themis docs development implementation_status

Themis Implementation Status Audit

Stand: 29. Oktober 2025, 22:15
Zweck: Klarer Abgleich zwischen todo.md-Planung und tatsächlich vorhandenem Code

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Audit-Ergebnis: Übersicht

Phase	Geplant (todo.md)	Implementiert	Status
Phase 0 - Core	Base Entity, RocksDB, MVCC, Logging	✅ Vollständig	100%
Phase 1 - Relational/AQL	FOR/FILTER/SORT/LIMIT/RETURN, Joins, Aggregationen	⚠️ Teilweise	~50%
Phase 2 - Graph	BFS/Dijkstra/A*, Pruning, Pfad-Constraints	⚠️ Teilweise	~60%
Phase 3 - Vector	HNSW, L2/Cosine, Persistenz, Batch-Ops	⚠️ Teilweise	~55%
Phase 4 - Filesystem	Documents, Chunks, Extraction, Hybrid-Queries	❌ Architektur only	~5%
Phase 5 - Observability	Metrics, Backup, Tracing, Logs	⚠️ Teilweise	~70%
Phase 6 - Analytics (Arrow)	RecordBatches, OLAP, SIMD	❌ Nicht gestartet	0%
Phase 7 - Security/Governance	RBAC, Audit, DSGVO, PKI	❌ Nicht gestartet	0%

Gesamtfortschritt (gewichtet): ~52%

Neueste Implementierungen (29. Oktober 2025, 22:15):

• ✅ HNSW-Persistenz mit automatischem Save/Load
• ✅ COLLECT/GROUP BY MVP (In-Memory Aggregation)
• ✅ Prometheus-Histogramme mit kumulativen Buckets
• ✅ Vector Search HTTP Endpoint (/vector/search)
• ✅ OR Query Index-Merge (DisjunctiveQuery + Union)
• ✅ OpenTelemetry Tracing - Infrastruktur implementiert
  • Tracer-Wrapper mit RAII Span-Management (utils/tracing.h/.cpp)
  • OTLP HTTP Exporter für Jaeger/OTEL Collector
  • CMake-Option: THEMIS_ENABLE_TRACING (default ON)
  • Config.json: tracing.enabled, service_name, otlp_endpoint
  • Kompatibilität: opentelemetry-cpp v1.23.0 (nostd::shared_ptr)
  • Build erfolgreich, 303/303 Tests bestanden
  • TODO: HTTP-Handler + Query-Engine instrumentieren

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🔍 Detaillierter Audit nach Komponenten

✅ Phase 0: Core (100% - Abgeschlossen)

MVCC (RocksDB Transactions)

• Status: ✅ Vollständig implementiert
• Code: src/transaction/transaction_manager.cpp, include/transaction/transaction_manager.h
• Tests: 27/27 PASS (test_mvcc.cpp)
• Features:
  • Snapshot Isolation
  • begin/commit/abort
  • Konflikterkennung (write-write)
  • Concurrent Transactions
  • Dokumentiert in docs/mvcc_design.md

Base Entity & Storage

• Status: ✅ Vollständig implementiert
• Code: src/storage/base_entity.cpp, include/storage/base_entity.h
• Features:
  • Versionierung (version, hash)
  • Serialisierung (JSON, Binary)
  • PK-Format: {collection}:{key}
  • Dokumentiert in docs/base_entity.md

RocksDB Wrapper

• Status: ✅ Vollständig implementiert
• Code: src/storage/rocksdb_wrapper.cpp
• Features:
  • TransactionDB-Setup
  • Compaction-Strategien (Level/Universal)
  • Backup/Restore (Checkpoints)
  • Block Cache, WAL-Konfiguration

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⚠️ Phase 1: Relational & AQL (~40% - Teilweise)

✅ AQL Parser

• Status: ✅ Vollständig implementiert
• Code: src/query/aql_parser.cpp, include/query/aql_parser.h
• Tests: 43/43 Unit-Tests PASS (test_aql_parser.cpp, test_aql_translator.cpp)
• Features:
  • FOR/FILTER/SORT/LIMIT/RETURN Syntax
  • Traversal-Syntax (OUTBOUND/INBOUND/ANY, min..max)
  • AST-Definition (16 Node-Typen)
  • AST-Nodes vorhanden aber NICHT implementiert:
    • LetNode (Zeile 28 in aql_parser.h)
    • CollectNode (Zeile 28 in aql_parser.h)

