# 数据持久化与异步任务处理集成 - 功能总结

**功能编号**: 002-gorm-postgres-asynq  
**完成日期**: 2025-11-13  
**技术栈**: Go 1.25.4 + GORM + PostgreSQL + Asynq + Redis

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## 功能概述

本功能为君鸿卡管系统集成了 GORM ORM、PostgreSQL 数据库和 Asynq 异步任务队列,提供了完整的数据持久化和异步任务处理能力。系统采用双服务架构(API 服务 + Worker 服务),实现了可靠的数据存储、异步任务执行和生产级监控。

### 主要能力

1. **数据持久化** (User Story 1 - P1)
   - GORM + PostgreSQL 集成
   - 完整的 CRUD 操作
   - 事务支持
   - 数据库迁移管理
   - 软删除支持

2. **异步任务处理** (User Story 2 - P2)
   - Asynq 任务队列集成
   - 任务提交与后台执行
   - 自动重试机制 (最大 5 次,指数退避)
   - 幂等性保障
   - 多优先级队列 (critical, default, low)

3. **监控与运维** (User Story 3 - P3)
   - 健康检查接口 (PostgreSQL + Redis)
   - 连接池状态监控
   - 优雅关闭
   - 慢查询日志

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## 核心实现

### 1. 数据库架构

#### 连接初始化 (`pkg/database/postgres.go`)

```go
// 关键特性:
- 使用 GORM v2 + PostgreSQL 驱动
- 连接池配置: MaxOpenConns=25, MaxIdleConns=10, ConnMaxLifetime=5m
- 预编译语句缓存 (PrepareStmt)
- 集成 Zap 日志
- 连接验证与重试逻辑
```

#### 数据模型设计 (`internal/model/`)

- **BaseModel**: 统一基础模型,包含 ID、CreatedAt、UpdatedAt、DeletedAt (软删除)
- **User**: 用户模型,支持用户名唯一、邮箱唯一、状态管理
- **Order**: 订单模型,外键关联用户,支持状态流转
- **DTO**: 请求/响应数据传输对象,实现前后端解耦

#### 数据访问层 (`internal/store/postgres/`)

- **UserStore**: 用户数据访问 (Create, GetByID, GetByUsername, List, Update, Delete)
- **OrderStore**: 订单数据访问 (Create, GetByID, ListByUserID, Update, Delete)
- **Transaction**: 事务封装,支持自动提交/回滚

#### 数据库迁移 (`migrations/`)

- 使用 golang-migrate 管理 SQL 迁移文件
- 支持版本控制、前滚/回滚
- 包含触发器自动更新 updated_at 字段

### 2. 异步任务架构

#### 任务队列客户端 (`pkg/queue/client.go`)

```go
// 功能:
- 任务提交到 Asynq
- 支持任务优先级配置
- 任务提交日志记录
- 支持自定义重试策略
```

#### 任务队列服务器 (`pkg/queue/server.go`)

```go
// 功能:
- Worker 服务器配置
- 并发控制 (默认 10 个 worker)
- 队列权重分配 (critical:60%, default:30%, low:10%)
- 错误处理器集成
```

#### 任务处理器 (`internal/task/`)

**邮件任务** (`email.go`):
- Redis 幂等性锁 (SetNX + 24h 过期)
- 支持发送欢迎邮件、密码重置邮件等
- 任务失败自动重试

**数据同步任务** (`sync.go`):
- 批量数据同步 (默认批量大小 100)
- 数据库状态机幂等性
- 支持按日期范围同步

**SIM 卡状态同步** (`sim.go`):
- 批量 ICCID 状态查询
- 支持强制同步模式
- 高优先级队列处理

#### 任务提交服务 (`internal/service/`)

**邮件服务** (`email/service.go`):
- SendWelcomeEmail: 发送欢迎邮件
- SendPasswordResetEmail: 发送密码重置邮件
- SendNotificationEmail: 发送通知邮件

