Aufbau einer skalierbaren Zahlungssystemarchitektur: Umfassender Leitfaden

Egal, ob Sie einen Online-Shop, einen Abonnementdienst oder eine Peer-to-Peer-Zahlungs-App betreiben – die Bewältigung wachsender Transaktionszahlen bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung einer erstklassigen Leistung ist von größter Bedeutung.

Skalierbarkeit spielt bei der Gestaltung eines Zahlungssystems eine Schlüsselrolle und stellt sicher, dass es sich problemlos an die Anforderungen der Benutzer anpassen lässt, ohne dass die Leistung darunter leidet.

In diesem Artikel werfen wir einen detaillierten Blick auf die Prinzipien und Best Practices für den Aufbau eines skalierbaren Zahlungssystems, das problemlos mit Ihrem Unternehmen wachsen kann.

Was ist ein Skalierbarkeitsattribut in der Zahlungssystemarchitektur?

Im Kontext der Softwarearchitektur bezieht sich Skalierbarkeit auf die Fähigkeit eines Systems, eine wachsende Menge an Arbeit, Daten oder Benutzern zu verwalten, ohne die Produktivität zu beeinträchtigen.

Eine skalierbare Architektur ermöglicht die Anpassung und effiziente Erweiterung eines Systems, um den Anforderungen einer wachsenden Benutzerbasis oder einer wachsenden Arbeitslast gerecht zu werden.

Der Bedarf an einer skalierbaren Infrastruktur ergibt sich aus der sich ständig verändernden Natur moderner Anwendungen und Dienste. Wenn Unternehmen wachsen, kann die Anzahl der Transaktionen und Benutzer, die auf das System zugreifen, exponentiell zunehmen.

Und ohne eine skalierbare Architektur kann es sein, dass das System Schwierigkeiten hat, mit der steigenden Auslastung Schritt zu halten, und dass es zu langsamen Reaktionszeiten, Fehlern und sogar Systemausfällen kommt.

Es gibt zwei Haupttypen der Skalierbarkeit:

• Vertikale Skalierbarkeit (Skalierung nach oben): Umfasst das Hinzufügen weiterer Ressourcen (CPU, RAM, Speicher) zu einem vorhandenen Server oder das Upgrade auf leistungsstärkere Hardware. Dieser Ansatz hat Grenzen und kann auf lange Sicht recht teuer sein. Es kann jedoch eine schnelle Lösung für Systeme bieten, bei denen kurzfristige Ressourcenengpässe auftreten.
• Horizontale Skalierbarkeit (Skalierung): Umfasst das Hinzufügen zusätzlicher Server oder Knoten zum System durch die Verteilung der Arbeitslast auf mehrere Instanzen. Dieser Ansatz ermöglicht eine nahezu lineare Skalierung und ist langfristig kostengünstiger, da Sie nur dann für zusätzliche Infrastrukturressourcen zahlen, wenn sie benötigt werden.

Den grundlegenden Zahlungsablauf verstehen und Benutzerszenarien erstellen

Bevor wir uns mit den technischen Aspekten der Skalierbarkeit befassen, ist es wichtig, den grundlegenden Zahlungsablauf zu verstehen.

Der grundlegende Zahlungsablauf umfasst eine Reihe von Schritten, wenn ein Benutzer eine Zahlungstransaktion initiiert. Dies sind Benutzerauthentifizierung, Zahlungsabwicklung, Transaktionsaufzeichnung und Bestätigung.

Durch die Identifizierung dieser Schritte können Sie Benutzerszenarien erstellen, die reale Interaktionen nachahmen und eine Grundlage für Skalierbarkeitstests bieten.

So können Sie Benutzerszenarien für das Zahlungssystem erstellen. Nehmen wir als Beispiel eine erfolgreiche Zahlung:

• Der Benutzer wählt ein Produkt/eine Dienstleistung zum Kauf aus.
• Der Benutzer meldet sich an oder erstellt ein Konto.
• Der Benutzer wählt eine Zahlungsmethode aus und gibt gültige Zahlungsdetails ein.
• Der Benutzer sendet die Zahlungsanforderung.
• Das System stellt schnell sicher, dass das Benutzerkonto über genügend Guthaben verfügt, um eine Zahlung zu veranlassen. Hier könnten schnellere Prüfungen eingesetzt werden – Kontolimits, Blacklist-Prüfungen usw.
• Der Benutzer erhält die Information, dass die Zahlung nun verarbeitet wird
• Wenn der Zahlungsabwickler die Transaktion genehmigt, wird die Auszahlung des Geldes bestätigt und Benutzer und Händler werden über den Zahlungsstatus benachrichtigt. Diese Aktion wird zeitlich verzögert, da für komplexe Prüfungen wie Betrugserkennung oder die Kommunikation mit einem Zahlungsanbieter mehr Zeit benötigt wird.

