dorm-power-monitor/go

宿舍电费监控

兰州大学宿舍电费实时监控与每日耗电统计 Web 服务。

基于 FasterLZU 登录接口 + 小富婆（xiaofubao）一码通电费查询接口构建。纯 Go 标准库实现（零第三方依赖），单二进制部署，Docker 镜像仅 6.2 MB。

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功能特性

• 实时电费：Web 页面实时显示当前剩余电量、预估金额、房间信息，30 秒自动刷新，可手动刷新
• 每日耗电统计：每天 24:00（00:00）自动查询并记录电费，日耗电 = 前一天剩余 - 当天剩余，7 天柱状图 + 历史记录表
• 失败重试：定时记录失败自动重试 5 次（间隔 60 秒），次日 00:00-00:05 窗口内可补记
• 会话缓存：复用 application 域 shiroJID 会话（约 7 天有效），命中缓存时仅 2 个请求即可查电费；失效自动重新登录
• 数据持久化：历史记录与会话缓存写入 JSON 文件，挂载 Docker 卷持久保存

架构

浏览器 (HTML+CSS+JS)
    │  http://localhost:8000
    ▼
Go Web 服务 (单二进制, go:embed 内嵌前端)
    ├── /api/electric  实时电费查询
    ├── /api/history   历史记录 + 耗电统计
    └── 定时任务       每天 00:00 记录，失败重试5次
        │
        ├── FasterLZU 登录 (appservice.lzu.edu.cn, AES-CBC 加密)
        │     └── getSt → ST 票据
        │
        └── xiaofubao 链路 (6 步)
              getCodeV2 → getUserByCodeV2 → getUserCode
              → getUser4Authorize → queryBind → queryISIMSRoomSurplus

数据流

[查询请求]
    ├─ 缓存命中? ──是──→ 直接 queryISIMSRoomSurplus (2 个请求)
    └─ 否 ──→ FasterLZU 登录 → getSt → xiaofubao 6 步 → 回写缓存
                │
                ▼
    [结果] { room, surplus, amount, status }
                │
                ├─ 定时任务 → 写入 electric_history.json
                └─ API 响应 → 浏览器渲染

目录结构

final/web/go/
├── main.go            # HTTP 服务器 + 定时任务 + go:embed 静态文件
├── electric.go        # xiaofubao 6 步链路 + shiroJID 缓存
├── lzuapi.go          # FasterLZU 登录客户端 (AES 加密)
├── crypto.go          # AES-CBC 加密/解密 + MD5 签名
├── history.go         # 每日记录 JSON 存储 + 耗电统计
├── static/            # 前端 (go:embed 嵌入二进制)
│   ├── index.html
│   ├── style.css
│   └── app.js
├── Dockerfile         # 多阶段构建 → 6.2MB 镜像
├── docker-compose.yml
├── .env.example       # 环境配置模板
└── data/              # 运行时数据 (挂载卷, 不入库)
    ├── electric_cache.json     # shiroJID 会话缓存
    └── electric_history.json   # 每日电费记录

快速开始

方式一：Docker Compose（推荐）

cd final/web/go

# 1. 准备配置
cp .env.example .env
# 编辑 .env，填入真实账号密码
#   LZU_USERNAME=你的学号
#   LZU_PASSWORD=你的密码

# 2. 构建并启动
docker compose up -d --build

# 3. 访问
#   http://localhost:8000

方式二：docker run

docker build -t electric-monitor .
docker run -d --name electric-monitor \
  -p 8000:8000 \
  -e LZU_USERNAME=学号 \
  -e LZU_PASSWORD=密码 \
  -v $(pwd)/data:/app/data \
  electric-monitor

方式三：WSL/本机直接运行

cd final/web/go
# 直接编译运行（需 Go 1.18+）
go build -o electric-monitor .
LZU_USERNAME=学号 LZU_PASSWORD=密码 ./electric-monitor

