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作者 / 方正證券資訊管理部 白凡
本文來源 / 金融電子化
隨著網際網路、雲端計算、大資料等的普及應用，以及“留量”運營時代的到來，給傳統證券企業帶來諸多挑戰，促使證券行業的整體數智化水平不斷提高。
數智化水平的提升，離不開底層的資料建設。 架構層面，集中式技術架構的瓶頸凸顯，證券行業新一代核心系統的建設需要向分散式、低延時、開放技術架構轉型；資料庫層面，傳統集中式資料庫已無法滿足現階段的海量資料，在效能、可靠性，以及擴充套件能力等方面已經逐漸落後，分散式資料庫成為證券行業新一代核心系統的新選擇。
系統調研，為新核心選型資料庫
方正證券作為證券行業數智化轉型先鋒，積極採用和嘗試新技術。傳統集中式資料庫對單臺伺服器的配置要求較高，在擴充套件方面也會導致成本的指數級增加，而分散式資料庫可快速實現容量、效能等橫向的擴充套件。
從 2020 年到 2021 年，方正證券與恆生電子資料庫小組，對各類資訊科技應用創新產業資料庫產品進行了系統調研，共調研了市面上主流的 9 款資料庫產品，並進行了長期的功能及效能測試驗證，最終選擇 OceanBase 支撐新一代認證系統。 主要原因如下：
▷ 資料庫產品技術領先方面。 從架構先進性、SQL 相容性、高可用能力、備份恢復方案完整性、運維管理工具完善性、安裝要求及難度等維度進行評估，OceanBase 是綜合評分最高的資料庫。OceanBase 是全自研的原生分散式資料庫，天然支援分散式事務，採用多副本架構，滿足金融核心交易場景 RTO、RPO 要求，同時相容 Oracle 和 MySQL 兩種語法，有豐富的安裝、遷移、SQL 評估、備份恢復工具，有全面的文件系統，是一款值得信賴的資料庫。
▷ 市場生態方面。 從金融機構案例數、方案完整性、培訓認證體系完整性、社群活躍等維度進行評估，OceanBase 綜合評分最高，且沒有明顯短板。
▷ 持續經營方面。 從公司性質與實力、資料庫開發團隊規模、資料庫業務重要性、資料庫業務成長性等維度進行評估 OceanBase 綜合評分排在前列。
▷ 售後服務方面。 從需求響應、售後團隊規模、售後流程規範、問題解決率等維度進行評估，OceanBase 綜合評分排在前列。
全棧自主可控，實現單體架構向分散式升級
方正證券原認證系統採用“小型機+儲存+集中式資料庫”技術路線，在已經是頂配的情況下，仍然會在效能和容量遭遇瓶頸時，出現水平擴充套件困難、擴容成本極高的問題，很大程度上制約了方正證券多個業務系統的整體處理能力。
同時，隨著網際網路業務的快速發展，現有的單體架構和強依賴於 Oracle 特性的計算服務，單純依靠縱向增加伺服器配置來提升容量和效能，已經無法滿足方正證券的業務快速發展需要。業務中介軟體層面，現有中介軟體系統間耦合度較高，邏輯聯絡緊密，拆解難度較大，一旦單個元件故障，可能引起連鎖反應。
本次新一代認證系統升級，方正證券實踐了全棧技術路線自主可控，硬體裝置包含網路交換機、防火牆、負載均衡、伺服器，軟體包含作業系統、業務中介軟體及資料庫等基礎平臺，實現了完全自主可控。 技術架構如下圖 1 所示。
業務側進行微服務改造後，實現架構、功能上的充分解耦，功能單元獨立，相互之間影響較小；支援資料分片模式，能根據業務、功能、技術需求自定義資料分片，能同時支援不同資料來源寫入，調整動態靈活；還支援國密演算法作為程式加密演算法。
圖1 認證中心及相關裝置架構圖
