒）
- `frontend/src/lib/api.ts` — REST 客户端，自动 Bearer header，并发安全 401 拦截 + token 刷新 + 重试
- `frontend/src/lib/ttsPlayer.ts` — `TTSPlayer` 类，流式 TTS 音频逐句排队播放
- `frontend/src/lib/scenarios.ts` — 5 种对话场景定义（free_chat, interviewer, english_teacher, debate, interpreter）
- `frontend/src/lib/i18n/` — 国际化，3 种语言（zh-CN 默认/fallback, en-US, ja-JP），扁平常量 map
- `frontend/src/lib/storage.ts` — localStorage 封装（config, tokens, user info）
- `frontend/src/lib/audio.ts` — 音频编码工具（浏览器采集 → Base64 PCM）
- `frontend/src/lib/sampling.ts` — 混合采样策略（定时低频 + 事件高频，实现见 `docs/07-成本控制.md`）
- `frontend/src/lib/errors.ts` — 错误码到用户友好文案的映射
- `frontend/src/lib/toast.ts` — Toast 全局状态管理（error/warning/info，3 秒自动消失）
- `frontend/src/types/index.ts` — 所有 TypeScript 类型定义（WebSocket 消息可辨识联合类型、场景、配置等）

## Vite 构建细节

`frontend/vite.config.ts` 包含：
- 自定义 `serve-vad-assets` 插件，在开发/构建时自动从 `node_modules` 复制 VAD 模型文件（`silero_vad_legacy.onnx`、`silero_vad_v5.onnx`、`vad.worklet.bundle.min.js`）和 ONNX Runtime WASM 文件到 `public/`。开发服务器中间件确保 `.wasm` 和 `.mjs` 文件返回正确的 MIME type。
- 开发代理：`/ws` → `ws://localhost:8080`、`/api` → `http://localhost:8080`，前端开发时无需配置额外环境变量。

## 后端模块结构

| 模块 | 职责 |
|------|------|
| WebSocket Handler | 连接管理、JWT 认证（query param token）、消息分发（query/config/interrupt/ping） |
| Session Manager | 会话状态、对话历史（三级存储：Memory/Redis/PostgreSQL，30 分钟 TTL） |
| Eino 编排层 | 基于 Eino Graph 的声明式 AI 编排（6 节点线性 DAG + Callback） |
| AI Orchestrator | `EinoOrchestrator` 适配器，包装 Graph 实现 `Orchestrator` 接口 |
| AI Service Layer | AI 服务抽象层（STT/TTS 多 provider 接口，LLM 通过 eino-ext ChatModel） |
| Auth | JWT 双 token 轮转认证，bcrypt 密码哈希，Gin 中间件 |
| Store | 持久化存储层（UserRepository/MessageRepository/SessionRepository，PG + 内存 + Redis 缓存装饰器） |
| REST API | 健康检查、认证、对话管理（Gin 路由组） |
| Models | 数据模型 + WebSocket 消息类型定义 |
| Migrations | 嵌入式 SQL 版本化迁移 |
| Rate Limiter | 按用户的令牌桶速率限制（`docs/13-令牌桶限流设计.md`，`backend/internal/ratelimit/`，实现中） |

测试模式：后端使用 `testing` + `testify`（`assert`、`require`、`mock`）。mock 模式包括：`mockSender`（实现 `orchestrator.Sender` 接口）、`httptest.Server`（模拟 AI 服务 HTTP API）、`MockOrchestrator`（模拟完整编排管道）。WebSocket 集成测试使用 `httptest.Server` + `gorilla/websocket.Dialer`。

## 编码规范

- **Go**：遵循标准 Go 规范。所有 AI 调用使用 `context.Context` 做取消/超时。并发 map 访问使用 `sync.RWMutex`。结构体标签用 `json:"snake_case"`。编译期接口检查 `var _ Interface = (*Impl)(nil)`。
- **TypeScript**：严格模式（`strict: true`）。所有数据模型用接口定义。WebSocket 消息类型用可辨识联合类型（`type` 字段）。`verbatimModuleSyntax: true`（强制 `import type`）。未使用变量以 `_` 前缀忽略。
- **提交信息**：Conventional Commits 格式，描述用中文。示例：`feat: 添加 WebSocket 连接管理`、`fix: 修复心跳超时判断`、`docs: 更新接口文档`
- **禁止自动 push**：除非用户明确要求。
- **文档优先**：实现功能前先读取 `docs/` 下的相关设计文档。实现与文档不一致时，优先更新 `docs/` 下的接口文档。