??????? BSS系統是每個電信運行商的核心業務支撐系統。近年來，隨著支持用戶量和話單量的成倍增長和實時業務的不斷擴展，數據處理量大量增加，業務處理模式日趨復雜，必然導致主機CPU和I/O占用不斷成線性增加。在此情況下，即使增加硬件支持，現有架構下系統的處理速度也很難得到質的提高。
引言
中國加入WTO之后，電信市場將逐步向外資開放，2006年開始外資將全面進入中國電信業，國際先進的服務模式和服務水平勢必會對國內電信運營商提出更高的挑戰。同時國內電信業的競爭格局也發生了深刻的變化：第三、四張移動牌照即將發放，競爭形勢更為殘酷；用戶增量市場逐漸萎縮，作為我們運營商更需要的是如何提高自身服務質量，在存量市場中保持原有客戶以及從競爭對手中獲得客戶。這些都意味著市場的競爭已逐步由技術驅動轉向市場驅動和客戶需求驅動，電信運營商必須從傳統的經營模式向“以客戶為中心，以市場為導向”的經營模式轉變，也將從單純的網絡競爭、價格競爭轉向網絡、價格與服務、渠道、品牌相結合的全方位的競爭模式。
電信業正進入新一輪的高速發展時期，市場需求成為驅動力??市場部門不斷推出的各種各樣促銷計劃和市場推廣活動，以及用于刺激用戶使用運營商的服務以擴大用戶群的全新變化，使得計費賬務系統必須實現非常復雜的資費、折扣的管理能力和資費批價的能力。隨著電信業務的迅猛發展，電信運營商的計費賬務系統的壓力也越來越大，如何保證計費賬務系統的實時性成為各運營商關心的重點。
BSS系統是每個電信運行商的核心業務支撐系統。近年來，隨著支持用戶量和話單量的成倍增長和實時業務的不斷擴展，數據處理量大量增加，業務處理模式日趨復雜，必然導致主機CPU和I/O占用不斷成線性增加。在此情況下，即使增加硬件支持，現有架構下系統的處理速度也很難得到質的提高。由此對業務產生了極其不利的影響：賬務功能不靈活，系統對業務需求的支撐靈活度不夠；難以在短時間內響應市場需求，效率與靈活度難以兼得；計費實時性得不到確切的保障，無法給用戶提供實時準確的查詢服務；賬務批處理情況下可能造成與營業應用的性能相互影響。為此，現有的BSS系統進行框架結構上的全面改造已經是大勢所趨。
? 內存數據庫介紹
1．什么是內存數據庫
眾所周知，相對于磁盤，內存的數據讀寫速度要高出幾個數量級，將數據保存在內存中相對于從磁盤上訪問數據能夠極大地提高應用的性能。一方面由于從磁盤上讀寫數據時需要進行磁頭的機械移動，直接從內存中讀寫數據則是電信號的移動，兩者速度完全不在一個數量級上；另外一個容易被忽略的時間就是系統調用時間，因為每次對磁盤進行訪問都需要進行一次操作系統的系統調用，而系統調用相對于普通的庫函數調用要花費更多的時間。之所以要進行系統調用是因為處于用戶態的應用程序不能直接對外部設備進行操作，而需要進入內核態，由操作系統調用相應設備的驅動程序完成對設備的操作。系統調用一般是通過中斷來完成得，CPU只有在完成當前時鐘周期的操作后在下一個時鐘周期處理中斷請求，并且在進行中斷處理時需要進行上下文信息的保存與切換。所以一個應用如果頻繁地進行系統調用也會極大地降低系統地性能。正是由于這兩方面的原因，使得從磁盤上讀寫數據比從內存中讀寫數據的時間開銷要大得多。
傳統的數據庫管理系統的所有數據都是放在磁盤上進行管理，需要頻繁地訪問磁盤來進行數據的操作。如上所述，由于磁盤數據訪問本身的性能瓶頸，數據庫管理系統的性能提升受到了很大的限制。然而，近年來，隨著計算機技術的飛速發展，要解決這一問題已經有了現實可能：內存容量的不斷提高，而價格不斷下跌；計算機進入了64位時代，操作系統可以支持更大的地址空間。
正是基于技術的發展，以及市場上對更加快速和實時的數據庫管理系統的需求，出現了內存數據庫系統。內存數據庫系統拋棄了磁盤數據管理的傳統方式，基于全部數據都在內存中管理進行了新的體系結構的設計，并且在數據緩存、快速算法、并行操作方面也進行了相應的改進，所以數據處理速度一般比傳統數據庫的數據處理速度要快很多，一般都在10倍以上。
2．內存數據庫和磁盤數據庫的性能測試對比
