人民醫(yī)院雙活數據中心解決方案0904

1、江夏區(qū)第一人民醫(yī)院雙活云數據中央解決方案華為技術二.一四年九月一、概述數字化醫(yī)院是我國現(xiàn)代醫(yī)療開展的趨勢. “數字化醫(yī)院是指將先進的網絡 及數字技術應用于醫(yī)院及相關醫(yī)療工作,實現(xiàn)醫(yī)院內部醫(yī)療和治理信息的數字 化采集、存儲、傳輸及后處理,以及各項業(yè)務流程數字化運作的醫(yī)院信息體系.“數字化醫(yī)院是由數字化醫(yī)療設備、計算機網絡平臺和醫(yī)院業(yè)務軟件所組成的 三位一體的綜合信息系統(tǒng).數字化醫(yī)院工程表達了現(xiàn)代信息技術在醫(yī)療衛(wèi)生領域 的充分應用,有助于醫(yī)院實現(xiàn)資源整合、流程優(yōu)化,降低運行本錢,提升效勞質 量、工作效率和治理水平.信息系統(tǒng)建設作為醫(yī)療行業(yè)信息化的核心內容,在近幾年的開展中經歷了不 同的階段.隨著國

2、家新醫(yī)改方案的實施,對國內傳統(tǒng)醫(yī)院信息系統(tǒng)開展帶來前所 未有的機遇與挑戰(zhàn),現(xiàn)有的信息系統(tǒng)已難以全面適應醫(yī)院的需求.因此,一個全新的數字化醫(yī)院解決方案是當前國內醫(yī)院信息化行業(yè)的迫切需求.二、工程需求分析醫(yī)療行業(yè)信息系統(tǒng)中最重要的是信息,包括病人臨床信息和醫(yī)院治理信息 等.醫(yī)療行業(yè)IT部門面臨的最明顯挑戰(zhàn)是由信息數字化造成的信息量持續(xù)增長 帶來的,這些增長來源于：? 每個醫(yī)療過程涉及大量圖像加上每年要執(zhí)行大量掃描,使得存儲的醫(yī)療 記錄以超過70%的年增長率在增長；? 更多類型的數據：財務、臨床、圖像治理,結構化數據如數據庫及 非結構化數據如數字影像、報告、視頻、演示文稿等；? 更多用途的數據：HI

3、S、EMR/EHR PACS知識治理以及數據挖掘? 更多設備產生的數據：藥征、患者監(jiān)視、儀器? 更多治理法規(guī)：國家醫(yī)療記錄保存要求2.1 醫(yī)院常用業(yè)務系統(tǒng)需求分析醫(yī)療行業(yè)中不同業(yè)務應用系統(tǒng)的需求不盡相同.我們以醫(yī)院的兩個最有代表性的應用為例,分析其來自醫(yī)院業(yè)務的需求：HIS/EM繇統(tǒng)- 隨著就診人數的增長,需要保證系統(tǒng)的性能滿足業(yè)務開展的需 要；- 需要滿足7x24小時高可靠運行的業(yè)務連續(xù)性要求；- 需要保證數據的平安性和可恢復性, 防止因數據喪失引起的醫(yī)療 糾紛；PAC僚統(tǒng)- 如果仍然采用隨影像設備配置的功能簡單的醫(yī)療影像系統(tǒng),如何實現(xiàn)全院影像信息共享和查詢- 如果實施了全院PACS系統(tǒng),那

4、么帶來數據量的快速增長,如何做 到限制本錢、同時提供數據的共享和快速查詢- 需要滿足7x24小時高可靠運行的業(yè)務連續(xù)性要求；- 需要保證數據的平安性和可恢復性, 防止因數據喪失引起的醫(yī)療糾紛；醫(yī)療行業(yè)其他應用系統(tǒng)還包括：LIS、醫(yī)保、銀聯(lián)前置機、合理用藥、知識 庫、排隊叫號、病人查詢系統(tǒng)、 OA殺毒系統(tǒng)、文件效勞器、 WEB Email等.如今,隨著醫(yī)院不斷有新的應用系統(tǒng)上線,數據呈級數增長,原有的系統(tǒng)迫切需要擴容升級.由于醫(yī)院內的 HIS、PACS和電子病歷等系統(tǒng)是在不同時期分 批建成的,導致各系統(tǒng)的數據處于分散存儲狀態(tài).不僅如此,每個系統(tǒng)所采取的 存儲方式與存儲介質也各不相同,而且有些存儲

