文/方正证券信息管理部 白凡
来源 / 金融电子化
随着互联网、云计算、大数据等的普及应用，以及“留量”运营时代的到来，给传统证券企业带来诸多挑战，促使证券行业的整体数智化水平不断提高。
数智化水平的提升，离不开底层的数据建设。架构层面，集中式技术架构的瓶颈凸显，证券行业新一代核心系统的建设需要向分布式、低延时、开放技术架构转型；数据库层面，传统集中式数据库已无法满足现阶段的海量数据，在性能、可靠性，以及扩展能力等方面已经逐渐落后，分布式数据库成为证券行业新一代核心系统的新选择。
1、系统调研，为新核心选型新数据库
方正证券作为证券行业数智化转型先锋，积极采用和尝试新技术。传统集中式数据库对单台服务器的配置要求较高，在扩展方面也会导致成本的指数级增加，而分布式数据库可快速实现容量、性能等横向的扩展。
从 2020 年到 2021 年，方正证券与恒生电子数据库小组，对各类信息技术应用创新产业数据库产品进行了系统调研，共调研了市面上主流的 9 款数据库产品，并进行了长期的功能及性能测试验证，最终选择 OceanBase 支撑新一代认证系统。主要原因如下：
▷ 数据库产品技术领先方面。从架构先进性、SQL 兼容性、高可用能力、备份恢复方案完整性、运维管理工具完善性、安装要求及难度等维度进行评估，OceanBase 是综合评分最高的数据库。OceanBase 是全自研的原生分布式数据库，天然支持分布式事务，采用多副本架构，满足金融核心交易场景 RTO、RPO 要求，同时兼容 Oracle 和 MySQL 两种语法，有丰富的安装、迁移、SQL 评估、备份恢复工具，有全面的文档系统，是一款值得信赖的数据库。
▷ 市场生态方面。从金融机构案例数、方案完整性、培训认证体系完整性、社区活跃等维度进行评估，OceanBase 综合评分最高，且没有明显短板。
▷ 持续经营方面。从公司性质与实力、数据库开发团队规模、数据库业务重要性、数据库业务成长性等维度进行评估 OceanBase 综合评分排在前列。
▷ 售后服务方面。从需求响应、售后团队规模、售后流程规范、问题解决率等维度进行评估，OceanBase 综合评分排在前列。
2、技术可靠，实现单体架构向分布式升级
方正证券原认证系统采用“小型机+存储+集中式数据库”技术路线，在已经是顶配的情况下，仍然会在性能和容量遭遇瓶颈时，出现水平扩展困难、扩容成本极高的问题，很大程度上制约了方正证券多个业务系统的整体处理能力。
同时，随着互联网业务的快速发展，现有的单体架构和强依赖于 Oracle 特性的计算服务，单纯依靠纵向增加服务器配置来提升容量和性能，已经无法满足方正证券的业务快速发展需要。业务中间件层面，现有中间件系统间耦合度较高，逻辑联系紧密，拆解难度较大，一旦单个组件故障，可能引起连锁反应。
本次新一代认证系统升级，方正证券实践了全栈技术路线技术可靠，硬件设备包含网络交换机、防火墙、负载均衡、服务器，软件包含操作系统、业务中间件及数据库等基础平台，实现了完全技术可靠。技术架构如下图 1 所示。
业务侧进行微服务改造后，实现架构、功能上的充分解耦，功能单元独立，相互之间影响较小；支持数据分片模式，能根据业务、功能、技术需求自定义数据分片，能同时支持不同数据源写入，调整动态灵活；还支持国密算法作为程序加密算法。
图1 认证中心及相关设备架构图
新一代认证系统不仅技术路线实现了全栈技术可靠，还从整体架构上完成了从单体架构向分布式架构的转型，为业务的长期高速发展打下了坚实的基础。部分硬件设备配置对比见下表 1。
表1 方正证券升级前后软硬件对比
3、多租户资源池化，兼具性能与可运维性
中间件通常应用独占物理服务器，无法充分利用硬件资源，导致一定资源浪费。主流的微服务应用架构，基于传统的集中式数据库架构很难实现横向水平扩展。同时，多个微服务使用的数据库一般通过 schema 隔离，多个 schema 之间无法实现各自所需的资源的隔离。因此，资源碎片化、管理复杂、资源浪费、扩展性差等问题逐渐暴露出来。
方正证券基于 OceanBase 的分布式架构打造了自己的 DBaaS 平台，利用 OceanBase 原生多租户的能力，将多个不同业务的数据库实例集中整合，不仅提升资源利用率，同时基于 Paxos 的多副本机制可以保证每个资源单元的高可用能力。
图2 认证分布式数据库租户副本示意图
这种用法，将业务系统不同微服务所需的数据库实例进行资源池化，提供不同规格的实例，在一套分布式架构中实现多个数据库租户（实例）的资源池化能力。这样，在保证资源隔离性的同时显著降低资源和管理成本，还依然能够保持优秀的性能和可运维性。
▷ 性能方面。原生分布式数据库多节点同时可写，并行性能突出，方正证券新一代认证系统的批量业务能力，在与 Oracle 同等条件下，性能不减反增。并且，单节点成本低廉，面对未来性能要求，可以直接通过加减 X86 服务器实现动态扩缩容。性能压测对比见下表。
表2 性能压测对比
▷ 可运维性方面。多个零散的实例统一在 OceanBase 集群后，运维管理的复杂度大大降低，DBA 可以从之前管理多个分散实例，到目前管理单个 OceanBase 集群，负载、告警、调优全部统一至集群级别，常规故障能够自动恢复，从而大幅提升业务支撑效率和应急响应能力。
4、买迈上新台阶，迎接新发展
本次新一代认证系统的成功上线，标志着方正证券再一次勇于尝试新技术的成功。
立足行业，方正证券新一代认证系统于2021年底完成生产上线，是行业内率先在零售柜台核心生产系统使用分布式数据库的企业，也是业内首批使用OceanBase的用户，并在分布式数据库部署和运行前后提出并解决22项疑难问题，助力信息技术应用创新产业产品功能与性能迭代提升。
特别值得一提的是，经测算，该系统TCO（Total Cost of Ownership，总体拥有成本）降低72.6%，主要体现在两个方面，一是，原配套体系昂贵，需要专用存储光交连接小机和存储，同时需要购买响应硬件模块和软件各类许可，还需要按年购买软硬件各类维保；二是，OceanBase 数据压缩功能强大，如方正证券部分MySQL 租户实测迁移前后数据量占用空间减少 66%，节省了大量的存储空间。
结合此次积累的经验，如分布式架构优化经验，原生分布式数据库的访问方式灵活，目前已融入方正证券现有运维体系，通过工单系统 FCMP 进行自助式部署、回收和生命周期管理、数据库管理平台 FDBMP 进行数据库容量和监控管理、运维系统 FOPS 进行中间件和操作系统的自动化运维管理、带外系统FDCM管理各类硬件，以及智能运维平台 Finsight 进行指标类、日志类的异常检测等等。
后续方正证券将把分布式数据库技术应用于更多证券关键业务场景，解决系统容量与扩展性的瓶颈，提升业务运营效率，为方正证券数智化转型与迎接业务新发展保驾护航。
