企业级应用架构设计探索

刘鑫璐

摘要：随着大型金融企业信息化建设的不断推广，信息化水平不断提升，客户及内部各部门对lT的需求也持续增加，核心应用系统承载的访问量及交易量日益增加，合理、高效的应用系统架构显得尤为重要。采用分层设计理念，将四个逻辑层分别架构和选型设计并给出实际部署方案，形成了企业级高可用应用系统架构解决方案，从而达到加强系统的健壮性，减少重复性的错误的效果，为应用研发设计、测试管理、运维管理等提供参考。

关键词：应用;架构设计;高可用性;运维;IT选型

中图分类号：TP311 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2020）05-0074-04

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

1 背景

应用系统构架是对已确定的需求的技术实现构架、做好规划，运用成套、完整的工具，在规划的步骤下去完成任务。应用系统架构是应用系统设计的核心，也是应用系统的“灵魂”。应用系统上线后运行稳定安全与否，取决于构建之初的架构选型和设计，常常有“一年之计在于春，系统之初在于架构”的说法。

当今技术的发展日新月异，大型金融企业中的应用系统设计逐渐更新优化，逐渐演变为集群化、模板化的标准架构。大型金融企业盈利能力依靠的是优秀的产品和服务、及时准确的信息，而科技是提供创造、获取、分析、管理信息的手段，因此必须保证信息的安全性、可靠性、准确性、及时性。为应对挑战，科技部门应相互合作、同心协力，不断提升信息服务水平，着重从基础架构和系统运维两个维度对开放平台基础架构、产品和服务进行深入分析，并总结了多年来的经验，形成了现有大型金融企业的企业级高可用应用系统架构解决方案。

2 典型架构

结合大型金融企业信息系统的技术特点和业务需求，推荐典型的高可用基础架构模式如下。

2.1 总体架构

大型金融企业应用系统架构包含接入层、应用层、数据库层及存储层四个逻辑次，如图1所示。

接入层接收前端访问请求，并分发至应用层进行处理。对于日均联机交易量百万级以上的系统，建议采用硬件负载均衡设备实现用户访问接入，软件负载均衡产品通常用于并发数低于200的业务场景，硬件负载均衡设备则能够承担更大并发数及负载压力的业务场景，并且可根据需求进行横向扩展。

应用层负责应用程序的部署和运行，实现业务处理逻辑。应用层通常集群化部署，每台应用服务器“镜像”化自己，于是一组系统配置相同、应用部署相同的服务器构成应用处理组合，实现业务逻辑，并根据需求进行横向和纵向扩充。

数据库层负责提供数据管理服务，数据管理一般采用成熟的厂商产品，处理联机事务和联机分析事务，对于数据量、业务量较大的系统，采用具有一定容错能力的数据库集群，各个节点相互协同，同时对外提供服务，大幅提高了数据库的可用性;对于数据量、业务量不大的系统，无须使用Multiplex集群，采用传统的HA技术构建一个Active-Standby模式的集群就能满足需求。对于同时具有联机事务处理和联机分析处理需求的应用，可结合实际情况采用混合架构模式，对于混合架构而言，需要应用具有相应时间窗口进行数据库之间的数据同步。

存储层的高可用模式分为三个层面，一是利用存储设备自身提供的磁盘冗余机制保障存储设备的高可用性，二是利用操作系统逻辑卷管理（LVM，Logical Volume Manager）工具实现对两台存储设备的同步读写，三是利用系统关联机时间对上述两台存储设备分别进行存储级镜像，将数据备份到第三台甚至第四台存储设备上，以此保障存储层面的高可用及数据安全。

2.2 接入层

系统接人层作为业务系统的直接访问入口，一般采用负载均衡技术，分为软件负载均衡和硬件负载均衡两种方式。

通常，软件负载均衡方式适用于并发访问数较低、负载压力较小且高可用性要求相对较低的应用场景（日均业务量百万以内），优势是部署方便、成本较低，缺点是架构难以扩展、可靠性较低。硬件负载均衡方式具有承担更高负载和更多并发访问的能力，同时架构灵活，具有很强的伸缩性[1]。

硬件负载均衡方式已成为系统接入层的首要选择。下面重点介绍由硬件负载均衡构成的三类集群。

2.2.1 高可用集群架构

当应用的并发访问压力在一台负载均衡设备的承载能力以内时，对于系统接入层，我们可采用高可用集群架构，即利用双机容错技术将两台负载均衡设备组成“一主一备”的集群以保障系统接入层的高可用性，单台设备发生故障，可以实现毫秒级的主备切换，对用户体验几乎透明。目前大型金融企业多数开放式系统的接入层均采用这种架构，如图2所示。

2.2.2 多级负载均衡集群架構

当应用的并发访问压力超过一台负载均衡设备的承载能力时，就需要进行横向扩展，比如网上银行系统，利用多台设备搭建一个多级负载均衡集群，如图3所示，第一级由处于主备模式的两台链路负载均衡设备（简称LC）构成，实现对下一级应用负载均衡集群进行链路层的负载、分发;第二级根据业务压力选用多台应用负载均衡（简称LTM）对后端的应用服务器集群进行负载、分发，集群中每个节点的地位相同，共同承担用户访问请求，当一个或多个节点失效时不会影响系统接人层的可用性。

2.2.3 基于客户端的高可用应用系统架构

对于客户端/服务器（c/s）架构的应用系统，可通过客户端的可用性设计提高系统的整体可用性，而不需采用统一接入的集群式架构，由客户端来选择连接的应用服务器，当其中一套不可用时，客户端主动地选择其他正常工作的应用系统，依次保证系统的高可用，其中对于数据更新不敏感或者数据实时同步要求不高的系统，后端数据库也可部署多套，数据采取定期同步方式，如Notes邮件系统、QQ等均采用了该模式。由于各应用系统完全对等，且对数据更新不敏感，因此可根据访问量需求进行动态弹性扩展，此类架构具有一定的约束条件，但具有很好的可用性和可扩展能力，对基础架构和资源投入相对也要求较低。