Flink实战之实时风控规则引擎

问题导读：

1、怎样构建一个风控业务架构？
2、风控规则模型有哪些？
3、怎样实现Flink CEP 动态更新？

一、项目背景

目前钱大妈基于云原生大数据组件（DataWorks、MaxCompute、Flink、Hologres）构建了离线和实时数据一体化的全渠道数据中台，为各业务线提供 BI 报表及数据接口支持。除了数仓的分析场景以外，钱大妈面临着业务系统中的风控需求，例如每季度的营销费用中被不少的羊毛党薅走正常用户的利益，其中羊毛党一方面可能导致用户的口碑下降，另一方面也会影响原有的活动运营预算迅速攀升从而导致资损。钱大妈与阿里云 Flink 实时计算团队共建实时风控规则引擎，精确识别羊毛党以防营销预算流失。

图一：钱大妈实时风控流程示意图

二、业务架构

钱大妈风控业务架构如图二所示总共分为四个部分：事件接入、风险感知、风险应对、风险回溯。通过 Flink 在线 ETL 加工处理的实时用户画像标签和销售事实指标，除了作为线上 BI 指标和实时大屏数据展示，也为实时规则引擎的事件接入提供重要的数据支持。

事件接入。其中包括黑白灰名单库、画像特征数据、行为埋点数据和中台交易数据。

风险感知。策略调研后发布到规则引擎，并对告警结果进行离线回归和多渠道触达。

风险应对。对涉及到财务结算的规则提供再审核、豁免机制或人工补偿。

风险回溯。策略命中后进行统计和风险分类分级，预警离线回溯并对风控事件闭件。

图二：钱大妈实时风控业务架构图

三、规则模型

风控业务专员通过产品界面简单配置即可实时动态发布风控规则，同时对在线 Flink 作业的规则进行新增、更新以及删除，其中风控规则模型主要分为统计型规则和序列型规则，相同模型支持子规则的嵌套，不同模型之间可以通过与、或关系进行组合。

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图三：钱大妈Flink作业DAG抽象图

以下为规则组合中需要动态配置能力的配置项：

（1）分组字段。不同字段分组、多字段分组的情况在风控规则的应用中非常常见。有如下规则样例：

以用户 ID 分组："用户的下单次数"；
以用户 ID、区域 ID 作为分组："用户同一段时间内不同区域的订单数"。

（2）聚合函数。聚合函数包括业务常用的聚合逻辑，规则引擎依赖 Flink 内置丰富的累加器，并在 Accumulator 接口的基础上进行了根据需求场景的自定义实现。样例规则如下：

A 门店近 30 分钟独立消费用户数小于 100；
B 门店新客消费金额大于 300。

（3）窗口周期。窗口周期也即每个窗口的大小，如业务方可能希望在持续 30 分钟的秒杀活动周期内运行规则，或者希望重点关注异常时段。

每 30 分钟时间窗口内，单个用户发起超过 20 笔未支付订单；
凌晨 1 点至 3 点，单个用户支付订单数超 50 笔。

（4）窗口类型。为了面对不同的业务需求，我们将业务规则中常见的窗口类型集成到规则引擎内部。其中包括滑动窗口、累计窗口、甚至是无窗口（即时触发）。

（5）聚合前的过滤条件：

只对"下单事件"进行统计；
过滤门店"虚拟用户"。

（6）聚合后的过滤条件：

用户 A 在 5 分钟内下单次数 "超过 150 次"；
用户 B 在 5 分钟内购买金额 "超过 300 元"。

（7）计算表达式。风控规则的字段口径通常是需要组合计算的，我们在表达式计算和编译中集成了更轻便和更高性能的 Aviator 表达式引擎。规则样例如下：

应收金额大于 150 元（应收金额 = 商品金额合计 +运费 + 优惠合计）；
通过 POS 端支付的应收金额大于 150 元。

（8）行为序列。行为序列其实也是事件与事件之间的组合，他打破了以往风控规则只能基于单事件维度描述事实的壁垒，在事件与事件之间的事实信息也将被规则引擎捕捉。规则样例如下：

用户 A 在 5 分钟内依次做了点击、收藏、加购；
用户 B 在 30 分钟前领了优惠券，但是没有下单。

图四：实时风控规则配置业务逻辑简图

四、难点攻坚

针对规则模型的流式序列型数据，我们选择 Flink CEP 处理事件序列匹配，由于我们整个风控作业使用 Flink 实现，并且 Flink CEP 作为 Flink 官方原生支持的 Library，集成度高无需引用额外组件即可满足事件序列匹配的需求。作业预期是允许用户在产品界面上热发布规则的，但是基于开源的 Flink CEP，实现规则动态更新能力存在以下困难点：

Flink 社区的 CEP API 无法支持动态修改 Pattern 即无法满足上层规则中台、风控中台的可集成性；

Flink 社区的 CEP API 无法支持Pattern 定义事件之间的超时。

阿里云 Flink 实时计算团队和钱大妈工程师共同攻坚，在 Flink 社区发起如下两个 FLIP 提案并且在阿里云实时计算产品上面输出相应功能解决此问题：

FLIP-200 [1]：CEP 支持多规则和动态 Pattern 变更；

FLIP-228 [2]：CEP 支持 Pattern 定义事件之间的超时。

阿里云实时计算产品输出的支持多规则和动态规则变更、支持 Pattern 定义事件之间的超时以及支持基于 IterativeCondition 的累加器功能拓宽 Flink 在实时风控的能力，并且上述功能已经在钱大妈生产环境落地实践。其中 Flink CEP 动态更新 Pattern 机制中内部各组件的交互总览如下：

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图五：社区Flink CEP动态Pattern机制

风控规则由产品界面作为入口，规则写入到 Hologres 中，同时 JDBCPatternProcessorDiscover 周期性轮询发现规则的变更。其中规则表的数据结构如下：

Id：规则ID；

Version：规则对应的版本号；

Keyby：规则分组字段（如需分组）；

Pattern：CEP Pattern 序列化后的 Json 字符串；

Function：CEP 匹配后处理的 PatternProcessFunction；

Relation：统计型和规则型之间的与、或关系（前提：统计型和规则型的 ID 相同）。

图六：社区Flink动态CEP规则表

五、回顾展望

基于 Flink 的实时风控解决方案已接应用于钱大妈集团内部生产环境，在此解决方案里未引入新的技术组件和编程语言，最大化复用 Flink 资源实现实时风控场景需求，极大降低新组件引入存在的潜在运维风险。另一方面也极大降低研发团队的学习成本，高效释放实时计算的人力资源，并且对于研发和业务应用上面带来如下好处：