pulse-lets-go/internal/engine/engine.go

// Package engine содержит scoring engine и router выбора лучшей ноды.
// Потокобезопасен: RWMutex разделяет чтение (роутинг) и запись (обновление метрик).
package engine

import (
	"fmt"
	"math/rand/v2"
	"sync"
	"sync/atomic"
	"time"

	"github.com/pulse-lets-go/internal/config"
	"github.com/pulse-lets-go/internal/models"
)

const defaultRingCapacity = 360 // 30 минут истории при метриках каждые 5 сек

// Engine управляет состоянием нод и вычислением скора.
type Engine struct {
	mu    sync.RWMutex
	nodes map[string]*models.NodeState
	rings map[string]*MetricsRingBuffer // история метрик на каждую ноду
	cfg   *config.Config

	// Кэш для O(1) доступа из /api/route
	bestNodeID     string
	bestScore      float64
	fallbackActive bool // true, если все ноды имеют score < 0

	// Статистика для health endpoint
	startTime      time.Time
	routeRequests  atomic.Int64
	routeFallbacks atomic.Int64
	lastMetricTime atomic.Int64 // unix ts последней полученной метрики

	// Управление eviction stale-нод
	evictionStopCh chan struct{}

	// Режим балансировки
	balanceMode string // "best" или "weighted_random"
}

// NewEngine создаёт новый engine с заданной конфигурацией.
func NewEngine(cfg *config.Config) *Engine {
	mode := cfg.BalanceMode
	if mode == "" {
		mode = "weighted_random"
	}
	return &Engine{
		nodes:       make(map[string]*models.NodeState),
		rings:       make(map[string]*MetricsRingBuffer),
		cfg:         cfg,
		bestScore:   -1,
		startTime:   time.Now(),
		balanceMode: mode,
	}
}

// UpdateConfig обновляет конфигурацию скоринга (при изменении через API).
func (e *Engine) UpdateConfig(cfg *config.Config) {
	e.mu.Lock()
	defer e.mu.Unlock()
	e.cfg = cfg
	e.recalculateAll()
}

// UpdateMetric принимает метрику из NATS, обновляет состояние ноды и пересчитывает score.
// disabled-флаг НЕ трогается — он управляется только через ToggleNode.
func (e *Engine) UpdateMetric(m *models.NodeMetric) *models.NodeState {
	e.mu.Lock()
	defer e.mu.Unlock()

	ns, exists := e.nodes[m.NodeID]
	firstMetric := !exists
	if !exists {
		ns = &models.NodeState{NodeMetric: *m}
		e.nodes[m.NodeID] = ns
	} else {
		// Сохраняем admin-флаги
		disabled := ns.Disabled
		disabledReason := ns.DisabledReason
		ns.NodeMetric = *m
		ns.Disabled = disabled
		ns.DisabledReason = disabledReason
	}

	e.scoreNodeLocked(ns, firstMetric)
	e.recalcBestLocked()

	// Обновляем время последней метрики
	e.lastMetricTime.Store(m.TS)

	// Добавляем снапшот в кольцевой буфер истории
	ring, ok := e.rings[m.NodeID]
	if !ok {
		ring = newMetricsRingBuffer(defaultRingCapacity)
		e.rings[m.NodeID] = ring
	}
	ring.push(NodeSnapshot{
		ActiveCalls:     ns.ActiveCalls,
		MaxCalls:        ns.MaxCalls,
		IdleCPU:         ns.IdleCPU,
		LoadAvg:         ns.LoadAvg,
		CallFailureRate: ns.CallFailureRate,
		Score:           ns.Score,
		TS:              ns.TS,
	})

	return ns
}

// GetBestNode возвращает ID лучшей ноды и fallback-статус.
// O(1) — читает кэш, не сканирует все ноды.
func (e *Engine) GetBestNode() (nodeID string, score float64, fallback bool) {
	e.mu.RLock()
	defer e.mu.RUnlock()
	return e.pickBestNodeLocked()
}

