Technical Architecture

Technology Stack

Core Technologies

Component Technology Purpose
Primary Language Python 3.10+ Main implementation language
Web Framework FastAPI API and WebSocket endpoints
Graph Database Neo4j Entity storage and relationship mapping
Event Stream Kafka Reliable event processing
Cache/State Redis In-memory data and session management
Object Storage MinIO File and artifact management
ML Framework PyTorch Geometric GNN implementation
Container Runtime Docker Component isolation and deployment
Orchestration Kubernetes Scaling and service management

Development Tools

Tool Purpose
Pydantic Data validation and schema definition
Protocol Classes Service interface contracts
pytest Testing framework with coverage metrics
mypy Static type checking
black & isort Code formatting

Architecture Patterns

Service Registry Pattern

All services in Agent Party are registered through a centralized Service Registry, which:

class ServiceRegistry:
    """Central registry for all system services."""
    
    def __init__(self):
        self._services = {}
        
    def register(self, service_type: Type, implementation: Any, scope: str = "singleton"):
        """Register a service implementation for a given interface type."""
        self._services[service_type] = {
            "implementation": implementation,
            "scope": scope,
            "instance": None if scope != "singleton" else implementation
        }
        
    def get_service(self, service_type: Type) -> Any:
        """Retrieve a service of the specified type."""
        if service_type not in self._services:
            raise ServiceNotFound(f"Service {service_type.__name__} not registered")
            
        service = self._services[service_type]
        
        if service["scope"] == "singleton":
            return service["instance"]
        elif service["scope"] == "transient":
            return service["implementation"]()
        # Handle other scopes as needed

Repository Pattern

Data access is implemented through repositories, which:

class AgentRepository(Protocol):
    """Interface for agent data access."""
    
    async def get_agent_by_id(self, agent_id: str) -> Agent:
        """Retrieve an agent by ID."""
        ...
        
    async def create_agent(self, agent: Agent) -> str:
        """Create a new agent record."""
        ...
        
    async def update_agent_state(self, agent_id: str, state: str) -> None:
        """Update an agent's state."""
        ...

Event-Driven Architecture

The system uses event-driven communication with:

class AgentStateChangedEvent(BaseModel):
    """Event triggered when an agent changes state."""
    
    agent_id: str
    previous_state: str
    new_state: str
    timestamp: datetime
    transition_approver: str | None
    transition_reason: str
    metrics: dict[str, Any]

Component Architecture

Service Layer Components

β”Œβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”
β”‚                     API Layer (FastAPI)                       β”‚
β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β–²β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β–²β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜
                β”‚                               β”‚
                β”‚                               β”‚
β”Œβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β–Όβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”   β”Œβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β–Όβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”
β”‚  Service Layer            β”‚   β”‚  WebSocket Manager            β”‚
β”‚                           β”‚   β”‚                               β”‚
β”‚  - AgentService           β”‚   β”‚  - ConnectionManager          β”‚
β”‚  - TeamService            β”‚   β”‚  - MessageHandler             β”‚
β”‚  - TaskService            β”‚   β”‚  - VisualizationPublisher     β”‚
β”‚  - TemplateService        β”‚   β”‚  - EventSubscriber            β”‚
β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β–²β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜   β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜
                β”‚
                β”‚
β”Œβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β–Όβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”
β”‚  Domain Services                                              β”‚
β”‚                                                               β”‚
β”‚  - AgentLifecycleManager                                      β”‚
β”‚  - TeamAssemblyService                                        β”‚
β”‚  - GNNRecommendationService                                   β”‚
β”‚  - TaskAnalysisService                                        β”‚
β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β–²β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β–²β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜
                β”‚                               β”‚
                β”‚                               β”‚
β”Œβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β–Όβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”   β”Œβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β–Όβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”
β”‚  Repository Layer         β”‚   β”‚  Infrastructure Services      β”‚
β”‚                           β”‚   β”‚                               β”‚
β”‚  - AgentRepository        β”‚   β”‚  - KafkaEventPublisher        β”‚
β”‚  - TeamRepository         β”‚   β”‚  - MinIOStorageService        β”‚
β”‚  - TaskRepository         β”‚   β”‚  - RedisStateManager          β”‚
β”‚  - TemplateRepository     β”‚   β”‚  - ModelProviderService       β”‚
β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β–²β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜   β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β–²β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜
                β”‚                               β”‚
                β”‚                               β”‚
β”Œβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β–Όβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”   β”Œβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β–Όβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”
β”‚  Neo4j Database           β”‚   β”‚  External Services            β”‚
β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜   β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜

