金融清算機(jī)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計(jì)

楊一清 羅少康

摘要

隨著金融行業(yè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域及范圍日益增大，需要規(guī)劃建立一種強(qiáng)大的數(shù)據(jù)中心架構(gòu)，這種高可用的結(jié)構(gòu)能夠減少甚至消除正常和非正常的停機(jī)對(duì)業(yè)務(wù)可用性造成的影響。關(guān)鍵任務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)都能夠不間斷地創(chuàng)造產(chǎn)值并提高公司的業(yè)務(wù)持續(xù)性底線。因此建立多個(gè)數(shù)據(jù)中心來實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的災(zāi)備成為必然的選擇。

【關(guān)鍵詞】金融行業(yè) 數(shù)據(jù)中心 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

隨著金融清算業(yè)務(wù)不斷壯大，公司的運(yùn)營及發(fā)展越來越依賴于網(wǎng)絡(luò)，因此清算所需要一種強(qiáng)大的數(shù)據(jù)中心架構(gòu)，這種高可用的結(jié)構(gòu)能夠減少甚至消除正常和非正常的停機(jī)對(duì)業(yè)務(wù)可用性造成的影響。這意味著無論是否有中斷，關(guān)鍵任務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)都能夠不間斷地創(chuàng)造產(chǎn)值并提高公司的業(yè)務(wù)持續(xù)性底線。因此建立多個(gè)數(shù)據(jù)中心來實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的災(zāi)備成為必然的選擇。

信息網(wǎng)絡(luò)是金融行業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)施，清算結(jié)算交易及管理均離不開信息網(wǎng)絡(luò)的支撐，本文在清算機(jī)構(gòu)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營條件下，提出一種安全、高效的信息網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)規(guī)劃方案。

1 金融清算機(jī)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃目標(biāo)

建立多個(gè)數(shù)據(jù)中心來承載業(yè)務(wù)系統(tǒng)的主要目的是為了實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的高可用性和高可靠性，可以將數(shù)據(jù)中心分為以下三個(gè)類型：

1.1 生產(chǎn)中心

生產(chǎn)中心承擔(dān)清算所與各大銀行之間的日常業(yè)務(wù)運(yùn)行，并與災(zāi)備中心和異地備份中心進(jìn)行數(shù)據(jù)的同步與備份。當(dāng)生產(chǎn)中心出現(xiàn)故障時(shí)，可以將與各大銀行之間的日常業(yè)務(wù)切換至災(zāi)備中心或者異地備份中心。

1.2 災(zāi)備中心

災(zāi)備中心主要充當(dāng)生產(chǎn)中心的備份角色，當(dāng)生產(chǎn)中心發(fā)生故障時(shí)，可以將生產(chǎn)中心的所有功能快速的切換至災(zāi)備中心，以達(dá)到業(yè)務(wù)持續(xù)性的目的。

1.3 異地備份中心

異地備份中心主要承擔(dān)數(shù)據(jù)的離線備份，一般生產(chǎn)中心發(fā)生故障后應(yīng)用切換至同城災(zāi)備中心，異地備份中心不承擔(dān)應(yīng)用的冗余，只承擔(dān)數(shù)據(jù)的備份。

2 設(shè)計(jì)思想

（1）生產(chǎn)中心網(wǎng)絡(luò)、災(zāi)備中心網(wǎng)絡(luò)與異地備份中心采用同構(gòu)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，簡化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)從而降低管理成本；

（2）各數(shù)據(jù)中心均采用低延遲、高可靠、無丟包的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)；

（3）各子系統(tǒng)之間均支持橫向擴(kuò)展；

（4）生產(chǎn)中心與災(zāi)備中心間的存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)采用高冗余性和高帶寬網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；

（5）接入網(wǎng)絡(luò)采用高效及高可靠的運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)。

3 網(wǎng)絡(luò)總體設(shè)計(jì)

整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分為兩個(gè)部分，前端網(wǎng)絡(luò)和后端網(wǎng)絡(luò)。前端網(wǎng)絡(luò)主要承載生產(chǎn)中心、災(zāi)備中心的IP業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流量調(diào)度，主要為各大銀行與清算所的業(yè)務(wù)后端網(wǎng)絡(luò)為生產(chǎn)中心與災(zāi)備中心之間的存儲(chǔ)設(shè)備提供數(shù)據(jù)同步與備份。

