互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代下的金融IT基礎(chǔ)架構(gòu)技術(shù)分析

周建華

摘 要：文章從互聯(lián)網(wǎng)金融業(yè)務(wù)特點(diǎn)著手，闡述互聯(lián)網(wǎng)金融業(yè)務(wù)對(duì)IT基礎(chǔ)架構(gòu)的要求，通過對(duì)服務(wù)器虛擬化、存儲(chǔ)虛擬化和網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)挖掘與分析，說明軟件定義數(shù)據(jù)中心是滿足互聯(lián)網(wǎng)金融IT基礎(chǔ)架構(gòu)的必然選擇。

關(guān)鍵詞：互聯(lián)網(wǎng)金融；IT基礎(chǔ)架構(gòu)；虛擬化；軟件定義數(shù)據(jù)中心

1 互聯(lián)網(wǎng)金融IT基礎(chǔ)架構(gòu)特點(diǎn)

現(xiàn)代人生活和工作都離不開互聯(lián)網(wǎng)，傳統(tǒng)金融企業(yè)也紛紛投身其中，互聯(lián)網(wǎng)金融的發(fā)展更是迅速改變了傳統(tǒng)的金融服務(wù)、產(chǎn)品銷售、交易處理及支付結(jié)算方式。第三方支付、網(wǎng)絡(luò)借貸、網(wǎng)絡(luò)租賃等新型金融服務(wù)模式也在逐步興起，充分體現(xiàn)了互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與金融服務(wù)的相互融合。一方面，互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)融入到金融服務(wù)的各個(gè)領(lǐng)域，服務(wù)模式更加多樣；另一方面，金融市場(chǎng)是信息驅(qū)動(dòng)的市場(chǎng)，互聯(lián)網(wǎng)為客戶提供了更加便捷的信息獲取渠道與交易平臺(tái)，金融服務(wù)也越來越依賴于日新月異的IT技術(shù)。

與金融行業(yè)從業(yè)人員不同，IT人更關(guān)注互聯(lián)網(wǎng)金融業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)架構(gòu)。IT架構(gòu)從來都是與其業(yè)務(wù)息息相關(guān)的，或者說是互相依賴互相促進(jìn)的。20世紀(jì)八九十年代，銀行基于對(duì)業(yè)務(wù)可靠行與穩(wěn)定性的要求選擇部署了大型機(jī)、小型機(jī)，為銀行業(yè)務(wù)的高速發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。而近年來支付寶、微信支付、余額寶、理財(cái)通等互聯(lián)網(wǎng)金融產(chǎn)品的出現(xiàn)，徹底攪渾了金融領(lǐng)域內(nèi)的一池春水。

互聯(lián)網(wǎng)金融快速的市場(chǎng)反應(yīng)，讓傳統(tǒng)銀行業(yè)為之驚呼。相比于集群化程度低，集約化水平高，應(yīng)用架構(gòu)耦合度緊密，牽一發(fā)而動(dòng)全身傳統(tǒng)金融企業(yè)IT架構(gòu)，互聯(lián)網(wǎng)金融業(yè)務(wù)對(duì)IT架構(gòu)提出了哪些要求呢？主要有以下三個(gè)方面：

（1）時(shí)效性。互聯(lián)網(wǎng)金融產(chǎn)品生命周期具有很強(qiáng)的時(shí)效性，要求后臺(tái)IT架構(gòu)具有較強(qiáng)的敏捷性。

（2）擴(kuò)展性?；ヂ?lián)網(wǎng)金融產(chǎn)品不同時(shí)期客戶數(shù)量具有較大的變化，甚至同一天不同時(shí)段客戶數(shù)量千差萬別。這要求后臺(tái)IT架構(gòu)具有較強(qiáng)的彈性與伸縮性。

（3）可管理性。傳統(tǒng)金融IT架構(gòu)采用煙囪式業(yè)務(wù)模式，各業(yè)務(wù)相互隔離，管理模式相對(duì)單一。而互聯(lián)網(wǎng)金融的時(shí)效性與擴(kuò)展性要求IT架構(gòu)具有高度管理性與安全性作為支撐。

