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id: AGD-0043
ticket: real-render-worker-establishment
title: Real Render Worker Establishment
status: accepted
created: 2026-06-06
resolved:
decision:
tags: [runtime, renderer, worker, concurrency, host, hal, architecture]
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## Contexto

`DEC-0031` definiu o contrato arquitetural da fronteira VM/render. `AGD-0042` preparou a fronteira host/hardware/render para que `Hardware` deixe de ser um objeto concreto atravessando o worker e passe a ser contrato/facades implementadas pelo host.

Esta agenda discute a implementacao do worker real propriamente dito, assumindo que a preparacao da fronteira ja foi resolvida antes da execucao.

### Estado Atual Depois da `AGD-0042`

A preparacao de fronteira foi executada pelos planos `PLN-0098` a `PLN-0109`:

- `HardwareBridge` foi removido do codigo e deixou de ser contrato publico;
- `RuntimePlatform` passou a ser a fronteira runtime-facing para render, input, audio, assets e telemetry;
- `RenderSubmissionSink` aceita submissao owned;
- `Game2DFrameComposer` separa fechamento logico de frame do backend de render;
- syscalls `gfx2d.*` e `gfxui.*` bufferizam comandos e nao desenham imediatamente via `Gfx`;
- firmware, Hub, runtime e host desktop passam por servicos de plataforma;
- testes de runtime/firmware usam `TestPlatform` como fixture local;
- specs de GFX/portabilidade documentam que o worker/render consumer nao deve depender de `&mut Hardware`, `&mut Gfx`, `FrameComposer` vivo ou estado mutavel da VM.

O estado atual ainda nao tem worker real. O `LocalRenderWorker` continua sendo o caminho local/cooperativo que consome `RenderSubmission` no mesmo processo. O proximo passo desta agenda e decidir onde vive o controller do worker real, qual handoff thread-safe ele usa, e qual backend renderizavel ele owns ou recebe.

## Problema

O `LocalRenderWorker` atual e cooperativo/local. Ele prova o roteamento de policy, mas nao prova:

- thread/core real;
- ownership do backend renderizavel;
- present loop;
- stop token para current work;
- bounded shutdown/join;
- stale epoch durante rasterizacao;
- erro tipado de render/present;
- repeat real do ultimo frame valido;
- ausencia de bloqueio da VM sob atraso do render.

## Pontos Criticos

### 1. Ownership e lifecycle do worker

Precisamos decidir quem cria, inicia, para e reinicia o worker: runtime controller, host/HAL, ou ambos em contrato dividido.

### 2. Handoff real

O single-slot latest-wins ja existe como abstracao local. O worker real precisa de uma implementacao thread-safe, sem fila crescente e sem bloquear a VM.

### 3. Backend renderizavel

O worker deve owns um backend minimo ou receber capability host-owned. Esse backend deve consumir `RenderSubmission`, resolver recursos read-only e produzir/presentar frame sem `&mut Hardware`.

### 4. Present cadence

Precisamos decidir se o worker roda a 60Hz, se o host event loop dirige present, ou se ha uma autoridade separada de display cadence. Repeated present deve virar comportamento real, nao apenas hook.

### 5. Shutdown/current work

Quando houver uma submission em rasterizacao, shutdown e owner transition precisam impedir present obsoleto e terminar em tempo bounded.

### 6. Error model

Precisamos trocar o modelo infalivel/panic containment por erro tipado para render/present/worker failure.

### 7. Testes de concorrencia

Precisamos provar o contrato sem depender de janela nativa nem sleeps frageis.

## Opcoes

### Opcao A - Worker thread no runtime com backend mockavel

**Abordagem:** runtime cria um worker thread generico que recebe um backend implementando trait testavel.

**Pros:**
- testes de contrato mais diretos;
- menor dependencia do host desktop.

**Contras:**
- runtime passa a owns detalhes de thread;
- precisa cuidado para nao absorver politica de host/window.

**Manutenibilidade:** boa se o backend for limpo; ruim se virar acoplamento de host dentro do runtime.

### Opcao B - Worker thread no host desktop primeiro

**Abordagem:** implementar o primeiro worker no host winit/pixels e adaptar o runtime a submit/policy.

**Pros:**
- valida o caso real visual;
- encaixa com surface/present/winit.

**Contras:**
- mais dificil testar sem janela;
- risco de contrato ficar host-specific;
- portabilidade fica menos comprovada.

**Manutenibilidade:** boa para desktop, menos boa para hardware proprio.

### Opcao C - Worker controller runtime + backend host/HAL

**Abordagem:** criar um controller de worker que implementa handoff, stop token, epoch check e telemetry; o backend concreto vem de host/HAL e pode ser mockado em testes.

**Pros:**
- separa contrato de backend;
- testavel sem janela;
- mapeia para thread desktop, outro core ou fallback;
- preserva `RenderManager` como coordenador.

