案例分享_某医院基于超融合架构的规划设计和应用实践.docx

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1、摘要某日门诊量7000以上大型三甲综合医院自2017年首次引入超融合架构支撑医疗数字化业务发展，经过近五年对超融合技术的学习以及在医疗信息化场景中的实际应用积累了大量经验。本文重点介绍医院在数据中心生产级环境中超融合架构适合运行哪些应用系统的探索，以及超融合基础架构在性能、容量、及数据安全领域设计规划的思考，可供医院同业用户借鉴参考。1建设背景当前，我国公立医院发展正处于从“信息化”转向“智慧化”的关键节点，智慧医院建设有助于提升三甲医院医疗服务质量和医疗效益，改善就医体验，优化区域资源配置。随着医疗行业信息化建设的不断发展，业务系统对IT基础架构的要求越来越高，如何提升IT基础架构的稳定性、

2、性能与扩展性是IT部门面临的重要挑战，通过将传统架构向超融合的转型，为IT部门应对挑战提供了重要的解决方案。国内大部分医院自2012年开始，引入以VMware对PC服务器进行虚拟化处理，同时搭配SAN存储共同来构建虚拟化基础架构。从最初的用于支撑医院的边缘化、部门级业务，慢慢过渡到支撑较重要的、全院级业务，包括 HIS、PACS、EMR 等、随着虚拟化基础架构上部署的应用越来越多，集中式存储在性能和容量等方面开始出现瓶颈。为了打破竖井式部署导致应用孤岛等问题，医院考虑采用新的IT架构，将计算、内存、存储资源通过虚拟化的方式组成资源池以便将资源池按需分配给各种应用。笔者从2017开始接触超融合架

3、构，并针对相关技术厂商的超融合技术架构、方案和产品做了深度调研，同时也对行业内的超融合应用案例做了大量分析。与传统架构相比，超融合架构的计算和存储资源可以根据实际需要灵活按需扩展，极大地降低了部署和运维工作难度，因此我院决定开始先在一些非核心应用上采用超融合架构来支撑。我们在不同的项目建设中分别使用了 VMware vSAN超融合和Nutanix超融合一体机。通过使用超融合服务器，极大地减少了服务器的安装上线时间，从而提高了运维的效率，同时也提高了单个机柜的空间利用率。2超融合系统应用现状2.1基于超融合的数据中心设计概述我院数据中心超融合系统根据不同项目的需求，采用了分步分批的建设方式，使用

4、扩展能力强，功能丰富的超融合基础架构方案，来满足医院业务系统高可靠性、高可用性、业务连续性、数据安全、数据备份、数据及应用容灾的需求。目前我院内部数据中心部署有两套超融合架构系统，分别采用了VMware vSAN和Nutanix超融合架构系统，主要用于部署应用服务器。由于数据库库服务器采用了 Oracle等数据库群集系统，仍采用传统集中式架构部署。两套架构通过网络和安全设备进行逻辑隔离。我院在对现有业务系统进行深入调研的基础上，逐个分析各个业务系统的需求和特点，将适合部署到超融合的系统进行统一梳理，然后对业务系统资源进行整合，分别部署到两套超融合系统中。在管理上，为了实现高度自动化的业务部署和

5、运维，整合后的虚拟化资源通过超融合系统自带的管理软件，计划下一步建设云资源管理平台，进行统一管理，实现对全院所有超融合资源的管理、分配和运维分析等操作。通过超融合系统的建设，实现了软件定义的数据中心。有效整合服务器、存储和网络等资源，最大效率的利用硬件设备，满足新的医疗信息系统各项业务的性能需要。同时还可以对数据中心硬件设备进行有效管理和监控，降低运维和管理成本。2.2基于超融合的数据中心的拓扑设计医院超融合系统物理架构图It合系统资源池 都看院蟠系统、EMR LIS. RIS. HRP. OA. .传统架构区HIS/PACS系比政据库雷中式存储超合一理控制中心vSptiQro万兆光口网络千兆

6、电口网络基于超融合架构的数据中心，在网络上米用扁平化二层网络架构（核心层、接入层），使用网络虚拟化技术，核心交换机承担着核心层和汇聚层的双重任务。在逻辑上，超融合架构不改变原有医院生产中心网络架构。原有设备网络、服务器、存储和安全等设备可以继续利旧使用。对于超融合设备，需要单独设立一个安全域，并和原有传统架构区域隔离开。同时两个区域又可以互相访问，不影响系统之间必要的正常访问和运行。为了保障内网的数据安全和网络安全，外网用户访问仍需要通过VPN授权才可以访问内网数据，通过DMZ区访问web服务。超融合架构物理机采用基于英特尔至强.可扩展处理器的机架服务器,在网络配置方面，每台服务器配置1块2端

7、口的10GE网卡 通过万兆接入交换机和核心交换机进行连接，配置并连接两个千兆网络，一个连接生产网医院超融合系统物理架构图It合系统资源池 都看院蟠系统、EMR LIS. RIS. HRP. OA. .传统架构区HIS/PACS系比政据库雷中式存储超合一理控制中心vSptiQro万兆光口网络千兆电口网络基于超融合架构的数据中心，在网络上米用扁平化二层网络架构（核心层、接入层），使用网络虚拟化技术，核心交换机承担着核心层和汇聚层的双重任务。在逻辑上，超融合架构不改变原有医院生产中心网络架构。原有设备网络、服务器、存储和安全等设备可以继续利旧使用。对于超融合设备，需要单独设立一个安全域，并和原有传统

