金融行业云基础设施发展趋势和挑战有哪些？

在云原生技术快速发展、经济与商业模式正发生深刻变化的背景下，金融云平台作为金融行业数字化转型的依托，在金融行业生态格局中扮演着非常重要的角色。

1.发展趋势

绿色计算与低碳发展

在碳达峰碳中和的双碳背景下，金融机构也在绿色转型和数字化转型升级中寻求突破，促进绿色计算和数字低碳技术创新。有数据显示，我国数据中心年用电量在全社会用电量中的比重正在逐年升高，为确保实现碳达峰碳中和目标，就需要在数据中心建设模式、技术、标准和可再生能源利用等方面进一步挖掘节能减排潜力。近年来，云计算发展迅猛，其本身就是一种绿色技术，提高了CPU的整体利用率。通过聚集计算资源和转移工作负载，云的资源利用率持续得到提高。推动数据中心绿色可持续发展，加快节能低碳技术的研发应用，提升能源利用效率，降低数据中心能耗，从而实现绿色计算与低碳的发展目标。

部署模式多样化

金融领域云计算部署模式主要包括私有云、团体云以及由其组成的混合云等。在实际的落地部署中，不论是采用私有云建设方式，还是采用与第三方合作的公有云建设方式，亦或混合云建设方式，越来越多的金融企业都在尝试利用云计算技术来降低运营成本，促进产品创新。当前，越来越多的金融机构开始尝试将IT 业务搭建在云上，而未来这一趋势还将不断深化。私有云或者混合云的建设模式在传统银行、证券等企业中得到青睐，而公有云模式则成为大量新兴互联网金融企业的选择，通过与第三方公有云厂商合作，得以实现自身业务的快速扩展，业务快速上线。金融业务上云呈现多样化的趋势，不同的金融企业也正在根据自身情况选择适合自身发展的建设模式。

稳定与敏捷并存

当前金融业务的发展中，既有针对稳态业务的高稳定性、高可靠性、高安全性要求，也有针对大数据、人工智能、区块链等新数字化技术业务的敏捷支持要求。随着金融业务规模的不断扩大，以及面向互联网业务场景的不断丰富，传统金融行业的信息管理系统已经严重制约了金融行业向数字化转型的发展。一方面，越来越多的用户通过互联网进行经济活动（例如查询信息、购物和理财等）。另一方面，金融行业也正在借助与互联网技术的结合推出更多业务，增加用户量及用户黏性。因此对未来的金融云平台提出了新的需求。在资源利用上，需要对资源进行池化管理，解耦计算、存储、网络和安全，从而实现对计算、存储、网络和安全资源的统一高效调度管理，进而实现透明、按需供给的资源管理模式。在安全上，不仅是现有的应用层数据需要安全监控和管理能力，随着金融业务的不断变化，虚拟化层的引入以及基于云原生的容器、微服务的应用部署也需要依赖整个云原生平台的安全监控和管理能力。总体上，需要在实现安全和高效的前提下，保证具有高容灾和高可用性。

安全可信与可控

随着金融业务上云的不断深化，经济活动安全越来越受到国家和监管部门的重视。金融行业对于数据的安全性和合规性要求非常高，金融云需要提供高度安全的数据存储和传输机制，确保客户敏感信息的保护和隐私安全。因为金融业务中涉及大量的资金、交易、用户隐私信息等敏感数据，所以对数据和隐私保护有更高的安全要求，这直接关系到国家的经济安全，同时也影响着老百姓生活的方方面面，使得金融云服务的安全可靠、可信、可控成为其发展必须满足的条件。当前，金融云发展所面临的安全问题并没有完全有效解决，已成为阻碍金融云发展的障碍之一。对数据加密性要求最高的金融行业将整体系统上云之后，建设更高的安全、可信、可控的金融云平台是未来的必然趋势。

高可用需求

金融行业对规划、建设和运维的专业性要求也非常高，从规划、建设到各个系统的迁移和管理，都与其他行业的云服务有着很大的不同，在行业和系统内部都有着严格的规范要求。针对高可用性，规范就要求云计算平台应具备软件、主机、存储、网络节点、数据中心等层面的高可用保障能力，能够从严重故障或错误中快速恢复，保障应用系统的连续正常运行，满足金融领域业务连续性要求。 由于金融行业的特殊性，高可用是金融云基础设施建设中需要重点关注的问题。随着金融应用数量和类型的不断增加，以及对网络复杂度的要求也越来越高，高可用性成为金融云持续发展的重要保障。

