超融合技术在数字化医院建设中的应用

王东明　钱朝阳

摘要：信息化技术渗透到医院各个方面并发挥着越来越重要的作用， IT数据中心变得日益复杂。使用超融合构建适应医院需求的网络规模IT，可以有效整合医院硬件的资源，便于管理，可以按照医院要求扩展到数十台服务器，同时也大幅度降低医院的营运成本。本文以深信服公司的超融合产品技术为例，首先介绍数字化医院数据中心的发展历程，然后介绍深信服超融合产品的技术要点及在医院的具体应用，最后总结了超融合技术的优势。

关键词：超融合；虚拟化；服务器；存储

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2018）02-0062-02

1 数字化医院数据中心的发展历程

1.1 传统数据中心

采用一台服务器或者一台服务器加一台存储，服务器、存储存在单点故障。数据可靠性通过服务器的Raid卡或者存储的磁盘阵列实现，如果服务器或者存储出现故障， 医院的应用将会中断。

1.2 服务器群集

它是采用2台服务器、1台或者2台存储通过的MSCS或Veritas的等群集软件做群集。若其中1台服务器或者存储出现故障，另1台服务器或者存储能自动接管医院的应用。

1.3 服务器虚拟化方式

就是把服务器的cpu、内存、存储空间、网络等资源通过虚拟化软件进行统一管理和配置。在实际应用中根据医院的规模配置不少于3台服务器、2台存储、2台 san 交换机，通过虚拟化软件可虚拟化成不少于15台虚拟机。

1.4 超融合数据中心

利用软件定义数据中心的方式，在标准的X86服务器上实现了计算、存储、网络、数据备份等功能，数据中心架构削减到服务器+交换机的两层架构，架构简单，易于扩容。

2 深信服超融合技术要点

深信服超融合一体机主要包括服务器虚拟化、存储虚拟化、网络虚拟化三个模块，下面分别阐述：

2.1 服务器虚拟化

深信服aSV服务器虚拟化将服务器物理资源如CPU、内存、I/O、网络转化为一组可统一管理、调度和分配的逻辑资源，并基于这些逻辑资源在单个物理服务器上构建多个同时运行、相互隔离的虚拟机，提高硬件资源的资源利用率。

2.2 深信服存储虚拟化aSAN

基于集群设计，将服务器上的硬盘存储空间组织起来形成一个统一的虚拟共享存储资源池。分布式存储系统在功能上与独立共享存储完全一致；一份数据会同时存储在多个不同的物理服务器硬盘上，即多副本，因此单台服务器的硬盘出现故障不会影响数据访问，提升数据可靠性。另外通过SSD+SATA盘的方式实现读写缓存加速和大容量数据存储的要求，提高超融合系统IOPS。

2.3 深信服网络虚拟化aNet

通过软件定义网络的方式实现了分布式的虚拟交换机、虚拟路由器，以及虚拟的网络性能优化和安全设备，包括虚拟下一代防火墙、虚拟应用交付vAD、虚拟vSSL VPN等，在虚拟机和物理网络之间，提供了一整套完整的逻辑网络设备、连接和服务。

3 深信服超融合技术在某三甲医院的的具体应用

（1）在数据中心部署6节点超融合一体机，分别构建高性能区域和大容量区域。高性能区域用于对计算能力要求较高的业务系统，如：HIS、EMR等；大容量区域用于对存储容量要求较大的业务系统，如：PACS等。其中，高性能区域的3节点超融合一体机为提供高I/O性能，均配置6块480 SSD全闪存盘；大容量区域的3节点超融合一体机均置2块480G SSD、5块4T SATA 热插拔硬盘混合模式，提供约30T的可用容量。每個超融合一体机均配置2个E5 2650 V4 CPU、160G内存、6个千兆网口、2个万兆光口。（2）利用超融合高可用HA技术，实时检测虚拟机的运行状态，一旦发现某个超融合主机故障，HA机制就会自动触发虚机迁移动作，其他节点的超融合会自动接管应用，确保业务连续性；重要业务系统如HIS采用Oracle RAC方式进行部署，创建2台虚拟机部署Oracle服务并分配在不同物理服务器上，超融合为RAC集群虚拟机提供互斥策略，充分避免单台物理节点承载业务的可用性风险，当某个承载Oracle业务的物理节点发生故障时，RAC机制实现应用层访问切换。（3）利用超融合多副本技术，将数据复制成2-3份分别同步存储在不同物理主机的磁盘上 ，确保数据互为备份的效果，实现存储的高可用性。（4）利用超融合内置的持续数据保护系统，可以对数据实时进行容灾备份提高抗风险能力。可以捕获并记录每一个写I/O操作。当数据需要恢复时，用户可从时间点中选择，使应用程序能够基于以前的事务快速地从3天内的任一时间点恢复，从而实现防止数据丢失，修复数据错误，保证医院的数据一致性、完整性。（5）为了从不同维度提升超融合平台的安全性，通过隔离的分布式防火墙、ACL访问控制、下一代防火墙的2-7层的安全防护技术，可以加固超融合平台中的虚拟机、业务系统等的安全性。（6）储虚拟化aSAN中，通过SSD缓存盘+SATA数据盘的方式结合深信服独特的SSD分层等技术实现读写缓存加速，热点数据命中可达60%以上，单台服务器的读IOPS可达到7万，写IOPS可达到1-2万，这样可以保证超融合的性能，深信服超融合数据中心网络拓扑图如图1所示。

4 使用超融合构建医院数据中心的优点

（1）使用超融合构建医院的数据中心可有效的解决了以前IT基础架构分散、管理效率低下、性能不足及扩展能力差的问题，将核心业务系统统一处理保护。（2）使用虚拟化术HA技术，可以解决因为物理硬件设备和应用层面的故障引起业务中断的问题，并能保障业务7*24小时无中断对外提供服务。（3）通过超融合存储虚拟化提供的数据多副本，并结合快照、备份、数据重构等技术，即使在人为误操作操作或者硬件损坏等情况下，仍能保障数据不丢失。（4）硬件的采购成本相对于传统方案低于30%左右；并且数据中心升级扩容方便、不影响业务业务的正常运行。（5）通过统一超融合的管理平台实现服务器硬件、虚拟机软件、网络虚拟化软件、存储等资源的统一运维管理。可以预言超融合是未来构建IT基础架构发展的必然趋势。

参考文献

[1]钱朝阳，吴伟，洪建.计算机网络操作技术[M].上海交通大学出版社，2005.

[2]夏峰，陆明胜，钱朝阳.浅谈虚拟化技术在我院数字化医院建设中的应用[J].数字技术与应用，2016，（7）：239-239.

[3]黄浩.医院核心信息系统的典型架构设计[J].数字技术与应用，2016，（12）：166-166.