Agent System Components

β”Œβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”
β”‚  Template Registry         β”‚
β”‚                           β”‚
β”‚  - Template management    β”‚
β”‚  - Capability registry    β”‚
β”‚  - Version control        β”‚
β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β–²β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜
                β”‚
                β”‚
β”Œβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β–Όβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”   β”Œβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”
β”‚  Agent Factory            β”‚   β”‚  Talent Scout Agent           β”‚
β”‚                           β”‚   β”‚                               β”‚
β”‚  - Agent instantiation    │◄───  - Template creation          β”‚
β”‚  - Parameter validation   β”‚   β”‚  - Capability analysis        β”‚
β”‚  - Resource allocation    β”‚   β”‚  - Template optimization      β”‚
β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β–²β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜   β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜
                β”‚
                β”‚
β”Œβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β–Όβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”
β”‚  Lifecycle Manager        β”‚
β”‚                           β”‚
β”‚  - State transitions      β”‚
β”‚  - Approval workflows     β”‚
β”‚  - Event generation       β”‚
β”‚  - Resource tracking      β”‚
β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β–²β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜
                β”‚
                β”‚
β”Œβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β–Όβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”   β”Œβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”
β”‚  Agent Runtime            β”‚   β”‚  Manager Agents               β”‚
β”‚                           β”‚   β”‚                               β”‚
β”‚  - Execution environment  │◄───  - Transition approval        β”‚
β”‚  - Context management     β”‚   β”‚  - Policy enforcement         β”‚
β”‚  - Output handling        β”‚   β”‚  - Escalation handling        β”‚
β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜   β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜

Team Formation Components

β”Œβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”   β”Œβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”
β”‚  Task Analysis Service    β”‚   β”‚  DJ (GNN Engine)              β”‚
β”‚                           β”‚   β”‚                               β”‚
β”‚  - Requirement extraction β”‚   β”‚  - Graph representation       β”‚
β”‚  - Capability mapping     │──►│  - Embeddings generation      β”‚
β”‚  - Priority assignment    β”‚   β”‚  - Collaboration scoring      β”‚
β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β–²β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜   β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β–²β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜
                β”‚                               β”‚
                β”‚                               β”‚
β”Œβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β–Όβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β–Όβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”
β”‚  Bartender (Team Assembly Service)                           β”‚
β”‚                                                               β”‚
β”‚  - Candidate selection                                        β”‚
β”‚  - Role assignment                                            β”‚
β”‚  - Team optimization                                          β”‚
β”‚  - Resource balancing                                         β”‚
β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β–²β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β–²β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜
                β”‚                               β”‚
                β”‚                               β”‚
β”Œβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β–Όβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”   β”Œβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β–Όβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”
β”‚  Team Manager             β”‚   β”‚  Collaboration Analyzer       β”‚
β”‚                           β”‚   β”‚                               β”‚
β”‚  - Team state management  β”‚   β”‚  - Historical performance     β”‚
β”‚  - Progress tracking      β”‚   β”‚  - Success pattern detection  β”‚
β”‚  - Resource allocation    β”‚   β”‚  - Feedback integration       β”‚
β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜   β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜

