馬勝藍(lán)

(福建省農(nóng)村信用社聯(lián)合社科技部,福州 350001)

銀行核心系統(tǒng)作為銀行業(yè)務(wù)信息化處理的引擎,是銀行IT 系統(tǒng)中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)[1].銀行核心系統(tǒng)也從早期的PC 單機(jī)、聯(lián)網(wǎng)聯(lián)機(jī)、數(shù)據(jù)大集中、客戶為中心,演變成瘦核心[2,3]、互聯(lián)網(wǎng)核心、雙核心,技術(shù)上也從最早的“主機(jī)－終端”結(jié)構(gòu),到后來(lái)的Unix 系統(tǒng)集群分布式計(jì)算,再到大集中時(shí)代的“大型機(jī)”以及部分中小行的中、小型機(jī)集群[4],直至現(xiàn)代的主機(jī)下移“分布式X86 服務(wù)器”[5].目前針對(duì)核心系統(tǒng)的架構(gòu)主要分為集中式架構(gòu)和分布式架構(gòu).集中式架構(gòu)是由大型主機(jī)的興起而成,國(guó)內(nèi)商業(yè)銀行的核心系統(tǒng)多數(shù)采用基于IOE(IBM、Oracle、EMC)技術(shù)的集中式架構(gòu)[6],主機(jī)資源集中在大型主機(jī)或小型機(jī)上(例如基于AS400 的核心系統(tǒng)).隨著2016年7月銀監(jiān)會(huì)發(fā)布的《中國(guó)銀行業(yè)信息科技“十三五”發(fā)展規(guī)劃監(jiān)督指導(dǎo)意見(jiàn)》中提到的互聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景的主要信息系統(tǒng)盡可能遷移至云計(jì)算架構(gòu)平臺(tái),銀行核心系統(tǒng)也朝向采用X86 和云計(jì)算[7]為基礎(chǔ)的分布式架構(gòu)[8–10].在金融科技的趨勢(shì)下[11],對(duì)于銀行核心系統(tǒng)的替換、改造或者升級(jí),主要看重低成本、運(yùn)行的穩(wěn)定性、高效運(yùn)維、復(fù)用、技術(shù)前瞻性與可控性[12,13].

銀行核心系統(tǒng)從架構(gòu)上大體可以分為表示層、服務(wù)接入層、業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)邏輯層,其中服務(wù)接入層形成統(tǒng)一的對(duì)核心業(yè)務(wù)處理層的交易請(qǐng)求,并傳輸?shù)娇尚诺年?duì)列或者服務(wù)中處理,常被稱為核心平臺(tái)(或者叫做核心主控、核心交易平臺(tái)),該平臺(tái)的能力體現(xiàn)了銀行核心乃至整體IT 服務(wù)能力[14].本文主要研究集中式架構(gòu)的核心平臺(tái)的能力提升,設(shè)計(jì)涵蓋交易服務(wù)器、交易分發(fā)器、交易處理器的三層架構(gòu),實(shí)現(xiàn)按照交易級(jí)別分發(fā)給不同的處理器.

本文后續(xù)部分的結(jié)構(gòu)如下:第1 節(jié)介紹核心平臺(tái)的基本概念和技術(shù)框架;第2 節(jié)闡述本文提出的具備分組服務(wù)的集中式架構(gòu)核心平臺(tái);第3 節(jié)結(jié)合實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法驗(yàn)證本平臺(tái)的性能和可用.

1 核心平臺(tái)概念

核心系統(tǒng)是以處理銀行最基本的存款、貸款業(yè)務(wù)為主的IT 系統(tǒng),在整個(gè)IT 體系架構(gòu)中,核心系統(tǒng)是其他業(yè)務(wù)子系統(tǒng)的基礎(chǔ),通過(guò)直連、間連與其他系統(tǒng)有著密切的關(guān)系,處于承上啟下的關(guān)鍵位置.

