🛡️ Resilient Payment Gateway

Status: ✅ Concluído (Fase 5) Arquitetura: Microsserviços Event-Driven Foco: Alta Concorrência, Resiliência, Observabilidade e Otimização de Recursos (AWS Free Tier).

🎯 Contexto do Projeto

Este é um sistema de Core Banking distribuído, desenvolvido para processar transações financeiras com alta disponibilidade e observabilidade, rodando sob restrições severas de recursos (AWS Free Tier - 1GB RAM).

O objetivo principal é manter o código limpo, garantir a cobertura de testes e manter a eficiência de recursos para que o deploy na nuvem permaneça estável.

🏗️ Arquitetura

O sistema segue uma arquitetura de Microsserviços Event-Driven:

1. Core Banking Service (Producer): Responsável por gestão de carteiras (Wallets), usuários e execução da transação. Realiza chamadas síncronas para um "Autorizador Externo" (mock) e publica eventos de transação no RabbitMQ.
2. Notification Service (Consumer): Consome eventos de transação concluída e simula o envio de notificações (e-mail/SMS) de forma assíncrona.

graph TD
    subgraph "External World (Drivers)"
        API[REST Controller]
        Grafana[Grafana Dashboards]
    end

    subgraph "Core Banking Service (Hexagon)"
        InputPort[Transfer UseCase]
        Domain[Wallet Domain Entity]
        Service[Transfer Service]
        Producer[RabbitMQ Producer]
        Listener[Transactional Event Listener]
    end

    subgraph "Notification Service (Hexagon)"
        Consumer[RabbitMQ Consumer]
        NotifService[Notification Service]
        NotifDB[(Notification DB)]
    end

    subgraph "Infrastructure (Driven)"
        DB[(PostgreSQL)]
        Auth[Authorizer API]
        Queue[RabbitMQ]
        Prometheus[Prometheus]
    end

    API --> InputPort
    InputPort --> Service
    Service --> Domain
    Service --> DB
    Service -- Circuit Breaker --> Auth
    Service -- Publish Event --> Listener
    Listener -- Async Event (After Commit) --> Producer
    Producer --> Queue
    Queue --> Consumer
    Consumer --> NotifService
    NotifService --> NotifDB

    Prometheus -- Scrape Metrics --> Service
    Prometheus -- Scrape Metrics --> NotifService
    Grafana -- Query --> Prometheus

🛠️ Tech Stack

• Language: Java 21
• Framework: Spring Boot 3 (Web, Data JPA, Validation, Actuator)
• Database: PostgreSQL 15 (Instância única com databases segregados: db_core_banking e db_notification).
• Messaging: RabbitMQ (Exchange: transaction-exchange, Queue: notification-queue).
• Resilience: Resilience4j (Circuit Breaker implementado na comunicação com o Autorizador Externo).
• Observability: Prometheus (coleta de métricas JVM e Micrometer) e Grafana (Dashboards).
• Testing: JUnit 5, Mockito e Testcontainers (Integração real com Postgres e RabbitMQ).

☁️ Infraestrutura & DevOps (Critical Constraints)

• Environment: AWS EC2 t2.micro (1 vCPU, 1GB RAM).
• CI/CD: Pipeline automatizado via GitHub Actions.
  • CI: Build e Testes de Integração com Testcontainers a cada push.
  • CD: Build de imagens Docker e Push automático para o Docker Hub na branch main.
• Containerization: Docker & Docker Compose.
• IaC: Terraform com LocalStack para simulação de ambiente AWS e Backend Remoto (S3).
• Optimization: Devido à baixa memória, todos os serviços Java rodam com a flag JAVA_TOOL_OPTIONS="-Xms128m -Xmx300m" para evitar OOM Kills. As imagens Docker utilizam base Alpine para serem mais leves.
• Security: Credenciais de banco e broker são injetadas via variáveis de ambiente (.env).

