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1、保险企业基于超融合构建关键业务系统容灾加固方案及实践【摘要】超融合正以其优异的架构和产品特性，被越来越多的用户用于各类场景，以更优化的总拥有成本，提升IT基础架构综合能力。本文详细介绍了财险评估并引入超融合架构形成新型的容灾加固解决方案的思考过程，以及详细的方案配置架构和最终的应用效果。一、项目建设背景近年来，随着保险行业数字化转型不断深入，业务系统对IT基础架构的要求越来越高,如何以更优的总拥有成本提升IT基础架构的稳定性、性能与扩展性是IT部门面临的重要挑战，通过将传统架构进行分布式和软件定义甚至融合化的转型，为IT部门应对挑战提供了重要的解决方案。财险在筹备时开始关注超融合架构，并对技术
2、架构、方案和产品进行考察，了解到超融合产品能够在保证数据可靠性、架构可用性的前提下减少总体建设投入，同时计算和存储资源可以根据实际需要灵活按需扩展。但充分考虑超融合架构的成熟度和行业成功案例调研情况，结合开业对稳定性以及可靠性的要求，最终决定使用传统架构来满足公司开业的需要。在筹划核心系统容灾架构建设时，再次对超融合架构的行业内案例展开大量且充分细致的调研工作（与行业内超融合架构产品头部供应商进行方案交流、产品基准测试、以及与第三方IT专业社区twt交流沟通等）。经过与传统架构的详细对比分析，考虑到传统容灾的高成本投入，以及容灾加固对可用性的要求，最终选择使用超融合架构来支撑核心系统容灾项目需
3、求并实现核心系统加固目标。二、方案选型（一）硬件层面在项目初期，首先考虑方案是成熟稳定的传统存储架构，但经过对IBM、EMC等传统存储架构进行深入调研分析，特别是存储间数据同步的容灾架构和金融行业案例分析，传统架构的风险过于集中，对核心设备的处理性能以及稳定性要求较高，从而带来运维人员技术水平要求以及采购升级成本较高的问题，公司尚处于初创阶段，人力较少而且专业程度不高，传统方案不太适应公司现阶段的需要，于是信息团队决定在行业内及市场中尝试寻找更优方案。在调研中发现超融合建设方案经过多年的升级优化，已经逐渐趋于成熟，拥有很多传统架构所没有的特点（分布式架构、按需横向扩容等），虽然在调研过程中产生
4、了一些疑点和顾虑（使用场景），但通过与相关IT厂家的技术架构分析交流，以及同业调研，相关顾虑基本得到解决。超融合的需求满足情况：1、超融合架构经过多年的用户实践，现阶段属于成熟技术方案；2、超融合架构能够满足财险现阶段对系统压力和可用性的各项要求；3、超融合架构与传统生产架构同时作为生产环境提供生产服务能力，预防传统架构出现计划外宕机或损坏带来的业务可用性和数据可靠性风险，同时整体降低资本投入及维护成本，并对新技术进行方案的可行性验证，作为未来建设思路的参考依据。作为核心生产架构的加固，超融合架构体现了技术的优越性，以及成本的合理性，最终财险选择了SmartX作为的超融合平台提供商，同时将超融
5、合架构作为未来架构演进的基础。（二）数据层面财险目前使用若干套核心数据库系统，运行在传统计算存储架构平台之上，数据备份使用CommVaUIt+带库方案实现，通过对当前业务系统数据库进行容灾备份并同时集中数据库的业务数据进行实时分析。考虑到容灾的高成本，以及容灾的实际使用概率，一期计划在同一机房内的不同区域采用异构平台进行新的资源池部署,通过在不同资源池内对业务系统进行本地应用级高可用并行建设，实现同一机房内的系统加固，二期将结合金融云方案，实现数据在混合云架构下的可用性和容灾保障。三、容灾方案详细设计超融合架构特点结合数据库复制技术可以为关键业务数据库数据提供一套完整的数据容灾保护解决方案，该
6、方案易维护、总投入成本低（相较与目前传统方案）、架构弹性按需扩展，在异构场景下设计数据容灾架构提供了更多的灵活选择空间。下图中说明了Oracle结合超融合实现异构基础架构数据容灾保护的方案架构。系统上层数据库采用ADG（OradeAdVanCeDataGUard物理复制）和OGG（OQdeGIodenGate逻辑复制）组合的方式保障数据高可靠性，底层利用基于x86的超融合架构（融合计算、存储、网络）替代传统架构下的服务器及中高端光纤共享存储的垂直架构，使整体架构扁平化，易于日常运维，并有效降低硬件投入成本，根据业务处理要求，按需灵活水平扩展，线性提高架构处理能力和存储容量，为财险提供了一种新型