5、系統(tǒng)已經無法滿足業(yè)務不斷開展 的需要.隨著上述系統(tǒng)應用規(guī)模的不斷擴大,在數據治理方面的問題日益凸顯出來, 主要表現(xiàn)為：容量缺乏,數據調用不便；系統(tǒng)結構相對落后,系統(tǒng)穩(wěn)定性有待提 高；最后,分散存儲的模式,嚴重影響了數據資產的治理效率.總體來講,醫(yī)療行業(yè)信息化的關注點在于：如何滿足業(yè)務連續(xù)性要求- 高性能- 效勞不停頓- 數據不喪失如何解決數據容量迅速增長帶來的本錢、治理等問題如何解決應用系統(tǒng)不斷增加帶來的本錢、治理等問題2.2 需求分析小結隨著醫(yī)院信息化進程的逐步深入, 醫(yī)院部署的的應用系統(tǒng)越來越多, 環(huán)境也 變得越來越復雜,這無形中增加了 IT人員治理維護系統(tǒng)的難度.同時,隨著應 用系統(tǒng)的不

6、斷增加,數據也相應大量增長,這就給原有的信息根底架構提出了更 高的要求：?提升系統(tǒng)數據整體平安性,防止因數據喪失導致的公共事件發(fā)生?平滑的提供更大的存儲空間?提供更快的數據響應速度?提供更大的數據吞吐水平?提供靈活的資源調配水平包括效勞器和存儲并且,隨著信息系統(tǒng)在醫(yī)院教學和治理中的重要性越來越高,信息主管部門 越來越多的關注在：?如何解決應用系統(tǒng)和數據容量迅速增長帶來的問題：利用率降低本錢不斷增加治理越來越復雜等?如何滿足關鍵應用系統(tǒng)的業(yè)務連續(xù)性要求關鍵系統(tǒng)高性能關鍵效勞不停頓關鍵數據不喪失三、雙活云數據中央整體解決方案隨著信息化技術的飛速開展,信息系統(tǒng)在各種行業(yè)的關鍵業(yè)務中扮演著越 來越重要

7、的角色,信息系統(tǒng)業(yè)務中斷可能導致重要數據喪失并對客戶造成巨大 的經濟損失,因此,保證業(yè)務連續(xù)性是信息系統(tǒng)建設的關鍵.同樣對于醫(yī)療系 統(tǒng)而言,隨著醫(yī)療效勞業(yè)務的進一步開展,醫(yī)療信息系統(tǒng)要求提供7*24小時的高可用性效勞,業(yè)務運行不允許中斷,由于系統(tǒng)一旦停時機給醫(yī)院造成巨大 的損失.為了應對系統(tǒng)停機、業(yè)務中斷等風險,多數醫(yī)院建設了容災數據中央,試 圖以此保證關鍵應用系統(tǒng)的業(yè)務連續(xù)性.傳統(tǒng)的災備部署方式為一個數據中 心、一個災備中央,災備中央平臺處在不工作狀態(tài),只有當災難發(fā)生時,生產 數據中央癱瘓,災備中央才啟動.這種災備系統(tǒng)仍然面臨以下挑戰(zhàn)：當數據中央設備故障或者遭遇供電故障、 火災、洪災、地震等

8、災難時, 需要手動將業(yè)務切換到災備中央,業(yè)務中斷時間長,無法保證業(yè)務連 續(xù)運行.災備中央不能對外提供效勞,容災站點的效勞器、存儲、網絡等資源 常年處于閑置狀態(tài),資源利用率低,并且長期占用機房場地并消耗大 量能源.另在災難備份與恢復行業(yè)國家標準?信息系統(tǒng)災難恢復標準?中,將信息 系統(tǒng)的災難恢復水平劃分為了 6級,明確了 RTO/RP如災難恢復水平等級的關 系,在最高級第6級中要求RPO=0 RTOE分鐘級內.如何構建一個在發(fā)生故障時提供保護并使關鍵應用程序保持在線,盡可能減少人工干預的高可用性解決方案,成為本方案的最大挑戰(zhàn).3.1 雙活云數據中央建設方案圖一：雙活云數據中央建設組網圖數據中央1敖