以下比較基于內存數據庫和磁盤數據庫中完全相同的數據庫表結構和應用，測試對比的數據庫為Oracle 9i和ALTIBASE 3.5.7，在相同的測試環境下進行。
表1
INSERT：對oracle和ALTIBASE進行相同表的插入操作，查看插入的效率。
INSERT：對oracle和ALTIBASE進行相同表的插入操作，查看插入的效率。
3．內存數據庫和利用程序吊用內存的對比
由于內存的高速特點，早在2000年以前就有通過進程吊用內存的方式來進行程序處理，內存數據庫提供的是一個模塊化結構，保持一個核心引擎相對不變，外圍可變，提供標準擴展接口和靈活的二次開發能力和良好的流程優化能力：
在BSS系統中采用內存數據庫的理由
拿江蘇聯通過去的BSS系統為例，賬務處理模塊的性能瓶頸是在計費處理和銷賬處理。
由于數據量大、用戶資料量大、計費處理模型相對復雜、以Flist支持字段變化和格式可配置等原因，使得現在的計費處理速度相對較慢。而由于清單數據量非常大，將其全部放入內存數據庫中是不太可能的。為了利用內存數據庫的高速度，則只能采取折中的方法，全部清單數據放在磁盤數據庫中，根據實際情況只將一段時間內的清單數據保存在內存數據庫中，費用累計和優惠可以針對這一段時間內的清單數據進行一個事務性處理。其他數據，例如累計費用數據，用戶資料，費率和優惠信息等相對與清單數據來說數據量較小，可以直接放在內存數據庫中。將數據加載到內存數據庫中的基本原則是，數據經常用到且數據量不會很大，數據查詢操作比數據寫和更新操作要頻繁。除計費處理外，當其他業務應用需要用到這些數據時也都直接從內存數據庫中取。
對于銷賬處理而言，由于在銷賬處理的過程中涉及到多張表，在用戶請求繳費時，在數據庫中會將查詢出來的資料信息和費用信息放在兩張臨時表中，一個為資料信息臨時表，一個為費用臨時表。由于所有繳費人員都同時用到這兩張臨時表，在傳統數據庫中往往出現大量爭用，大大延長這兩張物理表查詢所需數據的時間。將這兩臨時表放在內存數據庫中后，由于內存處理速度遠遠快于磁盤IO，爭用出現的可能大為降低，極大減少了單獨事務的相應處理時間，得以滿足大量并發訪問的要求。
圖1 江蘇聯通BSS原賬務處理流程
當然，如果不采用內存數據庫來管理以上的數據，我們可以采取將這些數據組織成相應的數據結構，并用一些共享內存算法來進行查詢和更新處理。但是從前面提到的兩者對比來看，這樣做，開發量大，開發周期長，對程序員要求高；建立的系統也會難以維護、查詢和二次開發，并且邏輯結構復雜，接口也難以擴展；而最關鍵的是，數據完整性和一致性難以保障。相對于利用程序開發調用內存處理來說，內存數據庫自有其優勢。首先，內存數據庫是產品化的數據庫管理軟件，已經是完整的產品，極大縮短了開發周期；其次，內存數據庫有著開放的平臺和接口，程序開發和移植更加靈活便捷，也便于維護和二次開發；可以通過使用統一的SQL語言方便的查詢內存中的數據；在數據庫中保障數據的安全性和完整性。這些優勢，對于快速部署和簡化維護都是有利的。
內存數據庫在江蘇聯通BSS賬務處理系統中應用的特點和效果
江蘇聯通在賬務處理系統中采用了韓國的產品ALTIBASE內存數據庫。為完成公司提出的計費實時性指標要求，我們認為只有從底層徹底改變整個賬務處理的體系架構，才能對性能有質的提高。ALTIBASE內存數據庫管理系統是一個在事務優先的環境中提供高性能和高可用性的軟件解決方案。在江蘇聯通運用之前，在電信領域ALTIBASE內存數據庫只有韓國SK有大型的全面解決方案。江蘇聯通在綜合分析了SK的案例以及組織了多次大規模周詳的測試后才決定運用此產品。
江蘇聯通是國內第一家將內存數據庫運用于大型支撐系統的運營商。因為賬務處理模塊是效率瓶頸最大、也是對系統壓力最大的一個模塊，對用戶打電話后查詢話單的實時性感知度以及小額欠費都有較大影響，江蘇聯通重點針對賬務處理系統引入了ALTIBASE技術，以便于提高客戶滿意度和減少費用流失。