✅ AQL Translator & Executor

• Status: ⚠️ Teilweise implementiert
• Code: src/query/aql_translator.cpp, src/server/http_server.cpp
• Tests: 9/9 HTTP-AQL-Tests PASS (test_http_aql.cpp), 2/2 COLLECT-Tests PASS (test_http_aql_collect.cpp)
• Implementiert:
  • FOR → Table Scan
  • FILTER → Predicate Extraction
  • SORT → ORDER BY
  • LIMIT offset, count (Translator + HTTP-Slicing)
  • Cursor-Pagination (HTTP-Ebene): Base64-Token, next_cursor, has_more
  • Traversal-Ausführung (BFS/Dijkstra via GraphIndexManager)
  • COLLECT/GROUP BY MVP (In-Memory):
    • Parser: COLLECT + AGGREGATE Keywords, ASSIGN-Token (=)
    • AST: CollectNode mit groups und aggregations
    • Executor: Hash-Map Gruppierung in http_server.cpp
    • Aggregationsfunktionen: COUNT, SUM, AVG, MIN, MAX
    • Einschränkungen: Keine Object-Konstruktoren in RETURN, keine Cursor-Paginierung
• NICHT implementiert:
  • LET-Bindings (Variable Assignment)
  • Multi-Gruppen COLLECT (nur 1 Gruppierungsfeld im MVP)
  • Joins (doppeltes FOR + FILTER)
  • OR/NOT in WHERE (nur AND-Conjunctions)
  • DISTINCT

✅ Aggregationen (COLLECT/GROUP BY MVP)

• Status: ✅ MVP implementiert (In-Memory, einfache Gruppierung)
• AST: ✅ CollectNode existiert und wird geparst
• Executor: ✅ Implementierung in http_server.cpp (handleQueryAql)
• Funktionen: COUNT, SUM, AVG, MIN, MAX
• Tests: ✅ 2/2 PASS (test_http_aql_collect.cpp)
• Dokumentiert: Beispiele in docs/aql_syntax.md (Zeile 425-445)
• todo.md Status: [x] MVP abgeschlossen - TEILWEISE AKTUALISIERUNGSBEDARF

❌ Joins

• Status: ❌ Nicht implementiert
• Geplant: Doppeltes FOR + FILTER (Nested Loop)
• todo.md Status: [ ] (Zeile 462, 492, 596) - KORREKT

❌ LET (Subqueries)

• Status: ❌ Nicht implementiert
• AST: ✅ LetNode existiert (aql_parser.h Zeile 28)
• Executor: ❌ Keine Implementierung
• todo.md Status: [ ] (Zeile 463, 495) - KORREKT

❌ OR/NOT Optimierung

• Status: ❌ Nicht implementiert
• Aktuell: Nur AND-Konjunktionen
• todo.md Status: [ ] (Zeile 465, 488, 597) - KORREKT

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⚠️ Phase 2: Graph (~60% - Teilweise)

✅ Graph-Algorithmen

• Status: ✅ Vollständig implementiert
• Code: src/index/graph_index.cpp, include/index/graph_index.h
• Tests: 17/17 PASS (test_graph_index.cpp)
• Features:
  • BFS (Breadth-First Search)
  • Dijkstra (Shortest Path mit Gewichten)
  • A* (Heuristische Suche)
  • Adjazenz-Indizes (out/in/both)

✅ Traversal in AQL

• Status: ✅ Vollständig implementiert
• Code: src/query/aql_translator.cpp (handleTraversal)
• Tests: 2/2 HTTP-Tests PASS (test_http_aql_graph.cpp)
• Features:
  • Variable Pfadlängen (min..max)
  • Richtungen (OUTBOUND/INBOUND/ANY)
  • RETURN v/e/p Varianten
  • todo.md Status: Zeile 527 als [x] - KORREKT

✅ Konservatives Pruning

• Status: ✅ Implementiert (letzte Ebene)
• Code: src/index/graph_index.cpp (BFS, evaluatePredicate)
• Features:
  • Konstanten-Vorprüfung
  • v/e-Prädikate auf letzter Ebene
  • Frontier-/Result-Limits
  • Metriken (Frontier pro Tiefe, Pruning-Drops)
  • todo.md Status: Zeile 540-541 als [x] - KORREKT

❌ Pfad-Constraints (PATH.ALL/NONE/ANY)

