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农业银行关于分布式架构的实践与应用
发布时间:2017-06-21 点击次数:

  近年来,随着移动互联业务的兴起,银行业务量迅速上升,同时利率市场化所带来的成本约束也日益显现。党的十八届五中全会,提出了“创新、协调、绿色、开放、共享”的发展理念,同时,中央大力推进供给侧结构性改革,指出要深入实施创新驱动发展战略,发挥科技创新在全面创新中的引领作用,实现高质量、高效益的发展。为适应新时期的发展,银行业信息系统架构也发生着巨大的演变。

  技术发展为架构转型夯实基础技术架构的迁徙与演变,往往是伴随着技术的发展轨迹而来的。银行业信息化建设从 20 世纪 80 年代起步,各大型国有商业银行基本都经历了单机应用、县域微机联网、城市集中、省域集中、全国集中等五个阶段。近年来,各大型国有商业银行又纷纷开展信息化银行建设。与此同时,分布式架构再次在银行业信息化建设中被广泛关注和应用。在银行业信息化建设过程当中,将越来越多地采用分布式的架构替代集中式的架构,构建高可用、易扩展、低成本的特色化应用系统。而在这背后,更多的是 IT 技术的发展在夯实架构演变的基础。

  1. 单机计算能力从快速发展到逐步放缓。在过去几十年里,按照摩尔定律,计算设备的处理能力飞速提升,使得我们在单一服务器上处理更多的计算和分析,这在一定程度上促成了集中式架构的发展。但近年来,对于单 CPU 的处理能力提升似乎陷入了一个瓶颈,提升单位处理能力的代价越来越大。与此同时,各类业务对于计算效率和处理数据容量的要求越来越高,使得集中式架构在某些特定场景已经力不从心。

  2. 网络带宽与覆盖不再成为瓶颈。随着“宽带中国”战略的实施,我国网络覆盖水平和带宽已处于世界领先水平。对于部署于多地间的数据中心或服务器站点间的通讯已不再成为数据传输与通讯的瓶颈。

  3. 新技术的发展提高了分布式架构的性能。随着云技术、并行计算技术、分布式数据库等的发展,使得分布式架构在可靠性和一致性上得到较大提升,与集中式架构的差距大幅缩小,为分布式架构在更多场景应用奠定了基础。

  4. 软件定义技术降低了分布式架构的运维成本。通过软件定义技术,运维人员可以通过软件定义去识别、维护各个分部的设备,而无需再配备大量的运维人员去维护分散部署的各类设备,大幅降低了分布式架构的运维成本。

  综上,在以硬件设备性能飞速增长的阶段,IT 架构基于技术和成本的考虑,自然而然向集中式架构发展。但当硬件设备性能提升性价比下降,而云计算、软件定义等技术快速发展,在大幅提升分布式架构性能的同时,有效控制了成本的蔓延,因此从技术发展的角度来看,现阶段 IT 架构从集中走向分布似乎是一种必然。

  业务发展提出架构转型需求

  银行传统业务以账务结算为核心,在集中式架构下得到了有效的支撑。但是随着银行业务经营模式的转型,一方面更加强调以客户为中心、以服务为中心,另一方面来自互联网金融的创新挑战,使得银行业务服务多样化、产品复杂化、定价灵活化、经营决策数据化,这一系列的转变在使银行业务经营综合化的同时,也对银行 IT 架构提出了更多的要求。

  而分布式架构可以在成本可控的同时,使得银行可以灵活快速地提供差异化、个性化的产品和服务,使得客户可以根据自身需求定制服务,实现所见即所得,所想即所得。

  1. 多样化、个性化的 7×24 全时在线金融服务,促进业务量增长对 IT 架构提出挑战。随着市场日趋开放,利率、汇率市场化的推进,加之“长尾理论”在金融领域的应用,金融行业势必将提供更多的定制化产品与服务,为更多更广泛的群体提供金融服务,金融产品与服务将呈现“小微化”趋势。移动互联技术打破了传统物理网点的地域限制,实现了7×24 全时在线金融服务。因此,银行业务量出现快速上涨,在集中式架构处理能力增长放缓的情况下,需要更经济的计算能力作为补充。分布式架构的广泛使用,为我们提供了解决思路,助力实现随需的动态分配和灵活的横向扩展。