// PickNode — единый фасад маршрутизации вызова.
// Выбирает ноду согласно активной стратегии балансировки (best / weighted_random).
func (e *Engine) PickNode() (nodeID string, score float64, fallback bool) {
	e.mu.RLock()
	defer e.mu.RUnlock()

	switch e.balanceMode {
	case "weighted_random":
		return e.pickWeightedRandomLocked()
	default:
		return e.pickBestNodeLocked()
	}
}

// pickBestNodeLocked — O(1) из кэша (вызывающий держит RLock).
func (e *Engine) pickBestNodeLocked() (nodeID string, score float64, fallback bool) {
	if len(e.nodes) == 0 {
		return "", 0, true
	}
	return e.bestNodeID, e.bestScore, e.fallbackActive
}

// pickWeightedRandomLocked — O(n) weighted random выбор (вызывающий держит RLock).
func (e *Engine) pickWeightedRandomLocked() (nodeID string, score float64, fallback bool) {
	if len(e.nodes) == 0 {
		return "", 0, true
	}

	now := time.Now().Unix()
	staleThreshold := int64(e.cfg.StaleThresholdSec)

	type candidate struct {
		id    string
		score float64
	}
	candidates := make([]candidate, 0, len(e.nodes))
	var totalScore float64

	for id, ns := range e.nodes {
		if ns.Disabled {
			continue
		}
		if ns.Score < 0 {
			continue
		}
		if now-ns.TS > staleThreshold {
			continue
		}
		candidates = append(candidates, candidate{id: id, score: ns.Score})
		totalScore += ns.Score
	}

	if len(candidates) == 0 {
		return e.bestNodeID, e.bestScore, true
	}
	if totalScore <= 0 {
		idx := rand.IntN(len(candidates))
		return candidates[idx].id, 0, false
	}

	pick := rand.Float64() * totalScore
	for _, c := range candidates {
		pick -= c.score
		if pick <= 0 {
			return c.id, c.score, false
		}
	}
	return candidates[len(candidates)-1].id, candidates[len(candidates)-1].score, false
}

// GetBalancingMode возвращает текущий режим балансировки.
func (e *Engine) GetBalancingMode() string {
	e.mu.RLock()
	defer e.mu.RUnlock()
	return e.balanceMode
}

// SetBalancingMode переключает режим балансировки (best / weighted_random).
func (e *Engine) SetBalancingMode(mode string) {
	e.mu.Lock()
	defer e.mu.Unlock()
	e.balanceMode = mode
}

// GetNodeInfo возвращает информацию о конкретной ноде.
func (e *Engine) GetNodeInfo(nodeID string) (*models.NodeInfo, bool) {
	e.mu.RLock()
	defer e.mu.RUnlock()

	ns, exists := e.nodes[nodeID]
	if !exists {
		return nil, false
	}
	return stateToNodeInfo(ns, e.cfg.StaleThresholdSec, time.Now()), true
}

// GetAllNodes возвращает массив NodeInfo для всех нод.
func (e *Engine) GetAllNodes() []*models.NodeInfo {
	e.mu.RLock()
	defer e.mu.RUnlock()

	now := time.Now()
	result := make([]*models.NodeInfo, 0, len(e.nodes))
	for _, ns := range e.nodes {
		result = append(result, stateToNodeInfo(ns, e.cfg.StaleThresholdSec, now))
	}
	return result
}

// GetNodeHistory возвращает историю метрик ноды из ring buffer.
func (e *Engine) GetNodeHistory(nodeID string) []NodeSnapshot {
	e.mu.RLock()
	defer e.mu.RUnlock()

	ring, ok := e.rings[nodeID]
	if !ok {
		return nil
	}
	return ring.snapshot()
}

// HasNode возвращает true, если нода уже зарегистрирована в engine.
func (e *Engine) HasNode(nodeID string) bool {
	e.mu.RLock()
	defer e.mu.RUnlock()
	_, exists := e.nodes[nodeID]
	return exists
}