新一代認證系統不僅技術路線實現了全棧自主可控，還從整體架構上完成了從單體架構向分散式架構的轉型，為業務的長期高速發展打下了堅實的基礎。部分硬體裝置配置對比見下表 1。
表1 方正證券升級前後軟硬體對比
多租戶資源池化，兼具效能與可運維性
中介軟體通常應用獨佔物理伺服器，無法充分利用硬體資源，導致一定資源浪費。主流的微服務應用架構，基於傳統的集中式資料庫架構很難實現橫向水平擴充套件。同時，多個微服務使用的資料庫一般透過 schema 隔離，多個 schema 之間無法實現各自所需的資源的隔離。因此，資源碎片化、管理複雜、資源浪費、擴充套件性差等問題逐漸暴露出來。
方正證券基於 OceanBase 的分散式架構打造了自己的 DBaaS 平臺，利用 OceanBase 原生多租戶的能力，將多個不同業務的資料庫例項集中整合，不僅提升資源利用率，同時基於 Paxos 的多副本機制可以保證每個資源單元的高可用能力。
圖2 認證分散式資料庫租戶副本示意圖
這種用法，將業務系統不同微服務所需的資料庫例項進行資源池化，提供不同規格的例項，在一套分散式架構中實現多個資料庫租戶（例項）的資源池化能力。這樣，在保證資源隔離性的同時顯著降低資源和管理成本，還依然能夠保持優秀的效能和可運維性。
▷ 效能方面。 原生分散式資料庫多節點同時可寫，並行效能突出，方正證券新一代認證系統的批次業務能力，在與 Oracle 同等條件下，效能不減反增。並且，單節點成本低廉，面對未來效能要求，可以直接透過加減 X86 伺服器實現動態擴縮容。效能壓測對比見下表。
表2 效能壓測對比
▷ 可運維性方面。 多個零散的例項統一在 OceanBase 叢集后，運維管理的複雜度大大降低，DBA 可以從之前管理多個分散例項，到目前管理單個 OceanBase 叢集，負載、告警、調優全部統一至叢集級別，常規故障能夠自動恢復，從而大幅提升業務支撐效率和應急響應能力。
邁上新臺階，迎接新發展
本次新一代認證系統的成功上線，標誌著方正證券在推進金融科技自主可控的路線邁上了新的臺階，也是方正證券再一次勇於嘗試新技術的成功。
立足行業，方正證券新一代認證系統於2021年底完成生產上線，是行業內率先在零售櫃檯核心生產系統使用分散式資料庫的企業，也是業內首批使用OceanBase的使用者，並在分散式資料庫部署和執行前後提出並解決22項疑難問題，助力資訊科技應用創新產業產品功能與效能迭代提升。
特別值得一提的是，經測算，該系統TCO（Total Cost of Ownership，總體擁有成本）降低72.6%，主要體現在兩個方面，一是，原配套體系昂貴，需要專用儲存光交連線小機和儲存，同時需要購買響應硬體模組和軟體各類許可，還需要按年購買軟硬體各類維保；二是，OceanBase 資料壓縮功能強大，如方正證券部分MySQL 租戶實測遷移前後資料量佔用空間減少 66%，節省了大量的儲存空間。
結合此次積累的經驗，如分散式架構最佳化經驗，原生分散式資料庫的訪問方式靈活，目前已融入方正證券現有運維體系，透過工單系統 FCMP 進行自助式部署、回收和生命週期管理、資料庫管理平臺 FDBMP 進行資料庫容量和監控管理、運維繫統 FOPS 進行中介軟體和作業系統的自動化運維管理、帶外系統FDCM管理各類硬體，以及智慧運維平臺 Finsight 進行指標類、日誌類的異常檢測等等。
後續方正證券將把分散式資料庫技術應用於更多證券關鍵業務場景，解決系統容量與擴充套件性的瓶頸，提升業務運營效率，為方正證券數智化轉型與迎接業務新發展保駕護航。
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