金融级单元化架构设计及应用

版权声明本报告版权属于北京金融科技产业联盟，并受法律保护。转载、编摘或利用其他方式使用本白皮书文字或观点的，应注明来源。违反上述声明者，将被追究相关法律责任。 编制委员会杨明王丰辉冯钊李军华杨振芳杨文云陈明朱佳庆吴润东许泽敏北京金融科技产业联盟秘书处深圳市腾讯计算机系统有限公司珠海华润银行股份有限公司中国人民保险集团股份有限公司北京同创永益科技发展有限公司 编委会成员：聂丽琴万柯辰郑阳编写组成员：黎意超江鹏罗睿钱宝蕾黄潇冯宇张冲顾梦寅编审：黄本涛刘昌娟参编单位：四川银行股份有限公司中国银联股份有限公司 王军张春雷顾首成刘家瑜熊云斌杨承熙肖斌徐立江潘星文狄尚朋 目录一、引言.....................................................1（一）课题背景..........................................................1（二）研究方法..........................................................1二、金融级单元化架构概述.....................................3（一）术语描述..........................................................3（二）技术架构发展历程..................................................7三、金融级单元化架构设计....................................20（一）单元化适用场景...................................................20（二）单元化架构设计原则...............................................21（三）数据库单元化架构设计.............................................28（四）云平台单元化架构设计.............................................31（五）应用单元化架构设计..............................................36四、金融级单元化架构应用场景................................38（一）数据拆分场景.....................................................38（二）数据聚合查询场景.................................................40（三）单元路由转发场景.................................................41（四）单元高可用场景...................................................44五、应用实践...............................................45六、总结展望................................................47（一）新技术融合加快业务创新...........................................47（二）多地多活架构进一步深化...........................................47（三）生态合作与标准化建设逐步完善.....................................48参考文献....................................................49 一、引言（一）课题背景在全球数字化转型加速推进的背景下，金融行业面临着前所未有的挑战与机遇。特别是面对西方“脱钩断链”的技术封锁和信息安全威胁，金融机构的技术架构自主可控、可持续发展显得尤为重要。同时，银行业正朝着更加智能化、个性化和高效化的方向迈进。未来的业务场景将更加多样化，客户对于服务的即时性、精准性、便捷性和连续性的要求也会越来越高。单元化架构最初起源于我国的互联网公司，拥有较强的自主可控能力，同时具备高性能、高可用、多地多活的特点，适用于业务连续性要求高、用户数量多、性能要求高的场景，是金融科技的重大研究方向。四川银行以新一代工程为契机，围绕银行的业务特点及管理要求，对单元化架构进行深入研究和创新应用，应用到四川银行业务系统，依托北京金融科技产业联盟向金融科技产业推广。本文重点对单元化架构规划及试点过程可能遇到的关键技术问题进行梳理、研究和提示，供金融行业相关单位参考。（二）研究方法单元化架构作为业界较新的技术，如何结合金融行业的业务场景及管理要求，并进行研究、试点和落地，需要一套系统性的研究方法。这种方法不仅需要科学性，还要具备可行性，以确保 1 2研究成果能够顺利转化为实际应用。同时考虑到课题参与单位所承担信息保密的责任和课题成果的篇幅关系，以下是课题组从POC验证、可行性评审、项目招标、总体设计等不同阶段的通用研究方法总结。1.POC（Proof ofConcept）验证目标：初步验证单元化技术的成熟度及在金融场景下的适用性和潜在价值。方法：选取典型业务场景，如跨用户、跨单元的转账处理等，设计并实施小规模的单元化原型系统。在设计验证用例时，需重点关注单元化特有的功能，如单元化配置能力、容灾能力、路由能力，同时由于金融行业严格的安全管理要求，需高度重视图形化配置能力，以降低运维难度。2.可行性评审目标：获取领域内专家对单元化技术的认可和建议，明确在本项目落地具备可行性。