配置项

环境变量	默认值	说明
HOST	0.0.0.0	监听地址
PORT	8000	监听端口
LZU_USERNAME	—	FasterLZU 登录账号（学号）必填
LZU_PASSWORD	—	FasterLZU 登录密码 必填
LZU_SERVICE_ID	29615	宿舍电费服务 ID
XF_PLATFORM	QHIT_EDU	xiaofubao 平台标识
XF_AUTH_APPID	2606161276416311297	xiaofubao 应用 ID
XF_SCHOOL_CODE	10730	学校代码（兰州大学）
XF_YM_APPID	1810181825222034	一码通应用 ID
LZU_AES_KEY	—	AES 加密密钥（16字节，由环境注入）必填
LZU_MD5_KEY	—	MD5 签名密钥（由环境注入）必填
CACHE_FILE	data/electric_cache.json	会话缓存路径
HISTORY_FILE	data/electric_history.json	历史记录路径
XF_CACHE_TTL	518400 (6天)	会话缓存有效期（秒）

API 接口

GET /api/electric — 实时电费

{
  "ok": true,
  "room": "兰州大学榆中本科生29号公寓3层29-321",
  "surplus": 72.57,
  "amount": 38.82,
  "status": "正常用电",
  "source": "cache",
  "time": 1787490436
}

字段	说明
ok	查询是否成功
room	房间全名
surplus	剩余电量（度）
amount	预估金额（元）
status	用电状态
source	cache=缓存会话 / login=重新登录
time	查询时间（Unix 秒）

GET /api/history — 历史记录与耗电统计（支持按月）

GET /api/history            # 全部记录
GET /api/history?month=2026-08   # 指定月份 (YYYY-MM)

{
  "ok": true,
  "month": "2026-08",
  "months": ["2026-08", "2026-07"],
  "records": [
    {"date": "2026-08-01", "surplus": 83.5, "amount": 44, "usage": 0.7}
  ],
  "daily": [
    {"date": "2026-08-01", "surplus": 83.5, "amount": 44, "usage": 0.7}
  ],
  "summary": {
    "month": "2026-08",
    "record_count": 5,
    "start_surplus": 83.5,
    "end_surplus": 72.5,
    "total_usage": 11.7,
    "avg_usage": 2.34,
    "recharge_days": 0,
    "max_usage": 8.9
  },
  "all_count": 7
}

字段	说明
month	当前查询月份（空=全部）
months	所有有记录的月份（降序，供前端选择器）
records / daily	该月每日统计（升序），usage=日耗电（null=无基线）
summary	月度汇总：记录天数 / 月初月末电量 / 月总耗电 / 日均 / 疑似充值天数 / 单日最大耗电
all_count	全部记录数

跨月基线：指定月份时，月内第一天的耗电以上月末记录为基线计算（跨月衔接正确）。

定时任务说明

• 触发时机：每天 00:00-00:05 窗口内（Asia/Shanghai 时区）
• 执行逻辑：查询当前电费 → 写入当日记录（source: auto）
• 失败重试：最多 5 次，间隔 60 秒；窗口内每分钟补记一次直至成功
• 启动基线：服务启动时若今日无记录，立即查询建立基线（保证当日耗电可计算）

会话与缓存机制

• 认证核心是 shiroJID HttpOnly cookie（非 localStorage），分 webapp 域（7 天）与 application 域（可复用）
• 缓存 application 域 shiroJID + 房间编码后，查询仅需 2 个请求（queryBind + queryISIMSRoomSurplus）
• 缓存约 6 天后自动失效，触发重新登录并回写缓存
• ST 票据（getSt）与 getUserCode 的 code 均为一次性，每次登录重新生成

内存占用

实测数据（Docker 容器内运行）

指标	实测值	说明
容器 MEM USAGE	1.4 - 6.6 MiB	docker stats 实测（缓存命中时最低）
VmRSS（物理内存）	11.4 MB	宿主机 /proc/<pid>/status
RssAnon（堆/匿名页）	6.0 MB	Go 堆 + 运行时数据
RssFile（二进制/库）	5.4 MB	可执行文件映射（多进程共享）
VmSize（虚拟地址）	1.23 GB	Go 运行时保留的虚拟地址空间，非实际占用
线程数	8	Go runtime 调度器 + 主线程
镜像大小	20.6 MB	alpine 基础层 + 7.7MB 二进制
二进制大小	7.7 MB	CGO_ENABLED=0 纯静态

