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19231061 宋永欣
19231163 郭彧
银行存储系统设计方案
一、问题背景
随着金融产业的不断升级,金融信息化已成为金融行业的重要环节。银行在央行与银保监会等机构的监
督和管理下,信息化进程逐步加快推进。随着业务的变化和云计算技术的的成熟,应用场景和需求变化
越来越难以控制,银行业务高速发展,某500强银行原有平台CDC传统的数据中心解决方案已经满足不
了目前的应用需求的大量迭代,同时设备和应用的运维挑战难度极高。如何在技术和业务双层面优化存
储系统,成为摆在该银行面前的重要挑战。总部决定构建大中华区全新的虚拟化(云)平台,采用成熟
的虚拟化方案构建虚拟化数据中心,需要一套虚拟化实施方案。
二、需求分析
1. 业务部门划分需求
银行业务可分为五个分区,生产业务区、综合管理区、网银在线区、产品测试区、运维基础区,产生的
数据主要都是非结构化数据。为了保证数据的安全,可访问性应根据不同业务进行划分,每个区的权限
与资源分配有差别,具体划分如下:
生产业务区:生产业务相关数据读写权限;面向客户的核心数据,分配可用性最高的存储资源
综合管理区:所有权限;普通的存储资源
网银在线区:相关数据读写权限;面向客户的核心数据,分配可用性最高的存储资源
产品测试区:测试数据的读写权限;普通的存储资源
运维基础区:生产业务区和网银在线区的数据读写权限;普通存储资源
2. 带宽需求
需要先由业务制定业务指标(最大并发用户,吞吐量,响应时间等),让性能测试组根据预定业务指标
去进行业务系统压力测试,根据业务高峰期时的网络资源使用情况估算下生产环境的网络带宽等网络配
置。
3. 数据完整性
银行业务系统和办公系统作为主要系统,必须为系统用户提供准确的数据访问服务,故数据的完整性是
重要需求。
4. 数据可用性与容灾
银行存取款业务需要7*24工作,其他核心业务也要求极高的可用性,数据丢失的代价极大,对于数据保
存的要求非常严格,所以设计好系统的高可用性极为重要,必须保证RPO接近于0,尽量没有数据丢失,
RTO尽可能小,可以容忍一小段时间的宕机。银行系统产生的用户数据,是银行非常重要的资产,一旦
数据损失,后果是灾难性的。为了保证业务的可连续性(BC),必须对存储系统做好灾备,本地数据备份
和异地灾备中心都是非常重要的容灾手段。
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5. 数据机密性
银行数据都具有很强的隐私性,所以必须保证数据机密性,防止不拥有权限的用户非法访问数据。
5. 系统可拓展性
随着银行业务的不断扩大,用户数据的不断累计,所需要的存储空间至少随着线性速度增长,所以存储
系统必须具备很高的可扩展性,并且通过虚拟化部署使得扩展过程更简单、快捷。
三、目标设计
1. 各业务部门权限划分明确
2. 满足数据最终完整性,尽量满足数据的完整性
3. 同城RPO为0,RTO为0
4. 异地RPO、RTO小于2小时
5. 系统可随业务高峰期动态调整
四、存储方案设计
4.1 业务划分
根据目前规划的5个分区:生产业务区、综合管理区、网银在线区、产品测试区、运维基础区,由于每个
分区对于虚拟机的数量以及性能上的需求不同,故分配方案如下:
生产业务区
银行的业务总体可以分为资产业务、负债业务、中间业务三类,因此生产业务区的设计可以主要根据这
三类业务分配虚拟机。三类业务的每类任务都部署装有同样软件的虚拟机,并根据操作员人数分配相应
数量的终端服务器。
因此我们为每类业务分配一台高配置虚拟机作为终端服务器。从而满足每类业务异构性的需求,服务器
与终端之间形成一对多的映射,最终所需的主机资源数为终端数与终端服务器数求和。
综合管理区
综合管理区拥有最高的数据操作权限,但由于其不是面向用户的核心业务,对可用性、并发的要求并不
高,只需要分配普通配置的虚拟机作为终端服务器以及满足需求的虚拟机数量即可。
网银在线区
网银在线区承担银行的网银业务,该区域的特点是访问量随时间变化较为明显,峰值可能很高。所以网
银在线区需要根据当前实际网银业务访问量动态调整虚拟机的数量,从而对网银业务实现负载均衡;同
时由于网银在线区的虚拟机需要作Web服务器使用而终端服务器使用,因此网银在线区的服务器需要承
载更高的业务量,这也要求每台虚拟机需要更高的配置。
产品测试区