近年來，迅速發(fā)展的虛擬化技術(shù)可以更高效的使用計(jì)算、存儲(chǔ)與網(wǎng)絡(luò)三大資源，高度契合了互聯(lián)網(wǎng)金融企業(yè)的業(yè)務(wù)要求，能做到更加高效、方便、靈活，并且節(jié)約成本。因此，下面圍繞這三大虛擬化技術(shù)闡述互聯(lián)網(wǎng)金融企業(yè)IT基礎(chǔ)架構(gòu)的變革。

2 互聯(lián)網(wǎng)金融IT 架構(gòu)的技術(shù)分析

2.1 服務(wù)器虛擬化技術(shù)

我們先來看一下x86服務(wù)器技術(shù)的發(fā)展，CPU性能已逐漸接近并超越小型機(jī)（英特爾8路15核的最新E7-8800v2產(chǎn)品性能已超越 RISC 架構(gòu)的IBM Power 7+），10G網(wǎng)絡(luò)通道和16G 光纖通道已成為高端服務(wù)器的標(biāo)配。從傳統(tǒng)意義上看，任何一種獨(dú)立的業(yè)務(wù)都無法充分利用如此強(qiáng)大的計(jì)算資源，強(qiáng)大計(jì)算資源孕育了服務(wù)器虛擬化技術(shù)的誕生。

服務(wù)器虛擬化是通過在單個(gè)物理服務(wù)器實(shí)體上，利用服務(wù)器強(qiáng)大的處理能力，生成多個(gè)虛擬服務(wù)器，而每一個(gè)虛擬服務(wù)器，從功能、性能和操作方式上，等同于傳統(tǒng)的單臺(tái)物理服務(wù)器，在每個(gè)虛擬服務(wù)器上，再通過重新安裝配置操作系統(tǒng)，進(jìn)而重新安裝現(xiàn)有的應(yīng)用軟件，這樣以前的每個(gè)物理服務(wù)器就變身成為物理服務(wù)器上的虛擬機(jī)，從而大大提高資源利用率，降低成本，增強(qiáng)了系統(tǒng)和應(yīng)用的可用性，提高系統(tǒng)的靈活性和快速響應(yīng)，完美的實(shí)現(xiàn)了服務(wù)器虛擬架構(gòu)的整合。

根據(jù)統(tǒng)計(jì)，對(duì)于傳統(tǒng)的服務(wù)器應(yīng)用方式，通常服務(wù)器的平均利用率在5-15%之間，而采用虛擬架構(gòu)整合后，服務(wù)器的平均利用率可達(dá)到60%-80%。我們完全可以通過在高配置的服務(wù)器上創(chuàng)建十幾個(gè)虛擬服務(wù)器的方式，來替代以前低配置的物理服務(wù)器才能完成的工作，用戶在降低成本的同時(shí)，還大大減少了環(huán)境的復(fù)雜性，降低了對(duì)機(jī)房環(huán)境的需求，同時(shí)具備了更靈活穩(wěn)定的管理特性。

采用服務(wù)器虛擬架構(gòu)相比于傳統(tǒng)單臺(tái)服務(wù)器部署單一應(yīng)用方式的另外一個(gè)好處是，可以充分滿足不同應(yīng)用對(duì)系統(tǒng)資源的不同要求，如有的應(yīng)用只需要一個(gè)3.0 GHz CPU，512MB的內(nèi)存就可以很好的運(yùn)行，而有的高訪問率、高吞吐量的應(yīng)用則需要2個(gè)甚至是4個(gè)雙核的CPU，8GB的內(nèi)存才能保證穩(wěn)定的運(yùn)行，在傳統(tǒng)方式下，往往不可能針對(duì)每一種應(yīng)用來采購(gòu)服務(wù)器，而是用一種或幾種標(biāo)準(zhǔn)配置的服務(wù)器來統(tǒng)一采購(gòu)，這樣，勢(shì)必會(huì)造成某些應(yīng)用資源富裕，而另一些應(yīng)用面臨資源緊張的情況，且應(yīng)用之間不能互相調(diào)配資源。采用虛擬架構(gòu)后，由于每個(gè)虛擬機(jī)所需使用的系統(tǒng)資源都是由虛擬架構(gòu)軟件統(tǒng)一調(diào)配，這種調(diào)配可以在虛擬機(jī)運(yùn)行過程中在線的發(fā)揮作用，使得任何一個(gè)應(yīng)用都可以有充分保證的資源來穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)，該應(yīng)用在此時(shí)用不到的資源又可以被其他更需要資源的應(yīng)用臨時(shí)借用過去，最大限度的提高了整體系統(tǒng)的資源利用率。