自ALTIBASE內存數據庫在江蘇聯通BSS賬務處理系統中上線一年來，運行一直非常穩定。在應用中，只把最需要的中間數據放到內存庫中，節省了內存的開銷又提高了效率，把好鋼用在了刀刃上。因為原先的賬務處理瓶頸就在于讀取營賬的用戶數據以及寫入賬務中間數據的頻次非常高，頻繁的物理讀寫造成了I/O的瓶頸，而且會影響前臺系統的性能。通過采用復制技術將Oracle磁盤數據庫中賬務處理需要用到的營賬數據實時復制增量數據到ALTIBASE內存數據庫中去，將處理好的中間賬務結果也寫入ALTIBASE，這樣做到了只把造成瓶頸的數據放到內存中處理，也就是用最快速的存儲資源解決了開銷最大的處理操作。另外，ALTIBASE內存數據庫管理系統為需要容錯服務的系統提供實時數據庫復制的功能，采用聯機日志的網絡復制實現了雙機之間數據的同步。采用雙機熱備的方式，既實現了高可用性又實現了負荷分攤。在我們的設計架構中實現了雙機熱備，同時我們將前臺的實時話費的查詢接口都鏈接到備庫上，這樣就實現了雙機分攤賬務和營業兩種應用的功效。
圖2 江蘇聯通BSS現賬務處理流程
1．內存數據庫在江蘇聯通BSS賬務處理系統中應用的特點
(1)只把最需要的中間數據放到內存庫中，節省了內存的開銷又提高了效率，把好鋼用在了刀刃上
因為原先的賬務處理瓶頸就在于讀取營賬的用戶數據以及寫入賬務中間數據的頻次非常高，頻繁的物理讀寫造成了I/O的瓶頸，而且會影響前臺系統的性能。我們采用了復制技術將Oracle磁盤數據庫中賬務處理需要用到的營賬數據實時復制增量數據到Altibase內存中去，將處理好的中間賬務結果也寫入Altibase，這樣做到了只把造成瓶頸的數據放到內存中處理，也就是用最快速的存儲資源解決了開銷最大的處理操作。
2．采用雙機熱備的方式，既實現了高可用性又實現了負荷分攤
ALTIBASE內存數據庫管理系統為需要容錯服務的系統提供實時數據庫復制的功能，采用聯機日志的網絡復制實現了雙機之間數據的同步。在我們的設計架構中，備機既實現了雙機熱備、同時我們將前臺的實時話費的查詢接口都鏈接到備庫上，這樣就實現了雙機分攤賬務和營業兩種應用的功效。
3．投資保護
使用內存數據庫可節省硬件投資和系統維護成本。通過對比，如果要達到目前的計費實時性指標要求，按照開發商的建議，要將CPU擴展到32個，內存64G，同時系統開發商還要作大量的程序修改工作；而目前在10個CPU、95G內存上系統正常運行，CPU的平均占用率大約在55%--75%（原先為95%）。按照常識，1G內存的價格約為1顆CPU的1/10。即節省了約19個CPU的投資。而在收益方面：根據指標數據，采用內存數據庫后，平均小額欠費率下降到老系統的55％左右，按此推算，每月給公司節約成本千萬以上。
結束語
在當今電信領域，傳統的一些支撐系統的架構已經逐漸不能滿足日益增長的業務需求和客戶需求，引入一些新的技術來解決我們生產中遇到的問題是必然的，這些新的技術架構很可能在今后會成為一種發展趨勢，就像SAN替代DAS、關系型數據庫替代傳統數據庫那樣。
ALTIBASE在江蘇聯通BSS系統中的運用就是一個采用新技術架構實現系統目標的典型案例。主要有以下幾點經驗可以借鑒于同類的新產品的應用上：
（1）不輕易對現有架構做大范圍的改動，保證框架穩定；
（2）控制成本、有效使用，將好鋼用在刀刃上；
（3）針對系統中最主要的問題，投入最合適的產品或解決方案，實現既定的目標。
江蘇聯通在賬務處理系統中率先采用ALTIBASE內存數據庫體系架構，提高了系統處理速度2.5倍，使得系統的實時性大大提高，降低了小額欠費率、減輕對生產系統的壓力。
內存數據庫只是多種新技術中有代表性的一種而已，只要解放思想、選用得當，完全可以在投入不大的情況下以這類實用的產品解決系統中本來難以改變的瓶頸。在未來的BSS發展方向中內存數據庫會逐漸成長為一股中堅力量，在客戶細分、用戶行為分析、產品管理、欠費控制系統等需要復雜高速運算的系統中發揮作用。
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