7、的保障业务连续性的方案思路。四、项目实施方案及效果财险一期超融合环境由若干台SmartXHaIo一体机组成，并采用SmartX分布式块存储超融合部署模式。每台节点安装虚拟化操作系统，并在每个节点上部署SmartXSCVM虚拟机，用于将各节点的本地磁盘组成分布式存储池，节点之间通过万兆网络进行存储数据交换同步。业务系统的数据多副本存储，为上层虚拟化计算提供可靠的大容量分布式存储。原有生产环境集群和安全管理集群业务系统,通过厂商专业虚拟化迁移工具迁移至新建集群，涉及100+应用实例。系统成功迁移完，需要通过网络切换，将用户对原业务系统的访问迁移到超融合环境下（迁移业务系统配置保持一致），原业务虚拟
8、机下线，对迁移后的业务系统进行业务验证（网络连通性、系统功能、业务功能），建立回退方案机制，当验证不能通过并在短时间内不能定位解决问题，回切原业务系统。项目仅用时2天即完成超融合基础架构部署验证工作。SmartX超融合架构图如下：WMKVMSCWOCVMOCWKVMOCWeeee8eeIII)C=)(IIIIIMHmwMM7aOMttmNwvtmmwnmmm射本次新建超融合集群主要目的是建立生产应用第二集群以及核心生产备用数据库实例，提供本地机房整体应用的容灾加固。通过在超融合集群新建备份数据库并与主库实时数据同步（ADG）,实现在主库故障发生时,切换业务到备库的容灾方案。同时,通过OraCI
9、eGOIdenGate（OGG）逻辑同步功能，将若干套生产数据实时业务数据同步到超融合集群，为业务关联数据分析提供支撑。项目实施后的Oracle容灾逻辑拓朴如下：五、项目实施中的难点（一）存储容量的预估超融合架构并未采用传统的RAID模式进行数据保护，而是采用分布式存储在不同的物理机之间采用数据副本的机制来满足数据保护的需要，整体存储配置需求将由实际存储容量需求以及数据副本的份数决定，如何把控存储实际需要和数据副本数量之间的关系，如何确定最终单块硬盘容量以及硬盘的数量就成为一个较为重要的问题。（二）超分能力的预估为充分利用硬件设备的资源,体现超融合的优越性,就必然会设置存储为精简置备模式,将C
10、PU和内存按照一定比例进行超分设置。比例设置太低会造成硬件资源浪费，设置太高会导致资源争抢降低稳定性的隐患，这个问题一度给团队带来一定的困惑。六、基于超融合架构构建关键业务系统应用感悟（一）降低IT基础架构的日常运维复杂度，让管理员将运维重心更多的放在上层业务应用层面，利用简化的底层计算、存储融合架构，为用户带来简单、高效的底层架构。（二）降低核心设备的风险集中度以及总体投入成本，通过使用基于普通x86架构虚拟化及分布式存储超融合解决方案，替代传统以高端服务器结合集中存储的底层架构。（三）缩短基础平台的部署实施周期，有效提升向业务层提供计算、存储资源池的交付速度。（四）在原有各类型传统设备的利
11、旧方案上仍需进一步的探索实践，充分提高现有资源的利用率。七、总结超融合架构具备高可靠、扩展易、成本低等特点，与传统架构协同相互集成，发挥各自的优势和价值，为财险关键业务系统加固提供了一种全新的信息化基础支撑架构。经过近一年的使用，不断摸索厂商推荐最佳实践如何与公司实际系统需求如何进行融合，充分体现快速交付、性能稳定以及简单运维的特性，为财险提供异构灵活的混合架构解决方案，特别是2020年疫情期间快速交付临时开发运维资源，充分保障生产环境的稳定运营以及灾备项目的顺利交付，并为未来的IT架构演进提供有力支撑。附参考资料:基于超融合构建关键业务数据库新型系统加固方案金融行业关键业务数据库系统加固方案
