银行计算机系统硬件技术概要Word文档格式.docx
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第三,互连线路/链路的备份,网络各级节点间应采用双归/多归设计,每个节点到上级节点都应有不少于2条物理路径,以避免单路故障,提高网络路径冗余,而且应尽可能使用不同服务商提供的线路相互备份,并考虑异构线路。
第四,路由支持备份及自动切换,设备要支持接口及链路备份,同时采用标准的、健壮的路由算法及协议,使网络能自动选路和迂回。
3.高安全性。
随着银行数据大集中和各个数据集中处理中心的建立,计算机系统安全运行的重要性也日益突出。
安全是一个系统工程,包括主机系统的安全、网络安全、信息安全、应用安全等,而银行计算机系统最大的威胁来自于网络,因此网络安全是整个系统安全的重要保证,并涉及到网络的各个组成部分。
因此银行计算机系统中的网络设备应该能够提供全面的网络级安全特性,包括线路安全、用户验证、授权、信息隐藏、数据加密、数据压缩、智能访问控制、攻击探测和防范、安全策略中心等安全机制,从物理层、链路层、网络层、应用层等几个方面,为内部网络及外部数据提供了有力的安全保护。
银行系统所采取的安全技术主要有防火墙技术、加密型网络安全技术、漏洞扫描技术和入侵检测技术。
4.开放性。
由于历史原因和出于对可靠性的考虑,传统的观点认为,银行计算机系统应该尽量采取非通用的设备,然而实践证明这一想法是错误的,在银行计算机系统的升级和后续开发当中,银行为这一选择付出了巨大的代价。
为了在今后的发展过程中能平滑地向更高、更新的产品和技术过渡,银行计算机系统应该采用符合当前最新国际标准的软硬件标准、开发的技术、开放的结构、开放的系统组件及用户接口。
硬件平台要适应各种设备的顺利接入,包括第三方的网卡、硬件、数据备份设施、高速打印机等;
网络设备要支持各种通信手段,如PSTN、DDN、X.25、ISDN及自组网等。
5.接入点多样性。
业务接入及开展是银行网络最直接的目标,银行业务的接入都是通过营业网点提供的,因此各网点需要支持银行各种业务应用的接入,包括哑终端、ATM取款机、营业点智能设备、VoIP、POS以及无线接入等,网点网络设备需要具有综合的接入能力。
每种银行业务接入都需要有相应的技术支持,如流动银行,即所谓的“汽车银行”,就是利用无线通讯技术和车载PC技术将银行主机与车载PC连接起来,在流动的汽车上通过无线网络与银行综合业务网络系统相连,办理银行固定网点可以办理的所有业务,为客户提供可流动式的各类银行金融服务。
6.扩展性和灵活性。
银行计算机主机系统要求易于扩展,具备灵活的升级空间:
包括CPU数、I/O接口卡、内存、硬盘和多个系统扩展槽,为此后的系统扩充打下良好的扩展基础。
在性能提升和扩展上,一方面系统支持后来更好的计算机技术,可以在单机上进行计算性能的升级,另一方面,系统支持集群计算技术,可以方便、灵活的进行系统性能的横向扩展,实现多台服务器的集群。
后台的存储系统,应该采用先进的技术和产品,符合目前主流的标准、开放的体系,并且要有海量升级空间,能够满足当时和以后一定时间内的业务需求。
2.2硬件设备
银行计算机系统硬件设备包括通用的计算机设备和大量专用的计算机设备,这些设备不仅种类多,而且更新变化快。
这里主要介绍服务器、组网设备和互联设备、磁带库、自动柜员机(ATM)、销售点终端机(POS)。
如图2.1所示。
2.2.1服务器
服务器是计算机的一种,它是网络上一种为客户端计算机提供各种服务的高性能的计算机,它在网络操作系统的控制下,将与其相连的硬盘、磁带、打印机、Modem及昂贵的专用通讯设备提供给网络上的客户站点共享,也能为网络用户提供集中计算、信息发表及数据管理等服务。
在数据大集中的情况下,银行计算机系统对服务器的性能提出了更高的要求,主要体现在高速度的运算能力、长时间的可靠运行、强大的外部数据吞吐能力等方面。
一、服务器的分类
目前,按照体系架构来划分,服务器主要分为RISC(精简指令集)架构服务器和IA架构服务器。