9、盟中央2* 譽譽譽二川餐二55 H*4如“速 C 3s 10R5鹿 HA) aJi mM- -1_HJ'一 工d3.2 方案說明華為存儲雙活解決方案架構如上圖所示.兩個數據中央分別部署存儲陣 列、虛擬化智能存儲VIS以及多臺ESXi主機.其中,VIS組成4節(jié)點集群, 存儲陣列均由VIS集群接管,ESXi主機組成VMware vSphere集群.方案采用VIS鏡像卷技術,實現(xiàn)兩中央數據的實時同步；利用VIS共享卷 技術,為上層應用提供可跨站點訪問的共享數據卷,實現(xiàn) VMware集群的跨數 據中央HA和DRS在后端核心存儲系統(tǒng)選型上,建議使用華為高可靠、高性能和高擴展水平 的Oceanst

10、or T系列存儲系統(tǒng)來存儲醫(yī)院數據中央的所有數據,分別通過兩臺 卜纖交換機形成全冗余組網架構.根據未來的規(guī)劃,本次配置二套核心存儲, 每套含 18 塊 600GB 15K SAS®盤、12 塊 3TB 3000GB 7.2K RPM NL SAS和 4 塊100GBSSD®盤,其中SASffi SSD性能磁盤用于存放 HIS、LIS、EMR PAC 在線以及虛擬機的數據,大容量 SATA®盤用于PACS勺近線、歸檔數據.在數 據保護方面,配置一臺HDP-體化備份設備進行數據快速備份和定期備份.,效勞器設計傳統(tǒng)業(yè)務大局部是業(yè)務獨占效勞器,形成各個割裂的業(yè)務系統(tǒng),為了

11、更 好的解決通常“煙囪式建設方式帶來的弊端,采用基于“云計算技術的服務器虛擬化架構解決方案.該方案可以實現(xiàn)：? 效勞器整合和根底架構的優(yōu)化；? 降低物理效勞器采購本錢和能耗；? 增強數據中央的業(yè)務的彈性部署；? 業(yè)務系統(tǒng)快速上線；? 增加應用系統(tǒng)的可用性并改善業(yè)務連續(xù)性；本次工程,在兩個數據中央分別部署 2臺8路高性能物理效勞器,安裝 Vmware虛擬化軟件,將兩個數據中央的 4臺效勞器配置成為一個VmwareH糜 群,能夠支持5080個醫(yī)院應用系統(tǒng)的正常運行,最有效的利用效勞器資源, 節(jié)省采購和運維本錢,降低治理復雜度.同時在構建的VmwareHAi群中,任何 一臺物理效勞器發(fā)生故障,該效勞

12、器上的虛擬時機平滑遷移到其他的物理效勞 器上,保證了醫(yī)院業(yè)務系統(tǒng)的穩(wěn)定運行.1存儲設計1)跨中央數據保護存儲雙活解決方案必須保證任一數據中央發(fā)生災難時,另一中央有相同數據可供訪問.方案利用 VIS鏡像卷技術,保證兩個數據中央存儲陣列之間數據 的實時同步.由于VIS鏡像卷技術對主機層透明,當任一存儲陣列故障時,鏡 像陣列無縫接管業(yè)務,數據零喪失,業(yè)務零中斷.VIS鏡像卷配置對象關系圖如下所示.圖二：VIS鏡像卷邏輯對象關系圖主機主機盤鏡像卷 鏡像卷 資源池 鏡像數據盤 差異位圖盤VIS鏡像的寫I/O流程如下：1寫請求到鏡像卷；2鏡像卷將請求復制為兩份下發(fā)到兩中央的鏡像數據盤；3鏡像數據盤返回寫操

13、作完成；4鏡像卷返回寫I/O操作完成.VIS鏡像的讀I/O流程如下：1讀請求到鏡像卷；2鏡像卷根據讀策略下發(fā)請求到其中一個中央的鏡像數據盤;3鏡像數據盤返回讀數據；4鏡像卷返回讀數據.當單陣列或單數據中央故障時,鏡像卷選取正常數據中央的陣列響應主機I/O,并采用差異位圖盤記錄故障期間數據的變化情況,待故障修復后同步增量數據,降低同步過程的時間本錢和帶寬本錢.而且,VIS虛擬化智能存儲系統(tǒng)對于后臺的存儲系統(tǒng)上的數據卷只是進行封 裝、鏡像,并不對數據卷進行格式的轉換,所以即使發(fā)生萬分之一的情況 VIS 采用集群架構設計,本身具有很高的可靠性,兩個數據中央的配置雙限制器的 VIS虛擬化智能存儲系統(tǒng)發(fā)

