沃趣科技與Mellanox聯合打造證券行業高效能及同城雙活資料庫雲平臺

證券行業 IT 系統面臨的壓力和挑戰

近幾年來，股市的跌宕起伏和井噴行情，給各大券商的業務系統帶來巨大壓力，其IT 系統面臨前所未有的挑戰。為應對日益增長的行情和業務需求，並通過資訊科技的升級帶動業務創新，打造差異化競爭力，證券公司均不斷加強對 IT 系統的新建和改造的投入。

目前，證券公司諸多關鍵業務和應用系統均執行在IOE（IBM 為代表的小型機、Oracle資料庫、EMC為代表的集中式儲存）架構的系統平臺上，在應對突發實時交易流量暴增、保障系統高可用、提升移動網際網路化的使用者體驗、滿足行業監管要求等方面，原有的IOE基礎架構平臺面臨著諸多不足。具體表現在如下方面：

• 封閉系統，難於靈活擴充套件，擴容成本高昂。

• 資料量激增，IO效能下降，無法滿足業務響應要求。

• 運維複雜，耗時耗力，維保費用居高不下，且難以滿足7x24SLA。

• 資料庫版本過於陳舊，無法有效支撐多項業務應用的快速部署。

高效能資料庫雲平臺方案

IOE作為一直佔據主導地位的資料庫系統架構，已經很難滿足高速發展的業務需求，其效能，擴充套件性，成本等方面的缺點逐漸暴露了出來。與此同時，X86平臺憑藉自身的開放性以及相容性等特點，積極擁抱一些革命性的硬體產品，如Flash高速儲存，InfiniBand 低延遲高頻寬網路，使得x86架構在企業的生產環境中承載關鍵的資料庫系統成為可能。基於上述資料庫架構發展趨勢以及針對證券行業 IT 系統的應用需求，Mellanox（邁絡思）聯合 WOQU Technology（沃趣科技），設計開發了QData Cloud高效能資料庫雲平臺解決方案，通過沃趣科技自主研發的QData Control群集管理軟體、Cloud Manager雲平臺管理軟體、QLink存儲管理軟體等軟體將x86伺服器，oracle資料庫，InfiniBand網路及Flash儲存整合在一起，提供高可用、高效能、可擴充套件的資料庫服務，適用於OLTP和OLAP等各種應用場景的資料庫雲平臺。

 QData Cloud資料庫雲平臺的系統架構如下：

（QData Cloud高效能資料庫雲平臺架構）

（QData Cloud高效能資料庫雲平臺管理介面）

計算節點基於x86伺服器構建，安裝執行Oracle單例項或者RAC叢集軟體，提供資料運算服務，支援水平動態擴充套件。

儲存節點基於x86伺服器構建，每個儲存節點可配置PCIe Flash，SSD或者HDD，成為一個獨立的儲存單元，提供資料儲存服務，IO資源也可按需進行水平擴充套件。

網路互連採用Mellanox端到端FDR InfiniBand網路，包括交換機、網路卡、線纜，提供56Gbps的高吞吐量和0.7us的超低延遲，配置兩臺InfiniBand交換機實現高可用，防止單點故障。

QLink是一個基於InfiniBand網路的高速儲存互連軟體，它將獨立的儲存資源整合成共享儲存池，並將遠端儲存資源無損地輸出到計算節點。QLink基於RDMA協議實現，通過零複製和核心旁路技術，避免了核心空間和使用者空間的上下文切換，顯著降低了計算節點CPU損耗，從而極大地提升了系統的整體效能，輕鬆應對資料庫高併發的 IO 請求。

該資料庫雲平臺方案優勢如下：

• 開放架構：基於x86通用平臺和高速快閃記憶體構建，替代封閉體系的小型機和高階儲存；基於使用者需求提供

• 效能卓越：5-10倍於傳統架構的效能提升，在OLTP場景下效能不低於Oracle Exadata；全冗餘的架構設計，計算層、互聯層、儲存層均無單點故障；支援例項的線上遷移，對記憶體、CPU 資源進行隔離等QoS服務質量管理。

• 簡單易用：產品開箱即用，提供一鍵式的安裝和部署功能；憑藉產品卓越的效能，適用於多種資料庫的整合方案而達到多租戶支援；提供從資源池建立、自服務、QoS、監控報警、資源下線的全生命週期管理。

