引子

如果我們調(diào)研一個(gè)客戶的業(yè)務(wù)操作人員，讓他談?wù)剬?duì)資金系統(tǒng)的可用性的期望？客戶大概率的回答可能是：“我期望這個(gè)系統(tǒng)隨時(shí)都可用，不要出任何問題”，直覺上我們都期望一個(gè)系統(tǒng)永遠(yuǎn)在線，不出問題。那么從工程的角度如何對(duì)高可用（High availability，即 HA）去科學(xué)的定義呢？業(yè)界一般用幾個(gè)九來衡量系統(tǒng)的可用性，如下：

通過具體的數(shù)據(jù)量化后，我們對(duì)所謂的“高可用”的預(yù)期就更清晰化了，對(duì)照這個(gè)表格，我們就可以來分析，我們的業(yè)務(wù)能接受一天里系統(tǒng)能夠有多久時(shí)間，處于不可用的狀態(tài)。

一、資金管理系統(tǒng)場(chǎng)景分析

資金系統(tǒng)的常規(guī)業(yè)務(wù)架構(gòu)

高可用的量化，和企業(yè)對(duì)資金系統(tǒng)的可用性的期待，對(duì)構(gòu)建合適的系統(tǒng)架構(gòu)非常有必要，現(xiàn)實(shí)中往往會(huì)有兩種不合理的現(xiàn)象：

● 企業(yè)投入大量軟、硬件資源，構(gòu)建高可用的系統(tǒng)，但是無論用戶數(shù)、還是業(yè)務(wù)量都不需要這種配置，浪費(fèi)資源。

● 部分企業(yè)的IT負(fù)責(zé)人對(duì)高可用架構(gòu)的難度和投入認(rèn)識(shí)不足，軟、硬件的投入完全無法支撐對(duì)系統(tǒng)的可用性期待。

二、如何設(shè)計(jì)高可用

1、架構(gòu)分析

我們都熟悉一句俗話叫著“不能把雞蛋放到同一個(gè)籃子里”，這個(gè)也道出了高可用設(shè)計(jì)的一個(gè)真諦那就是【冗余】，但是光有【冗余】還是不夠，在高可用的架構(gòu)設(shè)計(jì)里是存在“主備”的概念的，當(dāng)“主”出現(xiàn)問題，“備”需要頂上，但是這個(gè)過程不能依賴人工，因?yàn)闆]有人能夠時(shí)時(shí)刻刻去監(jiān)控機(jī)器是否正常，這個(gè)時(shí)候就需要設(shè)計(jì)【自動(dòng)故障轉(zhuǎn)移】。簡(jiǎn)要總結(jié)：【冗余，自動(dòng)故障轉(zhuǎn)移】是高可用架構(gòu)設(shè)計(jì)的需要解決的兩個(gè)核心要點(diǎn)。

那么一個(gè)系統(tǒng)的哪些部分需要去冗余呢？又如何去做自動(dòng)故障轉(zhuǎn)移呢？這個(gè)就需要對(duì)系統(tǒng)的整體組成部分進(jìn)行分析，拜特科技資金管理系統(tǒng)目前的整體結(jié)構(gòu)大致如下圖，我們就結(jié)合這個(gè)示意圖，從整個(gè)請(qǐng)求鏈來分析如何進(jìn)行實(shí)現(xiàn)：

可以看到架構(gòu)主要分以下幾層：

● 接入層：主要由 F5 硬件或 LVS 軟件來承載所有的流量入口；

● 反向代理層：Nginx，主要負(fù)責(zé)根據(jù) url 來分發(fā)流量，限流等；

● 網(wǎng)關(guān)：主要負(fù)責(zé)流控，風(fēng)控，協(xié)議轉(zhuǎn)換等；

● 業(yè)務(wù)服務(wù)：完成核心業(yè)務(wù)微服務(wù)；

● 存儲(chǔ)層：也就是 DB，如 Mysql，Oracle 等；

● 中間件：ZK，ES，Redis，MQ 等。

如前所述，要實(shí)現(xiàn)整體架構(gòu)的高可用，必須要實(shí)現(xiàn)每一層組件的高可用，接下來我們就來分別看一下每一層的組件都是如何實(shí)現(xiàn)高可用的。

2、接入層&反向代理層

接入層核心組件是：LVS、Nginx、keepalived ，通過虛擬IP技術(shù)，兩個(gè) LVS 以主備的形式對(duì)外提供服務(wù)，注意 只有 master 在工作（即此時(shí)的 VIP 在 master 上生效），另外一個(gè) backup 在 master 宕機(jī)之后會(huì)接管 master 的工作，另外LVS通過keepalived維護(hù)可以轉(zhuǎn)發(fā)的Nginx列表，從而也實(shí)現(xiàn)了Nginx的故障轉(zhuǎn)移。