// ToggleNode включает/выключает ноду из распределения.
func (e *Engine) ToggleNode(nodeID string, disabled bool, reason string) error {
	e.mu.Lock()
	defer e.mu.Unlock()

	ns, exists := e.nodes[nodeID]
	if !exists {
		return fmt.Errorf("нода %s не найдена", nodeID)
	}

	ns.Disabled = disabled
	if disabled {
		ns.DisabledReason = reason
	} else {
		ns.DisabledReason = ""
	}

	e.scoreNodeLocked(ns, false)
	e.recalcBestLocked()
	return nil
}

// HasRecentMetrics возвращает true, если была получена хотя бы одна метрика за последние N секунд.
func (e *Engine) HasRecentMetrics(seconds int64) bool {
	lastTS := e.lastMetricTime.Load()
	if lastTS == 0 {
		return false
	}
	return time.Now().Unix()-lastTS <= seconds
}

// IncrementRouteRequests увеличивает счётчик запросов /api/route.
func (e *Engine) IncrementRouteRequests() {
	e.routeRequests.Add(1)
}

// IncrementRouteFallbacks увеличивает счётчик fallback-запросов.
func (e *Engine) IncrementRouteFallbacks() {
	e.routeFallbacks.Add(1)
}

// HealthStats возвращает статистику для health endpoint.
type HealthStats struct {
	TotalNodes     int   `json:"total_nodes"`
	HealthyNodes   int   `json:"healthy_nodes"`
	RouteRequests  int64 `json:"route_requests_total"`
	RouteFallbacks int64 `json:"route_fallbacks_total"`
	UptimeSeconds  int64 `json:"uptime_seconds"`
	LastMetricTS   int64 `json:"last_metric_ts"`
}

// GetHealthStats возвращает текущую HealthStats (потокобезопасно).
func (e *Engine) GetHealthStats() HealthStats {
	e.mu.RLock()
	defer e.mu.RUnlock()

	healthy := 0
	for _, ns := range e.nodes {
		if ns.Score >= 0 && !ns.Disabled {
			healthy++
		}
	}
	return HealthStats{
		TotalNodes:     len(e.nodes),
		HealthyNodes:   healthy,
		RouteRequests:  e.routeRequests.Load(),
		RouteFallbacks: e.routeFallbacks.Load(),
		UptimeSeconds:  int64(time.Since(e.startTime).Seconds()),
		LastMetricTS:   e.lastMetricTime.Load(),
	}
}

// StartEvictionLoop запускает периодическую очистку нод без метрик.
// maxStale — время, после которого нода считается мёртвой (напр. 5 мин).
// stopCh — канал для остановки цикла (graceful shutdown).
func (e *Engine) StartEvictionLoop(interval, maxStale time.Duration, stopCh <-chan struct{}) {
	e.evictionStopCh = make(chan struct{})
	ticker := time.NewTicker(interval)

	go func() {
		defer ticker.Stop()
		for {
			select {
			case <-ticker.C:
				e.evictStaleNodes(maxStale)
			case <-stopCh:
				return
			case <-e.evictionStopCh:
				return
			}
		}
	}()
}

// StopEvictionLoop останавливает цикл эвикции.
func (e *Engine) StopEvictionLoop() {
	if e.evictionStopCh != nil {
		close(e.evictionStopCh)
	}
}

// evictStaleNodes удаляет ноды, от которых нет метрик дольше maxStale.
func (e *Engine) evictStaleNodes(maxStale time.Duration) {
	e.mu.Lock()
	defer e.mu.Unlock()

	now := time.Now()
	changed := false

	for id, ns := range e.nodes {
		if now.Sub(time.Unix(ns.TS, 0)) > maxStale {
			delete(e.nodes, id)
			delete(e.rings, id)
			changed = true
		}
	}

	if changed {
		e.recalcBestLocked()
	}
}

// --- Приватные методы ---

// scoreNodeLocked вычисляет score для одной ноды.
// Вызывающий держит write lock.
// firstMetric — true при первом замере метрики (без EWMA-сглаживания).
func (e *Engine) scoreNodeLocked(ns *models.NodeState, firstMetric bool) {
	sc := &e.cfg.Scoring