12、现状金融行业客户（银行、保险、证券、基金等）传统关键业务系统数据库仍然运行在商业化品牌数据库平台之上，主流数据库以Orade、DB2、SQ1.SerVer为代表，由于数据库在金融行业往往承载了关键业务数据，其数据访问具备容量大、事务处理高、延时低等特点，因此数据库的高性能、可靠性、可用性、容灾能力等关键指标成为金融客户在系统架构规划时关注的重点，直接或间接影响着业务系统的稳定运行。以Oracle业务连续性为例，其主流的运行操作系统集中在1.inux和AIX（金融行业保有量大）之上，通常运行的物理环境多为小型机、数据库一体机、X86物理服务器，除数据库一体机外，数据通常是存储在FCSAN传统存储
13、之上（典型的“烟囱式垂直多层IT架构）。除了以上投入,为保护关键业务的可用性,客户普遍会采用以下系统高可用加固方案（以下简称加固方案1.使用OracIeRAC（RealApplicationCIuster）集群部署模式，通过多节点的集群部署为数据库层面提供了高可用性、负载均衡、故障容错、无缝切换的能力，将硬件和软件错误造成的影响最小化。根据数据库处理能力、数据容量、业务特点等需求，常有以下几种部署方式:RAC+小型机+FCSANRAC+数据库一体机RAC+x86+FCSANRAC+x86+VM+FCSAN在数据保护和业务连接性维度，由于RAC实际保障的是物理主机和软件的高可用性，数据是集中存储
14、在FCSAN存储（实际数据存储仍是一份），为防止存储设备的物理或逻辑故障为数据带来的可靠性风险，金融行业用户通常会采用带库备份、存储异地数据同步复制以及通过RAC+DG组合的数据备份容灾技术方案（行业监管对业务可用性和数据可靠性强要求）。2.0racleDG（DataGuard）创建和维护数据库同步副本，保护Orade数据免受站点故障、灾难、人为错误和数据损坏，同时为关键业务应用提供站点间或站点内的数据容灾。DG可以实现底层硬件平台的异构化，根据业务等级通常有以下几种常见的DG部署方式：RAC+小型机+FCSANRAC+x86+FCSAN下图展示了金融行业的数据库部署、备份、业务容灾架构。DM
15、SaaK1OBBIAKlflKI传统数据库系统加固方案面临的挑战金融行业核心业务数据在行业监管下对业务连续性的要求不断提升，在数据可靠性、可用性、容灾能力也提出了更高的要求，同时也要求业务需要提供在多数据中心或异构环境下的数据备份和快速恢匏能力，对系统软件、承载的硬件以及网络提出了全新的挑战，架构复杂性、易维护性、投入成本等方面也影响着用户对技术架构的选择。以OQde为例，数据库层面已经提供数据备份夏制等技术，如ADG,GG等技术保障数据库层面的高可用、高可靠、数据容灾，但承载关键业务连续性的IT基础设施依然还是以传统架构主导，服务器（x8%小型机）+FCSAN的硬件解决方案，这种硬件方案面对
16、的挑战如下：架构复杂度高，运维困难。对于关键业务备份容灾、数据离线分析等场景，通常部署软硬件与主系统（活跃的关键业务系统，也称为MaSter系统）架构相同，均采用垂直的IT多层架构（软件系统服务器FC网络FCSAN存储），这种架构涉及多方面软硬件技术和产品，在日常管理运维中，例如环境部署、配置变更、故障处理、切换演练等工作给IT管理员提出了挑战。架构投入成本高昂。排除软件层面的投入，在硬件方面该架构通常也是配置了拥有高处理性能的计算单元和基于FCSAN的中高端的共享存储及网络设备（如使用存储级数据远程复制技术，还需购买相关1.icense授权）。架构扩展能力差。基于集中存储架构的特点，存储控制
17、器通常是整个架构的性能处理瓶颈，当瓶颈发生时，通常手段是增加新的存储设备进行替换或是新老存储共存，这样的扩展方法又会为整体架构带来更多的复杂度，可以看出架构扩展性完全受限于集中存储设备的制约。两种监控应用系统模式作为一个崭新的IT基础架构和产品形态,超融合基础架构（HyPerCOnVergedInfraStrUCtUre简称HCD作为近几年IT基础架构领域最重要变革技术之一，已经为越来越多金融行业客户所了解。部分金融客户己经将超融合架构尝试应用于各种业务场景，以下是超融合架构的特点和优势：基于标准通用x86服务器与以太网，硬件品牌异构开放，软硬件松耦合；分布式架构，支持横向按需扩展，性能线性提