8、架构区域隔离开。同时两个区域又可以互相访问，不影响系统之间必要的正常访问和运行。为了保障内网的数据安全和网络安全，外网用户访问仍需要通过VPN授权才可以访问内网数据，通过DMZ区访问web服务。超融合架构物理机采用基于英特尔至强.可扩展处理器的机架服务器,在网络配置方面，每台服务器配置1块2端口的10GE网卡 通过万兆接入交换机和核心交换机进行连接，配置并连接两个千兆网络，一个连接生产网3. 1.3磁盘配置要求3. 1.3. 1磁盘配置方案医院行业信息化一般采用SSD+HDD的超融合混合磁盘部署模式，建议SSD磁盘容量至少为HDD磁盘容量的5%10%左右。例如：每节点SSD选择l*750GB固

9、态盘，HDD选择（23块）*4TB或SSD选择1*1. 5TB, HDD选择（34块）*4丁8。超融合节点建议至少4节点起配，数据冗余保护机制一般选择23副本。vSAN的采用磁盘组的固定分配方案。每节点最多5个磁盘组，每个磁盘组最大8块硬盘。采用缓存层+容量层的分配模式。但是一个磁盘组缓存层只能有1块盘（纯缓存方案，不参与实际存储），最大配置为缓存层1块+容量层7块。根据VMware建议，一个主机建议按照SAS控制器分配多个磁盘组，以SSD缓存盘+HDD容量盘形式组建磁盘组。在缓存层SSD磁盘的选择上，并不是所有的SSD都可以用作缓存盘，满足一定的性能要求（例如英特尔傲腾1M固态盘，具体性能要

10、求详见下表），才可以被用于缓存层SSD。而且在选择缓存磁盘的时候要在VMware的兼容性列表中，否则无法选择SSD盘作为缓存盘。SSD类型选择isortftFORMAMCf CLASSWHlTttStCOMOSiooo nooocXXOOO-20000020.000 50,000EJO.OOO . XW.000FnaoooPerformanct Classes for SSDsX每秒写10的次数（IOPS）MOENDUftAMCE CLASSSSO TIERT WITCS W S VCARSAVSAS Al F 刖-QpdOCy365BVSAN MytxKl - CidwgK2ScVSAN A

11、il Fe3Mrds worktoMHSfM0VSAN AllCatfung tor7300Endurance Classes for SSDsX 5年内可写入的数据总 （TB）vmwaresso性能jClt1寿命duranco Class混合VSAN的Caching Tier缓存/冲层）2B全闪存VSAN的Caching Tier援存/冲层）ZD2c全闪存VSAN的Capacity Tier（容量层）2B2ASSD在VSAN里有3种使用用途,每种用途的技术规格最低要求如下：3. 1.3. 1磁盘配置方案医院行业信息化一般采用SSD+HDD的超融合混合磁盘部署模式，建议SSD磁盘容量至少为HD

12、D磁盘容量的5%10%左右。例如：每节点SSD选择l*750GB固态盘，HDD选择（23块）*4TB或SSD选择1*1. 5TB, HDD选择（34块）*4丁8。超融合节点建议至少4节点起配，数据冗余保护机制一般选择23副本。vSAN的采用磁盘组的固定分配方案。每节点最多5个磁盘组，每个磁盘组最大8块硬盘。采用缓存层+容量层的分配模式。但是一个磁盘组缓存层只能有1块盘（纯缓存方案，不参与实际存储），最大配置为缓存层1块+容量层7块。根据VMware建议，一个主机建议按照SAS控制器分配多个磁盘组，以SSD缓存盘+HDD容量盘形式组建磁盘组。在缓存层SSD磁盘的选择上，并不是所有的SSD都可以用

13、作缓存盘，满足一定的性能要求（例如英特尔傲腾1M固态盘，具体性能要求详见下表），才可以被用于缓存层SSD。而且在选择缓存磁盘的时候要在VMware的兼容性列表中，否则无法选择SSD盘作为缓存盘。SSD类型选择isortftFORMAMCf CLASSWHlTttStCOMOSiooo nooocXXOOO-20000020.000 50,000EJO.OOO . XW.000FnaoooPerformanct Classes for SSDsX每秒写10的次数（IOPS）MOENDUftAMCE CLASSSSO TIERT WITCS W S VCARSAVSAS Al F 刖-QpdOCy

14、365BVSAN MytxKl - CidwgK2ScVSAN Ail Fe3Mrds worktoMHSfM0VSAN AllCatfung tor7300Endurance Classes for SSDsX 5年内可写入的数据总 （TB）vmwaresso性能jClt1寿命duranco Class混合VSAN的Caching Tier缓存/冲层）2B全闪存VSAN的Caching Tier援存/冲层）ZD2c全闪存VSAN的Capacity Tier（容量层）2B2ASSD在VSAN里有3种使用用途,每种用途的技术规格最低要求如下：3. 1.3. 1磁盘配置方案医院行业信息化一般采用SSD+HDD的超融合混合磁盘部署模式，建议SSD磁盘容量至少为HDD磁盘容量的5%10%左右。例如：每节点SSD选择l*750GB固态盘，HDD选择（23块）*4TB或SSD选择1*1. 5TB, HDD选择（34块）*4丁8。超融合节点建议至少4节点起配，数据冗余保护机制一般选择23副本。vSAN的采用磁盘组的固定分配方案。每节点最多5个磁盘组，每个磁盘组最大8块硬盘。采用缓存层+容量层的分配模式。但是一个磁盘