RISC架构服务器,使用RISC芯片并且主要采用UNIX操作系统的服务器,如Sun公司的SPARC、HP公司的PA-RISC、DEC的Alpha芯片、SGI公司的MIPS等。
该服务器性能高,但价格昂贵,一般用于银行的核心业务系统。
IA架构服务器,又称CISC(复杂指令集)架构服务器,通常将采用英特尔处理器,并且大多使用Windows或Linux操作系统。
IA架构服务器采用开放式体系,并且实现了工业标准化技术。
自1996年Intel公司推出PentiumPro处理器以来,IA架构的服务器以“小、巧、稳”为特点,凭借可靠的性能、低廉的价格,得到了广泛的应用。
服务器还可以按结构划分为塔式、机架式、刀片式和机柜式四种,通常一种结构的服务器中可以是多种不同档次的服务器。
二、主要的服务器技术
1.集群(Cluster)技术
集群技术是近几年新兴起的一项高性能计算技术。
它是将一组相互独立的计算机通过高速的通信网络而组成的一个单一的计算机系统,并以单一系统的模式加以管理。
其出发点是提供高可靠性、可扩充性和抗灾难性。
一个服务器集群包含多台拥有共享数据存储空间的服务器,各服务器之间通过内部局域网进行相互通信;
当其中一台服务器发生故障时,它所运行的应用程序将由其他的服务器自动接管;
在大多数情况下,集群中所有的计算机都拥有一个共同的名称,集群系统内任意一台服务器都可被所有的网络用户所使用。
在集群系统中运行的服务器并不一定是高档产品,但服务器的集群却可以提供相当高性能的不停机服务;
每一台服务器都可承担部分计算任务,并且由于群集了多台服务器的性能,因此,整体系统的计算能力将有所提高;
同时,每台服务器还能承担一定的容错任务,当其中某台服务器出现故障时,系统可以在专用软件的支持下将这台服务器与系统隔离,并通过各服务器之间的负载转移机制实现新的负载平衡,同时向系统管理员发出报警信号。
集群系统通过功能整合和故障过渡技术实现系统的高可用性和高可靠性,集群技术还能够提供相对低廉的总体拥有成本和强大灵活的系统扩充能力。
2.SMP(SymmetricMulti-Processing)技术
即对称多处理,是指在一个计算机上汇集了一组处理器(多CPU)。
各CPU之间共享内存子系统以及总线结构。
虽然同时使用多个CPU,但是从管理的角度来看,它们的表现就像一台单机一样。
系统将任务队列对称地分布于多个CPU之上,从而极大地提高了整个系统的数据处理能力。
随着用户应用水平的提高,只使用单个的处理器确实已经很难满足实际应用的需求,因而各服务器厂商纷纷通过采用对称多处理系统来解决这一矛盾。
PC服务器中最常见的对称多处理系统通常采用2路、4路、6路或8路处理器。
目前UNIX服务器可支持最多64个CPU的系统,如Sun公司的产品Enterprise10000。
SMP系统中最关键的技术是如何更好地解决多个处理器的相互通讯和协调问题。
3.NUMA(Non-UniformMemoryAccess)分布式内存存取
在高性能计算领域,目前一种被各厂商广泛采用的新技术是NUMA。
它的思路是将SMP和群集的优势结合起来。
它是由若干通过高速专用网络连接起来的独立节点所构成的系统,各个节点可以是单个的CPU或是一个SMP系统。
这一技术是对传统的基于Intel的SMP系统的一种改进。
传统的基于Intel的SMP系统常常会因共享内存总线上的数据过于拥挤而导致数据阻塞。
在一般情况下,它们无法容纳16~32个处理器。
而如果采用NUMA技术,每一Intel处理器都将拥有其自己的局部内存,并能够形成与其它芯片中的内存静态或动态的连接。
NUMA服务器可容纳64或64个以上的处理器。
NUMA体系结构的机器从内部看,整体上是分布内存式的,但是由于它的传输通道速度非常高,所以用户用起来就像是共享内存式的机器一样。
最初NUMA技术是建立在采用专用的IRIX操作系统和MIPS处理器之上的,而现今该项技术已经被越来越多的厂商所采用。
4.ISC(IntelServerControl)Intel服务器控制
ISC是一种网络监控技术,只适用于使用Intel架构的带有集成管理功能主板的服务器。
