近年來(lái)，隨著移動(dòng)支付的高速發(fā)展，銀行機(jī)構(gòu)對(duì)核心系統(tǒng)穩(wěn)定性的追求越來(lái)越高。例如，應(yīng)用層面要求隨時(shí)隨地可交易，而且需支持海量用戶的高并發(fā)訪問，對(duì)性能和交易時(shí)延的要求很高。同時(shí)，銀行數(shù)據(jù)大集中的實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠性的要求也愈發(fā)嚴(yán)苛，如要求7×24小時(shí)業(yè)務(wù)在線交易、數(shù)據(jù)不丟失等。面對(duì)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(chǔ)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(shí)延，通過雙活實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)架構(gòu)層面尤其是存儲(chǔ)層面的自動(dòng)切換，進(jìn)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(chǔ)架構(gòu)的演進(jìn)趨勢(shì)，創(chuàng)新 推出了針對(duì)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(shí)踐進(jìn)一步驗(yàn)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(jī)構(gòu)對(duì)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(diǎn)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(chǔ)技術(shù)及實(shí)現(xiàn)雙活極為重要的高端存儲(chǔ)設(shè)備。

方案一：全閃存雙活-同城復(fù)制方案

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(chǔ)，實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)雙活，并結(jié)合主機(jī)集群實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)中心應(yīng)用、主機(jī)、數(shù)據(jù)庫(kù)、SAN網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)的系統(tǒng)級(jí)冗余，且任意設(shè)備發(fā)生故障均可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換，確保業(yè)務(wù)零中斷。同時(shí)，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(shí)現(xiàn)了同城容災(zāi)保護(hù)，還針對(duì)異地?cái)?shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)了分鐘級(jí)RPO。總體而言，該方案基于本地雙活可充分滿足銀行系統(tǒng)對(duì)高可靠性的要求，適用于大多數(shù)國(guó)內(nèi)金融機(jī)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

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(tái)高端存儲(chǔ)、同城數(shù)據(jù)中心部署一套高端存儲(chǔ)，可實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)設(shè)備的跨數(shù)據(jù)中心雙活，即同城雙活，而異地?cái)?shù)據(jù)中心則可以通過存儲(chǔ)復(fù)制實(shí)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(diǎn)是存儲(chǔ)實(shí)現(xiàn)了同城雙活，生產(chǎn)中心的存儲(chǔ)A發(fā)生任意故障，業(yè)務(wù)請(qǐng)求均可自動(dòng)切換到同城災(zāi)備的存儲(chǔ)B當(dāng)中。相對(duì)于同步復(fù)制，該方案實(shí)現(xiàn)了存儲(chǔ)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(tái)存儲(chǔ)設(shè)備的投資。

圖2 同城雙活-異地復(fù)制方案

二、存儲(chǔ)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(chǔ)列陣中部署兩臺(tái)高端存儲(chǔ)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(chǔ)與多路徑虛擬化技術(shù)相結(jié)合，可針對(duì)一個(gè)雙活LUN對(duì)，將兩臺(tái)存儲(chǔ)的兩個(gè)LUN對(duì)主機(jī)上報(bào)同一個(gè)LUNWWN，并將主機(jī)多路徑識(shí)別為同一個(gè)邏輯對(duì)象生成“盤符”，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)雙倍路徑、單存儲(chǔ)故障以及多路徑自動(dòng)切換。此外，在數(shù)據(jù)層面，該方案還基于高端存儲(chǔ)實(shí)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(shí)現(xiàn)的主要價(jià)值如下：

1. 是RPO=0，RTO≈0，即如果A存儲(chǔ)發(fā)生故障，路徑將自動(dòng)切換到B存儲(chǔ)，并在5～10秒內(nèi)完成快速切換。
2. 是存儲(chǔ)陣列直接雙活，無(wú)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(gòu)成本，縮短網(wǎng)關(guān)時(shí)延。
3. 是SAN雙活采用Active-Active負(fù)載均衡架構(gòu)(以下簡(jiǎn)稱“A-A架構(gòu)”)，支持兩臺(tái)存儲(chǔ)同時(shí)對(duì)外提供服務(wù)。
4. 是NAS雙活基于A-A架構(gòu)，支持兩臺(tái)存儲(chǔ)的文件系統(tǒng)同時(shí)對(duì)外提供服務(wù)，且一旦發(fā)生任何設(shè)備級(jí)故障，將引發(fā)文件系統(tǒng)自動(dòng)切換。