数据分析和AI能力支撑

随着 AI 的发展，金融行业越来越多地使用数据分析和人工智能来优化业务决策和风险管理。因此，金融云通常会提供数据分析和 AI 训练推理的能力。此外，通用人工智能（AGI）所取得的成果使人们看到了一种可能性，即依托基础大模型的训练结果，针对垂直领域特定场景和行业进行精细化模型训练，使AI在垂直领域实现落地应用，提高生产率。金融云平台在这个层面也在逐步加大投入，为 AI 训练提供网络和算力的基础设施支撑。总体而言，在金融云基础设施向云计算架构的发展过程中，需要着力打造具有快速响应、弹性伸缩、高可用、低成本和安全的云计算环境。在整体的演进过程中，也面临着诸多挑战需要一一克服，这些挑战主要体现在以下方面。

2.行业挑战

资源利用率低

为支撑应用平台（PaaS）和金融生态（SaaS）的服务功能，在基础设施（IaaS）层需要对计算、网络以及安全等基础资源进行优化和管理。目前在 PaaS 和SaaS 层，金融云的应用有着向以微服务为主，采用容器、K8s 集群、Service Mesh 等管理框架实现管理和部署的趋势。这种“容器+微服务”的方式将基础设施的计算资源释放给上层使用，容器技术拥有自身独特的优势，尤其是在金融云平台的生产环境中得到了广泛应用。然而容器技术的发展却对基础设施的资源管控提出了新的挑战，通过微服务，将复杂系统拆分为易于开发和维护的服务单元，从而这种微服务架构带来了分布式系统的复杂性，每个服务需要进行管理、调度和监控，这些管理组件的引入，无疑加重了额外的资源管理开销。随着容器和微服务部署规模的扩大，Kubernetes、Istio 组件消耗的主机 HOST 算力资源的比重将逐渐增大，最终将导致云计算平台无法提供有效的算力资源给容器和微服务应用，极大降低了金融云平台对计算资源的有效利用。

部署模式的挑战

在云计算技术金融用规范的要求中，明确金融云平台在实际的部署过程中，首先必须秉持安全优先、对用户负责的原则，根据信息系统所承载业务的重要性和数据的敏感性、发生安全事件的危害程度等，充分评估可能存在的风险隐患，谨慎选用与业务系统相适应的部署模式。所以，如何选择金融云平台系统的部署模式是极具挑战的任务。 目前，金融领域云包括私有云，团体云和混合云等多种模式，为了承载不同的业务需求就需要灵活的部署模式，这是未来的发展方向，但当前面临的问题是如何有效管理这种灵活多变的部署模式。从私有云的这个单点上来看，私有云是企业传统数据中心的延伸和优化，可以针对各种功能提供网络、存储、计算资源。在金融云领域，私有云是金融企业单独使用并构建的，对数据、安全和服务质量有自身的要求，需要根据特定的应用场景进行适配，这就对私有云部署过程中具体软件和硬件的底层基础设施技术的支撑提出了要求。通常，金融机构和企业更加关注自身业务的研发和应用，对底层基础设施技术的掌控和管理并不是强项。这就增加了金融企业在部署私有云过程中的成本和技术风险，因为在实现自身私有云应用需求的时候，很难根据来自不同软硬件供应商的软件、硬件组件增加符合自身业务需求的功能。另一个层面，从私有云、团体云和混合云相组合的这个面上来看，也更具挑战性。不同云部署模式下的管理和互联互通也是目前面临的挑战之一。 总体而言，金融云平台在部署模式上的挑战是没有成熟和标准的云平台部署方案，需要金融企业投入大量的自有研发力量来进行定制化开发。