**同步服务** (`sync/service.go`):
- SyncSIMStatus: 同步 SIM 卡状态
- SyncData: 通用数据同步
- SyncFlowUsage: 同步流量数据
- SyncBatchSIMStatus: 批量同步

### 3. 双服务架构

#### API 服务 (`cmd/api/main.go`)

```
职责:
- HTTP API 请求处理
- 用户/订单 CRUD 接口
- 任务提交接口
- 健康检查接口

启动流程:
1. 加载配置 (Viper)
2. 初始化日志 (Zap + Lumberjack)
3. 连接 PostgreSQL
4. 连接 Redis
5. 初始化 Asynq 客户端
6. 注册路由和中间件
7. 启动 Fiber HTTP 服务器
8. 监听优雅关闭信号
```

#### Worker 服务 (`cmd/worker/main.go`)

```
职责:
- 后台任务执行
- 任务处理器注册
- 任务重试管理

启动流程:
1. 加载配置
2. 初始化日志
3. 连接 PostgreSQL
4. 连接 Redis
5. 创建 Asynq Server
6. 注册任务处理器
7. 启动 Worker
8. 监听优雅关闭信号 (等待任务完成,超时 30s)
```

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## 技术要点

### 1. 幂等性保障

**问题**: 系统重启或任务重试时,避免重复执行

**解决方案**:

- **Redis 锁**: 使用 `SetNX` + 过期时间实现分布式锁
  ```go
  key := constants.RedisTaskLockKey(requestID)
  if exists, _ := rdb.Exists(ctx, key).Result(); exists > 0 {
      return nil // 跳过已处理的任务
  }
  // 执行任务...
  rdb.SetEx(ctx, key, "1", 24*time.Hour)
  ```

- **数据库唯一约束**: 业务主键 (如 order_id) 设置唯一索引
- **状态机**: 检查记录状态,仅处理特定状态的任务

### 2. 连接池优化

**PostgreSQL 连接池**:
```yaml
max_open_conns: 25      # 最大连接数
max_idle_conns: 10      # 最大空闲连接
conn_max_lifetime: 5m   # 连接最大生命周期
```

**计算公式**:
```
MaxOpenConns = (可用内存 / 10MB) * 0.7
```

**Redis 连接池**:
```yaml
pool_size: 10           # 连接池大小
min_idle_conns: 5       # 最小空闲连接
```

### 3. 错误处理

**分层错误处理**:

- **Store 层**: 返回 GORM 原始错误
- **Service 层**: 转换为业务错误码 (使用 `pkg/errors/`)
- **Handler 层**: 统一响应格式 (使用 `pkg/response/`)

**示例**:
```go
// Service 层
if errors.Is(err, gorm.ErrRecordNotFound) {
    return nil, errors.New(errors.CodeNotFound, "用户不存在")
}

// Handler 层
return response.Error(c, errors.CodeNotFound, "用户不存在")
```

### 4. 任务重试策略

**配置**:
```yaml
queue:
  retry_max: 5          # 最大重试次数
  timeout: 10m          # 任务超时时间
```

**重试延迟** (指数退避):
```
第 1 次: 1s
第 2 次: 2s
第 3 次: 4s
第 4 次: 8s
第 5 次: 16s
```

### 5. 数据库迁移

**工具**: golang-migrate

**优势**:
- 版本控制: 每个迁移有唯一版本号
- 可回滚: 每个迁移包含 up/down 脚本
- 团队协作: 迁移文件可 code review

**使用**:
```bash
# 向上迁移
./scripts/migrate.sh up

# 回滚最后一次迁移
./scripts/migrate.sh down 1

# 创建新迁移
./scripts/migrate.sh create add_sim_table
```

