面试题：复杂业务逻辑下Redis事务补偿与多类型消息队列协同架构设计

Question

在一个复杂的金融交易系统中，涉及多种交易类型（如转账、投资、提现等），每种交易都需要在Redis中进行事务处理确保数据一致性，同时通过消息队列异步通知不同的下游系统（如账务系统、风控系统、报表系统等）。并且不同类型的消息有不同的优先级和处理策略。请设计一个完整的架构，详细说明Redis事务补偿机制如何与多类型消息队列协同工作，包括数据结构设计、消息路由策略、异常处理以及整体系统的可扩展性设计等方面。

Answer 1

架构设计总体概述

1. 系统分层：分为交易处理层、消息队列层、下游系统层。交易处理层负责接收和处理交易请求，与Redis交互进行事务处理；消息队列层负责接收交易结果并将消息发送到下游系统；下游系统层负责根据接收到的消息进行相应业务处理。

Redis事务补偿机制

1. 数据结构设计：在Redis中，使用Hash数据结构存储交易相关信息。例如，每个交易可以有一个唯一的交易ID作为Hash的Key，Hash的Field可以包含交易类型、交易金额、交易状态等信息。同时，为了实现事务补偿，在Hash中添加一个字段记录事务执行步骤和状态。
2. 事务处理流程：
   • 开启Redis事务，将交易相关操作命令入队，如对账户余额的增减、交易记录的写入等。
   • 执行事务，如果事务执行成功，标记交易状态为成功。如果事务执行失败，记录失败原因，并根据失败步骤进行补偿操作。例如，如果在扣除账户余额成功但写入交易记录失败，那么需要进行补偿操作，将扣除的余额加回。
   • 使用Lua脚本来确保事务操作的原子性，避免并发问题。

多类型消息队列

1. 数据结构设计：消息队列中的消息可以设计为JSON格式，包含交易ID、交易类型、消息优先级、具体业务数据等字段。
2. 消息路由策略：
   • 基于交易类型：不同交易类型的消息路由到不同的消息队列。例如，转账消息发送到“transfer_queue”，投资消息发送到“investment_queue”。
   • 基于优先级：对于高优先级的消息（如涉及大额资金的交易），可以发送到专门的高优先级队列，优先处理。可以使用优先级队列（如RabbitMQ的优先级队列）来实现。
3. 异常处理：
   • 消息发送异常：如果消息发送到队列失败，记录失败日志，并进行重试机制。可以设置重试次数和重试间隔，如重试3次，每次间隔1秒。
   • 消息处理异常：下游系统处理消息失败时，将消息放入死信队列（DLQ），并通知相关人员进行人工处理。死信队列中的消息可以包含失败原因等详细信息。

整体系统的可扩展性设计

1. 水平扩展：
   • 交易处理层：可以使用负载均衡器（如Nginx）将交易请求均匀分配到多个交易处理服务器上，提高系统的并发处理能力。
   • 消息队列层：对于消息队列，可以采用集群模式，如Kafka的多Broker集群，提高消息处理能力和可靠性。
   • 下游系统层：每个下游系统可以部署多个实例，通过负载均衡器接收消息队列发送的消息，实现水平扩展。
2. 异步处理：通过消息队列的异步处理机制，将交易处理和下游系统处理解耦，避免下游系统处理缓慢影响交易处理的性能。同时，消息队列可以缓冲大量消息，在高并发情况下起到削峰填谷的作用。
3. 监控与报警：部署监控系统（如Prometheus + Grafana）对系统的关键指标（如交易成功率、消息队列积压量、下游系统处理延迟等）进行监控，设置报警阈值，及时发现系统问题并进行处理。