網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)總體拓?fù)鋱D，如圖1。

4 數(shù)據(jù)中心內(nèi)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)中心內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)采用雙核心扁平化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。為滿足低延遲、無丟包、高可靠性及快速切換的網(wǎng)絡(luò)需求，核心交換設(shè)備由兩臺(tái)高端交換機(jī)組成，有萬兆上聯(lián)需求的服務(wù)器分別直接上聯(lián)至兩臺(tái)核心交換機(jī)，無萬兆上聯(lián)需求的服務(wù)器則上聯(lián)至匯聚層交換機(jī)，由匯聚層交換機(jī)調(diào)度流量至兩臺(tái)核心交換機(jī)。兩臺(tái)核心交換機(jī)通過集群或者虛擬化技術(shù)實(shí)現(xiàn)物理分離、邏輯統(tǒng)一，從而屏蔽了生成樹的缺點(diǎn)，組成了一個(gè)無環(huán)的、多鏈路負(fù)載均衡的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)。

5 后端網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

后端網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主要承載生產(chǎn)中心到災(zāi)備中心的存儲(chǔ)遠(yuǎn)程復(fù)制，以及各類監(jiān)控流量。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)提出了如下要求：

高帶寬低延時(shí)：無論存儲(chǔ)的同步數(shù)據(jù)復(fù)制還是異步復(fù)制，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的帶寬要求都是極高的，一般都需要是萬兆網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)路延時(shí)也是至關(guān)重要的，直接影響到性能和存儲(chǔ)的系統(tǒng)穩(wěn)定性，一般而言我們必須控制在lOms內(nèi)。

高可靠性和快速收斂：存儲(chǔ)在遠(yuǎn)程復(fù)制時(shí)，網(wǎng)絡(luò)不能中斷，故網(wǎng)絡(luò)必須具備冗余性。當(dāng)某條鏈路或設(shè)備故障后，必須能夠進(jìn)行切換。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)光有冗余性是不夠的，切換時(shí)間將是一個(gè)非常重要的指標(biāo)，切換時(shí)間過長，會(huì)影響業(yè)務(wù)（在同步復(fù)制的情況下）或丟失備份數(shù)據(jù)（異步復(fù)制的情況下），故切換時(shí)間必須控制在50ms以內(nèi)。

5.1 波分復(fù)用技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

如圖2。

在生產(chǎn)中心和災(zāi)備中心波分復(fù)用系統(tǒng)上建立多個(gè)光通道，分別承載存儲(chǔ)的遠(yuǎn)程復(fù)制流量和設(shè)備管理監(jiān)控流量；生產(chǎn)中心和災(zāi)備中心的存儲(chǔ)SAN交換機(jī)FC接口和波分復(fù)用設(shè)備的FC接口互聯(lián)，建立遠(yuǎn)程復(fù)制的通道；生產(chǎn)中心和災(zāi)備中心的IP交換機(jī)接口和波分復(fù)用設(shè)備的萬兆以太網(wǎng)接口互聯(lián)，建立兩個(gè)中心局域網(wǎng)聯(lián)通的IP的通道。

后端波分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)一般租借裸光纖，通過購買粗波分復(fù)用設(shè)備來實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)中心和災(zāi)備中心的連接。其功能如下：

（1）生產(chǎn)中心的備份和遠(yuǎn)程復(fù)制通過波分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，復(fù)制到災(zāi)備中心；

（2）生產(chǎn)中心通過該波分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)災(zāi)備中心的設(shè)備監(jiān)控和管理。

5.2 萬兆IP網(wǎng)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

如圖3。

生產(chǎn)中心和災(zāi)備中心的存儲(chǔ)利用ISCSI接口直接連接到各自中心的LAN中；生產(chǎn)中心和災(zāi)備中心的IP路由器接入到電信級(jí)運(yùn)營商的萬兆IP城域網(wǎng)中；建立并實(shí)施QoS，使得ISCSI流量具備高優(yōu)先級(jí)，降低延時(shí)。

