支付結算系統如何應對高並發、熱點帳戶等問題

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網際網路金融系統的核心是支付結算，而支付結算的基礎又是帳戶系統。金融帳戶系統的特點是並發量大、響應快、交易金額大，熱點帳戶問題突出。一個合格的帳戶系統既要解決上述問題，又必須絕對保證資金安全。作為宜信這家網際網路金融公司的支付結算中心，其帳戶系統也必須具備上述特徵。

一、帳戶體系

1.1 帳戶結構

宜信支付結算帳戶體系是客戶、用戶、帳戶三層結構，證件號和證件類型唯一確定一個客戶，客戶號和機構號確定一個用戶，一個用戶下可開多個不同類型的帳戶。如圖：

1.2 帳戶屬性

帳戶系統的基礎是帳戶，所有的操作都圍繞著帳戶進行，帳戶包含以下一些屬性：

• 會計科目：每個帳戶金額的變動要體現一些會計的屬性，以便會計核算。
• 帳戶類別：分為個人帳戶、企業帳戶、平台類帳戶。
• 帳戶明細：帳戶的明細是反映帳戶餘額變動的每筆詳情，採用複式記帳法，包含本對方帳號、帳戶等信息、摘要、借方的發生額及餘額等信息。
• 帳戶餘額：記錄帳戶的實時餘額。

1.3 會計科目

帳戶下掛在最底層的會計科目下，會計科目決定了帳戶的含義及餘額變動方向。會計科目的一些屬性如下：

• 科目類別：資產類、負債類、所有者權益、成本類、損益類等。
• 科目級別：會計科目的級別，一級科目、二級科目、三級科目等。下級科目歸屬上級科目。
• 餘額方向：標示餘額是在借方還是貸方。
• 科目的期末餘額：每日日切後會匯總底層科目所有下掛帳戶在上一會計日的餘額總和，上級科目匯總下級科目的餘額總和。

1.4 科目樹

宜信支付結算帳戶系統採用科目樹的概念，每個機構都會綁定一個科目樹。科目樹的根節點是一級科目，底層的科目下掛帳戶，結構如下：

二、帳戶系統架構

宜信支付結算帳戶系統採用公司自研的分布式微服務框架，對外提供http json接口，內部各服務間採用redis實現的消息隊列通訊。

2.1 帳戶系統功能架構

宜信支付結算帳戶系統分為接入模塊、記帳子系統、開戶子系統、異步記帳模塊、查詢子系統、定時任務子系統、日終子系統、異步日誌模塊，下圖是帳務系統功能模塊圖：

• 接入模塊：提供報文解析、驗簽、參數校驗、權限認證等公共服務，是帳戶系統的統一入口。
• 異步日誌模塊：異步記錄業務系統請求報文。
• 記帳子系統：帳戶系統的核心模塊，處理業務系統的記帳請求。
• 開戶子系統：處理業務系統的開戶請求。
• 首次開立帳戶：為個人或企業開立客戶、用戶及提前配置的默認開通的帳戶。
• 指定開立帳戶：個人或企業在首次開立帳戶後，可按科目號指定開立帳戶。
• 查詢子系統：提供帳戶、記帳的一些查詢功能。
• 異步記帳模塊：提供異步記錄帳戶流水的功能。
• 定時任務子系統：處理失敗重試、熱點帳戶等的定時任務。
• 日終子系統：提供日切以及日終跑批的功能。

2.1.1 記帳處理

記帳處理是帳戶系統的核心功能，該功能對性能的要求比較高，高並發下熱點帳戶問題比較突出，資金的正確性也必須保證，並且根據業務不同，記帳的分錄也是五花八門，宜信支付結算帳戶系統如何應對這些問題，這裡重點介紹下：

• 帳戶系統記帳採用記帳服務的概念，每個記帳服務就是一個記帳分錄的模板，業務系統按照這個模板傳入記帳金額、帳戶號或者用戶號等信息。
• 帳戶系統採用redis分布式鎖，防止業務系統重複提交請求。設置記帳訂單防重表，按照請求單號和機構號對記帳請求做冪等性校驗。
• 採用複式記帳法，按照會計規則按照借貸記錄流水，有借必有貸。
• 記帳處理時，更新帳戶餘額後同步返回結果給業務系統，異步的處理記帳流水。同時設置補償機制，定時重試記帳流水處理失敗的訂單，重試三次失敗後報警人工介入。
• 記帳規則處理，每個記帳服務可以綁定一些記帳規則，帳戶系統根據記帳服務遍歷其綁定的規則，順序處理。

2.1.2 熱點帳戶問題

熱點帳戶問題是帳戶系統的痛點，也困擾了我們很久，這裡著重說下。

-- 充值時的記帳分錄是:

借方：三方支付待清算帳戶（+）

貸方：個人餘額帳戶（+）

當大量用戶充值時，三方支付的待清算帳戶就是熱點帳戶，頻繁的增加餘額。

-- 提現時的記帳分錄是:

借方：個人餘額帳戶（-）

貸方：三方支付資產帳戶（-）

當大量用戶提現時，三方支付的資產帳戶就是熱點帳戶，頻繁的減少餘額。

--業務收服務費的記帳分錄是:

借方：個人帳戶（-）

貸方：商戶服務費帳戶（+）

當大量向用戶收取服務費時，商戶服務費帳戶就是熱點帳戶，會頻繁增加餘額。

--業務服務費付款的記帳分錄是:

借方：商戶服務費帳戶（-）

貸方：個人帳戶（+）

當大量用服務費餘額向用戶付款時，商戶服務費帳戶就是熱點帳戶，會頻繁減少餘額。

記帳時，所有涉及的帳戶餘額都要做update更新，高並發情況下，當出現上述類型的熱點帳戶時，由於資料庫的行級鎖，對同一帳戶的更新餘額操作由並行變成串行，單個請求的響應時間變長，從而拖垮整個記帳服務。

宜信支付結算帳戶系統針對上述問題做了如下處理：

我們把熱點帳戶按照金額變動方向分為加頻帳戶（餘額增加頻繁）、減頻帳戶（餘額扣減頻繁）、雙頻帳戶（餘額增加扣減均頻繁）。

• 加頻帳戶處理

准實時更新餘額。先將金額變動插入臨時表中，由定時任務按照一定頻率匯總發生額，並更新帳戶餘額，而後刪除臨時記錄。當加頻帳戶減錢餘額不足時，主動去匯總發生額。這裡需要考慮主動匯總發生額和定時任務處理的並發情況，我們在該定時任務執行時設置redis鎖，防止並發，主動匯總時會去判斷這個redis鎖是否存在，如存在證明定時任務正在執行，無需主動匯總，可能是真的餘額不足。主動匯總同樣會設置redis鎖，定時任務同樣會判斷。

• 減頻帳戶處理

將減頻帳戶拆分多個子帳戶，減頻子帳戶設置金額報警，如果某個減頻子帳戶餘額不足觸發報警，會對該子帳戶做資金歸集，將其他子帳戶餘額歸集到該子帳戶（每個子帳戶設置可歸集金額限制）。如在交易過程中發現該子帳戶餘額不足，轉向使用其他子帳戶記帳。由於拆分子帳戶，餘額查詢時需要匯總各個子帳戶餘額返回；記錄主帳戶流水需要記帳後餘額，這裡需要異步計算匯總。當減頻帳戶加錢時，需要平均分配入帳到不通的子帳戶。

• 雙頻帳戶處理

將雙頻帳戶拆分多個子帳戶。加錢時，准實時更新餘額，先將子帳戶金額變動插入臨時表中，由定時任務按一定頻率匯總發生額，將匯總的發生額更新進對應的子帳戶，並刪除金額變動記錄；減錢按照之前減頻帳戶的邏輯執行。

2.1.3 記帳死鎖問題

高並發情況下，當多個帳戶之前互相轉帳時，可能會出現死鎖問題。

例如：A餘額帳戶 —> B餘額帳戶（線程1） 和 B餘額帳戶—>A餘額帳戶（線程2） 兩個轉帳請求並發，帳戶系統對每個轉帳請求都會更新A、B餘額，這兩個更新需要在一個事務里，正常流程線程1先更新A，再更新B，線程2先更新B，再更新A，線程1更新完A後會等待B的鎖，不提交事務，線程2更新完B後會等待A的鎖，不提交事務，這樣兩個線程互相等待鎖，造成死鎖。

宜信支付結算帳戶系統針對這種情況提出了解決辦法，對帳戶號進行排序後再更新餘額，這樣每個線程都是先更新A再更新B，解決了死鎖問題。

2.2 帳戶系統存儲層架構

宜信支付結算帳戶系統資料庫採用Mysql，緩存採用redis。

• Mysql資料庫採用主從架構，一主二從，主庫向從庫同步數據。針對一些數據量大的表進行分表，比較有代表性的是帳戶流水錶，既要按帳戶維度查詢，又要按時間維度匯總，所以針對這個特點，冗餘了一張表，一張按照帳戶分表，一張按照日期分表。
• Redis採取集群架構，集群中每個點主備的形式。

2.3 帳戶系統的網絡層架構

帳戶系統各個服務部署在同一機房，其中記帳子系統和異步記帳模塊部署在4個不同的物理機上，其他子系統和模塊部署在2個不同物理機上。最前端採用nginx實現負載均衡。

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