产品测试区需要为银行的新产品进行测试,但是总体需求的资源比较少,分配一台与生产环境相同或相
似的虚拟机即可,如果进行抗压测试则根据具体情况进行调整。
运维基础区
运维基础区需要对银行所有业务分区供运维服务,运维需要进行数据的直接访问,故运维基础区需要尽
可能稳定的网络环境,因此直接分配客户虚拟机是较好的选择。于是在运维基础区对生产业务区的三个
终端服务器、网银在线区、综合管理区各分配一台虚拟机作为运维使用的虚拟机。
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4.2 计算规划
CPU类型:选择x86架构,标准化,维护简单,成熟度不断提高,有完善的生态系统。
服务器结构:选择刀片服务器,整合数据中心基础设施、简化线缆、优化管理、密度高。
操作系统:一半的Linux操作系统,拥有丰富的硬件操作平台和应用软件。一半Windows操作系统作为
PCServer,便于后续使用微内核、微服务架构,与Internet技术集成。
4.3 分级存储
4.3.1 基础设施
采用分布式存储方案,因为银行每天的数据量相当大,需要的磁盘等存储设备数量也很多。如果使用集
中式存储建设周期太长,架构复杂,故障排查难度大,而且扩展性不够好,所以采用分级存储的三级架
构。银行数据从产生到存储、利用、归档,最后超过存储期限被删除,数据被读取的频率逐渐下降,数
据存储的位置也应该随之变化,以提高存储设备的使用率,降低存储成本。因此有必要进行分级存储,
因此考虑采用在线(On-line)存储、近线(Near-line)存储和离线(Off-line)存储三级存储方式。在存储其关
键或者近期业务数据时,采用昂贵的存储设备、存储技术和存储方式;而对于时间较为久远,访问量不
大的数据存放在性能较低的存储设备,但对这些设备的要求是寻址迅速、传输率高;最后通过离线存储
对时间久远的数据进行归档,要求设备具有高可靠性、良好的安全性、大容量和低成本。
机械硬盘主要为SATA和SAS接口,目前家用类别的移动硬盘多为SATA接口,SAS接口则为企业级应用。
SAS可满足高性能、高可靠性的应用,SATA则满足大容量、非关键业务的应用。
RAID ( Redundant Array of Independent Disks ),通常简称为磁盘阵列。简单地说, RAID 是由多
个独立的高性能磁盘驱动器组成的磁盘子系统,从而提供比单个磁盘更高的存储性能和数据冗余的技
术。 RAID可以在部分磁盘(单块或多块,根据实现而论)损坏的情况下,仍能保证系统不中断地连续运
行。在重建故障磁盘数据至新磁盘的过程中,系统可以继续正常运行,但是性能方面会有一定程度上的
降低。一些磁盘阵列在添加或删除磁盘时必须停机,而有些则支持热交换 ( Hot Swapping ),允许在
不需要停机的情况下替换磁盘驱动器。这种高端磁盘阵列主要用于要求高可能性的应用系统,系统不能
停机或尽可能少的停机时间。RAID技术主要包含RAID 0~RAID 7等数个范围,它们的功能和优劣各不相
同。
4.3.2 在线存储配置
对于在线存储,由于该部分的银行业务属于要求高频率读取、数据恢复能力强的类型,而且需要尽可能
避免数据丢失,属于对数据安全等级要求非常高的场合,故考虑使用RAID 6,RAID 6采用双分布式奇偶
校验,尽管实现代价很高,控制器的设计也比其他等级更复杂、更昂贵,但是为了保证该银行高数据访
问并发性以及数据丢失恢复的要求,因此考虑使用RAID 6分布式存储并且搭配4个热备盘,从而进一步
提升系统对于磁盘错误的容忍能力。硬件选择方面,SSD硬盘有着现阶段最优的读写速度,同时由于其
中没有活动的机械部件,存于其中的数据不易损坏,因此适合数据交换频繁的在线存储。
4.3.3 近线存储配置
对于近线存储,如果仍然使用RAID 6则成本较高,得不偿失,而RAID 5同样提供了存储数据和分布式奇
偶校验数据的能力,数据块和对应的校验信息存保存在不同的磁盘上,当一个数据盘损坏时,系统可以
根据同一条带的其他数据块和对应的校验数据来重建损坏的数据;RAID 5磁盘利用率较高,兼顾存储性
能、数据安全和存储成本等各方面因素,选用RAID 5是一种较为折中的方案。硬件选择方面,使用SAS
硬盘,SAS是新一代的SCSI技术,采用串行技术以获得较高的传输速度,相比于SSD成本较低。
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