网格技术在商业银行中的应用

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  摘要:通过对我国银行业发展中存在的主要问题和发展前景的分析,提出利用网格技术,建立网格银行,以实现“资源共享,协同处理”的观点,并从宏观上,阐明了以中央银行为中心,汇聚各个商业银行网络体系的金融网格思想。从技术上,构建了一个开放式金融网格体系,实现各商业银行数据库资源互联互通,信息资源共享。运用网格计算功能,能解决金融机构的计算问题。利用SRDF远程灾难备份软件,可防范各种事故和灾害的发生。
  关键词:开放式金融网格体系;深度计算;网格技术;银行
  
  0 引言
  
  随着计算机和Internet技术的高速发展,网络技术已经经历了Internet互联、Web网页浏览,继而步入了第三代互联网技术的应用时代——网格时代。究竟什么是网格呢?网格就是能将分布在各处的计算资源连接起来,使得用户可以像使用水电资源一样,随时随地的共享计算资源,而不必关心这些资源来自何处,从根本上改变了“孤岛”状况。美国计算网格的领导人之一伊安·福斯特在1998年撰写了《网格:21世纪信息技术基础设施的蓝图》一书,在该书中称:“网格是构筑在互联网上的一组新兴技术,它将高速互联网、高性能计算机、大型数据库、传感器、远程设备等融为一体,为科技人员和普通百姓提供了更多的资源、功能和交互性”。简单地讲,网格就是把各种资源整合成一台巨大的超级计算机,实现计算、存储、数据、信息、知识、等资源的全面共享。总之,网格一是新的概念,它的目标是实现资源共享和协同工作;二是新的技术,是解决多个层次的资源共享和协同工作的新技术、新标准,把Internet从通信和信息交互的平台提升到一个资源共享的平台;三是先进计算的基础设施,是2l世纪必不可少的IT基础设施。


  因此,越来越多的政府、研究机构及大型企业纷纷设立了专门的研究中心,开始了对网格理论与技术的研究。随着研究的不断深入,网格已经在天气预报、生物制药、探矿、高性能计算等方面取得了重大的成就。同样,作为当今信息社会基础性服务行业——银行业也不例外,必须紧跟时代步伐,应用网格技术,为信息社会提供优质化的金融服务。
  
  1 网格技术在商业银行中的发展前景
  
  网格是先进的计算基础设施,它的最大特点是异构性、动态性和共享性。使用网格技术,可有效地提高银行系统的数据处理能力,解决目前许多技术方面的难题,从而降低银行业的运营成本。随着网格技术在商业银行应用的深入开展,许多国外商业银行(如美国摩根一大通银行、摩根斯坦利投资银行、法国兴业银行、Freddie Mac(美国)联邦住房信贷机构等)都纷纷建立了各自的金融网格体系,实现了按需调配资源,提高了资源利用率和工作效率,节约了成本。在欧洲,2002年德国Deutsche银行与IBM签订价值合同,IBM将接管这家银行整个欧洲大陆的数据中心,此后,Deutsche银行不用再支付固定的使用和维护费用,只需根据实际使用资源付费,就像每月缴纳水电费一样。数据中心提供的服务就是一种实用性服务(Utility),属于on demand的内容,它依靠的是网格技术。通过这种方式,Deutsche银行预计可以节约资金10亿美元左右。


  目前,我国各国有商业银行已经实现了业务数据库集中管理和部分资源共享,并纷纷建立了自己的网络银行,为客户提供统一的登录平台。以中国工商银行为例,全行将过去国内36个数据处理中心集中为北京、上海和深圳三个现代化的大型数据中心,实现了全行所有业务信息的标准化、规范化集中处理。三个数据中心目前已经承当起了全行主体业务的处理工作,极大地提高了整个银行的业务处理能力和整体工作效率。
  然而,随着金融业务的进一步拓展,传统银行业IT架构已不能满足信息社会发展的需要,必须建立网格银行来实现“资源共享,协同处理”,才能跟上国际金融业的发展步伐,为我国金融业的发展提供更加广阔的前景。
  