• 高價效比：憑藉卓越的產品和專業的服務，總體擁有成本TCO僅為傳統架構的 40%。

資料庫雲平臺在證券行業的應用實踐

證券公司業務系統複雜多樣，對計算和儲存的需求各不相同。以風控，資訊，全帳三套系統為例，風控屬於OLAP，資訊和全帳屬於OLTP，如果物理構建三套獨立的資料庫系統，存在資源浪費，利用不均的問題。同時針對不同的業務系統在資料庫層面應該做好隔離。

QData Cloud 資料庫雲平臺為上述業務系統構建了資料庫儲存池，其中風控採用獨立 Oracle RAC叢集，佔用3臺儲存節點。資訊，全帳共用一套Oracle cluster叢集，但各自採用獨立的Oracle資料庫，儲存層面共用 4 臺儲存節點。

（基於QData Cloud部署風控、資訊、全賬業務系統）

上述部署採用冷熱資料分層存放，配置快速SSD裝置與慢速SAS裝置，應用區分冷熱表，並利用分割槽表進行資料生命週期管理。

同時採用共享儲存資源池架構，充分利用底層儲存資源，提升空間利用率。由於所有系統在同一套。

 InfiniBand網路中，儲存資源可以按需在各個系統間進行快速切換。

 相對於傳統資料庫架構，QData Cloud資料庫雲平臺可以實現5-10倍的效能提升。

（QData for Oracle 顯著提升證券業務系統效能）

核心網路架構

資料庫雲平臺採用Mellanox的端到端FDR InfiniBand網路互連解決方案，包括基於Mellanox SwitchX-2晶片的FDR InfiniBand交換機，以及基於Mellanox ConnectX-3 晶片的FDR InfiniBand網路介面卡，藉助高頻寬和低延遲的效能優勢，使整個方案具備了行業領先的高效能，高密度，高價效比，以及超低延遲。

 InfiniBand叢集的管理採用Mellanox UFM網管套件。UFM針對InfiniBand網路完成資源管理、網路監測、效能優化，並提供了視覺化的Web介面，實現InfiniBand網路統一排程管理。

方案部署和效益：基於InfiniBand網路的QData Cloud高效能資料庫雲平臺，已經在國內排名前十的多家證券公司成功實施並上線執行。該方案幫助客戶邁出了去小型機去集中式SAN儲存的第一步，使用全x86化的開放架構替代原有的封閉架構，不僅為企業節省了採購成本，還極大提升了資料庫系統的整體效能。

“使用QData Cloud資料庫雲平臺之後，不僅系統效能得到了極大地提升，可以從容應對火爆的行情，而且管理成本也下降了很多。更重要的是，使用QData Cloud雲平臺幫助我們節省了百萬以上的採購和維保費用。”

雙活業務系統建設面臨的壓力和挑戰

隨著資訊科技的快速發展，越來越多的企業和單位把應用、資料、系統集中處理，資料大集中的同時風險也隨之而來。災難性的突發事件發生時如何保障核心業務7x24小時不間斷執行，成為業務安全的首要問題。

雖然各個企業現都已採用資料保護的手段及方法，目的都是在積極保障業務的線上性及資料不丟失，但是，傳統資料中心採用較為廣泛的容災建設模式中，或多或少還存在一些不足之處，如面臨資源利用率低、切換業務時間長、突發事件中存在必然的資料損失、資料中心運維整體健康狀態不可見、缺少演練等的挑戰。

當一個站點發生故障時，另外一個站點可實時接管所有業務的雙活解決方案成為當前討論和建設的熱門話題，雙活容災解決方案能夠盤活現有IT資源，充分發揮資源利用優勢，實現應用級雙活無感知切換，達到企業對外業務服務的7x24小時服務質量保證，降低災難性事件發生後業務當機的風險。

資料庫同城雙活平臺方案

雙資料中心同時對外提供業務的雙活模式，兩個資料中心是對等的，不分主從，並可同時部署業務，這樣就極大的提高了資源的利用率和系統的工作效率，同時保證在遇到突發災難時的資料高可用。兩個生產中心部署相同的業務系統，底層實現資料雙活，結合網路層、主機層或應用的負載均衡技術，實現業務系統在兩個資料中心並行工作和負載分擔。

雙資料中心的雙活方案支援兩個資料中心的儲存故障、計算節點故障、機房掉電等事件發生時的自動化切換，連續對外提供生產。整個災難切換及恢復業務的過程均無需人工干預，自動化完成，有效的降低企業客戶的管理成本。

