近年來，隨著移動支付的高速發(fā)展，銀行機構(gòu)對核心系統(tǒng)穩(wěn)定性的追求越來越高。例如，應(yīng)用層面要求隨時隨地可交易，而且需支持海量用戶的高并發(fā)訪問，對性能和交易時延的要求很高。同時，銀行數(shù)據(jù)大集中的實現(xiàn)對數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠性的要求也愈發(fā)嚴苛，如要求7×24小時業(yè)務(wù)在線交易、數(shù)據(jù)不丟失等。面對上述變化，銀行關(guān)鍵系統(tǒng)的容災(zāi)方案開始逐步從傳統(tǒng)的“高端存儲主備容災(zāi)方案”向“全閃存雙活方案”演化，即通過全閃存大幅降低交易時延，通過雙活實現(xiàn)系統(tǒng)架構(gòu)層面尤其是存儲層面的自動切換，進而提升系統(tǒng)的冗余度和業(yè)務(wù)連續(xù)性水平。基于上述理念，華為公司順應(yīng)高端存儲架構(gòu)的演進趨勢，創(chuàng)新推出了針對銀行核心系統(tǒng)的全閃存雙活解決方案，并結(jié)合業(yè)界實踐進一步驗證了上述方案的可行性。
一、探秘全閃存雙活解決方案架構(gòu)
面向銀行機構(gòu)對業(yè)務(wù)連續(xù)性的極致需求，華為公司推出的金融核心系統(tǒng)容災(zāi)方案重點提供了兩種架構(gòu)，且上述架構(gòu)均采用了關(guān)鍵的雙活存儲技術(shù)及實現(xiàn)雙活極為重要的高端存儲設(shè)備。
方案一：
生產(chǎn)中心高端全閃存雙活-同城復(fù)制方案如圖1所示。在該方案中，生產(chǎn)中心部署兩套高端全閃存存儲，實現(xiàn)存儲雙活，并結(jié)合主機集群實現(xiàn)了生產(chǎn)中心應(yīng)用、主機、數(shù)據(jù)庫、SAN網(wǎng)絡(luò)和存儲的系統(tǒng)級冗余，且任意設(shè)備發(fā)生故障均可以實現(xiàn)自動切換，確保業(yè)務(wù)零中斷。同時，通過在生產(chǎn)中心與同城災(zāi)備數(shù)據(jù)中心間采用同步或異步復(fù)制方案，不僅實現(xiàn)了同城容災(zāi)保護，還針對異地數(shù)據(jù)中心實現(xiàn)了分鐘級RPO�？傮w而言，該方案基于本地雙活可充分滿足銀行系統(tǒng)對高可靠性的要求，適用于大多數(shù)國內(nèi)金融機構(gòu)。
圖1 生產(chǎn)中心高端全閃存雙活-同城復(fù)制方案
方案二：
同城雙活-異地復(fù)制方案如圖2所示。該方案通過在生產(chǎn)中心部署一臺高端存儲、同城數(shù)據(jù)中心部署一套高端存儲，可實現(xiàn)存儲設(shè)備的跨數(shù)據(jù)中心雙活，即同城雙活，而異地數(shù)據(jù)中心則可以通過存儲復(fù)制實現(xiàn)容災(zāi)。其中，生產(chǎn)中心到同城數(shù)據(jù)中心采用裸光纖鏈路，距離一般要求在100千米以內(nèi)。該方案最大的技術(shù)亮點是存儲實現(xiàn)了同城雙活，生產(chǎn)中心的存儲A發(fā)生任意故障，業(yè)務(wù)請求均可自動切換到同城災(zāi)備的存儲B當(dāng)中。相對于同步復(fù)制，該方案實現(xiàn)了存儲層的RTO=0，且與方案一相比，該方案可為生產(chǎn)中心節(jié)省一臺存儲設(shè)備的投資。
圖2 同城雙活-異地復(fù)制方案
二、存儲陣列雙活架構(gòu)及關(guān)鍵能力
在架構(gòu)層面，金融核心系統(tǒng)容災(zāi)方案通過在存儲列陣中部署兩臺高端存儲形成雙活關(guān)系，支持SAN和NAS一體化雙活。其中，SAN雙活通過將高端存儲與多路徑虛擬化技術(shù)相結(jié)合，可針對一個雙活LUN對，將兩臺存儲的兩個LUN對主機上報同一個LUNWWN，并將主機多路徑識別為同一個邏輯對象生成“盤符”，進而實現(xiàn)雙倍路徑、單存儲故障以及多路徑自動切換。此外，在數(shù)據(jù)層面，該方案還基于高端存儲實現(xiàn)了雙寫流程，可有效確保兩份數(shù)據(jù)的一致性。
雙活架構(gòu)實現(xiàn)的主要價值如下：
- 一是RPO=0，RTO≈0，即如果A存儲發(fā)生故障，路徑將自動切換到B存儲，并在5～10秒內(nèi)完成快速切換。
- 二是存儲陣列直接雙活，無須網(wǎng)關(guān)設(shè)備，從而大幅降低了組網(wǎng)復(fù)雜度和采購成本，縮短網(wǎng)關(guān)時延。
- 三是SAN雙活采用Active-Active負載均衡架構(gòu)(以下簡稱“A-A架構(gòu)”)，支持兩臺存儲同時對外提供服務(wù)。
- 四是NAS雙活基于A-A架構(gòu)，支持兩臺存儲的文件系統(tǒng)同時對外提供服務(wù)，且一旦發(fā)生任何設(shè)備級故障，將引發(fā)文件系統(tǒng)自動切換。
三、高端存儲架構(gòu)及關(guān)鍵能力
經(jīng)過20余年的戰(zhàn)略投入和持續(xù)積累，華為新一代高端存儲以“極致可靠”為核心目標，在硬件架構(gòu)和軟件架構(gòu)層面均實現(xiàn)了重大突破。華為高端存儲架構(gòu)如圖3所示。