  2 国内银行业应用网格技术的现状和存在的主要问题
  
  我国的网格研究起步较晚,目前金融业也正处于筹备阶段,许多前期准备工作正在进行中。据相关资料报道,我国各商业银行一是组建了自己数据中心。例如,中国工商银行已在北京、上海和深圳建成三大数据中心;中国银行也正在国口建设5个数据中心,在海外建设3个数据中心。二是部分银行实行了口部数据的资源共享。三是实现了中心数据库信息资源的安全备份,以防各种灾害事故的发生。
  但是,按照网格技术的要求,我国银行业距离实现计算一体化、资源一体化、安全一体化的网格银行,仍然存在着较大的差距:一是金融系统还未建成虚拟网格协调中心,各商业银行、计算、信息,服务等资源无法实行共享。二是开展金融领域深度计算相对滞后。在金融领域,深度计算(Deep Computing)涉及面很广,包括风险管理、利率计算、数据挖掘、产品创新和定价以及贷款分析等。三是资源使用率低,在大部分时间内,许多银行的业务主机都处于闲置状态。除此之外,各商业银行内许多微机、笔记本电脑一天用不上2~3个小时,资源被白白浪费。四是IT系统的故障容错能力和灾备恢复能力差。因此,国内银行业欲接轨世界,解决这些问题已势在必行。
  
  3 网格技术在商业银行中的应用
  
  3.1 以网格为资源共享基础设施,建设金融网格
  目前,国内各商业银行的业务数据系统已基本实现了集中式处理,各总行和分行都配备了处理能力很强的中小型机和存储设备,各营业部、分理处也都安装了高性能PC机及通讯设备。因此,建设金融网格决不能废弃已有信息资源,也不能自下而上的分散建设,而应充分利用现有资源,优化系统性能,提升应用,物理分散和逻辑集中,从而达到改善应用环境,实现信息资源互联互通的目的。为此,我们构建了一种宏观的金融网格结构框架,如图1所示。
  该网格中心设在中央银行,它是一个数据处理中心,又是一个信息汇集中心。网格中心分别连接各商业银行的网格系统,将各商业银行的网格体系汇聚成一个巨大资源互联体,以便央行统一管理。同时,中央银行又是一个金融认证中心,为各商业银行签发认证书。各商业银行网格中心分别设置身份认证,为每个统计、监管、审计等操作人员签发认证书,验证每个请求者的数字签名。通过层层安全确认,保障金融网格安全地互联互通,实现资源共享。
  在这种宏观网格结构框架的基础上,搭建一种基于中科院网格操作系统VEGA GOS上的开放式金融网格体系(如图2)结构平台。它通过VEGA GOS提供的一系列标准协议,在VEGA与应用程序之间构建一个金融网格中间件(Grid middleware分布式异构计算环境)来支持各商业银行的程序转化,利用现有各银行网络系统软件、硬件资源以及应用网格技术,建立一个安全、高效、快速的金融网格系统,从而实现对金融网格系统内的所有硬件和软件资源的有效管理,解决各商业 银行主机系统结构复杂、基本操作系统异构、应用程序和编程语言多样等问题。
  该网格系统可分为:资源层、中间件层(网格操作系统层)、Web环境层、金融应用层等四个层面。
  第一层是资源层。它是构成网格系统的基础设施,主要包括网格结点和宽带网络系统,网格结点包括各种计算资源如超级计算机、集群系统、应用软件、数据库等。它的主要功能是实对软、硬件资源的控制和管理,并向上提供访问这些资源的接口。在开放式金融网格体系中,该资源层主要由各商业银行主机群构成,它们包括了各商业银行分支机构所有的金融主机、金融前置机以及各类业务服务器等资源,为开展各类金融深度计算、统计业务报表以及市场分析等提供可靠的资源基础。
  第二层是(Grid middleware)中间件层。它由一系列VEGA GOS程序组和服务软件组合而成,其主要功能是实现对整个金融网格系统内,诸如资源发现、资源协调与分配、验证以及通信安全等问题的管理。该金融网格中间件是一种集成的、通用的、开放源码的计算科学和金融问题解决环境。它允许金融系统将原来在计算机上使用各种语言开发的程序(如c、C++、Java、Fortran等),转换成能够在虚拟的网格计算机上运行的并行程序,并提供简单、抽象的API(Application Programming Interfaces)调用接口。它屏蔽了系统的复杂性,简化了用户界面,具有很强的可移植性,以及能够在不同体系结构的计算机上运行等诸多特点。
  第三层是web环境层。它为金融网格系统提供良好的应用开发工具环境(grid tool),如C、C++、Java、Fortran等语言,MPI、PVM等应用开发界面,并支持消息传递、分布共享内存等多种编程模型。
  第四层是金融应用层,它是各商业银行金融程序的运行层,这些金融程序主要为各商业银行的临柜人员、事后监督人员、统计报表人员、政策决策人员、现场与非现场审计人员等用户提供操作界面,帮助他们完成报表统计、科目核算以及现场监督等一系列业务的处理。
  金融网格系统的建立,为各商业银行实现软、硬件资源共享,广泛开展存贷款利率计算,业务报表统计,中间业务的开展等都提供了良好的资源基础,提高了整个国内银行业的业务运行效率。
  
