Rust 增强执行计划（POC 选型 + 接口定义 + 迁移清单）

版本：v0.3
日期：2026-02-11
适用范围：code/backend、code/ai_service、code/simulation、code/mobile、code/desktop-tauri、code/rust-core

1. 目标与边界

1.1 目标

• 在不推翻现有 Go + Python 服务架构前提下，引入 Rust 作为“边端统一核心”和“高性能数值核”。
• 形成可答辩演示的两条主线：
  • 主线 A：端云路由统一（Desktop + Mobile 同一策略）。
  • 主线 B：仿真计算加速（wave_1d Rust 核）。
• 全程可回滚，不改变现有对外 REST 契约。

1.2 非目标（本轮）

• 不重写 code/backend 业务 API。
• 不替换 code/ai_service 主推理链路。
• 不纳入 run_code 全量替换交付（只保留 POC-C 延期方案）。

2. Rust POC 选型

候选 POC	价值	成本	风险	结论
POC-A：router_core（端云路由决策 Rust 化）	高	中	低	P0 必做
POC-B：simulation-rs（wave_1d 数值核 Rust 化）	高	中	中	P1 推荐
POC-C：secure_exec_rs（run_code 安全执行）	中-高	高	中-高	延期探索
POC-D：GraphRAG 图扩展 Rust 化	中	高	中	A/B 达标后可选

已确认：run_code 当前位于 code/simulation/app/main.py，不在 ai_service。

3. 目标架构（Rust 增强版）

graph TD
    subgraph CloudBackend["Cloud Backend (Go + Python)"]
        API["Gin API Gateway"] --> BIZ["Business Services"]
        BIZ --> DB["MySQL / MinIO"]
        BIZ --> AIS["AI Service (FastAPI)"]
        BIZ --> SIM["Simulation Service (FastAPI)"]
    end

    subgraph DesktopEdge["Desktop Edge (Tauri)"]
        D_UI["React UI"] --> D_CMD["Tauri Commands"]
        D_CMD --> D_RUST["Rust Core"]
        D_RUST --> D_LLM["llama-server Sidecar"]
    end

    subgraph MobileEdge["Mobile Edge (React Native)"]
        M_UI["RN UI"] --> M_BRIDGE["JSI/Bridge"]
        M_BRIDGE --> M_RUST["Rust Core"]
        M_RUST --> M_LLM["llama.rn / ExecuTorch"]
    end

    subgraph SimKernel["Simulation Kernel"]
        PY["simulation (FastAPI)"] --> PYO3["simulation-rs (PyO3 module)"]
    end

    D_RUST <--> API
    M_RUST <--> API
    D_RUST -. "Sync Protocol" .- M_RUST

4. 接口定义（v0.3）

4.1 router_core 强类型接口

新增工作区：code/rust-core/。

#[derive(Serialize, Deserialize)]
pub enum PrivacyLevel { Private, Public }

#[derive(Serialize, Deserialize)]
pub enum UserPreference { Latency, Privacy, Balanced }

#[derive(Serialize, Deserialize)]
pub enum ThermalState { Nominal, Fair, Serious, Critical }

#[derive(Serialize, Deserialize)]
pub struct DeviceContext {
    pub battery_level: Option<f32>,
    pub thermal_state: Option<ThermalState>,
    pub memory_available_mb: u32,
}

#[derive(Serialize, Deserialize)]
pub struct RouteInput {
    pub privacy_level: PrivacyLevel,
    pub user_preference: UserPreference,
    pub device_load: f32,
    pub device_context: DeviceContext,
    pub network_rtt_ms: u32,
    pub local_model_ready: bool,
    pub cloud_model_ready: bool,
}

#[derive(Serialize, Deserialize)]
pub enum RouteTarget { Local, Cloud }

#[derive(Serialize, Deserialize)]
pub struct RouteDecision {
    pub route: RouteTarget,
    pub reason: String,
    pub ttl_seconds: u32,
}

规则约束：

• 高隐私（Private）优先本地。
• 高热（Serious/Critical）优先云端。
• 弱网（高 RTT）优先本地。
• 引擎不可用时自动回退到可用引擎。

4.2 Desktop 接口

Tauri command（JSON I/O）：

• router_decide(input) -> RouteDecision

4.3 Mobile 接口

RN bridge 壳（先可调用，后优化 JSI）：

• RustCoreBridge.decideRoute(inputJson) -> decisionJson
• JSI 阻塞时使用 HTTP fallback，不阻塞主线。

4.4 与现有服务契约衔接

• AI：客户端透传 privacy/route 到现有 /ai/chat 请求体，并附加请求头：
  • X-Privacy-Level
  • X-LLM-Route
• Simulation：/v1/sim/wave_1d 返回 schema 保持不变：
  • png_base64、n_time_steps、dx、dt

5. 迁移清单

5.1 工程结构

code/
  rust-core/
    Cargo.toml
    crates/
      router_core/
      sync_core/
      ffi_bridge/
  simulation-rs/      # PyO3 扩展模块，不是独立 HTTP 服务
  desktop-tauri/
  backend/
  ai_service/
  simulation/
  mobile/

5.2 分阶段计划

Phase 0（1 周）：基线与骨架

• [ ] 建立性能基线（route + wave_1d）。
• [ ] 创建 rust-core 并接入 CI（cargo fmt --check、cargo test）。
• [ ] 完成接口契约文档收敛（本版本）。

Phase 1a（1 周）：POC-A Desktop 先行

• [ ] 完成 router_core 路由规则与单测。
• [ ] Desktop Tauri 暴露 router_decide command。
• [ ] 客户端透传 privacy/route 到 AI 服务。

Phase 1b（1 周）：POC-A Mobile 接入

• [ ] Mobile bridge 接口壳接入。
• [ ] 若 JSI 未就绪，先走 HTTP fallback。
• [ ] 与 Desktop 做一致性对比测试。

Phase 2（1-2 周）：POC-B 仿真加速

• [ ] simulation-rs 导出 simulate_wave_1d。
• [ ] simulation 服务增加 SIM_ENGINE=python|rust 分流。
• [ ] Python 侧保留绘图逻辑（plot_wave_snapshot/plot_wave_spacetime）。

Phase 3（延期探索）：POC-C

• [ ] 仅保留威胁建模与最小 PoC 设计。
• [ ] 确认 run_code 调用链后再排期实现。

Phase 4（可选）：POC-D

• [ ] A/B 达标后再评估 petgraph + PyO3 GraphRAG 热路径替换。

6. 验收指标

指标	目标
决策一致性	Desktop 输出 = Mobile 输出（同输入）
路由延迟	router_decide p95 < 1ms
路由内存	router_core 常驻 RSS < 2MB
二进制体积	iOS .a < 500KB，Android .so < 600KB
仿真正确性	Rust vs Python 误差 <= 1e-4
仿真性能	wave_1d p95 降低 >= 30%

7. 回滚与开关

• EDGE_ROUTER_ENGINE=js|rust
• SIM_ENGINE=python|rust
• （预留）SECURE_EXEC_ENGINE=python|rust

任一路径异常可直接切回旧实现，不改数据库与外部 API。

8. 当前执行优先级

1. 立即执行：Phase 0 + Phase 1a。
2. 并行推进：Phase 2（PyO3 方案）。
3. 暂缓：POC-C。
4. 可选：POC-D（不阻塞主线交付）。