圖3 華為高端存儲架構(gòu)
- 一是業(yè)務(wù)零中斷，即基于SmartMatrix3.0四控全互聯(lián)、跨引擎八控互聯(lián)，實現(xiàn)了硬件架構(gòu)全互聯(lián)、引擎內(nèi)“1+3”冗余，確保業(yè)務(wù)不中斷。
- 二是實現(xiàn)故障零感知，即通過前端共享接口卡、全局負載均衡、RAID2.0盤負載均衡等關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)了端到端的A-A架構(gòu)。
- 三是基于獨有的前端共享接口卡，即便有任意控制器發(fā)生故障需進行芯片級切換，也可使主機鏈路不中斷、業(yè)務(wù)無感知。
- 四是支持SAN和NAS一體化存儲，尤其Dorado NAS功能提升明顯，可充分適配金融海量小文件NAS場景，并能夠高效滿足性能和低時延要求。同時，容器存儲采用NAS共享及雙活功能目前已逐漸在云平臺中使用，比如數(shù)據(jù)交換平臺、容器應(yīng)用持久化數(shù)據(jù)等。
- 五是支持秒級NDU升級、業(yè)務(wù)零等待，即存儲系統(tǒng)軟件已經(jīng)調(diào)整為用戶態(tài)，組件可在1秒內(nèi)升級完成，且僅為進程級重啟，升級內(nèi)核不重啟，從而有效解決了運維管理復(fù)雜、升級風(fēng)險高等問題。
- 六是采用RAID2.0軟件架構(gòu)，通過盤切片實現(xiàn)了更為精細化的RAID管理，且快速重構(gòu)可達15分鐘/TB，同時SSD磨損更均衡、壽命更長。
- 七是基于SSD設(shè)計的重定向架構(gòu)，通過ROW實現(xiàn)了所有寫請求(隨機的、順序的、大IO、小IO等各種業(yè)務(wù)模型)都重定向成了順序?qū)�，從而避免�?ldquo;垃圾”的大量產(chǎn)生，減少了回收工作量。
- 八是支持端到端NVMe全閃存架構(gòu)，實現(xiàn)了100微秒時延。此外，還支持控制器級故障的快速切換，即當(dāng)某一個控制被拔出也可在1秒內(nèi)完成快速切換，對應(yīng)用基本無感知。
四、金融業(yè)應(yīng)用范例
截至目前，華為高端全閃存作為全球知名的高端存儲品牌，已經(jīng)在銀行Core Banking等核心領(lǐng)域開展了廣泛應(yīng)用與實踐。
2019年，江蘇銀行Core Banking采用同城雙活方案，選型華為的OceanStor高端全閃存存儲(配置四控、2TB緩存)，部署同城雙活-異地異步復(fù)制方案，實現(xiàn)了存儲層面的雙活容災(zāi)。從應(yīng)用成效來看，通過提取性能數(shù)據(jù)分析，核心交易峰值IOPS達1.4萬，整體方案OLTP模型最大性能達30萬，可輕松應(yīng)對未來移動支付和零售金融的高速發(fā)展。同時，該方案夜間跑批讀帶寬較高，峰值帶寬達到1.1GB以上，系統(tǒng)整機性能可達10GB/秒，系統(tǒng)彈性空間較大。此外，新存儲陣列讀時延均在0.8毫秒以下，日間寫時延在0.8毫秒以下，夜間跑批寫時延在1.25毫秒以下，且讀寫時延穩(wěn)定，并無較大幅度波動。
2019年6月，湖北省農(nóng)村信用社聯(lián)合社(以下簡稱“湖北農(nóng)信”)引入生產(chǎn)中心高端全閃存雙活-同城復(fù)制方案，選型華為OceanStor高端全閃存承載了15套A+/A類業(yè)務(wù)，包含了Core banking、綜合前置、統(tǒng)一支付、卡交換、貸記卡、電子渠道、財務(wù)、總賬等多個關(guān)鍵生產(chǎn)系統(tǒng)。2020年6月，湖北農(nóng)信存儲“全網(wǎng)替換”全面完成，所有業(yè)務(wù)均穩(wěn)定運行在華為存儲設(shè)備。從應(yīng)用成效來看，OceanStor高端存儲高效且穩(wěn)定地完成了各項任務(wù)，特性和性能表現(xiàn)極佳，IO時延穩(wěn)定在700微秒以內(nèi)，跑批效率大幅提升。其中，核心批處理(EOD關(guān)鍵步驟)耗時由2小時縮短到16分鐘，核心跑批時間由6小時下降到3小時，效率提升一倍。此外，交易讀時延峰值716微秒，寫時延峰值481微秒，聯(lián)機交易性能明顯提升。
綜上所述，為滿足銀行核心系統(tǒng)的嚴苛要求，華為公司創(chuàng)新推出了兩套核心雙活容災(zāi)方案，以期為新時代的金融數(shù)據(jù)安全奠定堅實基礎(chǔ)。本文所述方案采用存儲雙活-復(fù)制容災(zāi)架構(gòu)，充分保障了系統(tǒng)級的高可靠性，如SmartMatrix全互聯(lián)架構(gòu)、端到端A-A架構(gòu)、前端共享卡實現(xiàn)秒級切換、秒級NDU、ROW重定向架構(gòu)、RAID2.0等硬軟件架構(gòu)能力均處于業(yè)界先進水平，在為我國金融核心系統(tǒng)安全保駕護航的同時，也必將進一步推動金融行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級。
本文刊于《中國金融電腦》2021年第12期