**Contras:**
- desenho inicial mais exigente;
- depende da preparacao da `AGD-0042`.

**Manutenibilidade:** melhor opcao se queremos worker real sem amarrar a winit.

## Sugestao / Recomendacao

Recomendo a **Opcao C - Worker controller runtime + backend host/HAL**.

O primeiro worker real deveria:

- consumir um handoff thread-safe single-slot;
- ter stop token e shutdown bounded;
- checar ownership/epoch antes de present;
- expor erros tipados;
- repetir o ultimo frame valido em cadence definida;
- sincronizar telemetry sem alterar semantica da VM;
- ter backend fake/mocked para testes de concorrencia.

O host desktop pode ser a primeira integracao concreta, mas nao deve ser o unico lugar onde o contrato e testado.

## Perguntas em Aberto

### 1. Onde vive o worker controller?

**Pergunta:** O worker controller vive em `prometeu-system`, `prometeu-hal`, `prometeu-drivers`, ou host?

**Sugestao:** colocar o controller contratual em `prometeu-system`, proximo de `RenderManager`, e manter traits pequenas em `prometeu-hal` quando forem superficie compartilhada. `prometeu-drivers` deve continuar oferecendo implementacoes locais/testaveis; host desktop deve integrar o controller, nao definir o contrato.

**Motivo:** o `RenderManager` ja owns policy de AppMode, ownership/epoch, latest-wins e telemetry. Se o controller nascer apenas no host, a semantica de worker vira desktop-specific e fica mais dificil provar o contrato sem janela nativa.

### 2. Qual handoff thread-safe usar?

**Pergunta:** O handoff thread-safe sera `Mutex<Option<...>>`, canal bounded, atomic slot, ou estrutura propria?

**Sugestao:** comecar com uma estrutura propria simples baseada em `Mutex<Option<RenderSubmission>> + Condvar`, encapsulada como single-slot latest-wins. O produtor substitui a pending submission sem bloquear em rasterizacao; o consumidor espera por nova submission ou shutdown.

**Motivo:** canal bounded tende a preservar historico ou bloquear produtor se nao for usado com cuidado. Um slot explicito modela diretamente a regra ja aceita: nao existe fila crescente, a ultima submissao completa vence.

### 3. Como modelar current work, shutdown e stale owner?

**Pergunta:** Como modelar current work para shutdown e stale owner?

**Sugestao:** separar `pending` de `in_flight`. Ao tomar uma submission, o worker carimba `in_flight` localmente, renderiza, e checa ownership/epoch contra um snapshot atomico ou handle compartilhado antes de present. Shutdown sinaliza stop, acorda o worker e faz join bounded; se houver trabalho em andamento, ele pode terminar rasterizacao, mas nao pode apresentar se o owner/epoch estiver obsoleto ou o stop ja exigir descarte. O timeout deve ser configuravel; como default inicial, usar `250ms`, que e longo o bastante para evitar falso positivo em desktop comum e curto o bastante para detectar worker preso sem travar encerramento.

**Motivo:** isso evita que shutdown dependa de cancelar mid-raster em codigo que talvez nao seja cancelavel, mas ainda impede present obsoleto.

### 4. Quem chama present?

**Pergunta:** Quem chama present: worker, host event loop, ou display cadence service?

**Sugestao:** no primeiro corte, o worker deve produzir/publish uma superficie pronta como buffer RGBA8888 owned, por exemplo `OwnedRgba8888Frame`, definido em `prometeu-hal`. O host event loop continua sendo autoridade de apresentacao da janela nativa. O "repeat ultimo frame valido" deve repetir o ultimo buffer publicado, nao recompor nem exigir que o worker conheca a API nativa de janela/swap.

**Motivo:** RGBA8888 ja e o formato logico canonico nas specs. Um frame owned com `FrameId`, ownership/epoch, largura, altura, `stride_pixels` e pixels RGBA8888 em `Vec<u32>` deixa o contrato testavel sem janela e evita acoplamento a winit/pixels, SDL, swapchain ou textura nativa. Colocar o swap real dentro do worker pode funcionar em alguns hosts e quebrar portabilidade. O contrato importante e que a VM nao bloqueie e que o host tenha uma superficie publicada coerente.

### 5. Como o worker recebe recursos read-only?

**Pergunta:** Como o worker recebe recursos read-only preparados na `AGD-0042`?

**Sugestao:** o primeiro backend deve receber `RenderSubmission` owned e uma interface compacta de acesso read-only aos banks por id. Banks sao read-only por definicao durante o consumo de render; o worker resolve recursos por ids estaveis, sem copiar bank, sem snapshot de bank e sem depender de `Arc` como requisito do contrato.

**Motivo:** `AGD-0042` eliminou o bridge monolitico exatamente para impedir que o worker dependa do hardware inteiro. A proxima decisao precisa declarar quais recursos sao lidos pelo render backend e como sua estabilidade e garantida durante uma submissao em voo. A estabilidade vem da regra de leitura: o worker ve banks por id via interface read-only, enquanto instalacao/mutacao de bank permanece fora do consumo renderizavel em voo.