资源弹性不足

资源弹性不足主要体现在如下方面。一是金融云平台面对的业务类型复杂多变，为了应对不同的业务需求通常会存在多数据中心以及多集群部署情况，资源的调度和编排受到跨集群能力的限制。二是实际业务运行过程中存在峰值波动的情况，这就需要整个云平台具有自动伸缩能力，当前的资源管控在面对跨集群、跨资源（例如计算资源、存储资源、网络资源池化之后的管理和调度）管控时能力不足。 三是裸金属服务器的弹性不足，目前裸金属服务器需要进行操作系统自动安装，创建和回收速度较慢，并且无法迁移。四是受到容灾和高可用技术实现的限制，为了保证可靠的业务服务能力，不得不采用折中的双备份资源的方式，但是这样的实现模式限制了资源的灵活调配能力。

安全防护的挑战

云原生技术在金融云平台的使用促进了金融云的数字化进程，以容器和微服务为代表的云原生技术得到了大力发展，同时基于云原生技术的安全性也得到了更多的关注。在基于容器和微服务提供高可靠、高灵活、高性能的情况下，高安全也非常重要。这里的安全尤其指基于 Docker 和K8s 的容器安全。从云原生平台的架构来看会面对来自不同层面的挑战。首先，在容器及 K8s 层面，镜像安全、容器运行时安全、容器网络安全、权限安全等问题需要进行管理和监控。其次，在平台层面，集群隔离、租户安全、用户隔离等问题也对云平台提出了要求，当前云平台对资源的分散管理更凸显了这个问题。 基于如上因素，一个典型的挑战来自针对东西向流量的安全管控。如上所述，云原生技术的应用大大增加了数据中心服务器之间的数据交换（东西向流量），有数据表明东西向流量在数据中心总流量中的占比接近 80%，这就面临一个问题，一旦攻击者绕过南北向流量的边界防御，就可能在内网中肆意蔓延，如何有效控制内网中的东西向流量成为一个重要的安全问题。采取更严格的细粒度安全模型是解决这个挑战的路径之一，其中分布式防火墙技术可以将安全和工作负载在细粒度上联系起来。但是，是采用纯软件方式、还是其他软硬一体的解决策略也需要具体分析和讨论。这些因素都对金融云平台在安全防护上提出了持续的挑战。

高可用的挑战

云原生技术在企业实际场景中的实施落地，特别是在金融场景的实施落地，仍然面临诸多挑战。如何实现金融云平台的高可用性是当前的挑战之一。金融云平台的高可用是一个系统级平台层面的要求，是分布式系统架构设计中必须考虑的因素之一。架构实现上可以通过冗余和自动故障迁移来实现，在故障迁移方面，首先就需要能够识别故障，能够在技术风险事件中有全链路的监控和管理能力。这就包括事件发生前、发展中、发生后的连续的业务监控和追溯能力。具体到风险事件发生前，就需要具备日常业务巡检、故障演练、业务监控，建立风险发现等手段；在风险事件发生时，需要具备应急管理快速拉起应急流程的能力，完成故障快速诊断，并通过应急预案、容灾切换实现故障的快速恢复；在风险事件结束后，需要具备风险管理回溯、复盘等机制，加固风险事件发现和诊断能力。这些能力和手段保证了高可用性的实现，但这些功能的具体实现依托于具体的基础设施（IaaS）所能提供的能力。在高可用层面一个有代表性的挑战来自裸金属的应用，在裸金属应用中需要额外的网关服务器来承担虚拟化网络的开销，在 PXE 装机，本地盘迁移等能力上性能不高且耗时长。基于这些基本的能力现状，裸金属服务器在出现硬件故障时，无法像虚拟机一样在短时间内恢复或迁移，不能满足故障应急需要，无法提供高可用能力。另外还有其他的情形，例如容器平台的宿主节点使用了 IaaS 虚拟机且启用了SDN 网络，当容器平台启用CNI 特性时，容器平台上的应用就可以和IaaS 虚拟机的业务应用直接通信。如果和传统网络中的旧应用通信，则需要开启IaaS的 NAT 特性或者为宿主节点配置EIP 地址。可以看到，不同业务部署和实现方法对保证高可用性需要提供针对性的功能实现，一方面增加了适配开发的工作量和维护成本，另一方面无法解耦软件与软件之间、软件与硬件之间的耦合性。