2.2 存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)

虛擬化技術(shù)在存儲(chǔ)領(lǐng)域自始至終得到了充分的利用，從磁盤物理地址到邏輯地址的轉(zhuǎn)換，從物理磁盤到邏輯磁盤的條帶化處理等。現(xiàn)代意義的存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)主要是指在主機(jī)、交換機(jī)或存儲(chǔ)陣列層面對(duì)原有不同品牌存儲(chǔ)產(chǎn)品進(jìn)行統(tǒng)一管理，并根據(jù)業(yè)務(wù)的具體情況為其動(dòng)態(tài)分配存儲(chǔ)資源。

存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)目前有兩條發(fā)展主線，一條是已從早期Scale Up模式向Scale Out模式遷移，典型技術(shù)實(shí)現(xiàn)是網(wǎng)格存儲(chǔ)技術(shù)。該模式本質(zhì)上是一種分布式存儲(chǔ)技術(shù)，每個(gè)結(jié)點(diǎn)資源作為獨(dú)立存儲(chǔ)資源向外提供服務(wù)，但其內(nèi)部各結(jié)點(diǎn)之間通過高速網(wǎng)絡(luò)互連，實(shí)現(xiàn)分布式存儲(chǔ)功能。同時(shí)存儲(chǔ)系統(tǒng)的結(jié)點(diǎn)數(shù)量可以動(dòng)態(tài)橫向擴(kuò)展，以滿足業(yè)務(wù)持續(xù)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求。

另一條發(fā)展主線是利用x86服務(wù)器標(biāo)準(zhǔn)硬件來實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)控制器的功能，即將原有存儲(chǔ)控制器轉(zhuǎn)向X86架構(gòu)。在硬件標(biāo)準(zhǔn)化的條件下存儲(chǔ)產(chǎn)品比拼的是豐富、可靠和穩(wěn)定的軟件功能。該模式下數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)采用多副本方式，顛覆了傳統(tǒng)外置磁盤陣列的RAID、快照、復(fù)制等數(shù)據(jù)保護(hù)方式，通過犧牲容量來贏得存儲(chǔ)的高可靠性。

2.3 網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)

服務(wù)器與存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)發(fā)展時(shí)間較長(zhǎng)，技術(shù)也相對(duì)成熟，但網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)發(fā)展是最近幾年才逐漸興起的。從某種意義上可以講是服務(wù)器與存儲(chǔ)的虛擬化技術(shù)倒逼了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的變革。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)成為整個(gè)系統(tǒng)瓶頸時(shí)，其變革也就勢(shì)在必行了。

第一，隨著服務(wù)器與存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)發(fā)展，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)化快速部署，但網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通性、安全性及應(yīng)用交付控制等功能的部署仍需要手工完成，無法與系統(tǒng)自動(dòng)化部署相匹配。

第二，從運(yùn)維的角度看，由于虛機(jī)中虛擬網(wǎng)卡的使用，模糊了系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)的管理界面，同時(shí)也給端到端的網(wǎng)絡(luò)控制帶來了挑戰(zhàn)。

第三，從網(wǎng)絡(luò)資源利用率上講，由于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)主要面向南北流量的處理，而服務(wù)器虛擬化后網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的流量主要來自于東西流向。傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)在處理東西流量時(shí)將造成大量網(wǎng)絡(luò)資源的浪費(fèi)。

第四，從資源調(diào)配與優(yōu)化角度看，傳統(tǒng)架構(gòu)業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)資源相對(duì)固定，無法滿足互聯(lián)網(wǎng)金融業(yè)務(wù)突發(fā)性流量的要求。

網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)的誕生就是為了解決上述問題，實(shí)現(xiàn)整個(gè)數(shù)據(jù)中心架構(gòu)的虛擬化，完成整個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的快速部署、優(yōu)化調(diào)配以及安全管理。