Neo4j Database Design

Core Schema

// Core node types
CREATE CONSTRAINT agent_id IF NOT EXISTS ON (a:Agent) ASSERT a.id IS UNIQUE;
CREATE CONSTRAINT template_id IF NOT EXISTS ON (t:Template) ASSERT t.id IS UNIQUE;
CREATE CONSTRAINT template_version_id IF NOT EXISTS ON (tv:TemplateVersion) ASSERT tv.id IS UNIQUE;
CREATE CONSTRAINT team_id IF NOT EXISTS ON (t:Team) ASSERT t.id IS UNIQUE;
CREATE CONSTRAINT task_id IF NOT EXISTS ON (t:Task) ASSERT t.id IS UNIQUE;
CREATE CONSTRAINT capability_id IF NOT EXISTS ON (c:Capability) ASSERT c.id IS UNIQUE;
CREATE CONSTRAINT user_id IF NOT EXISTS ON (u:User) ASSERT u.id IS UNIQUE;

// Core relationship indices
CREATE INDEX IF NOT EXISTS FOR ()-[r:MEMBER_OF]->() ON (r.role, r.joined_at);
CREATE INDEX IF NOT EXISTS FOR ()-[r:BASED_ON]->() ON (r.version);
CREATE INDEX IF NOT EXISTS FOR ()-[r:WORKED_WITH]->() ON (r.success_score);
CREATE INDEX IF NOT EXISTS FOR ()-[r:HAS_CAPABILITY]->() ON (r.proficiency);

Performance Optimizations

Integration Patterns

Event-Driven Integration

β”Œβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”     β”Œβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”     β”Œβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”
β”‚  Producer     β”‚     β”‚  Kafka        β”‚     β”‚  Consumer     β”‚
β”‚  Service      │────►│  Topic        │────►│  Service      β”‚
β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜     β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜     β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜

Synchronous APIs

Testing Strategy

Testing Layers

  1. Unit Testing
    • Focus on one module at a time
    • Target 100% test coverage with strategic exclusions
    • Use proper mocking for dependencies
    • Follow test-driven development approach
  2. Integration Testing
    • Test repository implementations with Neo4j test containers
    • Validate Kafka producer/consumer integration
    • Test WebSocket communication
  3. System Testing
    • End-to-end workflows through API endpoints
    • Performance testing with realistic data volumes
    • Fault injection for resilience testing

Neo4j Testing

Quality Metrics

Deployment Architecture

β”Œβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”
β”‚                       Kubernetes Cluster                    β”‚
β”‚                                                             β”‚
β”‚  β”Œβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”  β”Œβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”  β”Œβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”         β”‚
β”‚  β”‚ API Pods    β”‚  β”‚ Worker Pods β”‚  β”‚ ML Pods     β”‚         β”‚
β”‚  β”‚             β”‚  β”‚             β”‚  β”‚             β”‚         β”‚
β”‚  β”‚ - FastAPI   β”‚  β”‚ - Consumers β”‚  β”‚ - GNN       β”‚         β”‚
β”‚  β”‚ - WebSocketsβ”‚  β”‚ - Processorsβ”‚  β”‚ - Training  β”‚         β”‚
β”‚  β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜  β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜  β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜         β”‚
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β”‚  β”Œβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”  β”Œβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”  β”Œβ”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”         β”‚
β”‚  β”‚ Neo4j       β”‚  β”‚ Kafka       β”‚  β”‚ MinIO       β”‚         β”‚
β”‚  β”‚             β”‚  β”‚             β”‚  β”‚             β”‚         β”‚
β”‚  β”‚ - Graph DB  β”‚  β”‚ - Events    β”‚  β”‚ - Storage   β”‚         β”‚
β”‚  β”‚ - Metrics   β”‚  β”‚ - Streaming β”‚  β”‚ - Objects   β”‚         β”‚
β”‚  β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜  β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜  β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜         β”‚
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β”‚  β”‚ Redis       β”‚  β”‚ Monitoring  β”‚  β”‚ Logging     β”‚         β”‚
β”‚  β”‚             β”‚  β”‚             β”‚  β”‚             β”‚         β”‚
β”‚  β”‚ - Cache     β”‚  β”‚ - Prometheusβ”‚  β”‚ - ELK       β”‚         β”‚
β”‚  β”‚ - State     β”‚  β”‚ - Grafana   β”‚  β”‚ - Tracing   β”‚         β”‚
β”‚  β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜  β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜  β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜         β”‚
β””β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”€β”˜

Security Architecture

Monitoring and Observability

Scaling Considerations