基于GSLB的數(shù)據(jù)中心多活技術(shù)在銀行業(yè)的應(yīng)用研究

□ 文 程?hào)|亮

隨著互聯(lián)網(wǎng)與信息技術(shù)的不斷發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)金融行業(yè)呈現(xiàn)出快速發(fā)展的勢(shì)態(tài)。為保障金融服務(wù)7*24小時(shí)不間斷連續(xù)運(yùn)營，減少正常與非正常的停機(jī)對(duì)業(yè)務(wù)可用性造成的影響，金融行業(yè)尤其是銀行業(yè)高度重視災(zāi)備系統(tǒng)建設(shè)。

為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心的高可用性和連續(xù)性，銀行業(yè)一般采用同城兩中心或“兩地三中心”（生產(chǎn)中心、同城災(zāi)備中心和異地災(zāi)備中心）的布局，且一般只有其中一個(gè)數(shù)據(jù)中心運(yùn)行在主用（active）狀態(tài)，其余中心為備用狀態(tài)或僅實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)備份的狀態(tài)。這種數(shù)據(jù)中心主備運(yùn)行模式，災(zāi)備接管能力較弱，很難達(dá)到預(yù)期的災(zāi)備系統(tǒng)RTO（Recovery Time Object）和RPO（Recovery Point Object），備份中心只有在故障或?yàn)?zāi)難時(shí)才能起到作用，無法得到充分有效利用，也存在IT資源和資金的浪費(fèi)。

表1 基于DNS的雙活模型與基于RHI的IP雙活模型的技術(shù)對(duì)比表

雙活甚至多活數(shù)據(jù)中心技術(shù)由此應(yīng)運(yùn)而生，成為災(zāi)備實(shí)踐中熱點(diǎn)。對(duì)于雙活（或多活）數(shù)據(jù)中心而言，如果一個(gè)數(shù)據(jù)中心出現(xiàn)故障，另外一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)中心還能夠?qū)ν馓峁┓?wù)，此時(shí)業(yè)務(wù)的實(shí)時(shí)切換對(duì)用戶而言不可感知，業(yè)務(wù)幾乎不受影響。除此之外，兩個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)中心同時(shí)對(duì)外提供業(yè)務(wù)生產(chǎn)和災(zāi)備服務(wù)，運(yùn)行在“activeactive”狀態(tài)，其服務(wù)能力是雙倍或多倍的，所有的資源都得到了有效利用，也在一定程度上節(jié)省了資金。

一、數(shù)據(jù)中心多活服務(wù)模型

多活數(shù)據(jù)中心以其更高的可靠性、服務(wù)能力和資源利用率，成為多數(shù)據(jù)中心結(jié)構(gòu)下的最理想運(yùn)行方式。以雙活為例，為實(shí)現(xiàn)應(yīng)用在兩個(gè)數(shù)據(jù)中心的“雙活”，在網(wǎng)絡(luò)層面，前端網(wǎng)絡(luò)對(duì)業(yè)務(wù)的感知能力和對(duì)應(yīng)用流量的牽引是技術(shù)重點(diǎn)。

要實(shí)現(xiàn)應(yīng)用在兩個(gè)數(shù)據(jù)中心的“雙活”，應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)外的IP地址或DNS域名必須唯一。基于健康路由注入（RHI）的IP雙活模型和基于智能DNS的全局負(fù)載均衡（GSLB）模型是最主要的兩種雙活模型。其技術(shù)詳細(xì)對(duì)比情況如表1所列。

由于IP多活方式只能實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的主備模式且存在功能性、靈活性不夠等缺點(diǎn)，故“多活”應(yīng)用應(yīng)采用基于智能DNS技術(shù)的全局負(fù)載均衡技術(shù)。

二、基于智能DNS的GSLB實(shí)現(xiàn)模型

GSLB是英文Global Server Load Balance的縮寫，意思是全局負(fù)載均衡。其作用是實(shí)現(xiàn)在廣域網(wǎng)(包括互聯(lián)網(wǎng))上不同地域的服務(wù)器間的流量調(diào)配，保證使用最佳的服務(wù)器服務(wù)離自己最近的客戶，從而確保訪問質(zhì)量。

智能DNS配合GSLB是實(shí)現(xiàn)多活數(shù)據(jù)中心的技術(shù)基礎(chǔ)?；谥悄蹹NS服務(wù)的多活數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)原理是：利用智能DNS解析技術(shù)，業(yè)務(wù)應(yīng)用以唯一域名方式為所有發(fā)布相同服務(wù)的數(shù)據(jù)中心提供統(tǒng)一的入口，依據(jù)預(yù)先設(shè)定的負(fù)載策略，將客戶端訪問請(qǐng)求分配到不同數(shù)據(jù)中心，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心站點(diǎn)間的負(fù)載均衡調(diào)度。具體來說，在用戶發(fā)出任何應(yīng)用連接請(qǐng)求時(shí)，首先必須通過DNS請(qǐng)求獲得服務(wù)器的IP地址，基于DNS的GSLB在返回DNS解析結(jié)果的過程中進(jìn)行智能決策，給用戶返回一個(gè)最佳的服務(wù)IP。