網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)本質(zhì)上是一種網(wǎng)絡(luò)封裝與隧道技術(shù)，基于網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)，相關(guān)物理網(wǎng)絡(luò)資源被抽象、邏輯劃分和組合，并在此基礎(chǔ)上被調(diào)度和管理。

要實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)虛擬化，首先需要建設(shè)一個(gè)IP骨干網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)IP數(shù)據(jù)的連接，形成一個(gè)高速互聯(lián)的交換矩陣。其次在這個(gè)高速互聯(lián)的交換矩陣的外圍包裹一層智能網(wǎng)絡(luò)虛擬化設(shè)備，該設(shè)備通過VXLAN等協(xié)議在一個(gè)三層網(wǎng)絡(luò)上借助MAC-IN-UDP封裝，疊加一個(gè)二層網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)跨區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)虛擬化。第三，數(shù)據(jù)中心的外聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器（物理和虛擬）、網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備、應(yīng)用交付設(shè)備以及IP存儲(chǔ)設(shè)備等利用IP連接到智能網(wǎng)絡(luò)邊界。

兩種主流網(wǎng)絡(luò)虛擬化模型如圖1所示。

網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)的具體實(shí)現(xiàn)上又分為基于硬件和基于軟件兩種模式。

基于硬件模式是以思科ACI為代表。主要特點(diǎn)是將IP網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)平臺(tái)設(shè)備與智能網(wǎng)絡(luò)虛擬化設(shè)備合二為一（思科Nexus 9000系列交換機(jī)）。通過Nexus搭建一個(gè)高速互聯(lián)的交換矩陣，該矩陣各結(jié)點(diǎn)帶寬高端40G甚至100G，各類外聯(lián)設(shè)備通過10G鏈路連接到這個(gè)高速矩陣。

而基于軟件模式的代表是VMware的NSX解決方案，該模式下可以利用任何廠商的IP骨干網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，但I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的邊緣必須接入具有網(wǎng)絡(luò)虛擬化功能的智能物理設(shè)備，如支持VXLAN虛擬化功能的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、物理服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備以及應(yīng)用交付設(shè)備等。

兩者的主要區(qū)別在于網(wǎng)絡(luò)虛擬化層的實(shí)現(xiàn)位置，ACI是在通過改造傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上增加智能網(wǎng)絡(luò)虛擬化功能來完成整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的虛擬化。它的優(yōu)勢(shì)是無需對(duì)IP網(wǎng)絡(luò)接入層的設(shè)備進(jìn)行任何改造，缺點(diǎn)在于需要重新構(gòu)架一個(gè)高速IP互聯(lián)矩陣。

NSX方案是在物理服務(wù)器平臺(tái)上增加網(wǎng)絡(luò)虛擬化層，通過網(wǎng)絡(luò)虛擬化層中的分布式交換機(jī)、路由器、防火墻以及應(yīng)用交付等設(shè)備實(shí)現(xiàn)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的虛擬化改造。它的優(yōu)勢(shì)是無需替換IP骨干交換平臺(tái)，缺點(diǎn)是IP接入層中不支持智能虛擬化功能的設(shè)備需要通過NSX網(wǎng)關(guān)來完成虛擬化網(wǎng)絡(luò)的接入。

網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)具體實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜，在此不作深入討論。和傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)黑名單模式不同，網(wǎng)絡(luò)虛擬化架構(gòu)內(nèi)部采用白名單制度，即高速交換矩陣所有連接節(jié)點(diǎn)默認(rèn)情況下都是阻塞的。網(wǎng)絡(luò)的開通是根據(jù)企業(yè)業(yè)務(wù)需求，通過軟件定義腳本的方式實(shí)現(xiàn)的。配置腳本詳細(xì)規(guī)定了該業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流上各節(jié)點(diǎn)的連接方向、安全策略以及應(yīng)用交付控制等要求。在業(yè)務(wù)上線時(shí)，網(wǎng)絡(luò)管理員通過網(wǎng)絡(luò)控制器將該腳本推送到網(wǎng)絡(luò)虛擬化層中的各結(jié)點(diǎn)，將高速互聯(lián)矩陣中的相關(guān)結(jié)點(diǎn)打通，完成該業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)支撐。