采用这种技术后,用户在一台普通的客户机上,就可以监测网络上所有使用Intel主板的服务器,监控和判断服务器是否“健康”。
一旦服务器中机箱、电源、风扇、内存、处理器、系统信息、温度、电压或第三方硬件中的任何一项出现错误,就会报警提示管理人员。
值得一提的是,监测端和服务器端之间的网络可以是局域网也可以是广域网,可直接通过网络对服务器进行启动、关闭或重新置位,极大地方便了管理和维护工作。
5.RAID(RedundantArrayofIndependentDisks)廉价冗余磁盘阵列
由于磁盘的存取速度跟不上CPU的处理速度,从而使磁盘成为提高服务器I/O能力的一个瓶颈。
为解决计算机CPU的高速和磁盘的低速之间日益加剧的矛盾,1987年美国加利福尼亚大学伯克利分校的David.A.Pattorson教授等人提出了RAID的概念。
其技术思想是:
利用现有的小型廉价磁盘,把多个磁盘按一定的方法组成一个磁盘阵列,通过一些硬件技术和一系列的调度算法,使得整个磁盘阵列对用户来说,就像是在使用一个容量很大、而可靠性和速度非常高的大型磁盘。
RAID技术采用若干硬磁盘驱动器按照一定要求组成一个整体,整个磁盘阵列由阵列控制器管理。
磁盘阵列有许多特点:
首先,提高了存储容量;
其次,多台磁盘驱动器可并行工作,提高了数据传输率;
第三,由于有校验技术,提高了可靠性:
如果阵列中有一台硬磁盘损坏,利用其它盘可以重新恢复出损坏盘上原来的数据,而不影响系统的正常工作,并可以在带电状态下更换已损坏的硬盘(即热插拔功能),阵列控制器会自动把重组数据写入新盘,或写入热备份盘而将新盘用做新的热备份盘;
另外磁盘阵列通常配有冗余设备,如电源和风扇,以保证磁盘阵列的散热和系统的可靠性。
目前常用的RAID类型可分为:
RAID0、RAID1、RAID3、RAID5等。
6.I2C(inter-integratedcircuit)总线
I2C总线是一种由飞利浦公司开发的串行总线,产生于80年代,最初为音频和视频设备开发,而如今主要在服务器管理中使用。
I2C总线包括一个两端接口,通过一个带有缓冲区的接口,数据可以被I2C发送或接受。
控制和状态信息则通过一套内存映射寄存器来传送。
利用I2C硬件总线技术可以对服务器的所有部件进行集中管理,可随时监控内存、硬盘、网络、系统温度等多个参数,增加了系统的安全性,方便了管理。
I2C总线最主要的优点是其简单性和有效性。
由于接口直接在组件之上,因此I2C总线占用的空间非常小,从而减少了电路板的空间和芯片管脚的数量,进而降低了互联成本。
总线的长度可高达25英尺,并且能够以10Kbps的最大传输速率支持40个组件。
I2C总线的另一个优点是,它支持多主控(multi-mastering),其中任何能够进行发送和接收的设备都可以成为主总线。
一个主总线能够控制信号的传输和时钟频率。
自然,在任何时间点上只能有一个主总线。
7.智能输入/输出(IntelligentI2O)技术
由于PC服务器的I/O体系源于单用户的PC台式机,而不是为处理大吞吐量任务的专用服务器而设计的,一旦成为网络中心设备后,数据传输量大大增加,因而I/O数据传输经常会成为整个系统的瓶颈。
I2O智能输入/输出技术把任务分配给智能I/O系统,在这些子系统中,专用的I/O处理器将负责中断处理、缓冲存取以及数据传输等烦琐任务,这样系统的吞吐能力就得到了提高,服务器的主处理器也能被解放出来去处理更为重要的任务。
因此,依据I2O技术规范实现的PC服务器在硬件规模不变的情况下能处理更多的任务,作为中小型网络核心的低端PC服务器可以从中获得更多的性能提高。
8.热插拔(HotSwap)
热插拔功能就是允许用户在不关闭系统,不切断电源的情况下取出和更换损坏的硬盘、电源或板卡等部件,从而提高了系统对灾难的及时恢复能力、扩展性和灵活性等,例如一些面向高端应用的磁盘镜像系统都可以提供磁盘的热插拔功能。