• Status: ❌ Nicht implementiert
• Design: ✅ Dokumentiert in docs/path_constraints.md
• Code: ❌ Keine Implementierung
• todo.md Status: [ ] (Zeile 37, implizit in 1.2c) - KORREKT

❌ shortestPath() als AQL-Funktion

• Status: ❌ Nicht implementiert
• Aktuell: Dijkstra/A* nur via HTTP /graph/traverse
• Geplant: shortestPath(start, end, graph) als AQL-Funktion
• todo.md Status: [ ] (Zeile 501, 530) - KORREKT

❌ Graph-Mutationen (CREATE/MERGE/DELETE)

• Status: ❌ Nicht implementiert
• todo.md Status: [ ] (Zeile 534-536) - KORREKT

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⚠️ Phase 3: Vector (~55% - Teilweise)

✅ HNSW Integration (L2)

• Status: ✅ Implementiert
• Code: src/index/vector_index.cpp, include/index/vector_index.h
• Tests: 10/10 PASS (VectorIndexTest)
• Features:
  • HNSWlib (hnswlib::L2Space)
  • L2-Distanz
  • Whitelist-Pre-Filter
  • HTTP /vector/search
  • todo.md Status: Zeile 573 als [x] - KORREKT

✅ Vector Search HTTP Endpoint

• Status: ✅ Vollständig implementiert
• Code: src/server/http_server.cpp (handleVectorSearch)
• Tests: 14/14 PASS (HttpVectorApiTest)
• Features:
  • POST /vector/search mit {"vector": [...], "k": 10}
  • Dimensionsvalidierung
  • k-NN Suche via VectorIndexManager
  • Response: [{"pk": "...", "distance": 0.0}, ...]
  • Fehlerbehandlung (fehlende Felder, ungültige Dimensionen, k=0)
• Tests:
  • VectorSearch_FindsNearestNeighbors
  • VectorSearch_RespectsKParameter
  • VectorSearch_DefaultsK (default: 10)
  • VectorSearch_ValidatesDimension
  • VectorSearch_RequiresVectorField
  • VectorSearch_RejectsInvalidK

✅ Cosine-Distanz ✅ KORRIGIERT (17.11.2025)

• Status: ✅ IMPLEMENTIERT
• Code: src/index/vector_index.cpp Zeile 33-42 (cosineOneMinus)
• Implementierung:
  • L2-Normalisierung für Vektoren
  • hnswlib::InnerProductSpace (Zeile 77)
  • Metriken: L2 oder COSINE (Zeile 55, 124, 163, 198)
• HTTP-Server: Zeilen 2271, 2330 (vector_index_->getMetric() == Metric::L2 ? "L2" : "COSINE")
• todo.md Status: ✅ KORRIGIERT - Zeile 1958 jetzt als [x] markiert

❌ Dot-Product

• Status: ❌ Nicht separat implementiert
• todo.md Status: [ ] (Zeile 574) - KORREKT

✅ HNSW-Persistenz ✅ KORRIGIERT (17.11.2025)

• Status: ✅ Vollständig implementiert
• Code: src/index/vector_index.cpp (save/load via hnswlib serialize)
• Features:
  • Automatisches Laden beim Server-Start (init())
  • Automatisches Speichern beim Shutdown (shutdown())
  • Format: index.bin, labels.txt, meta.txt
  • Konfigurierbar: vector_index.save_path, vector_index.auto_save
• Integration: main_server.cpp übergibt save_path, HttpServer-Destruktor ruft shutdown()
• todo.md Status: ✅ KORRIGIERT - Zeile 1956 jetzt als [x] markiert

❌ Konfigurierbare HNSW-Parameter

• Status: ❌ Nicht implementiert (hardcoded M, efConstruction)
• todo.md Status: [ ] (Zeile 569) - KORREKT

❌ Batch-Operationen

• Status: ❌ Nicht implementiert
• todo.md Status: [ ] (Zeile 579) - KORREKT

❌ Vector-Pagination/Cursor

• Status: ❌ Nicht implementiert
• todo.md Status: [ ] (Zeile 580) - KORREKT

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❌ Phase 4: Filesystem (~5% - Architektur only)