  3.2 利用网格计算功能,开展金融深度计算
  在计算机界,人们往往把那些计算量特别大的计算称之为“深度计算”(Deep Computing)。深度计算的主要功能就是把多个超级计算中心构筑成一个元计算机,由此将大量的、闲散的计算力资源汇聚起来为应用程序提供无硬件边界限制的高性能计算力。高性能计算力不可能在单一计算机上获得,必须通过构建“网络虚拟超级计算机”或“元计算机”来获得超强的计算能力。它包括计算机群、数据库、各类存储设备等,如图3所示。该金融网格计算体系是由高速的金融通信系统、各商业银行计算机群、央行计算中间件、统一的Web环境等程序组综合而成。 随着国内金融业务的拓展,深度计算越来越显得重要,如银行的风险分析与管理、客户理财规划、利率与汇率的制定等,都涉及了金融深度计算,而网格技术是解决深度计算的一种有效途径。
  在上述开放式金融网格体系中,中央银行可以借鉴清华ACI系统的相关经验,融合Web技术构筑金融网格计算体系,汇聚分散在各商业银行的计算资源来实施金融网格计算。
  在该金融网格计算体系结构中,最底层是高速金融通信系统,主要为最上层各类深度计算的开展提供高速的通信支持。其次是各商业银行的计算机群。它是该金融网格计算体系中的资源层,主要包括各种同构、异构以及能力不同的计算系统,既可以是集群系统,也可以是MPP系统,还可以是高端服务器。这些不同的商业银行计算系统在地理位置上是分散的,在系统配置上差别很大,在功能和问题求解方面也有很大不同。
  再次是央行计算中间件。它主要实现对各商业银行同构、异构资源的动态管理,为金融用户进行利率与汇率计算、风险分析与管理等提供来自于Web网页的计算资源,使用户感觉不到地理位置上的不同和计算能力上的差异。该央行计算中间件主要是实现各种控制和管理功能,向下在不同的计算资源系统之间进行资源分配,向上为用户提交各种计算任务。
  统一Web环境层为应用程序提供应用环境,支持各类消息传递、分布共享硬件等功能。
  最后,最上层是为各类金融用户提供统一的操作界面,实现金融风险分析与管理、汇率与利率计算等功能,为金融深度计算提供了技术保障。
  
  3.3 网格与SRDF技术的整合运用,防范各种事故和灾害的发生
  目前,我国各商业银行内部信息资源是相对独立的,所以故障和灾害的容错能力也是各自为政。如各商业银行都自建一套灾备中心,造成人、财、物的巨大浪费。网格技术和网格计算使得这些相对独立信息资源互联互通,为实施故障容错和灾害恢复提供一个高效的信息资源共享环境。在网格环境中,我们利用EMC公司目前较成熟的SRDF(symmetrix Remote Data Facility)远程灾难备份软件,构筑了一个SRDF灾害备份中心(如图4)。该金融灾害备份中心主要是由生产中心、备份中心、和各商业银行的营业网点等综合组成。其主要功能是实现对异地数据完全、实时的数据镜像,迅速且完整地保护并恢复业务数据。SRDF是一个在线的并且独立于主机的数据镜像存储解决方案,它可以将生产现场的数据复制到一个或多个物理上分离的Symmetrix目标系统上。以网格为信息共享基础,这些系统可以跨越大楼,远至世界各地,为各商业银行的正常运转提供重要的安全技术保证。
  通过SRDF的实时镜像功能,各商业银行的清算业务数据也可以迅速地,有条不紊地在生产中心和央行备份中心之间转移,实现生产中心和备份中心数据的合并和现场工作负载的重新分配。同时,各商业银行的IS人员也可以通过资源共享随意地在生产中心和备份中心之间切换,各商业银行的各项业务在现场维护过程中,如操作系统升级,主机处理器升级和环境中断等也能得以继续运行。当生产中心发生灾难时,通过SRDF,生产中心可以迅速切换到备份中心,保证业务的连续性,从而有效地保障了各商业银行业务的正常运转。
  
  4 结束语
  
  网格是一项全新的技术。建立以信息资源共享为基础,实现资源一体化、计算一体化和灾备安全一体化网格银行势在必行。当前,我国银行业应用网格技术还刚起步,必须由中央银行牵头,在人、财、物上大力支持,将国内各大国有商业银行的信息资源汇聚在一起组建金融网格系统,促进银行业计算机硬件和软件资源上的互联互通,利用网格计算技术开展银行业的风险分析与管理、客户理财规划、利率与汇率制定等各项业务的深度计算,利用SRDF镜象技术构建实施基于网格环境下的金融灾害备份方案,才能确保我国银行业向网格迈出坚实的一步。
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