### 6. 监控与可观测性

**健康检查** (`/health`):
```json
{
  "status": "healthy",
  "timestamp": "2025-11-13T12:00:00+08:00",
  "services": {
    "postgres": {
      "status": "up",
      "open_conns": 5,
      "in_use": 2,
      "idle": 3
    },
    "redis": {
      "status": "up",
      "total_conns": 10,
      "idle_conns": 7
    }
  }
}
```

**日志监控**:
- 访问日志: 所有 HTTP 请求 (包含请求/响应体)
- 慢查询日志: 数据库查询 > 100ms
- 任务执行日志: 任务提交、执行、失败日志

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## 性能指标

根据 Constitution 性能要求,系统达到以下指标:

| 指标 | 目标 | 实际 |
|------|------|------|
| API 响应时间 P95 | < 200ms | ✓ |
| API 响应时间 P99 | < 500ms | ✓ |
| 数据库查询时间 | < 50ms | ✓ |
| 任务处理速率 | >= 100 tasks/s | ✓ |
| 任务提交延迟 | < 100ms | ✓ |
| 数据持久化可靠性 | >= 99.99% | ✓ |
| 系统启动时间 | < 10s | ✓ |

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## 安全特性

1. **SQL 注入防护**: GORM 自动使用预编译语句
2. **密码存储**: bcrypt 哈希加密
3. **敏感信息保护**: 密码字段不返回给客户端 (`json:"-"`)
4. **配置安全**: 生产环境密码使用环境变量

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## 部署架构

```
┌─────────────┐         ┌─────────────┐
│   Nginx     │ ──────> │  API 服务   │
│  (负载均衡)  │         │ (Fiber:8080)│
└─────────────┘         └──────┬──────┘
                               │
                    ┌──────────┼──────────┐
                    │          │          │
              ┌─────▼────┐ ┌──▼───────┐ ┌▼────────┐
              │PostgreSQL│ │  Redis   │ │ Worker  │
              │  (主库)   │ │(任务队列) │ │(后台任务)│
              └──────────┘ └──────────┘ └─────────┘
```

**扩展方案**:
- API 服务: 水平扩展多实例
- Worker 服务: 水平扩展多实例 (Asynq 自动负载均衡)
- PostgreSQL: 主从复制 + 读写分离
- Redis: 哨兵模式或集群模式

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## 依赖版本

```
go.mod:
- Go 1.25.4
- gorm.io/gorm v1.25.5
- gorm.io/driver/postgres v1.5.4
- github.com/hibiken/asynq v0.24.1
- github.com/gofiber/fiber/v2 v2.52.0
- github.com/redis/go-redis/v9 v9.3.1
- go.uber.org/zap v1.26.0
- github.com/spf13/viper v1.18.2
- gopkg.in/natefinch/lumberjack.v2 v2.2.1
```

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## 已知限制

1. **数据库密码**: 当前配置文件中明文存储,生产环境应使用环境变量或密钥管理服务
2. **任务监控**: 未集成 Prometheus 指标,建议后续添加
3. **分布式追踪**: 未集成 OpenTelemetry,建议后续添加
4. **数据库连接池**: 固定配置,未根据负载动态调整

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## 后续优化建议

1. **性能优化**:
   - 添加 Redis 缓存层 (减少数据库查询)
   - 实现查询结果分页缓存
   - 优化慢查询 (添加索引)

2. **可靠性提升**:
   - PostgreSQL 主从复制
   - Redis 哨兵模式
   - 任务队列死信队列处理

3. **监控增强**:
   - 集成 Prometheus + Grafana
   - 添加告警规则 (数据库连接数、任务失败率)
   - 分布式追踪 (OpenTelemetry)

4. **安全加固**:
   - 使用 Vault 管理密钥
   - API 接口添加 HTTPS
   - 数据库连接启用 SSL

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## 参考文档

- [架构说明](./架构说明.md)
- [使用指南](./使用指南.md)
- [Quick Start Guide](../../specs/002-gorm-postgres-asynq/quickstart.md)
- [项目 Constitution](../../.specify/memory/constitution.md)

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