3、微服務(wù)

微服務(wù)，我們以開源 dubbo 框架為例，來看下服務(wù)層的高可用是如何實(shí)現(xiàn)的。

微服務(wù)架構(gòu)下，核心的角色包括：服務(wù)提供者、服務(wù)消費(fèi)者、注冊(cè)中心，整體原理：首先 Provider（服務(wù)提供者）向 Registry（注冊(cè)中心，如 ZK 或 Nacos 等）注冊(cè)服務(wù)，然后 Consumer（服務(wù)消費(fèi)者）向注冊(cè)中心訂閱和拉取 Provider 服務(wù)列表，獲取服務(wù)列表后，Consumer 就可以根據(jù)其負(fù)載均衡策略選擇其中一個(gè) Provider 來向其發(fā)出請(qǐng)求，當(dāng)其中某個(gè) Provider 不可用（下線或者因?yàn)?GC 阻塞等）時(shí)，會(huì)被注冊(cè)中心及時(shí)監(jiān)聽（通過心跳機(jī)制）到，也會(huì)及時(shí)推送給 Consumer，這樣 Consumer 就能將其從可用的 Provider 列表中剔除，也就實(shí)現(xiàn)了故障的自動(dòng)轉(zhuǎn)移，這個(gè)場(chǎng)景下注冊(cè)中心就起到了類似 keepalived 的作用。

4、數(shù)據(jù)庫

數(shù)據(jù)庫層面拜特科技的客戶使用的數(shù)據(jù)庫以Mysql，與Oracle為主，生產(chǎn)上我們常用的數(shù)據(jù)庫層高可用方案一般有如下幾種：

● 基于共享存儲(chǔ)的雙機(jī)熱備方案

基于存儲(chǔ)的雙機(jī)熱備方案是基于磁盤陣列的數(shù)據(jù)庫高可用方案，數(shù)據(jù)的安全性由磁盤陣列的容錯(cuò)機(jī)制保障，在軟件存儲(chǔ)該方案部署維護(hù)簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)庫服務(wù)切換、VIP切換以及磁盤資源的切換過程都由第三方軟件管理，用戶層面只維護(hù)一臺(tái)數(shù)據(jù)服務(wù)，數(shù)據(jù)也不需要再做同步。

● Mysql主從方案

近些年來，隨著開源軟件的發(fā)展，Mysql數(shù)據(jù)庫在企業(yè)級(jí)的應(yīng)用也越來越廣泛，Mysql主從復(fù)制方案也越來越多的被企業(yè)采用。Mysql主從方案中Master數(shù)據(jù)庫的改變會(huì)通過binlog日志傳到slave數(shù)據(jù)庫，slave數(shù)據(jù)庫通過執(zhí)行Binlog與主數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)同步，當(dāng)Master出現(xiàn)故障時(shí)，可以自動(dòng)或者手動(dòng)通過keepalived把VIP切換到Slave，原來的Slave會(huì)變成新的Master，并對(duì)外提供服務(wù)，待原Master修復(fù)后重新恢復(fù)同步。

● Oracle RAC集群方案

針對(duì)企業(yè)資金系統(tǒng)應(yīng)用，Oracle RAC集群方案是大型集團(tuán)客戶采用較多的數(shù)據(jù)庫高可用方案，數(shù)據(jù)保存在磁盤陣列上，通過磁盤陣列冗余和校驗(yàn)保障數(shù)據(jù)高可用，數(shù)據(jù)庫多個(gè)實(shí)例節(jié)點(diǎn)可以同時(shí)訪問磁盤陣列，客戶端可以連接任意一個(gè)實(shí)例節(jié)點(diǎn)，存取數(shù)據(jù)，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫負(fù)載均衡。Oracle Dataguard組件可以通過日志把陣列上數(shù)據(jù)庫同步到遠(yuǎn)程Standby數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)異地?cái)?shù)據(jù)容災(zāi)。

三、客戶案例

1、微服務(wù)架構(gòu)