内存构成分析

11.4 MB VmRSS 总物理内存
├── ~5.5 MB  二进制镜像映射（.text/.rodata/embed 静态资源，跨进程共享）
├── ~2 MB    Go runtime 基础（GC、调度器、栈）
├── ~2 MB    HTTP 连接缓冲 + 协程栈
├── ~1 MB    内嵌静态资源（index.html + style.css + app.js ≈ 9.5KB 实际极小）
└── ~1 MB    零散堆分配（JSON 解析、字符串、缓存结构）

代码级内存分析（Go 视角）

固定成本（常驻）：

• Go runtime 基础：GC、调度器、内存池（mcache/arena），~10-20MB RSS，与业务无关，是本服务内存的主要构成
• go:embed 静态资源：9.4KB 内嵌二进制，运行时零额外占用（serveStatic 每次请求复制 ~4KB 瞬时）
• 配置字符串：~几百字节，静态

增长项（唯一长期增长）：

• historyCache 每日 +1 条记录（~200B/条）→ ~70KB/年。10 年才 ~700KB，可忽略。历史文件同理，/api/history 响应随记录数线性增长

瞬态分配（GC 回收）：

• 完整登录：8 个 http.Client（共享 DefaultTransport 连接池，非泄漏）+ 8 个小 JSON 响应体，~几十 KB
• 缓存命中：1 个 client + 1 个响应体，~几 KB
• JSON 编解码：json.NewEncoder 流式写出，无整包缓冲

goroutine 生命周期：

• schedulerLoop：常驻无限循环（30s 检查一次），设计如此，非泄漏
• 启动记录协程：成功或 5 次重试后退出（最长 ~5 分钟）
• HTTP 处理协程：连接关闭即回收

已实施的内存/稳定性优化

优化项	说明
HTTP Server 超时	ReadHeaderTimeout=10s / ReadTimeout=30s / WriteTimeout=60s / IdleTimeout=90s，防止空闲/慢速连接堆积 goroutine
出站请求超时	所有 API 请求加 context.WithTimeout(20s)，上游无响应时 20s 自动放弃，防止 queryLock 永久阻塞导致请求排队
移除 debugMain	修复编译阻断（原 -debug 分支引用未定义函数）

与 Python 版对比

指标	Python (requests + Flask)	Go (本版)
运行时内存（常驻）	30-60 MB（解释器+依赖）	~11 MB
启动速度	1-3 秒	<1 秒
部署体积	需 Python + pip 依赖 + venv	单二进制 7.7MB / Docker 6.2MB
依赖数量	requests/Flask 等 ≥5 个	0 个
内存泄漏风险	有（Python 引用计数/循环引用）	低（Go GC + 自动回收）

优化建议

• 本服务内存占用已极低（1.4-6.6MiB），无需进一步优化
• 若需长期运行多年：可考虑历史记录裁剪（保留最近 N 年），仅影响 ~700KB/10年 级别
• GOGC/GOMEMLIMIT 环境变量可微调 GC 频率（默认即可）

安全说明

• 账号密码、加密密钥通过环境变量注入，不进镜像层、不入代码仓库
• .env 已被 .dockerignore 排除，切勿提交到公开仓库
• 服务默认监听 0.0.0.0:8000，如仅本机使用建议 HOST=127.0.0.1
• 会话缓存与历史记录含个人数据，注意目录权限

常见问题

Q: 查询返回 ok: false？ A: 查看容器日志定位具体失败步骤（docker logs electric-monitor）。常见原因：账号密码错误、网络不通、服务端会话异常（会自动重试/重登）。

Q: 如何换绑定的房间？ A: 房间来自 queryBind 接口返回的默认绑定，如更换宿舍需在 xiaofubao APP 中重新绑房后重启服务。

Q: 定时记录失败怎么办？ A: 自动重试 5 次 + 次日补记。若持续失败，检查账号是否到期、网络是否可达。

版本历史

• v1.0 (2026-08-23): Go 版完整实现，Docker 部署，实时监控 + 每日耗电统计
• v1.0.1 (2026-08-23): 内存/稳定性优化——HTTP Server 超时、出站请求 context 超时、修复 debugMain 编译问题；补充内存分析文档
• v1.1 (2026-08-23): 按月查询——月份选择器导航、月度汇总（总耗电/日均/疑似充值/月初月末电量）、跨月耗电基线衔接