因?yàn)楹诵南到y(tǒng)的重要性,對(duì)于遷移變換技術(shù)架構(gòu)每個(gè)銀行都很慎重[15],絕大部分銀行都是采用深度優(yōu)化核心系統(tǒng)的方式[16].目前存在兩類技術(shù)架構(gòu),一個(gè)是集中式,一個(gè)是分布式.集中式架構(gòu)因其交互和應(yīng)用集成方便,應(yīng)用運(yùn)行可靠,性能指標(biāo)高,運(yùn)維難度低,目前仍然是大量核心系統(tǒng)的技術(shù)方案.AS400 核心系統(tǒng)是主流的集中式架構(gòu)的核心系統(tǒng).該類核心系統(tǒng)是構(gòu)建在操作系統(tǒng)OS400 上的商用中、小型機(jī)上,采用集成數(shù)據(jù)庫(kù)DB2/400,并且使用RPG 語(yǔ)言開(kāi)發(fā)[17].由于具備極高的安全性,是世界上唯一沒(méi)有受到黑客攻擊和病毒感染的系統(tǒng),同時(shí)擁有99.9%以上的可用性.

核心系統(tǒng)從架構(gòu)上大體可以分為表示層、服務(wù)接入層、業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)邏輯層,其中服務(wù)接入層負(fù)責(zé)把各渠道的服務(wù)請(qǐng)求進(jìn)行整合,形成統(tǒng)一的對(duì)核心業(yè)務(wù)處理層的交易請(qǐng)求,并傳輸?shù)娇尚诺年?duì)列或者服務(wù)中處理.服務(wù)接入層常被稱為核心平臺(tái)(或者叫做核心主控、核心交易平臺(tái)),主要負(fù)責(zé)通訊穩(wěn)定、報(bào)文完整、服務(wù)可靠、作業(yè)調(diào)度的工作.各渠道接入核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)的服務(wù)請(qǐng)求報(bào)文各不相同,有定長(zhǎng)和不定長(zhǎng)方式,核心平臺(tái)在收到報(bào)文后需要進(jìn)行應(yīng)用路由到不同的分組作業(yè)中,實(shí)現(xiàn)通訊網(wǎng)關(guān)、應(yīng)用路由、報(bào)文解析、流程控制.而由于不同業(yè)務(wù)邏輯處理的時(shí)效不同、要求的報(bào)文可靠性不同,核心平臺(tái)就需要進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)提交的請(qǐng)求和數(shù)據(jù)可在網(wǎng)絡(luò)故障或目的服務(wù)癱瘓的情況下,也能遞交到目的服務(wù)中.目前常見(jiàn)的集中式的核心平臺(tái)主要采用兩層結(jié)構(gòu),即采用無(wú)優(yōu)先級(jí)區(qū)別的監(jiān)聽(tīng)-分發(fā)模式,這種模式下就無(wú)法實(shí)現(xiàn)故障隔離和按照交易優(yōu)先級(jí)進(jìn)行不同資源權(quán)限處理[18].

2 具備交易分組服務(wù)的集中式架構(gòu)核心平臺(tái)

本文以AS400 核心系統(tǒng)為例,設(shè)計(jì)具有交易服務(wù)器、交易分發(fā)器、交易處理器的三層架構(gòu)的集中式架構(gòu)核心平臺(tái),實(shí)現(xiàn)處理作業(yè)按交易分組,保障交易高峰期時(shí)關(guān)鍵業(yè)務(wù)的處理效率.核心平臺(tái)架構(gòu)如圖1所示.

2.1 交易服務(wù)器

交易服務(wù)器作為核心平臺(tái)與外圍系統(tǒng)聯(lián)機(jī)交互的入口,主要與產(chǎn)生的交易分發(fā)器產(chǎn)生快速通訊連接與傳遞,創(chuàng)建過(guò)程見(jiàn)算法1.

