近年來(lái)，隨著(zhù)移動(dòng)支付的高速發(fā)展，銀行機構對核心系統穩定性的追求越來(lái)越高。例如，應用層面要求隨時(shí)隨地可交易，而且需支持海量用戶(hù)的高并發(fā)訪(fǎng)問(wèn)，對性能和交易時(shí)延的要求很高。同時(shí)，銀行數據大集中的實(shí)現對數據穩定可靠性的要求也愈發(fā)嚴苛，如要求7×24小時(shí)業(yè)務(wù)在線(xiàn)交易、數據不丟失等。面對上述變化，銀行關(guān)鍵系統的容災方案開(kāi)始逐步從傳統的“高端存儲主備容災方案”向“全閃存雙活方案”演化，即通過(guò)全閃存大幅降低交易時(shí)延，通過(guò)雙活實(shí)現系統架構層面尤其是存儲層面的自動(dòng)切換，進(jìn)而提升系統的冗余度和業(yè)務(wù)連續性水平。基于上述理念，華為公司順應高端存儲架構的演進(jìn)趨勢，創(chuàng )新推出了針對銀行核心系統的全閃存雙活解決方案，并結合業(yè)界實(shí)踐進(jìn)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
面向銀行機構對業(yè)務(wù)連續性的極致需求，華為公司推出的金融核心系統容災方案重點(diǎn)提供了兩種架構，且上述架構均采用了關(guān)鍵的雙活存儲技術(shù)及實(shí)現雙活極為重要的高端存儲設備。
方案一：
生產(chǎn)中心高端全閃存雙活-同城復制方案如圖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(shí)現存儲雙活，并結合主機集群實(shí)現了生產(chǎn)中心應用、主機、數據庫、SAN網(wǎng)絡(luò )和存儲的系統級冗余，且任意設備發(fā)生故障均可以實(shí)現自動(dòng)切換，確保業(yè)務(wù)零中斷。同時(shí)，通過(guò)在生產(chǎn)中心與同城災備數據中心間采用同步或異步復制方案，不僅實(shí)現了同城容災保護，還針對異地數據中心實(shí)現了分鐘級RPO。總體而言，該方案基于本地雙活可充分滿(mǎn)足銀行系統對高可靠性的要求，適用于大多數國內金融機構。
圖1 生產(chǎn)中心高端全閃存雙活-同城復制方案
方案二：
同城雙活-異地復制方案如圖2所示。該方案通過(guò)在生產(chǎn)中心部署一臺高端存儲、同城數據中心部署一套高端存儲，可實(shí)現存儲設備的跨數據中心雙活，即同城雙活，而異地數據中心則可以通過(guò)存儲復制實(shí)現容災。其中，生產(chǎn)中心到同城數據中心采用裸光纖鏈路，距離一般要求在100千米以?xún)取Ｔ摲桨缸畲蟮募夹g(shù)亮點(diǎn)是存儲實(shí)現了同城雙活，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(dòng)切換到同城災備的存儲B當中。相對于同步復制，該方案實(shí)現了存儲層的RTO=0，且與方案一相比，該方案可為生產(chǎn)中心節省一臺存儲設備的投資。
圖2 同城雙活-異地復制方案
二、存儲陣列雙活架構及關(guān)鍵能力
在架構層面，金融核心系統容災方案通過(guò)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(guò)將高端存儲與多路徑虛擬化技術(shù)相結合，可針對一個(gè)雙活LUN對，將兩臺存儲的兩個(gè)LUN對主機上報同一個(gè)LUNWWN，并將主機多路徑識別為同一個(gè)邏輯對象生成“盤(pán)符”，進(jìn)而實(shí)現雙倍路徑、單存儲故障以及多路徑自動(dòng)切換。此外，在數據層面，該方案還基于高端存儲實(shí)現了雙寫(xiě)流程，可有效確保兩份數據的一致性。
雙活架構實(shí)現的主要價(jià)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(dòng)切換到B存儲，并在5～10秒內完成快速切換。
- 二是存儲陣列直接雙活，無(wú)須網(wǎng)關(guān)設備，從而大幅降低了組網(wǎng)復雜度和采購成本，縮短網(wǎng)關(guān)時(shí)延。
- 三是SAN雙活采用Active-Active負載均衡架構(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“A-A架構”)，支持兩臺存儲同時(shí)對外提供服務(wù)。
- 四是NAS雙活基于A(yíng)-A架構，支持兩臺存儲的文件系統同時(shí)對外提供服務(wù)，且一旦發(fā)生任何設備級故障，將引發(fā)文件系統自動(dòng)切換。
三、高端存儲架構及關(guān)鍵能力
經(jīng)過(guò)20余年的戰略投入和持續積累，華為新一代高端存儲以“極致可靠”為核心目標，在硬件架構和軟件架構層面均實(shí)現了重大突破。華為高端存儲架構如圖3所示。
圖3 華為高端存儲架構
