超融合架构在医院数据中心的应用研究

◆钟科冕

超融合架构在医院数据中心的应用研究

◆钟科冕

（湖南省郴州市第一人民医院 湖南 423000）

随着科技的发展和社会对信息技术的依赖程度不断提高，传统的信息化构架也不断地进化出新的形态来满足时代的需求。医院和医疗机构作为技术密集领域，对信息技术的需求尤为突出。超融合架构在医疗卫生行业的应用研究不断增多。郴州市第一人民医院通过对超融合基础架构HCI与传统架构的性能测试对比，实证了超融合技术在医院数据中心的应用可行性和技术优势

超融合；医院；数据中心

郴州市第一人民医院作为一家多院区大型三甲医院，随着医院信息系统建设的不断推进，也经历着和其他医院一样的发展过程。点滴积累和建设后医院信息系统逐步形成规模，构架也慢慢改变。中心医院数据中心承担着包括中心医院在内五个院区的信息技术支持。分别为医院的HIS、EMR、LIS、PACS、心电，B超等多个系统提供数据存储以及运算。从最初的多台物理服务器分别为不同业务系统提供存储和运算，到SAN构架下的虚拟化平台，中心机房的资源利用率大幅提高。在虚拟机逐步取代实体机，服务器数量也因业务的需求成倍增长的同时，传统SAN构架下的虚拟化平台暴露的问题也日渐突出，主要表现在以下两个方面。

（1）传统构架的虚拟化平台依托于服务器集群、光纤交换机、存储的经典组合。三者各司其职缺一不可。一旦某台实体服务器发生故障，引发虚拟服务器飘移就无法避免导致业务中断，严重的可能导致服务器崩溃。如果FC链路下的存储发生故障，对整个平台将是毁灭性打击。

（2）在扩容或更换存储节点时，因新老存储相对独立，大量的虚拟机需要迁移耗时耗力。同时新存储又会成为单点故障加入平台中来，其可靠性只能通过时间去检验。

为了解决和预防以上问题，我们选用Nutanix-HX构架为例来探索HCI构架在医院数据中心应用可行性。

1 HCI的理解与分析

首先HCI构架和传统构架最明显的区别就是HCI去掉了独立存储，将数据采取分布的方式以两副本或者三副本存放在服务器的硬盘中。服务器的硬盘（SSD和HHD）在集群里作为存储池进行统一管理，SSD成为池中的高性能层做热点数据Cache，HDD定义池的大小，因此只需对集群节点扩充就可完成对存储池的扩充以及存储性能的提升。

池中的数据被分割为1MB或4MB的数据块，按照多副本的方式分布在不同节点中，集群中的某个节点或者某个节点的某块硬盘（SSD或HDD）故障不影响数据的完整性和可用性，因此集群中的节点故障对平台上的虚拟服务器来说是无感的。分布式数据由软件自动管理，节点间通过万兆交换机同步数据并分发热点数据给各节点的SSD。因此节点数越多，高性能层提供的IO吞吐量就会越大，整个存储池和集群性能就会越高。

2 HCI与传统架构对比实测

医院数据中心整体性能主要体现为服务器运算性能，网络性能，存储性能，其中存储性能作为水桶理论的最短板，往往限制了数据中心性能的整体表现。而数据中心存储设备中IO性能又是最为影响存储性能的指标，对于存储的IO以及带宽等指标将是测试核心。

2.1 测试环境、工具

我们用IOMeter1.1来对6个HX节点在Windows环境下的性能进行一组对比测试。为保证结果客观真实，对比对象采用郴州市第一人民医院现役核心系统服务器，操作系统均为Windows 2012 R2 64位标准版（表1）。

表1 测试环境

2.2 测试环境参数和目的

（1）不测极值，确保低IO响应，尽量接近真实使用效果（表2）。

表2 测试环境参数和目的

2.3 测试指标及结果

（1）4K文件以100%随机读取为测试对象，评估系统开机和操作过程的响应（表3）。

表3 评估系统开机和操作过程的响应

（2）4K 100%随机读取测试结果（表4）。.

表4 4K 100%随机读取测试结果

（3）2K文件 33%写操作和67%读操作用于模拟数据库服务器工作（表5）。

表5 2K文件 33%写操作和67%读操作

（4）2K文件 33%写操作和67%读操作测试结果（表6）：

表6 2K文件 33%写操作和67%读操作测试结果

2.4 测试结论

经过横向比较可以看出超融合构架下的虚拟服务器在4K随机读取测试中优势明显，可为医疗信息系统中的应用服务器、查询服务器提供优秀性能。作为需要频繁读写的核心数据库应用中，测试成绩低于高端存储IBM V7000，高于目前中端存储，性能位于中上游水平。

3 HCI构架在医院数据中心应用价值

业务系统越来越多，构架越来越复杂。管理和维护工作经常遇到棘手问题，HCI构架很大程度上解决了这类问题。

把医院机房看做一个池，服务器作为池中的节点，相互共享彼此的存储、运算、网络，但又各自独立运行，发生故障不会互相影响。只需通过更换或增加节点的动作即可完成日常维护的大部分工作。合理的在超融合构架中部署虚拟服务器能为医院数据中心的各类业务系统提供比传统构架更加高效和安全可靠的应用环境。