18、升；利用副本技术保障数据可靠性；资源集中统一管理，简化运维；融合部署，相较于传统架构，交付周期短；TCo整体成本低。超融合架构特点结合数据库复制技术可以为关键业务数据库数据提供一套完整的数据容灾保护解决方案，该方案易维护、总投入成本低（相较与目前传统方案）、架构弹性按需扩展，为用户在异构场景下设计数据容灾架构提供了更多的灵活选择空间。下图中以Oracle为例结合超融合架构实现数据容灾保护，该方案采用硬件基础架构异构的设计思路，上层数据库采用ADG（OracIeAdvanceDataGuard物理复制）和OGG（OradeGIodenGate逻辑更制）组合的方式保障数据高可靠性，底层利用基于x8
19、6的超融合架构（融合计算、存储、网络）替代传统架构下的服务器+FC网络+FCSAN共享存储的三层垂直架构，使整体架构扁平化，易于日常运维，并有效降低硬件投入成本，根据业务处理要求，按需灵活水平扩展，线性提高架构处理能力和存储容量，为金融行业用户提供了一种新型的保障业务连续性的方案思路。用户案例保险公司用户目前有6套业务数据库系统（核心库、非核心、0A、DMZ.财务、投资），分别运行在Oracle数据库一体机和基于x86+共享存储架构平台之上，数据备份使用CommVault+带库方案实现，目前需要对当前6套业务系统Oracle数据库进行容灾备份并同时集中6套库的业务数据进行实时分析。在行业监控要
20、求以及用户自身对业务架构可靠性、数据容错性、业务连续性、业务恢复速度的综合多方面考虑背景下，结合现阶段己部署的IT架构特点以及对新架构的大量评估、测试验证，最终用户选择使用超融合+传统架构混合异构的方式建设新一代容灾保护平台，为业务数据提供底层技术保障。考虑到容灾的高成本，以及容灾的实际使用概率，用户一期计划在同一机房内的不同区域采用异构平台进行新的资源池部署,通过在不同资源池内对业务系统进行应用级高可用设计，实现同一机房内的系统加固，二期将结合私有云+公有云方案，实现数据在混合云架构下的可用性和容灾保障。保险公司一期超融合环境由7台SmartXHalo7100S组成，采用VSPhere+分布
21、式存储ZBS的超融合模式部署，每台节点安装ESXi虚拟化操作系统，并在每个节点上部署SmartXSCVM虚拟机，用于将7个节点的本地磁盘组成分布式存储池，节点之间通过IOG网络进行存储数据交换同步，提供64TB数据存储空间，业务系统的数据存储策略为2副本，数据库存储策略为3副本。目前支撑90+业务系统。逻辑拓朴本次新建超融合集群主要目的是备份用户核心生产Oracle数据库，提供数据库容灾备份，通过在HCI集群新建备份数据库并与主库实时数据同步(ADG),在主库故障发生时，切换业务到备库的容灾方案,数据库VM的数据存储为3副本。通过OracIeGoIdenGate(OGG)逻辑同步功能，将6套生
22、产数据实时业务数据同步到HCl集群，为业务关联数据分析提供支撑。.OQQ*OQOUYW(MMWt超室二-iSSSSSS-Ti5-SSSSS项目实施后的Oracle容灾逻辑拓朴项目实施后为用户带来的价值：降低IT基础架构的日常运维亚杂度，让管理员将运维重心更多的放在上层业务应用层面，利用简化的底层计算、存储融合架构，为用户带来简单、高效的底层架构管理能力。降低总体投入成本，通过使用基于86架构的虚拟化+分布式存储解决方案，替代传统以物理服务器和小型机+共享存储的底层架构，新型的超融合基础架构按需扩展能力有效的帮助用户按需成本投入，并根据未来资源需求灵活横向扩展基础架构。基础架构快速交付，缩短基础平台的部署实施周期，向上层业务层快速交付计算、存储资源池。总结超融合架构具备交付快、高可靠、扩展易、成本低等特点，为金融行业关键业务系统加固提供了一种全新的IT支撑架构，方案己被金融行业客户严格验证，并在实际的生产环境中运行，与传统架构协同相互集成，发挥各自的优势和价值，为用户提供异构灵活的混合架构解决方案，并为金融行业用户未来的IT架构演进提供有力支撑。