### 6. Qual erro tipado minimo?

**Pergunta:** Qual erro tipado minimo precisamos no primeiro worker?

**Sugestao:** introduzir um erro pequeno, por exemplo `RenderWorkerError`, cobrindo pelo menos: backend unavailable, render failed, present/publish failed, shutdown timeout, stale submission discarded. Panics continuam sendo capturados como falha interna, mas nao devem ser o modelo operacional normal.

**Motivo:** `LocalRenderWorker` hoje prova policy, mas nao diferencia falhas reais de render/present. O worker real precisa reportar falhas sem contaminar a VM com detalhes de host.

### 7. Como provar que a VM nao bloqueia?

**Pergunta:** Como provar que a VM nao bloqueia quando o worker atrasa?

**Sugestao:** criar testes deterministas com backend fake controlado por barreiras/condvars, nao sleeps. O teste deve segurar o worker em rasterizacao, produzir frames adicionais no runtime, verificar substituicao latest-wins/drop telemetry, e provar que o tick da VM retorna sem esperar o consumo terminar.

**Motivo:** sleeps tornam teste de concorrencia fragil. Barreiras permitem provar especificamente a propriedade desejada: produtor nao bloqueia em raster/present lento.

### 8. Qual primeiro backend real?

**Pergunta:** Qual sera o primeiro backend real: desktop `Gfx`/pixels, framebuffer local, ou fake backend?

**Sugestao:** implementar primeiro um backend fake/mocked para contrato e um backend local framebuffer para integracao sem janela. A integracao desktop vem em seguida como consumidor concreto, usando a mesma trait. Ao final desta agenda, o worker deve estar funcionando completamente no caminho host real; a divisao em planos serve para controlar risco, nao para reduzir o alvo final.

**Motivo:** se o primeiro backend for desktop/winit, o contrato corre risco de nascer acoplado a detalhes de janela. Se o primeiro for fake/local, a semantica do worker fica testavel antes da integracao visual. Ainda assim, a agenda so deve ser considerada concluida quando a integracao host real tambem estiver operando sobre o worker.

## Criterio para Encerrar

Esta agenda pode virar decision quando tivermos:

- local/camada do worker controller;
- estrutura thread-safe de handoff;
- trait/backend de render/present;
- present cadence/repeat;
- shutdown/current work;
- error model;
- test matrix de concorrencia;
- escopo do primeiro worker real.

## Discussion

- 2026-06-06: Agenda criada dentro da `DSC-0042` para separar worker real da preparacao de fronteira discutida em `AGD-0042`.
- 2026-06-15: Apos a conclusao dos planos `PLN-0098` a `PLN-0109`, a direcao da agenda foi alinhada em torno da Opcao C: controller em `prometeu-system`, handoff single-slot thread-safe, backend fake/local primeiro, e publicacao de frame owned RGBA8888 antes da integracao desktop concreta.
- 2026-06-15: Perguntas restantes alinhadas: `OwnedRgba8888Frame` deve viver em `prometeu-hal` com pixels `Vec<u32>` RGBA8888; banks sao acessados por interface compacta read-only via ids, sem copia/snapshot/`Arc` como contrato; shutdown deve ter timeout configuravel com default inicial sugerido de `250ms`; a agenda pode virar varios plans, mas so fecha quando o worker funcionar no host real.

## Resolution

Direcao proposta para decisao:

- `RenderManager` continua como autoridade de policy, ownership/epoch, latest-wins e telemetry;
- o worker controller contratual deve viver em `prometeu-system`;
- traits compartilhadas minimas podem viver em `prometeu-hal`;
- o handoff real deve ser single-slot latest-wins com sincronizacao explicita, inicialmente `Mutex<Option<RenderSubmission>> + Condvar`;
- o worker separa `pending` de `in_flight` e checa stop/ownership/epoch antes de publicar;
- shutdown deve ser bounded e configuravel; default inicial sugerido: `250ms`;
- o worker publica um `OwnedRgba8888Frame` em `prometeu-hal`, contendo frame id, owner/epoch, dimensoes, `stride_pixels` e pixels RGBA8888 owned em `Vec<u32>`;
- o worker acessa banks por ids estaveis atraves de uma interface compacta read-only; nao copia banks, nao depende de snapshots de bank e nao usa `Arc` como parte obrigatoria do contrato;
- o host event loop faz o upload/present nativo a partir do ultimo frame publicado;
- o primeiro backend deve ser fake/local para provar contrato e concorrencia sem janela;
- a integracao desktop concreta vem depois, usando a mesma trait/backend contract;
- a agenda pode ser executada em varios plans, mas o criterio final e ter o worker funcionando completamente no host real;
- testes devem usar barreiras/condvars para provar ausencia de bloqueio da VM, latest-wins, stale discard, shutdown bounded e telemetry.