设计一个高可用的支付系统

题目

设计一个高可用的支付系统

信息

• 类型：问答
• 难度：⭐⭐

考点

系统可用性,分布式事务,幂等性设计,限流与熔断,数据一致性

快速回答

设计高可用支付系统的核心要点：

• 分层架构：网关层/业务层/账务层分离
• 分布式事务：采用TCC或Saga模式保证数据一致性
• 幂等控制：通过唯一支付流水号+Redis原子操作实现
• 熔断限流：Hystrix/Sentinel保护核心服务
• 灾备设计：多机房部署+异步对账补偿

1. 架构设计原则

分层架构：
• 网关层：处理协议转换、签名验证、流量控制
• 业务层：支付订单创建、路由选择（银行/第三方）
• 账务层：资金账户操作（扣款/入账）
• 采用微服务架构，模块间通过RPC通信

2. 分布式事务实现

TCC模式示例（转账场景）：

// Try阶段
boolean tryTransfer(Transaction tx) {
  if (lockAccount(tx.from) && lockAccount(tx.to)) {
    tx.status = TRY_SUCCESS;
    return true;
  }
  return false;
}

// Confirm阶段
void confirmTransfer(Transaction tx) {
  accountService.debit(tx.from, tx.amount); // 扣款
  accountService.credit(tx.to, tx.amount);  // 入账
  tx.status = CONFIRMED;
}

// Cancel阶段
void cancelTransfer(Transaction tx) {
  unlockAccount(tx.from);
  unlockAccount(tx.to);
  tx.status = CANCELLED;
}

Saga模式适用场景：长事务场景（如跨境支付），通过事件驱动状态机管理流程

3. 幂等性设计

支付请求处理流程：

boolean processPayment(String paymentId) {
  // Redis原子操作实现幂等锁
  if (!redis.setnx(paymentId, "PROCESSING", 30s)) {
    return false; // 重复请求直接拒绝
  }

  try {
    // 业务处理...
    db.insertPaymentRecord(paymentId, ...);
  } finally {
    redis.del(paymentId); 
  }
}

关键点：
• 支付流水号全局唯一（业务标识+时间戳+随机数）
• 数据库唯一索引约束防重

4. 高可用保障

熔断限流策略：
• 网关层：令牌桶限流（如Guava RateLimiter）
• 服务层：Hystrix线程隔离+熔断降级
• 配置示例：
- 超时时间：500ms
- 熔断阈值：10秒内50%错误率
- 限流：核心支付接口1000 TPS

多机房部署：
• 同城双活：基于VIP切换
• 异地多活：ShardingSphere分片路由

5. 数据一致性

最终一致性方案：
• 日终对账：比对支付系统与银行流水
• 自动补偿：状态机驱动异常订单修复
• 监控报警：资金不平衡实时通知

6. 最佳实践

• 资金操作：先记录流水再更新账户余额
• 重试机制：指数退避策略+死信队列
• 安全设计：敏感数据加密存储（AES-256）+ 脱敏展示

7. 常见错误

• ❌ 直接使用本地事务跨服务操作
• ❌ 未处理网络超时导致的重复请求
• ❌ 账户余额更新未加乐观锁导致超扣
• ❌ 灾备切换时未考虑数据同步延迟

8. 扩展知识

• 性能优化：热点账户拆分（如支付宝账户分片）
• 新趋势：基于区块链的跨境清算（如SWIFT gpi）
• 容灾指标：RTO≤30s（恢复时间目标），RPO≤5s（数据丢失量）