	// 1. Проверка lethal-условий
	if ns.Disabled {
		ns.Score = -100
		ns.LethalReason = fmt.Sprintf("disabled: %s", ns.DisabledReason)
		return
	}
	if ns.Status != "ok" {
		ns.Score = -100
		ns.LethalReason = fmt.Sprintf("status: %s", ns.Status)
		return
	}

	now := time.Now().Unix()
	staleSec := int(now - ns.TS)
	if staleSec > e.cfg.StaleThresholdSec {
		ns.Score = -100
		ns.LethalReason = fmt.Sprintf("stale: %d сек без метрик", staleSec)
		return
	}

	if ns.ActiveCalls >= ns.MaxCalls && ns.MaxCalls > 0 {
		ns.Score = -100
		ns.LethalReason = "active_calls >= max_calls"
		return
	}

	if ns.IdleCPU < sc.IdleCPUMin {
		ns.Score = -100
		ns.LethalReason = fmt.Sprintf("idle_cpu %.1f < %.0f", ns.IdleCPU, sc.IdleCPUMin)
		return
	}

	if ns.CallFailureRate > sc.CallFailureRateLethal {
		ns.Score = -100
		ns.LethalReason = fmt.Sprintf("call_failure_rate %.1f > %.0f", ns.CallFailureRate, sc.CallFailureRateLethal)
		return
	}

	// 2. Weighted score
	ns.LethalReason = ""

	loadMultiplier := sc.LoadAvgMultiplier
	if loadMultiplier <= 0 {
		loadMultiplier = 50.0
	}

	callScore := clamp(100.0-(float64(ns.ActiveCalls)/float64(ns.MaxCalls)*100.0), 0, 100)
	loadScore := clamp(100.0-(ns.LoadAvg*loadMultiplier), 0, 100)
	idleScore := clamp(ns.IdleCPU, 0, 100)
	failScore := clamp(100.0-ns.CallFailureRate, 0, 100)

	w := &sc.Weights
	rawScore := callScore*w.CallScore + loadScore*w.LoadScore + idleScore*w.IdleScore + failScore*w.FailScore

	// EWMA-сглаживание: предотвращает резкие скачки score от одиночных выбросов метрики
	if sc.SmoothingFactor > 0 && !firstMetric {
		ns.Score = ns.Score*(1-sc.SmoothingFactor) + rawScore*sc.SmoothingFactor
	} else {
		ns.Score = rawScore
	}
}

// recalcBestLocked пересчитывает кэш лучшей ноды.
// Вызывающий держит write lock.
func (e *Engine) recalcBestLocked() {
	bestID := ""
	bestScore := -999.0
	anyHealthy := false

	for id, ns := range e.nodes {
		if ns.Score >= 0 {
			anyHealthy = true
		}
		if ns.Score > bestScore {
			bestScore = ns.Score
			bestID = id
		}
	}

	e.bestNodeID = bestID
	e.bestScore = bestScore
	e.fallbackActive = !anyHealthy
}

// recalculateAll пересчитывает score всех нод и обновляет кэш.
func (e *Engine) recalculateAll() {
	for _, ns := range e.nodes {
		e.scoreNodeLocked(ns, false)
	}
	e.recalcBestLocked()
}

// stateToNodeInfo конвертирует NodeState в NodeInfo для API.
func stateToNodeInfo(ns *models.NodeState, staleThresholdSec int, now time.Time) *models.NodeInfo {
	secondsAgo := now.Sub(time.Unix(ns.TS, 0)).Seconds()
	isStale := int(secondsAgo) > staleThresholdSec

	return &models.NodeInfo{
		NodeID:          ns.NodeID,
		TS:              ns.TS,
		Status:          ns.Status,
		ActiveCalls:     ns.ActiveCalls,
		MaxCalls:        ns.MaxCalls,
		IdleCPU:         ns.IdleCPU,
		LoadAvg:         ns.LoadAvg,
		CallFailureRate: ns.CallFailureRate,
		Disabled:        ns.Disabled,
		DisabledReason:  ns.DisabledReason,
		Score:           ns.Score,
		LethalReason:    ns.LethalReason,
		IsStale:         isStale,
		SecondsAgo:      secondsAgo,
	}
}

// clamp ограничивает значение диапазоном [minVal, maxVal].
func clamp(v, minVal, maxVal float64) float64 {
	if v < minVal {
		return minVal
	}
	if v > maxVal {
		return maxVal
	}
	return v
}