方法：组织研讨会，邀请金融行业中IT架构、分布式系统、数据库等领域的内外部专家，对POC结果及项目立项材料进行评审。在评审阶段需关注新技术对开发测试运维的技术风险、基础资源需求、成本投入等方面。3.项目招标 3目标：引入市场竞争，选择最优的技术和服务供应商。方法：发布详细的需求说明书，明确业务目标、技术要求、质量标准、服务保障等需求。由于单元化属于较新的技术，且对开发、测试、运维原有的习惯均产生了新的变化，除了关注新技术产品化能力外，需重点关注供应商在技术服务方面的案例及可投入情况，以保证落地质量。4.总体设计目标：明确单元化的总体设计方案，输出单元划分原则与划分结果、路由规则以及各种单元所承载的应用系统清单等关键信方法：根据业务发展需求、应用系统建设规划、单元化的最佳实践梳理出单元划分原则，明确单元类型及数量，确认各应用系统归类到何种类型的单元中，以及业务流量如何在单元内及单元间进行处理。二、金融级单元化架构概述（一）术语描述为了本报告范围内的相关术语表达含义统一，本节对相关术语进行描述。1.金融级本报告中的“金融级”主要指应满足金融行业IT系统的高标准要求。这类系统具有以下显著的特点： 息。 41）高性能与低延迟：在高频交易等场景下，系统需要能够处理大量并发交易，同时保持极短的响应时间。这要求系统具有优秀的性能和高效的处理能力。2）高可用性与灾难恢复：金融交易需要持续不间断的服务，任何中断都可能造成巨大的经济损失。金融级IT系统需要设计成高可用架构，如多数据中心、热备份、负载均衡等，确保在极端情况下能继续提供服务。同时，还需要具备快速的灾难恢复能力，以应对自然灾害或人为错误。3）高安全性：金融系统处理大量的敏感数据，包括个人身份信息、交易记录、财务数据等。因此，安全措施必须极其严格，包括数据加密、防火墙、入侵检测、权限控制、审计日志等，以防止数据泄露和恶意攻击。4）合规性：金融行业受到严格的法律法规监管，IT系统必须符合一系列的合规标准。5）数据完整性与一致性：金融交易的数据必须准确无误，系统需要保证数据的完整性和一致性，即便在高并发或故障切换的情况下，也应避免数据丢失或错误。6）复杂性与个性化：金融系统需要处理多样化的业务逻辑，包括但不限于存款、贷款、投资、保险、支付、清算等，每种业务都有其特定的规则和流程。此外，还需要支持个性化需求，如 不同客户的差异化服务。7）实时分析与决策支持：现代金融系统需要具备实时数据分析能力，能够迅速处理大量数据，为风险评估、欺诈检测、市场趋势分析等提供支持。8）用户界面与体验：虽然后台系统要求复杂，但对于最终用户来说，前端界面需要简洁、直观、易于使用，同时提供多渠道接入，如网页、移动应用、电话银行等。9）集成与互操作性：金融系统往往需要与其他系统（如监管机构、第三方服务提供商、合作伙伴）进行数据交换和业务协同，这就要求系统具备良好的集成能力和标准化的接口。10）可审计性：所有交易和操作都需要有详细的记录，以满足内部管理和外部审计的要求。11）成本效益：尽管安全性和性能是首要考虑，但成本控制同样重要。金融级IT系统需要在确保质量和安全的前提下，尽可能降低运营和维护成本。12）持续创新与适应性：随着金融科技的快速发展，金融IT系统需要不断进化，引入新技术如人工智能、区块链、云计算等，以保持竞争优势和满足客户需求。综上所述，金融级IT系统的设计、开发、测试和运维是一项复杂而严谨的任务，需要跨学科的知识和专业的团队来实现。 5 6本报告站在金融科技架构团队的视角，重点从上述金融级特点的“（1）高可用性与灾难恢复”和“（2）高性能与低延迟”的角度，研究单元化架构的设计原理和应用落地。2.单元化单元是指一个期望能完成所有业务操作的自包含集合，在这个集合中包含了所有业务所需的所有服务，以及分配给这个单元的数据。单元化架构就是把单元作为部署的基本单位，在所有机房中部署数个单元，每个机房里可部署多个单元，任意一个单元，都部署了系统所需的所有应用，数据则是全量数据按照某种维度划分后的一部分。单元化架构的价值，是通过分布式原理拆分应用和拆分数据的基础上，重点解决以下问题：1）单机房数据库连接数及性能上限，制约了业务的扩展速度。2）频繁跨机房访问，网络延时累积过大，降低了用户体验。3）通过将应用与数据的访问拆分在多个单元内闭环管理，可为多地多活架构提供基础技术支持。单元化架构包含的通用术语见表1。 （二）技术架构发展历程研究一种技术的价值，首先要了解该技术的发展历史。为了描述单元化架构的演变过程，本节结合IT领域的发展历史，介绍从单体架构开始，经历了集中式架构、分布式架构等技术架构升级后，如何发展出单元化架构。 7 1.单体部署架构集中式单体架构，程序和数据库都在一台服务器上面。大型金融机构的核心系统，曾经的典型运行方式就是在大型机或小型机上，主要基于Cobol语言开发。由于主机的高成本，每年都要花费大量资金购买MIPS（主机算力）来应对不断上升的业务量，然而对于这类架构而言，垂直扩展方式的经济成本、管理成本是很高的，同时面临供应链高危风险。单体架构示意见图1。2.应用与数据分离部署架构集中式架构在业务高峰时，由于程序和数据库部署在一台服务器上很容易就出现资源争抢问题，第一步就是把程序和数据库分开，将数据库独立部署。应用与数据分离架构见图2。图2应用与数据分离部署架构 8图1单体部署架构 3.应用集群化部署架构随着业务量的增大，下一个问题便是应用侧的瓶颈。这块除了应用程序内部的性能调优外，从架构层面可以采用集群化部署模式，将大量的业务流量通过负载均衡服务来分流到多台应用服务器上处理。常见的负载均衡有F5，Nginx。这个阶段的架构已经可以具备一定的横向扩容能力，需要注意的是应用需要实现“无状态”化，避免有状态数据存在本地。应用集群化部署架构见图3。图3应用集群化部署架构4.读写分离部署架构当应用侧可以实现横向扩容之后，逐渐对服务器垂直扩容的需求开始减少，因为垂直扩容的边际成本很高，收益却越来越小，大家更愿意通过横向扩容标准服务器来应对高并发。随着