算法1.交易服務(wù)器創(chuàng)建算法1.讀取配置參數(shù)服務(wù)器編號(hào)、端口號(hào)、分發(fā)器程序、分發(fā)器數(shù)量.2.創(chuàng)建socket.3.調(diào)用setsockopt 函數(shù)設(shè)置socket 句柄重復(fù)使用.4.調(diào)用listen 函數(shù)監(jiān)聽(tīng)通訊端口.5.調(diào)用spawn 函數(shù)生成N 個(gè)交易分發(fā)器程序,執(zhí)行算法2.6.循環(huán)等待外圍通訊鏈接.

2.2 交易分發(fā)器

交易分發(fā)器作為通訊連接源頭交易服務(wù)器和交易執(zhí)行主體交易處理器的中間環(huán)節(jié),實(shí)現(xiàn)分組分配的作用,創(chuàng)建過(guò)程見(jiàn)算法2.

算法2.交易分發(fā)器創(chuàng)建算法1.調(diào)用QUSCRTUI 函數(shù)創(chuàng)建用戶視圖,名稱為B+服務(wù)器編號(hào).2.循環(huán)讀取原交易定義表,調(diào)用QUSADDUI 函數(shù)將原交易碼和業(yè)務(wù)組編號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系添加到新建的用戶視圖中.3.循環(huán)執(zhí)行,獲取由交易服務(wù)器分發(fā)的socket 句柄.若失敗則關(guān)閉通訊句柄,結(jié)束算法.

圖1 核心平臺(tái)架構(gòu)

2.3 交易處理器

交易處理器將自身的作業(yè)ID 置入處理組隊(duì)列中,由交易分發(fā)器讀取處理組隊(duì)列中的ID 進(jìn)行作業(yè)分配.交易處理器的創(chuàng)建過(guò)程見(jiàn)算法3.

算法3.交易處理器創(chuàng)建算法1.根據(jù)業(yè)務(wù)組編號(hào)讀取配置參數(shù)作業(yè)優(yōu)先級(jí)、運(yùn)行次數(shù).2.調(diào)用CHGJOB 函數(shù)修改作業(yè)運(yùn)行優(yōu)先級(jí).3.調(diào)用STRCMTCTL 函數(shù)啟動(dòng)事務(wù)處理.4.循環(huán)調(diào)用核心交易主程序,阻塞等待分發(fā)器分發(fā)的通訊句柄.5.判斷核心交易主程序的返回碼成功時(shí)提交確認(rèn)事務(wù),失敗時(shí)回滾事務(wù).6.累計(jì)循環(huán)執(zhí)行次數(shù),達(dá)到最大運(yùn)行次數(shù)時(shí)提交結(jié)束作業(yè)命令PJ 作業(yè)重啟.

2.4 交易分組服務(wù)算法

交易分組服務(wù)算法,根據(jù)交易報(bào)文中的交易碼所屬的業(yè)務(wù)屬性和優(yōu)先級(jí),將服務(wù)請(qǐng)求分配到具備不同系統(tǒng)資源優(yōu)先級(jí)的隊(duì)列中的作業(yè),具體如算法4 所示.

算法4.交易分組服務(wù)算法1.初始化,執(zhí)行算法1、算法2、算法3.2.交易服務(wù)器接收外圍程序通訊接口請(qǐng)求.3.交易服務(wù)器將socket 句柄隨機(jī)分配給交易分發(fā)器.4.交易分發(fā)器接收到交易服務(wù)器分配的socket 句柄,調(diào)用peek 函數(shù)讀取報(bào)文信息,獲取原交易碼.根據(jù)原交易碼取該交易對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)隊(duì)列DTAQ 及對(duì)應(yīng)交易處理器組別.5.交易分發(fā)器調(diào)用函數(shù)givedescriptor()將socket 句柄分發(fā)給對(duì)應(yīng)的交易處理器.6.交易處理器調(diào)用函數(shù)takedescriptor()接收socket 句柄.