如果没有热插拔功能,即使磁盘损坏不会造成数据的丢失,用户仍然需要暂时关闭系统,以便能够对硬盘进行更换,而使用热插拔技术只要简单的打开连接开关或者转动手柄就可以直接取出硬盘,而系统仍然可以不间断地正常运行。
这一点对于银行计算机系统的核心服务器来说尤为重要,可以在不停机的情况下更换损坏的RAID卡或以太网卡等,从而大大地减少了由于硬件故障而造成整个银行系统的停机时间。
2.2.2组网设备
组网设备主要包括网卡和传输介质等。
1.网卡
网卡也叫网络接口卡,是将PC机和局域网连接起来的网络适配器(NIC),它涉及到网络物理层和数据链路层。
其基本功能为:
数据转换(并行到串行)、包的装配和拆卸、网络存取控制、数据缓存和网络信号。
网卡作为一种I/O接口卡插在主机板的扩展槽上,它基本上是由接口控制电路、数据缓冲器、数据链路控制器、编码解码电路、内收发器、介质接口装置六大部分构成。
目前,以太网网卡按传输速度来分则有10M、100M、10/100M及千兆网卡等几种。
对于银行网络来说,核心服务器应该采用千兆以太网网卡,这种网卡多用于服务器与交换机之间的连接,以提高整体系统的响应速率。
银行网络中网卡要根据各网点的具体应用环境来选择。
当该节点的网络流量很大时,可采用智能网卡,智能网卡大都自带处理器或带有专门设计的AISC芯片,可承担使用非智能网卡时由计算机处理器承担的一部分任务,因而即使在网络信息流量很大时,也极少占用计算机的内存和CPU时间。
另外,在一些重要的节点还应采用具有自动恢复、负载均衡、热插拔功能的网卡,以提高整个银行网络的可靠性。
2.传输介质
网络传输介质是网络中传输数据、连接各网络站点的媒体,包括有线传输和无限传输两类,目前有线传输介质包括双绞线、同轴电缆、光纤等,无线传输媒体为大气层,使用技术包括微波、红外线和激光。
银行网络中传输介质的使用除了考虑网络的拓扑结构外,还要考虑传输介质的可靠性、传输速率、费用、环境等因素。
可靠性是指接线的可靠性、传输介质的误码率和抗干扰能力等;
费用是指购置、安装和维护媒体所需的费用;
环境包括距离、电磁场影响等因素。
(1)双绞线(TP)
双绞线(TP)是综合布线工程中最常用的一种传输介质。
双绞线由两根具有绝缘保护层的铜导线以螺旋形绞合形成。
如图2.2所示。
把两根绝缘的铜导线按一定密度互相绞在一起,可降低信号干扰的程度,每一根导线在传输中辐射的电波会被另一根线上发出的电波抵消。
双绞线一般由两根22~26号绝缘铜导线相互缠绕而成。
如果把一对或多对双绞线放在一个绝缘套管中便成了双绞线电缆。
在双绞线电缆(也称双扭线电缆)内,不同线对具有不同的扭绞长度,一般地说,扭绞长度在38.1cm至14cm内,按逆时针方向扭绞,相临线对的扭绞长度在12.7cm以上。
目前,双绞线可分为非屏蔽双绞线(UTP)和屏蔽双绞线(STP)。
非屏蔽双绞线采用塑料套管,在信号传输是时具有辐射,并易受电磁干扰。
国际电气工业协会将非屏蔽双绞线分为五类,其中3类和5类常用作为局域网的传输介质,通信距离可达100m,传输速率可达100Mbps;
屏蔽双绞线采用铝箔套管,可防止信号辐射和增强抗干扰能力,需使用特殊的连接器,通信距离可达100m,传输速率可达155Mbps。
与其他传输介质相比,双绞线在传输距离、信道宽度和数据传输速度等方面均受到一定限制,但价格较为低廉,使用方便,广泛用于局域网布线。
(2)同轴电缆
同轴电缆有四个部分组成。
第一部分是最里层的传导物,为铜质或铝质的电缆芯线,用于传输信号;
第二部分为包裹着线的绝缘材料;
第三部分为一层紧密缠绕的网状导线,这种编织导线起着屏蔽层的作用,保护线免受电磁干扰;
第四部分未同轴电缆的最外一层,是起保护作用的塑料外皮。
如图2.3所示。
同轴电缆按直径分为粗缆和细缆。
粗缆传输距离长,性能高但成本高,使用于大型局域网干线,连接时两端需终接器。
细缆传输距离短,相对便宜,用T型头,与BNC网卡相连,两端安50欧终端电阻。
同轴电缆按传输频带分为基带和宽带传输。
一种是50欧姆电缆,用于数字传输,叫基带同轴电缆;
另一种是75欧姆电缆,用于模拟传输,即宽带同轴电缆。
图2.2双绞线
(3)光纤