采用智能DNS的GSLB方案，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹⒕W(wǎng)絡(luò)路由、IP地址基本不需要改造。要求應(yīng)用環(huán)境基于域名發(fā)布業(yè)務(wù)，同一應(yīng)用可使用不同IP地址。其全局實(shí)現(xiàn)模型如圖1所示。

模型中，全局GSLB設(shè)備一般部署在用戶訪問的入口位置（廣域網(wǎng)入口），有服務(wù)器負(fù)載均衡（SLB）需求的，在相應(yīng)的匯聚層部署SLB設(shè)備即可。每個(gè)DC的VIP A和VIP B對(duì)外提供服務(wù)。SLB檢查服務(wù)器健康狀況后和GSLB配合實(shí)現(xiàn)DNS切換。GSLB1和GSLB2完成各數(shù)據(jù)中心的狀態(tài)監(jiān)控、路徑優(yōu)化和負(fù)載均衡。各中心GSLB設(shè)備須互聯(lián)互通，相互同步配置信息，發(fā)布本中心的健康狀態(tài)。

具體業(yè)務(wù)流程為：（1）用戶向Local DNS發(fā)起域名請(qǐng)求。Local DNS采用輪詢方式將域名請(qǐng)求發(fā)給網(wǎng)絡(luò)中的GSLB設(shè)備進(jìn)行處理。（2）GSLB根據(jù)預(yù)先設(shè)定的策略（如基于IP就近性算法或者動(dòng)態(tài)探測(cè)或一定比例的負(fù)載分配等等），對(duì)DNS請(qǐng)求信息進(jìn)行智能處理，然后將域名解析結(jié)果返回給Local DNS，Local DNS將域名解析結(jié)果返回給客戶端。（3）GSLB根據(jù)算法返回?cái)?shù)據(jù)中心A中心的VIP A地址，通過本地應(yīng)用負(fù)載均衡的處理機(jī)制（SLB），保障應(yīng)用的高可用性和針對(duì)后臺(tái)服務(wù)器的負(fù)載分擔(dān)。（4）客戶訪問數(shù)據(jù)中心A。

通過GSLB的全局應(yīng)用智能調(diào)度，不僅能監(jiān)控各數(shù)據(jù)中心健康狀況、提高應(yīng)用可靠性，客戶端訪問請(qǐng)求也可以按兩中心站點(diǎn)業(yè)務(wù)能力不同進(jìn)行一定比例的負(fù)載分配，提高應(yīng)用性能。

圖1 基于智能DNS的GSLB數(shù)據(jù)中心多活網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)模型

三、技術(shù)應(yīng)用中需要考慮的幾個(gè)問題

為保障銀行業(yè)網(wǎng)絡(luò)的安全穩(wěn)定及業(yè)務(wù)的持續(xù)不間斷運(yùn)行，在現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心模式中應(yīng)用實(shí)踐基于智能DNS的GSLB技術(shù)時(shí)，需要重點(diǎn)考慮以下六個(gè)方面問題。

（一）域名改造

無論是通過在專網(wǎng)中運(yùn)行內(nèi)部的DNS服務(wù)器，還是在Internet上公網(wǎng)應(yīng)用，應(yīng)用系統(tǒng)必須以域名形式發(fā)布，這個(gè)技術(shù)改動(dòng)對(duì)新、舊業(yè)務(wù)難度不大，但在銀行業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)中必須充分測(cè)試。只有實(shí)現(xiàn)應(yīng)用IP與數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)位置的解耦合，才能達(dá)到同時(shí)靈活訪問各個(gè)數(shù)據(jù)中心的目的。

（二）緩存更新

DNS緩存更新不及時(shí)可能影響故障時(shí)切換訪問，導(dǎo)致雙活訪問不成功。當(dāng)某個(gè)數(shù)據(jù)中心出現(xiàn)故障時(shí)，GSLB感知后會(huì)立即更新DNS解析記錄，然而DNS緩存的存在導(dǎo)致PC客戶端仍舊解析為錯(cuò)誤的IP地址，直至緩存過期后更新為正確解析記錄，此期間業(yè)務(wù)訪問可能中斷。