7.交易處理器調(diào)用peek 函數(shù)預(yù)讀取出交易報(bào)文頭.調(diào)用失敗時(shí)登記異常日志、的通訊關(guān)閉通訊句柄、退出本次循環(huán)繼續(xù)等待下次交易服務(wù)器分發(fā) 鏈接.8.交易服務(wù)器讀取服務(wù)器IP,根據(jù)報(bào)文頭交易時(shí)間、客戶端地址、IP 控制等進(jìn)行安全性校驗(yàn).9.交易服務(wù)器根據(jù)報(bào)文頭中的原交易碼,調(diào)用QUSRTVUI 函數(shù)取出用戶視圖中對(duì)應(yīng)的業(yè)務(wù)組號(hào).賦值對(duì)應(yīng)的處理作業(yè)數(shù)據(jù)隊(duì)列名=分發(fā)器編號(hào)+業(yè)務(wù)組編號(hào).10.交易分發(fā)器從執(zhí)行的DTAQ 中取得空閑的作業(yè)ID,將通訊句柄發(fā)送給交易處理器.11.交易處理器程序執(zhí)行完將作業(yè)ID 發(fā)送到對(duì)應(yīng)的分組DTAQ 中,阻塞等待交易分發(fā)器程序傳入的socket 句柄.

3 實(shí)驗(yàn)與驗(yàn)證

本文采用i750 的機(jī)器作為實(shí)驗(yàn)與驗(yàn)證環(huán)境,物理配置32 Core 處理器(激活12 Core),主頻3.6 GHZ,內(nèi)存150 GB,采用IBM 機(jī)器自帶的資源監(jiān)控工具.實(shí)驗(yàn)中設(shè)置隊(duì)列數(shù)量為2 個(gè),一個(gè)為高優(yōu)先級(jí)H(執(zhí)行賬務(wù)類交易或者高頻交易),一個(gè)為低優(yōu)先級(jí)L(執(zhí)行低頻的查詢交易).實(shí)驗(yàn)通過(guò)壓力測(cè)試和穩(wěn)定性測(cè)試進(jìn)行比較[19].

3.1 壓力測(cè)試

壓力測(cè)試比較監(jiān)聽(tīng)-分發(fā)兩層結(jié)構(gòu)的核心平臺(tái)(以下簡(jiǎn)稱“Core2”)和具備分發(fā)服務(wù)的三層結(jié)構(gòu)的核心平臺(tái)(Core3)的性能.

(1)單交易壓力測(cè)試

單交易壓力測(cè)試中選擇13 支交易進(jìn)行單交易壓力測(cè)試,驗(yàn)證在1500 個(gè)用戶并發(fā)下的最大TPS 情況,如表1所示.

表1 1500 個(gè)用戶并發(fā)下單交易壓力測(cè)試情況(單位:筆/s)

從表1中可以看出,Core3 通過(guò)分組服務(wù),在高并發(fā)時(shí)低優(yōu)先級(jí)隊(duì)列中因?yàn)榫邆漭^低的資源,最大TPS 低于Core2,但是在高優(yōu)先級(jí)的交易中具備更大的TPS.

(2)混合交易壓力測(cè)試

混合交易中采用福建農(nóng)信生產(chǎn)的高頻26 支交易,根據(jù)業(yè)務(wù)量占比設(shè)置壓力測(cè)試數(shù)據(jù).表2和表3是不同并發(fā)用戶數(shù)下兩種算法的TPS 及CPU 數(shù)據(jù).從表2和表3可看出,Core2 和Core3 在用戶數(shù)1502 時(shí)候達(dá)到了最大的TPS 處理能力,分別為1473.774 筆/s 和1483.155筆/s,Core3 在擁有更大的TPS 同時(shí)比Core2 擁有更低的CPU 使用率.圖2和圖3分別顯示Core2 和Core3的機(jī)器性能情況,可以看出Core3 與Core2 相比,CPU沒(méi)有達(dá)到滿載,也沒(méi)有出現(xiàn)CPU 資源等待,體現(xiàn)了分組分配帶來(lái)的動(dòng)態(tài)調(diào)整能力.