🔄 Fluxo de Transação (Caminho Feliz)

1. API recebe POST /transfer.
2. Valida saldo da carteira de origem.
3. Chama Autorizador Externo (protegido por Circuit Breaker).
4. Persiste a transação no Postgres (Atomicidade).
5. Transactional Event Listener: Após o commit bem-sucedido no banco, publica o evento TransactionSuccessEvent no RabbitMQ.
6. Notification Service consome o evento, processa e envia o ACK manual para o RabbitMQ.

💡 Decisões Técnicas Chave (Deep Dive)

1. Controle de Concorrência (Optimistic Locking)

Para evitar o problema de Lost Update (duas transações debitando a mesma carteira simultaneamente), utilizei a estratégia de Optimistic Locking com JPA (@Version).

2. Resiliência com Circuit Breaker (Fail Fast)

Antes de efetivar uma transferência, o sistema consulta um Autorizador Externo. Se a taxa de erros ultrapassar 50%, o circuito abre e o sistema falha imediatamente (Fail Fast), protegendo o Core.

3. Consistência Eventual e Transactional Outbox (Simulado)

Utilizei @TransactionalEventListener(phase = AFTER_COMMIT) para garantir que eventos só sejam enviados ao RabbitMQ se a transação no banco de dados for confirmada. Isso evita inconsistências onde uma mensagem é enviada mas a transação falha (rollback).

4. Confiabilidade no Consumo (Manual ACK)

O Notification Service utiliza AcknowledgeMode.MANUAL. A mensagem só é removida da fila após o processamento completo e bem-sucedido. Em caso de erro, a mensagem retorna para a fila (NACK com requeue) ou vai para uma Dead Letter Queue (DLQ), garantindo At-Least-Once Delivery.

5. Idempotência

O consumidor verifica se a notificação já foi processada para o ID da transação (Chave de Idempotência), garantindo que mensagens duplicadas (comuns em sistemas distribuídos) não gerem envios duplicados.

6. Observabilidade Centralizada

Prometheus coleta métricas expostas pelo Spring Boot Actuator e o Grafana exibe dashboards de performance (JVM, CPU, Latência HTTP) e métricas de negócio.

🧪 Estratégia de Testes

A qualidade é garantida através da Pirâmide de Testes, cobrindo >83% do código no Core Banking:

🚀 Como Rodar Localmente

1. Configurar Variáveis de Ambiente:

   cp .env.example .env

2. Subir a Infraestrutura:

   docker-compose up -d

3. Executar os Serviços:

   # Terminal 1
   cd core-banking-service && ./mvnw spring-boot:run
   
   # Terminal 2
   cd notification-service && ./mvnw spring-boot:run

4. Acessar Dashboards:

   • Grafana: http://localhost:3000
   • Prometheus: http://localhost:9090

☁️ Como Rodar em Produção (Docker)

Para ambientes de produção (como EC2), utilize o arquivo docker-compose-prod.yml.

1. Configurar Variáveis de Ambiente no Servidor: Crie o arquivo .env no servidor com as senhas seguras de produção.

2. Subir a Stack Completa:

   docker-compose -f docker-compose-prod.yml up -d

🏗️ Infraestrutura como Código (Terraform + LocalStack)

Este projeto utiliza Terraform para gerenciar a infraestrutura como código (IaC), permitindo a criação de um ambiente AWS simulado localmente com LocalStack. Isso garante que o desenvolvimento da infraestrutura seja rápido, gratuito e consistente.

Pré-requisitos

1. Docker e Docker Compose: Essenciais para rodar o ambiente local.
2. Terraform: Instale o Terraform para sua plataforma.