DNS緩存時(shí)間涉及本機(jī)DNS緩存、本地域名服務(wù)器緩存、注冊(cè)商DNS服務(wù)器緩存。本機(jī)DNS緩存主要包括瀏覽器或操作系統(tǒng)（如windows系列）DNS緩存，更新時(shí)間從1分鐘至30分鐘不等，此時(shí)一旦發(fā)現(xiàn)訪問故障，可以關(guān)閉瀏覽器或輸入強(qiáng)制刷新DNS命令或重啟PC實(shí)現(xiàn)快速切換，部分自行開發(fā)APP應(yīng)用甚至可以自動(dòng)清空本地DNS緩存實(shí)現(xiàn)快速刷新。本地域名服務(wù)器緩存、注冊(cè)商DNS服務(wù)器緩存可以通過TTL（Time-to-live）值實(shí)現(xiàn)快速刷新，即GSLB在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)故障后，立即更新DNS記錄為正確的IP，并通過設(shè)置TTL值通告給注冊(cè)商DNS和本地域名服務(wù)器。一般互聯(lián)網(wǎng)門戶網(wǎng)站設(shè)置更新值為30秒，對(duì)于在內(nèi)網(wǎng)中自行架設(shè)的DNS服務(wù)器，可以自主設(shè)置緩存時(shí)間為合理數(shù)值（如2分鐘），實(shí)現(xiàn)故障時(shí)快速感知。疏漏DNS緩存更新容易導(dǎo)致故障第一時(shí)間切換不成功，影響整體網(wǎng)絡(luò)的平穩(wěn)不間斷運(yùn)行，金融行業(yè)務(wù)必高度重視。

（三）DNS記錄配置

每個(gè)域名最多可以有六條記錄，一般用2條就足夠?qū)崿F(xiàn)“雙活”。對(duì)于GSLB，在返回DNS解析結(jié)果時(shí)可以包含多個(gè)A記錄，應(yīng)用一般會(huì)使用第一條A記錄。當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，PC機(jī)可以自動(dòng)切換至其他IP解析記錄，實(shí)現(xiàn)更快速的故障切換。

（四）會(huì)話保持

一般而言，對(duì)于同一個(gè)客戶端，尤其是與用戶狀態(tài)有關(guān)的操作，比如金融交易，應(yīng)全部通過GSLB定向到同一臺(tái)服務(wù)器進(jìn)行處理，以保持會(huì)話（session）一致性，否則“多活”應(yīng)用會(huì)出問題。此時(shí)，一般采用客戶端源IP會(huì)話保持（客戶端源IP可以區(qū)分，同一個(gè)源IP被認(rèn)為是同一個(gè)用戶）或Cookie會(huì)話保持（利用應(yīng)用層HTTP投中的Cookie進(jìn)行會(huì)話保持）。

（五）性能選擇

金融行業(yè)對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備性能的選擇有更高的要求，基本原則是滿足現(xiàn)狀和未來需求，適當(dāng)留有余地。如果GSLB處理的是4層或7層報(bào)文，建議按照7層性能來考慮設(shè)備選型參數(shù)，并為未來預(yù)留2-3倍性能空間。

（六）產(chǎn)品選擇

2017年，《網(wǎng)絡(luò)安全法》的頒布對(duì)關(guān)鍵金融基礎(chǔ)設(shè)施提出了明確的國產(chǎn)化及自主可控的要求，其中第22條明確規(guī)定：“網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品、服務(wù)應(yīng)當(dāng)符合相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)的強(qiáng)制性要求”。GSLB是目前銀行業(yè)使用較多的核心關(guān)鍵設(shè)備，硬件設(shè)備實(shí)現(xiàn)方式的基本以國外F5、Radware、A10等為主，除價(jià)格高昂外，還存在核心技術(shù)受制于人等安全隱患問題。比如，2012年，F(xiàn)5曾出現(xiàn)過“root用戶權(quán)限驗(yàn)證繞過”高危漏洞。目前，國產(chǎn)廠商通過自身技術(shù)積累和產(chǎn)品實(shí)踐，已出現(xiàn)較多品牌產(chǎn)品，在實(shí)踐中取得較好效果，可以逐步考慮。

四、結(jié)語

新技術(shù)的廣泛應(yīng)用和成熟，不斷沖擊著傳統(tǒng)金融技術(shù)架構(gòu)，“雙活”和“多活”數(shù)據(jù)中心逐漸成為IT架構(gòu)的主流。雖然“雙活”和“多活”數(shù)據(jù)中心的可靠性、性能優(yōu)勢(shì)明顯，但在銀行業(yè)數(shù)據(jù)中心從現(xiàn)有模式向新型模式轉(zhuǎn)換，其具體落地實(shí)現(xiàn)還需要經(jīng)過長期摸索和復(fù)雜建設(shè)。本文提出的基于智能DNS的全局負(fù)載均衡技術(shù)，能通過流量調(diào)度很好的實(shí)現(xiàn)應(yīng)用分布式多活架構(gòu)，是一個(gè)值得嘗試和探索的重要方向?！?/p>

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