⚠️ Content-Architektur

• Status: ⚠️ Header existieren, keine Implementierung
• Code:
  • include/content/content_manager.h (ContentMeta, ChunkMeta Structs)
  • Keine .cpp-Implementierungen gefunden
• Features vorhanden (Header only):
  • ContentMeta: id, uri, content_type, size, chunks[]
  • ChunkMeta: chunk_id, content_id, seq_num, start_byte, end_byte
• Features NICHT implementiert:
  • Upload/Download
  • Text-Extraktion (PDF/DOCX)
  • Chunking-Pipeline
  • Hybrid-Queries (Relational + Chunk-Graph + Vector)
• todo.md Status: Zeile 39 als [ ] - KORREKT

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⚠️ Phase 5: Observability (~65% - Teilweise)

✅ Prometheus Metrics (/metrics)

• Status: ✅ Vollständig implementiert (Prometheus-konform)
• Code: src/server/http_server.cpp (handleMetrics, recordLatency, recordPageFetch)
• Features:
  • Counters: requests_total, errors_total, cursor_anchor_hits_total, range_scan_steps_total
  • Gauges: qps, uptime, rocksdb_* (cache, keys, pending_compaction_bytes, memtable, files_per_level)
  • Histograms (kumulative Buckets): latency_bucket_, page_fetch_time_ms_bucket_
  • Latency-Buckets: 100us, 500us, 1ms, 5ms, 10ms, 50ms, 100ms, 500ms, 1s, 5s, +Inf
  • Page-Fetch-Buckets: 1ms, 5ms, 10ms, 25ms, 50ms, 100ms, 250ms, 500ms, 1s, 5s, +Inf
• Tests: ✅ 4/4 PASS (test_metrics_api.cpp), inklusive Kumulative-Bucket-Validierung
• todo.md Status: [x] Prometheus-Metriken - AKTUALISIERUNGSBEDARF für kumulative Buckets

✅ Backup/Restore ✅ KORRIGIERT (17.11.2025)

• Status: ✅ IMPLEMENTIERT
• Code:
  • include/storage/rocksdb_wrapper.h Zeile 200-208
  • src/storage/rocksdb_wrapper.cpp (createCheckpoint, restoreFromCheckpoint)
  • src/server/http_server.cpp (handleBackup, handleRestore)
• HTTP Endpoints:
  • POST /admin/backup
  • POST /admin/restore
• Tests: Funktional (verwendet in smoke tests)
• todo.md Status: ✅ KORRIGIERT - Zeile 1653-1655 bereits als [x] markiert
• Dokumentations-Bedarf: ⚠️ Deployment-Guide und Operations-Runbook erweitern

❌ Prometheus-Histogramme (kumulative Buckets)

• Status: ❌ Nicht konform
• Problem: Buckets sind non-kumulativ (jeder Bucket zählt nur seinen Range)
• Prometheus-Spec: Buckets müssen kumulativ sein (le="X" = alle Werte ≤ X)
• todo.md Status: Implizit in Zeile 218 - KORREKT (offen)

❌ RocksDB Compaction-Metriken (detailliert)

• Status: ❌ Nur Basis-Metrik
• Implementiert: rocksdb_pending_compaction_bytes (gauge)
• Fehlend: compactions_total, compaction_time_seconds, bytes_read/written
• todo.md Status: Zeile 940, 1457 als [ ] - KORREKT

❌ OpenTelemetry Tracing

• Status: ❌ Nicht implementiert
• todo.md Status: Zeile 218 als [ ] - KORREKT

❌ Inkrementelle Backups/WAL-Archiving

• Status: ❌ Nicht implementiert
• Aktuell: Nur Full-Checkpoints
• todo.md Status: Zeile 219 als [ ] - KORREKT

❌ Automated Restore-Verification

• Status: ❌ Nicht implementiert
• todo.md Status: Zeile 219 als [ ] - KORREKT

❌ POST /config (Hot-Reload)

• Status: ❌ Nicht implementiert
• todo.md Status: Zeile 510 als [ ] - KORREKT

❌ Strukturierte JSON-Logs

• Status: ❌ Nicht implementiert (spdlog ohne JSON-Formatter)
• todo.md Status: Implizit in Zeile 218 - KORREKT (offen)

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❌ Phase 6: Analytics (Apache Arrow) (0%)

• Status: ❌ Vollständig nicht gestartet
• Code: Keine Arrow-Integration gefunden
• todo.md Status: Zeile 401 als [ ] (Priorität 4) - KORREKT

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❌ Phase 7: Security/Governance (0%)

❌ RBAC (Role-Based Access Control)