Como Usar

1. Subir o Ambiente Local: Na raiz do projeto, use o arquivo docker-compose.yml para iniciar todos os serviços, incluindo banco de dados, mensageria e o LocalStack.

   docker-compose up -d

2. Criar o Backend Remoto: Antes de inicializar o Terraform, é necessário criar o bucket S3 e a tabela DynamoDB no LocalStack para armazenar o estado de forma segura. Execute o script no container do aws-cli:

   docker-compose exec aws-cli sh /scripts/create-backend.sh

3. Inicializar o Terraform: Navegue até a pasta infra e execute init para que o Terraform baixe os plugins necessários e configure o backend S3.

   cd infra
   terraform init

4. Planejar e Aplicar a Infraestrutura: Use plan para ver o que será criado e apply para executar a criação dos recursos (VPC, EC2, etc.) no LocalStack.

   # Veja o que será criado (opcional, mas recomendado)
   terraform plan
   
   # Aplique a configuração e digite "yes" para confirmar
   terraform apply

   Ao final, o Terraform terá "criado" a infraestrutura AWS no seu ambiente Docker e o script setup.sh terá sido configurado para rodar na EC2 simulada.

5. Destruir a Infraestrutura (Opcional): Para remover todos os recursos criados pelo Terraform no LocalStack:

   terraform destroy

📊 Resultados de Testes de Carga (k6)

Adicionei um script test-carga.js para validar a capacidade da aplicação. Abaixo estão os resultados comparativos:

1. Com Limites de Memória (Produção)

Configuração: -Xms128m -Xmx300m

• Throughput: ~1430 req/s
• Latência Média: 139.13ms
• P95: 183.43ms

TOTAL RESULTS 

    checks_total.......: 43117  1430.986548/s
    checks_succeeded...: 10.02% 4324 out of 43117
    checks_failed......: 89.97% 38793 out of 43117

    ✗ transacao aprovada
      ↳  10% — ✓ 4324 / ✗ 38793

    HTTP
    http_req_duration..............: avg=139.13ms min=3.97ms med=134.21ms max=1.07s p(90)=158.59ms p(95)=183.43ms
      { expected_response:true }...: avg=140.74ms min=6.4ms  med=134.97ms max=1.07s p(90)=155.84ms p(95)=163.04ms
    http_req_failed................: 89.97% 38793 out of 43117
    http_reqs......................: 43117  1430.986548/s

2. Sem Limites de Memória

• Throughput: ~1506 req/s
• Latência Média: 132.27ms
• P95: 180.61ms

TOTAL RESULTS 

    checks_total.......: 45379  1506.785574/s
    checks_succeeded...: 10.02% 4548 out of 45379
    checks_failed......: 89.97% 40831 out of 45379

    ✗ transacao aprovada
      ↳  10% — ✓ 4548 / 40831

    HTTP
    http_req_duration..............: avg=132.27ms min=4.03ms med=129.13ms max=630.06ms p(90)=150.47ms p(95)=180.61ms
      { expected_response:true }...: avg=133.34ms min=4.93ms med=129.85ms max=384.29ms p(90)=147.32ms p(95)=155.99ms
    http_req_failed................: 89.97% 40831 out of 45379
    http_reqs......................: 45379  1506.785574/s

✅ Roadmap Concluído

• [x] Implementar Core Banking (Débito/Crédito).
• [x] Implementar Optimistic Locking (Concorrência).
• [x] Integração com Autorizador Externo (Feign + Resilience4j).
• [x] Publicação de Eventos no RabbitMQ (Producer).
• [x] Implementar Worker de Notificação (Consumer Assíncrono).
• [x] Implementar Idempotência (Chave única por transação).
• [x] Implementar Transactional Event Listener (Consistência).
• [x] Implementar Manual ACK no Consumer (Confiabilidade).
• [x] Aumentar cobertura de testes para >80%.
• [x] Adicionar Observabilidade (Prometheus + Grafana).
• [x] Otimização para Cloud (Docker Alpine, JVM Tuning).
• [x] Deploy em Infraestrutura Cloud (AWS EC2).
• [x] Pipeline CI/CD (GitHub Actions + Testcontainers).
• [x] Infraestrutura como Código com Terraform e LocalStack.
• [x] Configuração de Backend Remoto (S3) para o Terraform.

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