雙活方案同時對外提供生產，降低或規避了企業客戶的系統維護的風險，在業務不當機的情況下線上維護儲存節點、計算節點，可以實現線上擴容，新增業務節點等，達到企業級使用者線上橫向擴充套件的需求。因此，在系統建設初期，客戶可以自主選擇系統的建設規模，優先滿足當前實際業務需求，隨著業務系統的發展和對容災系統需求的增長，靈活的擴充套件生產系統和容災系統的規模，以充分保護客戶現有投資。

雙活容災解決方案核心思想是將本地的分散式一體機的解決方案跨兩個資料中心建設實施，不僅達到系統級的冗餘，包括硬體、資料冗餘等，同時也達到了兩資料中心之間的業務級冗餘。雙活資料中心的業務資料是實時同步，且業務資料的映象相對上層的業務平臺透明，所有業務資料的 I/O 生產都將同時寫入到兩個資料中心。達到業務資料兩份實時副本及線上切換的功能，以實現雙活資料中心的‘零’切換‘零’丟失。

業務系統雙活的核心技術難點是資料庫層的雙活，傳統的資料雙向複製技術（儲存存或資料庫層）實現不了真正意義上的資料雙活，而部分儲存廠商報供的儲存虛擬化雙活技術，實然能實現資料層雙活，但是其效能、成本、可管理性、可擴充套件性無法滿足業務要求。得益於長距離 Infiniband 傳輸技術、Flash 高速儲存的發展，使得長距雙活資料庫平臺成為高度可用架構。

Mellanox（邁絡思）聯合 WOQU Technology（沃趣科技），設計開發了QData MetroX雙活資料庫雲平臺解決方案，通過沃趣科技自主研發的長距雙活平臺智慧管理軟體、長距雙活仲裁智慧控制軟體、QLink儲存管理軟體將 x86 伺服器，長距雙活管理軟體，長距仲裁管理軟體，Oracle資料庫，長距InfiniBand網路以及Flash儲存整合在一起，提供高可用、高效能、可擴充套件的真正意義上的同城雙活的資料庫平臺，適用於OLTP和OLAP等各種應用場景。

（Mellanox Metro 系列長距連線方案產品家族） 

（QData MetroX 雙活資料庫雲平臺架構）

QData MetroX的基礎硬體裝置是基於QData Cloud高效能資料庫平臺的，QData MetroX在QData Cloud的基礎上，通過長距Infiniband技術，將QData Cloud做了物理距離的拉伸，在每個資料中心部署一半QData Cloud物理裝置，兩個資料中心之間的儲存及資料庫心跳通過長距Infiniband交換機互聯，兩個資料中心之間的光纖距離最長支援80KM。

 QData MetroX平臺之上遠行的資料庫實現了真正意義上的雙活，在兩個資料中心可以對同一個資料庫中的同一張表的同一條記錄進行同時增、刪、改、查操作。

QData MetroX平臺在實現真正雙活的同時，依然可以保持超高的資料庫效能，整個 QData MetroX平臺可以提供100萬以上的IOPS，30GB／s以上的IO吞吐，寫IO延遲低於 0.5 毫秒，讀 IO延遲低於1毫秒。

QData MetroX 在繼承 QData Cloud 優點的基礎上，同時具備以下優勢：

• 真正雙活：在兩個資料中心可以對同一個資料庫中的同一張表的同一條記錄進行同時增、刪、改、查操作；

• 卓越效能：10 倍於傳統儲存雙活架構的效能提升；

• 長距鏈路狀態感知能力：主動持續偵測長距鏈路狀態，為管理和排障提供決策依據；

• 鏈路故障主動干預：感知到鏈路抖動或者延遲升高的情況下，可主動干預，資料庫平臺整體可用性，在極短的時間內排除掉這種可以預期的故障；

• 讀 IO親和：本地資料庫中心可優先讀取本地資料中心的 IO，減少跨資料中心IO 訪問；

• 一體化管理與監控：包含從底層硬體到上層資料的完整的管理和監控平臺，可維護性、可管理性更強。

結  論

Mellanox 和沃趣科技基於對行業使用者的深刻理解共同設計開發的 QData Cloud 解決方案提供了高可用、高效能、可擴充套件的資料庫雲平臺，QData MetroX 更是可以幫助證券使用者輕鬆構建同城雙活業務平臺從而保障業務 7x24x365 連續執行。

原文連結：http://www.mellanox.com/related-docs/solutions/SB_WOQU_QData_Cloud.pdf

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