通過購買電信級(jí)運(yùn)營商的萬兆IP城域網(wǎng)的接入，打通生產(chǎn)中心和災(zāi)備中心的IP連接。其功能如下：

（1）生產(chǎn)中心的備份和遠(yuǎn)程復(fù)制通過ISCSI接口連接到城域網(wǎng)，復(fù)制到災(zāi)備中心；

（2）生產(chǎn)中心通過城域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)災(zāi)備中心的設(shè)備監(jiān)控和管理。

5.3 后端網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)技術(shù)對(duì)比

如表1。

最終建議，生產(chǎn)中心和同城災(zāi)備中心之間使用波分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)來連接。

6 前端網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

前端網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)除了根據(jù)業(yè)務(wù)需求、采用數(shù)據(jù)中心的相關(guān)組網(wǎng)方式必須以現(xiàn)實(shí)為基礎(chǔ)，即根據(jù)各大銀行的接入方式來定。正常情況下，各大銀行都是連接到生產(chǎn)中心，當(dāng)生產(chǎn)中心發(fā)生故障之后，各大銀行都應(yīng)該能切換為與災(zāi)備中心相連接。

當(dāng)生產(chǎn)中心發(fā)生故障，可以通過線路切換、DNS重定向和健康路由注入三種方式來實(shí)現(xiàn)前端網(wǎng)絡(luò)倒換，將業(yè)務(wù)切至災(zāi)備中心，以達(dá)到災(zāi)備目的。

6.1 線路切換

當(dāng)各大銀行采用MSTP方式接入到電信級(jí)運(yùn)營商，可以采用線路切換方式來進(jìn)行生產(chǎn)中心和災(zāi)備中心的侄0換。

6.2 DNS重定向

當(dāng)各大銀行采用IP接入方式接入至運(yùn)營商的城域網(wǎng)時(shí)，可以采用DNS重定向方式進(jìn)行生產(chǎn)中心和災(zāi)備中心的倒換。

6.3 健康路由注入

由健康注入是一種機(jī)制，它允許兩個(gè)數(shù)據(jù)中心使用同一個(gè)IP地址。這意味著同一個(gè)IP地址（主機(jī)路徑）被發(fā)布為不同的metric。上游路由器可以同時(shí)看到兩條路徑，并將metric更好的路徑插入到其路由表中。當(dāng)設(shè)備啟用RHI時(shí)，它將在VIP可用時(shí)將靜態(tài)路徑注入到設(shè)備的路由表中。當(dāng)VIP失效時(shí)，該靜態(tài)路徑將刪除。如果設(shè)備發(fā)生了故障，上游路由器使用的另一條路徑將到達(dá)服務(wù)器，從而實(shí)現(xiàn)高可用性。

7 異地備份網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

異地備份中心的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)思路遵循生產(chǎn)中心或?yàn)?zāi)備中心的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路。生產(chǎn)中心到異地備份中心的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，考慮到由于波分復(fù)用無法滿足異地的超長距離傳輸，所以生產(chǎn)中心或?yàn)?zāi)備中心到異地備份中心網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)采用運(yùn)營商的跨省市的MSTP網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)異地備份中心到生產(chǎn)中心、異地備份中心到災(zāi)備中心之問數(shù)據(jù)的同步與備份。

8 結(jié)語

未來的金融清算網(wǎng)絡(luò)將是一套高速高效，穩(wěn)定可靠，資源監(jiān)管分配統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，為金融清算提供堅(jiān)實(shí)支撐的平臺(tái)。本研究考慮了前端網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用、計(jì)算資源、數(shù)據(jù)以及DCI數(shù)據(jù)中心互聯(lián)等各層次統(tǒng)一管理和資源聯(lián)動(dòng)，統(tǒng)一對(duì)資源以及資源所承載的應(yīng)用進(jìn)行管理、切換，使用前端網(wǎng)絡(luò)控制，支持用戶可以訪問兩個(gè)數(shù)據(jù)中心的業(yè)務(wù)，數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)是雙活數(shù)據(jù)中心的前提，本研究通過數(shù)據(jù)中心的高速網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)和存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)來實(shí)現(xiàn)兩個(gè)數(shù)據(jù)中心之問的應(yīng)用集群、業(yè)務(wù)訪問和數(shù)據(jù)同步功能，為金融清算網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提供了參考依據(jù)。