  2. 经营决策和战略决策精细化对数据处理能力提出新的挑战。数据是企业经营的宝贵资源,蕴含着巨大的社会和经济价值。然而爆炸式增长的数据量、丰富多样的数据类型及快速响应的要求,传统的集中式架构使得我们无法及时发现海量数据中的潜在价值。随着分布式的大数据和数据挖掘技术的发展和应用的深化,金融机构将充分利用自身得天独厚的数据优势,在不断丰富结构化和非结构化数据的基础上,加快提高数据增值应用能力,加大对各类数据深层次、多维度挖掘分析,数据将真正成为提高竞争力和经济价值的生产因素,使整个经营决策和战略制订更加精细化,使企业在海量数据和复杂场景下做出精准决策成为可能,使我们无论是对客户需求的预测,亦或是对金融风险的识别都具有更敏锐的洞察力和判断力。

  3. 业务经营综合化要求应用系统更加多样化。金融服务场景愈发多样,银行、投行、基金、保险、租赁等各类金融服务主体间协同愈加频繁,各大型金融机构纷纷试水电商等,金融机构经营范围逐渐呈现“综合化”趋势。综合化使得很多场景在时效性和一致性上较传统存贷汇业务较低,使得分布式架构在性能上可以满足业务需求。

  集中式与分布式相结合的银行 IT 架构必将成为趋势

  对于架构而言,并没有正确与否。架构的选择,更多是在特定时期、特定业务场景、特定技术发展情况以及特定成本约束等相互协调下,形成更适应、更符合企业当前信息化建设需求的方案。结合银行业务特点和应用特征,为其设计性价比最优的 IT 架构,是 IT 架构设计的必然选择。也正因此,集中式与分布式相结合的银行 IT 架构必将成为趋势。

  1. 核心业务在一定时期内,仍然以集中式架构为主。银行服务特点在一定程度上决定了核心技术平台的选择。银行业务具有如下要求 :一是高可靠。银行核心业务系统提供的业务紧密围绕银行和客户的资金,每天涉及巨额资金往来,核心业务系统以联机交易为主,对核心业务系统的可靠性要求很高。二是高可用。银行核心业务系统是否能提供全年7x24 小时的稳定、连续运行服务,不仅关乎银行自身声誉,同时也影响着民生保障和金融秩序的稳定,涉及面广,境、内外监管机构对此均有较高的要求。三是强一致。银行核心业务系统由于对接金融市场,对交易响应的实时性要求高,同时对事务处理过程中账务数据的完整性和一致性有严格的要求。根据 CAP 理论,基于分布式架构的信息系统,同时最多只能满足其中两个特性,而大型商业银行的业务特点要求高可靠性、高可用性以及强一致性必须三性合一。因此,银行的核心业务特点与应用特征决定了核心业务系统难以基于分布式架构进行构建。

  2.“瘦核心”与“大开放”相结合的 IT 架构必将成为未来的主流趋势。一方面,自改革开放以来,规模较大的商业银行多依托 IBM 大型机平台构建了核心业务应用系统,已形成以 IBM 大型机为核心的银行业务应用系统体系,培养了一支基于该平台的系统管理、产品创新和生产管理团队,总体保持了银行业信息系统的安全稳定运行。另一方面,随着X86 服务器技术的发展,基于降低信息化建设成本的考虑,各银行都逐步将部署在 IBM 主机平台的部分业务处理逻辑及数据向 X86 服务器集群迁移。随着 Linux 等开源软件日益成熟,X86 服务器的可靠性、处理性能快速提升,虚拟化、集群、大数据、高速网络技术得到广泛应用,为构建分布式架构提供了有利条件。基于上述原因,银行业较大可能会在维持银行的核心业务系统集中式架构的同时,将越来越多的外围系统和应用通过分布式架构进行部署。