某電氣集團(tuán)，中國(guó)工業(yè)制造業(yè)的領(lǐng)軍品牌，歷史至少可以追溯到1902年，創(chuàng)造了中國(guó)與世界眾多第一。榮獲中國(guó)工業(yè)領(lǐng)域最高獎(jiǎng)項(xiàng)—中國(guó)工業(yè)大獎(jiǎng)，入選《全球制造500強(qiáng)》、《財(cái)富》中國(guó)500強(qiáng) 。入選《全球制造500強(qiáng)》、《財(cái)富》中國(guó)500強(qiáng) ，2021年ENR全球最大250強(qiáng)國(guó)際承包商排名全球第51位 ，下圖是該客戶的司庫解決方案中系統(tǒng)部署整體架構(gòu)圖。

我們?yōu)樵摽蛻艏軜?gòu)的技術(shù)方案充分結(jié)合當(dāng)前主流技術(shù)架構(gòu)，從接入層、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)庫、中間件各層構(gòu)建高可用、高性能架構(gòu)，為企業(yè)的資金業(yè)務(wù)開展構(gòu)建了堅(jiān)實(shí)的信息化地基。

2、同城雙活

某銀行，開放銀行云財(cái)資系統(tǒng)同城雙活架構(gòu)。

技術(shù)架構(gòu)—同城雙活架構(gòu)

技術(shù)架構(gòu)—部署方案

在該案例中，我們通過微服務(wù)、分布式數(shù)據(jù)庫、中間件集群，實(shí)現(xiàn)了同城雙機(jī)房雙活金融級(jí)別高可用架構(gòu)。

四、安全防護(hù)

以上我們給出的各種形式的高可用架構(gòu)，前提都是建立在系統(tǒng)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)上的，但是我們都知道現(xiàn)在整體上網(wǎng)絡(luò)環(huán)境并不安全，例如：2022年8月28日至29日，某知名軟件廠商旗下產(chǎn)品大面積遭受勒索病毒攻擊，大量用戶計(jì)算機(jī)文件被.locked后綴的勒索病毒加密。被勒索后，需要支付0.2個(gè)比特幣。因此安全性防護(hù)作為系統(tǒng)高可用的一個(gè)容易忽視的點(diǎn)，同樣不能掉以輕心，為此我們針對(duì)拜特科技資金系統(tǒng)的特性制定了以下安全性防護(hù)策略供我們的客戶來參考實(shí)施。

1、標(biāo)準(zhǔn)化：

● windows系統(tǒng)一定要有殺毒軟件，并定時(shí)更新病毒庫；

● 客戶服務(wù)器不下載不明軟件；

● 除公司服務(wù)端口外，屏蔽不需要端口；

● 公司統(tǒng)一提供標(biāo)準(zhǔn)中間件產(chǎn)品包（包括Tomcat、Mysql、FTP、SFTP、Redis、Nginx）；

● 有外網(wǎng)訪問的客戶必須使用服務(wù)器證書。

2、建議部分：

● 數(shù)據(jù)庫、應(yīng)用建議安裝到Linux操作系統(tǒng)，除銀行前置機(jī)；

● 建議客戶有專門安全運(yùn)維人員，定時(shí)做安全檢查，更新病毒庫等；

● 客戶推薦配置一定要有防火墻 。

3、底線操作：

● 數(shù)據(jù)庫一定要有備份，并且一定要有異機(jī)備份(離線備份或不同操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)備份) 建議每天備份一次；

● 各產(chǎn)品線備份注意T2產(chǎn)品可能問題及改進(jìn)措施數(shù)據(jù)安全：數(shù)據(jù)庫，附件（標(biāo)準(zhǔn)化推薦）、回單（增量備份）；

● 銀行接口可能問題及改進(jìn)措施 數(shù)據(jù)安全：日志數(shù)據(jù)（備份一個(gè)月，增量）。

本文簡(jiǎn)要的介紹了高可用架構(gòu)在資金管理系統(tǒng)建設(shè)的落地，通過以上的分析希望能夠?qū)π枰暇€資金管理系統(tǒng)的客戶有一定的指導(dǎo)作用，當(dāng)今新技術(shù)層出不窮幾乎到了“亂花漸欲迷人眼”的地步，那么在高可用這塊，我們要如何去選擇呢？我總結(jié)了幾個(gè)關(guān)鍵字 “簡(jiǎn)單”、“適用”、“可演進(jìn)”，高可用架構(gòu)的設(shè)計(jì)不是越高級(jí)越先進(jìn)越好，重點(diǎn)結(jié)合自己企業(yè)的實(shí)際情況，選擇對(duì)的，而不是單純的貴的。

最后，歡迎大家針對(duì)系統(tǒng)的安全性，可用性等相關(guān)問題跟我們探討交流，一起讓我們的資金系統(tǒng)更高效、更安全、更穩(wěn)定。