當(dāng)該業(yè)務(wù)下線時(shí)，網(wǎng)絡(luò)管理員通過控制器將該腳本回收，互連矩陣中的相關(guān)結(jié)點(diǎn)重回阻塞狀態(tài)，避免了傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡(luò)下大量ACL泛濫的情況發(fā)生。

讓我們?cè)賮砜纯淳W(wǎng)絡(luò)虛擬化是如何解決傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)面臨的困難的。

第一，快速部署問題，由于配置腳本模板可以提前定義，并支持快照、復(fù)制等功能，需要時(shí)一鍵分發(fā)，可以快速實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)配置的部署，無需手工配置。

第二，網(wǎng)絡(luò)虛擬化中虛擬交換機(jī)端口可以直接連接到虛機(jī)中的虛擬網(wǎng)卡，通過腳本對(duì)虛擬端口的配置可以實(shí)現(xiàn)虛擬化網(wǎng)絡(luò)端到端的管理與控制。

第三，由于虛擬化層中的分布式虛擬交換機(jī)和分布式虛擬路由器作用，服務(wù)器虛擬化后東西向的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部流量可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的直接傳輸，不再需要通過核心交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)。

第四，實(shí)施網(wǎng)絡(luò)虛擬化后各業(yè)務(wù)模塊共享整個(gè)高速互聯(lián)矩陣，通過對(duì)各業(yè)務(wù)模塊網(wǎng)絡(luò)資源的分配可以動(dòng)態(tài)調(diào)整各業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)帶寬需求。在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)資源不足的情況下可以動(dòng)態(tài)增加結(jié)點(diǎn)的方式，增加整個(gè)虛擬化網(wǎng)絡(luò)的整體網(wǎng)絡(luò)資源，滿足互聯(lián)網(wǎng)金融業(yè)務(wù)突發(fā)性流量的要求。

3 互聯(lián)網(wǎng)金融IT基礎(chǔ)架構(gòu)的展望

綜上所述，通過對(duì)IT基礎(chǔ)架構(gòu)的虛擬化，可將計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行有效分割，實(shí)現(xiàn)IT架構(gòu)資源的池化。同時(shí)利用Cluster、HA、DSR、Vmotion實(shí)現(xiàn)計(jì)算資源的聚合，利用VDS、VR、VFW、VADC等實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的聚合，利用VSAN、網(wǎng)格存儲(chǔ)實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)資源的聚合。有了分割與聚合的軟件工具，原有以硬件為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)中心就轉(zhuǎn)化為軟件定義的數(shù)據(jù)中心（SDDC）了。

SDDC依賴于虛擬化技術(shù)，SDDC的目標(biāo)是虛擬化數(shù)據(jù)中心的一切物理資源，通過虛擬化的技術(shù)，構(gòu)建一個(gè)由虛擬資源組成的資源池，不僅是對(duì)服務(wù)器進(jìn)行虛擬化，還包括存儲(chǔ)虛擬化和網(wǎng)絡(luò)虛擬化等。不僅可以簡(jiǎn)化服務(wù)器更改、存儲(chǔ)更改、網(wǎng)絡(luò)配置的難度，更使得對(duì)服務(wù)器、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)的管理和配置操作具備可重復(fù)性和持續(xù)性。

SDDC使硬件資源可以通過軟件進(jìn)行配置和調(diào)度，提高了靈活性和敏捷性，帶來的一個(gè)顯著優(yōu)勢(shì)就是大大降低了數(shù)據(jù)中心的成本。通過SDDC提供的集中式的軟件管理層，管理變得更簡(jiǎn)單。同時(shí)SDDC讓軟件來管理網(wǎng)絡(luò)，讓網(wǎng)絡(luò)成為數(shù)據(jù)中心的一部分，專有的網(wǎng)絡(luò)可以大幅提高硬件的效率。由此可見，軟件定義的數(shù)據(jù)中心（SDDC），已成為數(shù)據(jù)中心演進(jìn)的一個(gè)新的方向和趨勢(shì)，是互聯(lián)網(wǎng)金融企業(yè)建設(shè)其核心IT基礎(chǔ)架構(gòu)的首選模式。

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