- 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(shí)現了硬件架構全互聯(lián)、引擎內“1+3”冗余，確保業(yè)務(wù)不中斷。
- 二是實(shí)現故障零感知，即通過(guò)前端共享接口卡、全局負載均衡、RAID2.0盤(pán)負載均衡等關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現了端到端的A-A架構。
- 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(jìn)行芯片級切換，也可使主機鏈路不中斷、業(yè)務(wù)無(wú)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(chǎng)景，并能夠高效滿(mǎn)足性能和低時(shí)延要求。同時(shí)，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，比如數據交換平臺、容器應用持久化數據等。
- 五是支持秒級NDU升級、業(yè)務(wù)零等待，即存儲系統軟件已經(jīng)調整為用戶(hù)態(tài)，組件可在1秒內升級完成，且僅為進(jìn)程級重啟，升級內核不重啟，從而有效解決了運維管理復雜、升級風(fēng)險高等問(wèn)題。
- 六是采用RAID2.0軟件架構，通過(guò)盤(pán)切片實(shí)現了更為精細化的RAID管理，且快速重構可達15分鐘/TB，同時(shí)SSD磨損更均衡、壽命更長(cháng)。
- 七是基于SSD設計的重定向架構，通過(guò)ROW實(shí)現了所有寫(xiě)請求(隨機的、順序的、大IO、小IO等各種業(yè)務(wù)模型)都重定向成了順序寫(xiě)，從而避免了“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，實(shí)現了100微秒時(shí)延。此外，還支持控制器級故障的快速切換，即當某一個(gè)控制被拔出也可在1秒內完成快速切換，對應用基本無(wú)感知。
四、金融業(yè)應用范例
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(kāi)展了廣泛應用與實(shí)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-異地異步復制方案，實(shí)現了存儲層面的雙活容災。從應用成效來(lái)看，通過(guò)提取性能數據分析，核心交易峰值IOPS達1.4萬(wàn)，整體方案OLTP模型最大性能達30萬(wàn)，可輕松應對未來(lái)移動(dòng)支付和零售金融的高速發(fā)展。同時(shí)，該方案夜間跑批讀帶寬較高，峰值帶寬達到1.1GB以上，系統整機性能可達10GB/秒，系統彈性空間較大。此外，新存儲陣列讀時(shí)延均在0.8毫秒以下，日間寫(xiě)時(shí)延在0.8毫秒以下，夜間跑批寫(xiě)時(shí)延在1.25毫秒以下，且讀寫(xiě)時(shí)延穩定，并無(wú)較大幅度波動(dòng)。
2019年6月，湖北省農村信用社聯(lián)合社(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“湖北農信”)引入生產(chǎn)中心高端全閃存雙活-同城復制方案，選型華為OceanStor高端全閃存承載了15套A+/A類(lèi)業(yè)務(wù)，包含了Core banking、綜合前置、統一支付、卡交換、貸記卡、電子渠道、財務(wù)、總賬等多個(gè)關(guān)鍵生產(chǎn)系統。2020年6月，湖北農信存儲“全網(wǎng)替換”全面完成，所有業(yè)務(wù)均穩定運行在華為存儲設備。從應用成效來(lái)看，OceanStor高端存儲高效且穩定地完成了各項任務(wù)，特性和性能表現極佳，IO時(shí)延穩定在700微秒以?xún)龋芘蚀蠓嵘Ｆ渲校诵呐幚?EOD關(guān)鍵步驟)耗時(shí)由2小時(shí)縮短到16分鐘，核心跑批時(shí)間由6小時(shí)下降到3小時(shí)，效率提升一倍。此外，交易讀時(shí)延峰值716微秒，寫(xiě)時(shí)延峰值481微秒，聯(lián)機交易性能明顯提升。
綜上所述，為滿(mǎn)足銀行核心系統的嚴苛要求，華為公司創(chuàng )新推出了兩套核心雙活容災方案，以期為新時(shí)代的金融數據安全奠定堅實(shí)基礎。本文所述方案采用存儲雙活-復制容災架構，充分保障了系統級的高可靠性，如SmartMatrix全互聯(lián)架構、端到端A-A架構、前端共享卡實(shí)現秒級切換、秒級NDU、ROW重定向架構、RAID2.0等硬軟件架構能力均處于業(yè)界先進(jìn)水平，在為我國金融核心系統安全保駕護航的同時(shí)，也必將進(jìn)一步推動(dòng)金融行業(yè)數字化轉型升級。
本文刊于《中國金融電腦》2021年第12期