光纤由纤芯、包层和套层组成,如图2.4所示。
纤芯一般由纯净的玻璃制成;
包层包围着核心部分,一般由玻璃或塑料制成,其光密度要比核心部分低;
最外层是起保护作用的套层。
光源发射出短而快速的脉冲光波,以各种不同的角度进入纤芯。
以某种角度投射到纤芯和包层的边界面上的光纤被全部反射回来。
由于反射的角度不变,所以光线将再次被全部反射回纤芯中。
结果光线在边界面之间不断反射而沿着纤芯向前传播。
最后光线穿过纤芯,并被一个传感器检测到。
光纤按传输点模数分为单模光纤(SingleModeFiber)和多模光纤(MultiModeFiber)。
单模光纤的纤芯直径很小,采用激光二极管产生激光作为光源,在给定的工作波长上,只能以单一模式传输,传输距离可达100km;
多模光纤是采用发光二极管产生荧光作为光源,在给定的工作波长上,能以多个模式同时传输的光纤,传输距离一般在2km以内。
(4)卫星线路
卫星通信传输是微波传输的一种,只不过它的中继站点是绕地球运行的卫星,如图2.5所示。
卫星通信覆盖面广,数据传输距离远,可以克服地理条件的限制,提供方便、灵活、稳定的信道,满足国内各城市间数据通信的统一化、标准化、快速化的需要。
但目前实现和使用的代价比较昂贵。
从1989年开始投资组建的中国人民银行卫星通信网就是以卫星为通信介质的。
2.2.3互联设备
网络互联通常是指将不同的网络或相同的网络用互联设备连接在一起而形成一个范围更大的网络,也可以是为增加网络性能和易于管理而将一个原来很大的网络划分为几个子网或网段。
一般大银行从总行到营业网点由5级机构:
总行、省级分行、地市级分行、支行、网点,这些业务机构都有自己的网络并且通过网络互联设备连接在一起组成了复杂的银行网络。
银行网络主要的网络互连产品有中继器、网桥、路由器、网关和交换器等。
1.中继器。
中继器(repeater)工作在物理层,对于高层协议完全透明,用来扩展局域网段的长度。
因中继器只在两个局域网段间实现电气转接,它仅用于连接相同的局域网的网段。
中继器的主要优点是安装简单,使用方便,几乎不需要维护。
主要缺点是它再生电子干扰及错误信号,另外,每个局域网中接人的中继器数量因受时延和衰耗的影响必须加以限制。
2.网桥。
网桥(bridge)在数据链路层工作,它能连接运行任意组合的高层协议的网络,如:
TCP/IP、IPX、NetBIOS、XNS、OR、DECnet等,其主要的功能是数据过滤能力。
网桥的最简单形式是互连两种局域网介质的两端口网桥。
网桥能连接几乎任何速度、任何距离的网络,能连接不同类型和速度的网络介质.其安装简单,无需配置,对任何网络用户都是透明的。
3.路由器。
路由器(router)是更为复杂的网络互连设备。
它在网络层工作,提供了各种各样、各种速率的链路或子网接口。
路由器是主动的、智能网络结点,提供包括过滤、转发、优先、复用、加密和压缩等的数据处理功能,并参加管理网络,提供对资源的动态控制。
路由器的主要缺点是安装配置麻烦,与上层协议相关,在网络层及其以上各层必须采用相兼容的协议。
4.网关。
网关(gateway)显然比低层互连更为复杂,任何比网络层高的层次上的中继系统称为网关,其基本功能是互连不同的协议框架,在它们之间提供转换,支持应用层互通和互连网络间的网络管理功能。
所有其他互连设备需要低层协议相同,而网关仅需在最顶层相同。
路由器和网关的区别是:
路由器基本上实现了网络层的功能,可以进行路由选择,一般用于广域网中;
网关可用硬件实现,也可用软件实现,可用网关进行协议转换。
5.集线器。
集线器(HUB)是一种以星形拓扑结构将通信线路集中连接在一起的设备。
与传统的总线结构相比,HUB提高了检错能力和网络管理等有关功能。
HUB主要有三种形式:
(1)passivehubs:
对被传送数据不作任何添加;
(2)Activehubs:
能再生信号,监测数据通信;
(3)Intelligenthubs:
提供网络管理服务、桥接、路由
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