Einrichten nichtfunktionaler Anforderungen: DAU, Datenlast, Latenz

Um skalierbare Zahlungslösungen zu entwerfen, ist es entscheidend, nichtfunktionale Anforderungen festzulegen.

Diese Anforderungen definieren die Fähigkeiten und Leistungsmerkmale des Systems, die für die Erfüllung der Benutzererwartungen und Geschäftsziele unerlässlich sind.

Die drei wichtigsten nichtfunktionalen Anforderungen an ein Zahlungssystem sind:

• Täglich aktive Benutzer (DAU): Schätzen Sie die Anzahl der aktiven Benutzer, die Ihr System regelmäßig verarbeiten kann. Dies hilft Ihnen, die erwartete Belastung des Systems zu ermitteln.
• Daten laden: Verstehen Sie die Menge der vom Zahlungssystem generierten und verarbeiteten Daten. Dazu gehören Benutzerprofile, Transaktionsverlauf und andere relevante Informationen.
• Latenz: Definieren Sie akzeptable Antwortzeiten für verschiedene Vorgänge innerhalb des Systems. Eine geringe Latenz ist für ein gutes Benutzererlebnis von entscheidender Bedeutung.

Analyse der Integrationen mit bereitgestelltem SLA. Informationen zu Anbieterlimits erhalten

Ein Zahlungssystem basiert häufig auf Integrationen von Drittanbietern, beispielsweise Zahlungsgateways und externen Diensten.

Analysieren Sie die von diesen Integrationen bereitgestellten Service Level Agreements (SLAs), um deren Leistungsgarantien und -beschränkungen zu verstehen.

Mithilfe dieser Informationen können Sie potenzielle Fehlerquellen identifizieren und Problemumgehungen entwickeln, um einen reibungslosen Ablauf zu gewährleisten.

Hier sind einige Schritte, die Ihnen bei der Durchführung dieser Analyse helfen:

1. Identifizieren Sie Integrationspunkte: Für die Zahlungsabwicklung verwendete Dienste von Drittanbietern auflisten.
2. Erhalten Sie SLAs von Anbietern: Sammeln Sie Service-Level-Agreements von Anbietern.
3. Bewerten Sie Betriebszeit und Zuverlässigkeit: Überprüfen Sie die Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit des Anbieters.
4. Bewerten Sie die Reaktionszeiten: Analysieren Sie die Reaktionszeitverpflichtungen des Anbieters.
5. Überprüfen Sie die Erfolgsquote der Transaktionen: Berücksichtigen Sie die Erfolgsquote der von Anbietern verarbeiteten Transaktionen.
6. Überprüfen Sie die Skalierbarkeit und Grenzen: Überprüfen Sie die Kapazität des Anbieters für die Bewältigung der erhöhten Arbeitslast.
7. Untersuchen Sie Sicherheit und Compliance: Stellen Sie sicher, dass Anbieter Sicherheits- und Compliance-Standards einhalten.
8. Berücksichtigen Sie Support und Dokumentation: Anbieterunterstützung und API-Dokumentation bewerten.

Mögliche Engpässe finden. Erstellen eines Skalierbarkeitsplans für persistente Speicher und Recheninstanzen

Das Erkennen potenzieller Engpässe ist ein entscheidender Schritt bei der Entwicklung skalierbarer Zahlungslösungen. An verschiedenen Stellen im System können Engpässe auftreten und die Gesamtleistung beeinträchtigen. Zu den häufigsten Bereichen, auf die man sich konzentrieren sollte, gehören jedoch:

• Persistente Speicher: Optimieren Sie Datenbankabfragen und berücksichtigen Sie die Skalierbarkeit von Datenbank-Sharding oder Lesereplikaten, um Daten effektiv zu verteilen und bereitzustellen.
• Compute-Instanzen: Implementieren Sie Mechanismen zur automatischen Skalierung, um Ressourcen je nach Bedarf dynamisch anzupassen und eine effiziente Nutzung der Rechenleistung zu gewährleisten.