三、高端存儲(chǔ)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(chǔ)以“極致可靠”為核心目標(biāo)，在硬件架構(gòu)和軟件架構(gòu)層面均實(shí)現(xiàn)了重大突破。華為高端存儲(chǔ)架構(gòu)如圖3所示。

圖3 華為高端存儲(chǔ)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(shí)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(shí)現(xiàn)故障零感知，即通過前端共享接口卡、全局負(fù)載均衡、RAID2.0盤負(fù)載均衡等關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了端到端的A-A架構(gòu)。

三是基于獨(dú)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(jí)切換，也可使主機(jī)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(chǔ)，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，并能夠高效滿足性能和低時(shí)延要求。同時(shí)，容器存儲(chǔ)采用NAS共享及雙活功能目前已逐漸在云平臺(tái)中使用，比如數(shù)據(jù)交換平臺(tái)、容器應(yīng)用持久化數(shù)據(jù)等。

五是支持秒級(jí)NDU升級(jí)、業(yè)務(wù)零等待，即存儲(chǔ)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(jí)完成，且僅為進(jìn)程級(jí)重啟，升級(jí)內(nèi)核不重啟，從而有效解決了運(yùn)維管理復(fù)雜、升級(jí)風(fēng)險(xiǎn)高等問題。

六是采用RAID2.0軟件架構(gòu)，通過盤切片實(shí)現(xiàn)了更為精細(xì)化的RAID管理，且快速重構(gòu)可達(dá)15分鐘/TB，同時(shí)SSD磨損更均衡、壽命更長(zhǎng)。

七是基于SSD設(shè)計(jì)的重定向架構(gòu)，通過ROW實(shí)現(xiàn)了所有寫請(qǐng)求(隨機(jī)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(gòu)，實(shí)現(xiàn)了100微秒時(shí)延。此外，還支持控制器級(jí)故障的快速切換，即當(dāng)某一個(gè)控制被拔出也可在1秒內(nèi)完成快速切換，對(duì)應(yīng)用基本無(wú)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(chǔ)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(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(chǔ)(配置四控、2TB緩存)，部署同城雙活-異地異步復(fù)制方案，實(shí)現(xiàn)了存儲(chǔ)層面的雙活容災(zāi)。從應(yīng)用成效來(lái)看，通過提取性能數(shù)據(jù)分析，核心交易峰值IOPS達(dá)1.4萬(wàn)，整體方案OLTP模型最大性能達(dá)30萬(wàn)，可輕松應(yīng)對(duì)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(dá)到1.1GB以上，系統(tǒng)整機(jī)性能可達(dá)10GB/秒，系統(tǒng)彈性空間較大。此外，新存儲(chǔ)陣列讀時(shí)延均在0.8毫秒以下，日間寫時(shí)延在0.8毫秒以下，夜間跑批寫時(shí)延在1.25毫秒以下，且讀寫時(shí)延穩(wěn)定，并無(wú)較大幅度波動(dòng)。

2019年6月，湖北省農(nóng)村信用社聯(lián)合社(以下簡(jiǎn)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(cái)務(wù)、總賬等多個(gè)關(guān)鍵生產(chǎn)系統(tǒng)。2020年6月，湖北農(nóng)信存儲(chǔ)“全網(wǎng)替換”全面完成，所有業(yè)務(wù)均穩(wěn)定運(yùn)行在華為存儲(chǔ)設(shè)備。從應(yīng)用成效來(lái)看，OceanStor高端存儲(chǔ)高效且穩(wěn)定地完成了各項(xiàng)任務(wù)，特性和性能表現(xiàn)極佳，IO時(shí)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(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，寫時(shí)延峰值481微秒，聯(lián)機(jī)交易性能明顯提升。

綜上所述，為滿足銀行核心系統(tǒng)的嚴(yán)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(shí)代的金融數(shù)據(jù)安全奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。本文所述方案采用存儲(chǔ)雙活-復(fù)制容災(zāi)架構(gòu)，充分保障了系統(tǒng)級(jí)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(shí)現(xiàn)秒級(jí)切換、秒級(jí)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(jìn)水平，在為我國(guó)金融核心系統(tǒng)安全保駕護(hù)航的同時(shí)，也必將進(jìn)一步推動(dòng)金融行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)。

出自：華為中國(guó)政企金融數(shù)據(jù)存儲(chǔ)解決方案總監(jiān) 李畢生