支付对账系统序章：千万级数据对账怎么这么难？
支付对账
很早 之前写过一篇支付对账相关文章，那时候负责对账系统日均处理数量比较小。
那最近正在接手现在的对账系统，由于当前系统日均数量都在千万级，所以对账系统架构与之前架构完全不一样。
那就这个话题，聊聊如何实现千万级数据支付的对账系统。
什么是对账？
我们先来回顾下什么是对账？
也许你对对账这个概念比较模糊，但是这个场景你肯定碰到过。
上班路上买了一个煎饼，加了根里脊与王中王，然后你扫了老板的二维码付了 10 元钱。
你跟老板说你已经付了 10 元钱，老板看了下手机，果然有一条 10 元支付记录，老板确认收到钱，然后就把煎饼给你。
这个过程，你说你付了 10 元，老板确认收到 10 元，这就是一只简单的对账过程。
回到我们支付场景，用户下单使用微信支付 100 元购买了一个狗头抱枕，这时我们这边会生成一条支付记录，同时微信支付也会生成记录。
那微信第二天就会生成一个账单记录，我们拿到之后把我们的交易记录跟微信记录逐笔核对，这就是支付对账。
为什么需要对账？
正常支付的情况下，两边（我们/第三方支付渠道）都会产生交易数据，那支付对账过程，两边数据一致，大家各自安好，不用处理什么。
但是有些异常情况下，可能由于网络问题，导致两边数据存在不一致的情况，支付对账就可以主动发现这些交易。
对账可以说支付系统最后一道安全防线，通过对账我们可及时的对之前支付进行纠错，避免订单差错越积越多，最后财务盘点变成一笔糊涂账。
支付对账系统
开篇先来一张图，先来看下整体对账系统架构图：
整个对账系统分为两个模块
对账模块 差错模块
对账模块，主要负责对账文件拉取，数据解析，数据核对，数据汇总等任务。
差错模块是对账模块后置任务，对账模块核对过程产生无法核对成功的数据，这类数据件将会推送给差错系统。
差错系统将会根据规则生成差错订单，运营人员可以在后台处理这列数据。
今天这篇文章先不聊具体的系统设计，先来回顾下之前的对账系统设计，简单了解下对账的整体流程。
对账系统设计
对账系统如果从流程上来讲，其实非常简单，引用一下之前文章流程图：
https://studyidea.cn/articles/2019/08/26/1566790305561.html
整体流程可以简单分为三个模块：
本端数据处理 对端数据处理 本端数据与渠道端数据核对
本端数据指的是我们应用产生的支付记录，这里根据账期（交易日期）与渠道编号获取单一渠道的所有支付记录。
对端数据指的是第三方支付渠道支付记录，一般通过下载对账文件获取。
由于每个渠道下载方式，文件格式都不太一样，对端数据处理的时候需要将其转化统一数据格式，标准化在入库存储。
网上找了一份通用账单，可以参考：
对端数据转化存储之后，对账流程中，对端数据也需要跟本端数据一样，获取当前账期下所有记录。
两端数据都获取成功之后，接下来就是本地数据逐笔核对。
核对流程可以参考之前写的流程：
上面流程其实也比较简单，翻译一下：
查找本端数据/对端数据，然后转化存储到 Map 中，其中 key 为订单号，value 为本端/对端订单对象。
然后遍历本端数据 Map 对象，依次去对端数据 Map查找。如果能查找到，说明对端数据也有这笔。这笔核对成功，对端数据集中移除这笔。
如果查找不到，说明这笔数据为差异数据，它在本端存在，对端不存在 ，将其移动到差异数据集中。
最后，本端数据遍历结束，如果对端数据集还存在数据，那就证明这些数据也是差异数据，他们在对端存在，本端不存在 ，将其也移动到差异数据集中。
PS:上述流程存在瑕疵，只能核对出两边订单互有缺失的流程 ，但是实际情况下还会碰到两边订单都存在，但是订单金额却不一样的差异数据。这种情况有可能发现在系统 Bug，比如渠道端上送金额单位为元，但是实际上送金额单位为分，这就导致对账两端金额不一致。
之前对账系统日均处理的支付数据峰值在几十万，所以上面的流程没什么问题，还可以抗住，正常处理。
但是目前的支付数据日均在千万级，如果还是用这种方式对账，当前系统可能会直接崩了。。。
千万数据级带来的挑战
第一个，查询效率。
本端/对端数据通过分页查询业务数据表获取当天所有的数据。随着每天支付数据累计，业务表中数据将会越来越多，这就会导致数据查询变慢。
实际过程我们发现，单个渠道数据量很大的情况下，对账完成需要一两个小时。
虽然说对账是一个离线流程，允许对账完成时间可以久一点。但是对账流程是后续其他任务的前置流程，整个对账流程还是需要在中午之前完成，这样运营同学就可以在下午处理。
第二个问题，OOM。
上面流程中，我们把把全部数据加载到内存中，小数据量下没什么问题。
但是在千万级数据情况下，数据都加载到内存中，并且还是加载了两份数据（本端、对端）,这就很容易吃完整个应用内存，从而导致 Full GC，甚至还有可能导致应用 OOM。
而且这还会导致级联反应，一个任务引发 Full GC，导致其他渠道对账收到影响。
第三个问题，性能问题。
原先系统设计上，单一渠道对账处理流程只能在单个机器上处理，无法并行处理。
这就导致系统设计伸缩性很差，服务器资源也被大量的浪费。
千万数据级对账解决办法
上面系统代码，实际上还是存在优化空间，可以利用单机多线程并行处理，但是大数据下其实带来效果不是很好。
那主要原因是因为发生在系统架构上，当前系统使用底层使用 MySQL 处理的。
传统的 MySQL 是 OLTP （on-line transaction processing），这个结构决定它适合用于高并发，小事务 业务数据处理。
但是对账业务特性动辄就是百万级，千万级数据，数据量处理非常大。但是对账数据处理大多是一次性，不会频繁更新。
上面业务特性决定了，MySQL 这种 OLTP 系统不太适合大数据级对账业务。
那专业的事应该交给专业的人去做，对账业务也一样，这种大数据级业务比较适合由 Hive、Spark SQL 等 OLAP去做。
总结
今天本篇文章只是一个序曲，主要聊聊对账业务基本流程，聊聊之前系统架构在大数据下存在的问题。
后面文章再会介绍下大数据下对账系统如何设计，对账之后差错数据如何处理，尽请期待。