Implementierung der Skalierbarkeit für Hot Spots mithilfe einer großen Auswahl an Tools

Um die Skalierbarkeit für Hotspots (Bereiche mit hoher Auslastung) in Ihrem Zahlungssystem zu verbessern, sollten Sie die folgenden Tools und Techniken in Betracht ziehen:

• Vertikale vs. horizontale Skalierung: Verstehen Sie die Unterschiede zwischen der Skalierung (Hinzufügen von Ressourcen zu vorhandenen Servern) und der Skalierung (Hinzufügen weiterer Server) und wählen Sie die geeignete Strategie.
• Serviceorientierte und/oder Microservice-Architektur: Durch die Einführung einer modularen Architektur können Sie einzelne Komponenten unabhängig voneinander skalieren.
• Load Balancer: Implementieren Sie Lastausgleichstechniken, um eingehende Anforderungen gleichmäßig auf mehrere Server zu verteilen.
• Festlegung von Skalierungsmetriken: Definieren Sie klare Metriken, um die Leistung des Systems zu überwachen und bei Bedarf Skalierungsaktionen auszulösen.
• Automatische Skalierung der Verarbeitungseinheiten: Verwenden Sie die automatische Skalierung, um die Anzahl der Verarbeitungseinheiten je nach Bedarf anzupassen.
• Serverloses Muster: Wenden Sie serverloses Computing für bestimmte Aufgaben an, um den Betriebsaufwand zu reduzieren und die Skalierbarkeit zu verbessern.
• Caching-Strategien: Verwenden Sie Caching-Mechanismen, um häufig aufgerufene Daten zu speichern und die Belastung der Datenbanken zu verringern.
• Datenbankreplikation: Richten Sie die Datenbankreplikation ein, um die Datenverfügbarkeit sicherzustellen und Lesevorgänge zu verteilen.
• Kommunikation zwischen Diensten über Warteschlangen und Nachrichtenbroker: Implementieren Sie asynchrone Kommunikationsmuster, um Dienste zu entkoppeln und die Systemstabilität zu verbessern.
• API Gateway und CQRS-Muster: Verwenden Sie API-Gateways, um Anfragen zu verwalten und Command Query Responsibility Segregation (CQRS) für bessere Leistung und Skalierbarkeit zu implementieren.
• Anwendung von Scalable CDN: Nutzen Sie Content Delivery Networks (CDNs), um statische und dynamische Assets effizient zwischenzuspeichern und bereitzustellen und so die Serverlast zu reduzieren.

Implementierung eines Lightweight API Payment Worker und Transaktionsverarbeitungsdienstes

Um die Skalierbarkeit weiter zu verbessern, sollten Sie die Einführung eines einfachen API-Zahlungs-Worker- und Transaktionsverarbeitungsdienstes in Betracht ziehen.

Ein leichtgewichtiger API-Zahlungsarbeiter ist eine spezielle Komponente, die dazu dient, ressourcenintensive zahlungsbezogene Aufgaben aus dem Hauptanwendungsfluss auszulagern.

Anstatt Zahlungsanfragen synchron zu verarbeiten, wobei jede Zahlungsaktion in Echtzeit abgewickelt wird, verarbeitet der Mitarbeiter Aufgaben asynchron.

Dies bedeutet, dass die Hauptanwendung die Zahlungsanforderung schnell bestätigen und ihren Betrieb fortsetzen kann, während der Mitarbeiter die komplexe Zahlungsabwicklung im Hintergrund abwickelt.

Der Transaktionsverarbeitungsdienst wiederum ist für die Validierung und Verarbeitung von Transaktionen verantwortlich, um sicherzustellen, dass sie korrekt und sicher abgeschlossen werden.

Zusammen bilden diese Komponenten ein robustes Zahlungssystem, das den wachsenden Anforderungen in der digitalen Landschaft gerecht wird.

Abschluss

Die Gestaltung eines Zahlungssystems unter Berücksichtigung der Skalierbarkeit ist ein entscheidender Aspekt beim Aufbau einer erfolgreichen Online-Plattform oder -Anwendung.

Indem Sie die Skalierbarkeitsattribute der Architektur verstehen, nichtfunktionale Anforderungen festlegen und eine große Auswahl an Tools und Mustern verwenden, können Sie ein Zahlungssystem aufbauen, das problemlos an Ihre Geschäftsanforderungen angepasst werden kann.

Bedenken Sie jedoch, dass Skalierbarkeit ein kontrollierter Prozess ist. Vergessen Sie nicht, die Leistung des Systems regelmäßig zu überwachen, Lasttests durchzuführen und es kontinuierlich zu verbessern, um die besten Ergebnisse zu erzielen.

Sind Sie bereit, Ihr Zahlungssystem auf die nächste Stufe zu heben? Bei SCAND ist unser Expertenteam auf die Entwicklung skalierbarer und sicherer Zahlungslösungen spezialisiert, die auf Ihre individuellen Geschäftsanforderungen zugeschnitten sind.

Egal, ob Sie ein Startup oder ein etabliertes Unternehmen sind, wir verfügen über die Erfahrung und das Fachwissen, um ein Zahlungssystem zu entwickeln, das Ihren wachsenden Anforderungen gerecht wird.