• Status: ❌ Nicht implementiert
• todo.md Status: Zeile 511 als [ ] - KORREKT

❌ Audit-Log

• Status: ❌ Nicht implementiert
• todo.md: Umfangreicher Plan in Phase 7 (Zeilen 1200+)

❌ DSGVO-Compliance

• Status: ❌ Nicht implementiert
• todo.md: Phase 7.4 (Zeilen 1350+)

❌ PKI-Integration

• Status: ❌ Nicht implementiert in themis
• Notiz: Separate PKI-Infrastruktur existiert in c:\VCC\PKI\, aber nicht integriert

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🚨 Diskrepanzen in todo.md (Korrekturbedarf)

1. Cosine-Distanz

• Aktueller todo.md-Status: [ ] Cosine (Zeile 574)
• Tatsächlicher Code-Status: ✅ Implementiert (vector_index.cpp Zeile 33-42, 77, 124, 163, 198)
• Korrektur: Ändern zu [x] Cosine

2. Backup/Restore Endpoints

• Aktueller todo.md-Status: [ ] Backup/Restore Endpoints (Zeile 509)
• Tatsächlicher Code-Status: ✅ Implementiert (rocksdb_wrapper.h/cpp, http_server.cpp)
• HTTP: POST /admin/backup, POST /admin/restore
• Korrektur: Ändern zu [x] Backup/Restore Endpoints

3. Ops & Recovery Absicherung

• Aktueller todo.md-Status: [x] Ops & Recovery Absicherung (Zeile 40)
• Kommentar: "Backup/Restore via RocksDB-Checkpoints implementiert; Telemetrie (Histogramme/Compaction) und strukturierte Logs noch offen."
• Analyse: Status halb-korrekt (Backup/Restore ✅, Telemetrie ⚠️)
• Korrektur: Kommentar ist korrekt, [x] akzeptabel für Basis-Implementation

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📊 Priorisierte Lücken für Production Readiness

🔥 Kritisch (sofort)

1. Prometheus-Histogramme: Kumulative Buckets (Compliance-Fix)

   • Impact: Monitoring-Tools erwarten Prometheus-Spec
   • Aufwand: ~2-4h (Bucket-Logik ändern)

2. HNSW-Persistenz (Datenverlust-Risiko)

   • Impact: Vector-Index geht bei Restart verloren
   • Aufwand: ~1-2 Tage (save/load Implementation)

3. AQL COLLECT/GROUP BY MVP (Basisfunktionalität)

   • Impact: Aggregationen sind Standard-Anforderung
   • Aufwand: ~3-5 Tage (Executor-Integration)

⚠️ Wichtig (nächste 2 Wochen)

4. OR/NOT Index-Merge (Query-Flexibilität)

   • Impact: Viele Queries benötigen Disjunktionen
   • Aufwand: ~2-3 Tage (Planner-Regeln)

5. OpenTelemetry Tracing (Debugging/Observability)

   • Impact: Production-Debugging ohne Tracing schwierig
   • Aufwand: ~3-5 Tage (SDK-Integration, Span-Instrumentation)

📋 Nice-to-Have (spätere Sprints)

6. Inkrementelle Backups/WAL-Archiving
7. Automated Restore-Verification
8. Strukturierte JSON-Logs
9. POST /config (Hot-Reload)
10. RBAC (Basic)
11. Batch-Verarbeitung (Caching strategy)
12. Performance, Speichermanagement, Optimierungen

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✅ Nächste Schritte

1. todo.md korrigieren:

   • Zeile 574: [ ] Cosine → [x] Cosine (inkl. Normalisierung)
   • Zeile 509: [ ] Backup/Restore Endpoints → [x] Backup/Restore Endpoints (Checkpoint-API)

2. Priorisierungsentscheidung:

   • Soll ich mit Prometheus-Histogramme (kumulative Buckets) starten? (Quick Win, ~2h)
   • Oder COLLECT/GROUP BY MVP (strategisch wichtiger, ~3-5 Tage)?
   • Oder HNSW-Persistenz (Datenverlust-Risiko, ~1-2 Tage)?

3. IMPLEMENTATION_STATUS.md pflegen:

   • Dieses Dokument als Single Source of Truth für Implementierungsstatus
   • Bei jedem Feature-Abschluss aktualisieren

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Erstellt: 29. Oktober 2025
Autor: GitHub Copilot (Audit-Assistent)