  农业银行在分布式架构的实践与应用

  自 2010 年以来,农业银行对分布式架构应用进行了一系列的研究和实践,也取得了较好的成效。

  1. 主机应用与数据下移,“瘦身”核心系统。以新一代核心银行系统建设为契机,农业银行对主机的架构进行了优化。一是将交易路由层分离出来,采用独立的负载均衡设备实现交易的统一接入和负载均衡调度,减少了对主机的依赖,降低了资源消耗。二是采用读写分离设计,构建主机开放融合架构,将查询类交易的应用逻辑处理下移到 X86 服务器上,通过 DRDA 方式访问主机数据库,单笔交易下移后可比下移前可节省 60% 左右的主机计算资源消耗,效果明显。三是将历史明细数据下移到分布式架构上,基于 Hadoop 实现历史明细业务查询。四是将部分可以下移的业务整体下移到分布式架构,减少主机资源使用。

  2. 推广应用集群式数据库,强化 X86 平台处理能力。随着分布式架构技术的发展,以及集群数据库技术的成熟,农业银行加大了 X86 服务器在数据库领域的使用力度,2014年,全国集中的信贷系统数据库从高端小型机迁移到国产X86 服务器,日均交易量达 3000 万笔。在新一代银行卡受理环境系统建设中,全面采用 X86 服务器构建集群数据库计算环境,根据业务特点,进行针对性的设计,保障了数据库单点失效后的业务连续性。对于业务量不是特别大的场景,利用虚拟化技术,构建集中部署、有效隔离、弹性伸缩的数据库资源池,为系统整合提供了支撑。

  3. 构建分布式大数据平台,增强数据分析处理效率。农业银行较早地实现了分布式数据库集群架构,2011 年,以审计三期系统建设为契机,基于分布式数据库集群,采用几台 X86 服务器,实现了全行审计数据的大集中,管理数据达30TB 以上,满足了上千审计人员的使用。基于此,将分析型系统的数据库部署架构全部统一到 X86 集群上。2013 年开始,农业银行积极与国内主流厂商开展合作,攻克多个技术难点,构建了分布式的 MPP 集群数据库,目前所管理的数据1PB+,日作业量达 40000 以上。

  4. 依托分布式架构,打造具有农行特色的电子商务平台。采用分布式的技术架构,依托庞大的对公、零售客户资源和覆盖城乡的网点、惠农通代理点资源,充分发挥农业银行“国家信用”优势,深化跨界和混业合作,以全面、真实获取客户生产经营和消费的全面数据为目的,打造集进销存、商务服务和金融服务为一体,覆盖全产业链条的 B2B2C 电子商务服务体系和 B2C2B 三农电子商务体系。充分整合资金流、信息流和物流信息,有效打通商务和金融服务的“最后一公里”,显着增强客户的金融粘性和对客户的综合服务、综合评价能力,提升金融支持农业现代化生产和小微企业发展能力。

  分布式架构应用展望

  虽然农业银行近年来在分布式架构上做了一些研究和实践,但仍有许多提升空间。特别是农业银行正在建立“两地三中心”多活架构,以此为契机,将进一步提升分布式架构在多中心的应用。

  1. 进一步推进主机开放融合架构,打造集中式与分布式相结合的 IT 架构。持续深入研究业务特点和应用架构,将可以下移的应用和数据迁移到开放平台。另外,以同城中心建设为契机,实现核心系统的同城双活部署,确保极端情况下的数据零丢失和业务连续运行。

  2. 发挥分布式架构优势,构建开放平台“多活”架构。通过对集群技术、分布式数据库、分布式存储等技术的深入应用,结合业务特点对应用进行精心设计,以同城和异地灾备中心建设为契机,将业务合理分布到多个中心,构建多活架构,进一步提升系统的健壮性和应急处置能力。

  3. 推进 Dev-Ops,提升融合架构的开发运维能力。加强开发与运维的融合,持续优化完善现有的监管控平台,加强流程平台与自动化平台的融合,进一步提升端到端的运维管理标准化、自动化水平,提升问题发现、定位、处置能力。

  总之,技术是为业务服务的,无论是集中式架构还是分布式架构,我们需要根据不同的应用场景,选择合适的技术架构。此外,银行与互联网企业在信息系统建设上,无论是业务类型、风险容忍度、监管要求上,还是技术架构和文化机制上,都存在较大的差异。确保客户资金安全和生产运行稳定,是银行信息化建设的首要原则,在分布式架构应用当中,要结合技术可控、风险可控、成本可控综合考量,要本着实事求是、稳妥前行的原则逐步推进。

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