表2 不同用戶數(shù)下TPS 比較表(單位:筆/s)

表3 不同用戶數(shù)下CPU 比較表(單位:%)

圖2 Core2 機(jī)器資源情況

圖3 Core3 機(jī)器資源情況

3.2 穩(wěn)定性測(cè)試

穩(wěn)定性場(chǎng)景測(cè)試采用Core3 混合場(chǎng)景測(cè)試中最優(yōu)處理能力的80%發(fā)起并發(fā)壓力.設(shè)置并發(fā)1250 個(gè)用戶混合場(chǎng)景配置負(fù)載壓力下持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行12 小時(shí),穩(wěn)定性測(cè)試過(guò)程共計(jì)成功完成了52 906 925 筆交易,交易成功率100%,整個(gè)過(guò)程系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn),最優(yōu)TPS 約為1400 筆/s,如圖4所示.圖5顯示了i750 的機(jī)器資源使用變化,CPU、內(nèi)存及IO 讀寫資源使用情況也比較平穩(wěn),未發(fā)現(xiàn)交易性能下降、內(nèi)存泄露、異常退出等現(xiàn)象.

圖4 12 小時(shí)TPS 變化

圖5 系統(tǒng)資源使用變化趨勢(shì)圖

3.3 實(shí)際應(yīng)用效果

本文設(shè)計(jì)的“集中式分組交易核心平臺(tái)”被應(yīng)用在福建省農(nóng)村信用社聯(lián)合社(簡(jiǎn)稱“福建農(nóng)信”)的AS400 系統(tǒng)中(i780,64Core).經(jīng)過(guò)升級(jí)的核心平臺(tái)處理能從升級(jí)前755 筆/s 上升到2500 筆/s,系統(tǒng)資源占有情況下降了1/3,滿足了福建農(nóng)信的核心服務(wù)需求.

4 結(jié)語(yǔ)

隨著金融科技的發(fā)展,對(duì)于傳統(tǒng)的核心系統(tǒng)的能力提出了更高要求.不同銀行對(duì)集中式、分布式架構(gòu)體系中的核心都做了大量的研究和工作.本文基于AS400 的集中式架構(gòu)的銀行核心技術(shù)體系,設(shè)計(jì)了一種具備交易分組能力的核心平臺(tái),設(shè)計(jì)涵蓋交易服務(wù)器、交易分發(fā)器、交易處理器的三層架構(gòu),結(jié)合報(bào)文中的業(yè)務(wù)性質(zhì),實(shí)現(xiàn)處理作業(yè)按交易分組,保障交易高峰期時(shí)關(guān)鍵業(yè)務(wù)的處理效率.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,相較于傳統(tǒng)的監(jiān)聽(tīng)-分發(fā)兩層結(jié)構(gòu)的核心交易平臺(tái),本文設(shè)計(jì)的具備交易分組能力的三層結(jié)構(gòu)的核心平臺(tái),能夠?qū)崿F(xiàn)不同交易級(jí)別的交易的不同資源調(diào)配,在模擬仿真交易高峰期場(chǎng)景中,具備較高的TPS 處理能力,CPU、內(nèi)存及IO 讀寫資源使用情況也比較平穩(wěn),同時(shí)在福建農(nóng)信應(yīng)用中也獲得較好的效果.而本文的不足之處在于未對(duì)核心平臺(tái)的批量處理進(jìn)行專門的研究,在后續(xù)研究工作中,將進(jìn)一步探索同時(shí)調(diào)度聯(lián)機(jī)交易和批量交易的解決方案.