14、生故障,通過在 SA滋換機上進行Zone的設置,讓 效勞器直接訪問后臺的存儲系統(tǒng),仍然能夠保證醫(yī)院業(yè)務系統(tǒng)的正常運行.2） 跨中央存儲雙活訪問存儲雙活解決方案要求提供雙活的存儲架構,所有存儲節(jié)點可并發(fā)響應主機 I/O請求.方案利用VIS集群技術提供雙活的系統(tǒng)架構,最大支持 8節(jié)點的跨數 據中央VIS集群,每個節(jié)點以共享卷方式向應用效勞器提供無差異的并行訪問 空間,且并發(fā)處理應用效勞器的I/O請求,各節(jié)點間互為備份,均衡負載.其工 作原理如下列圖所示.圖三：VIS集群工作原理與故障切換跨站點存儲雙活訪問應用系統(tǒng)主機層vis集群故障切換兩數據中央各VIS節(jié)點間通過心跳網絡進行通信,傳遞集群治理信息

15、和業(yè)務 調度信息.該設計具有以下優(yōu)勢:高可用性當一個或多個VIS節(jié)點發(fā)生故障時,剩余節(jié)點會快速地感知并自動接管故障 節(jié)點的業(yè)務,保證業(yè)務連續(xù)運行.均衡負載通過持續(xù)監(jiān)視主機到VIS各節(jié)點的路徑,將I/O請求平均分配到各路徑,優(yōu) 化系統(tǒng)的整體性能.在線擴展支持在線動態(tài)擴展節(jié)點,新增節(jié)點參加時,自動檢測和同步相關的配置信息, 便捷地完成集群的節(jié)點擴展,整個過程不影響現(xiàn)網業(yè)務的運行.3） 本地數據保護醫(yī)院信息系統(tǒng)中存儲的患者診療數據和醫(yī)院應收治理數據,無論是現(xiàn)在還是將來,數據和應用平安和可靠對于它來說都是第一重要的.引起數據喪失的原因很多,備份系統(tǒng)解決的問題主要在：硬件故障造成的數據喪失應用程序/數據

16、庫損壞造成的數據喪失人為錯誤造成的數據喪失黑客攻擊/病毒感染造成的數據喪失軟硬件系統(tǒng)升級與維護前的數據備份為防止以上問題造成的數據喪失,建議對醫(yī)院信息系統(tǒng)的核心應用系統(tǒng)進 行細粒度快照保護和定期備份,并定期進行數據恢復驗證測試,保證備份數據 的可恢復性.快照數據保護：當遭遇病毒攻擊或人為誤操作等異常時,數據中央的數據可能被破壞.為了 實現(xiàn)快速數據恢復,華為存儲雙活解決方案采用 VIS虛擬快照技術,在操作前對 現(xiàn)有數據卷激活快照,實現(xiàn)本地數據保護.虛擬快照采用寫前拷貝(COWV技術,僅將變化的數據拷貝至快照卷,系統(tǒng) 資源占用少.當原卷數據被錯誤修改或刪除,需要進行恢復時,采用快照對原卷 進行回滾

17、,實現(xiàn)數據恢復,并且,快照卷可分別映射給主機進行數據測試和挖掘, 不影響生產業(yè)務.結合華為Ultra APMK件,激活快照前觸發(fā)數據庫完全檢查點, 待數據下盤完成后,激活快照,保證快照數據完全滿足數據庫的一致性要求, 快速拉起數據庫定期數據備份：快照能實現(xiàn)數據的快速備份和恢復,但由于快照是基于陣列LUN的,當該LUN 出現(xiàn)故障或者所屬陣列等出現(xiàn)故障時, 快照也將失效,為防止這些故障導致的數 據損壞或喪失,推薦采用HDP&份一體機實現(xiàn)數據中央的整體 定時邏輯備份,實 現(xiàn)關鍵應用系統(tǒng)HIS、EM您的在線備份.軟硬件配置說明序 號工程型號描述數量1Tecal RH5885 V2(8 路效勞器

18、)8路高性能效勞器2CH91M07RGPU0Tecal RH5885 機箱模塊8P-主節(jié)點,8HDD+4*GE 接口2CH91M18RGPUTecal RH5885 機箱模塊(8P-從節(jié)點,8HDD+4*GE 接口 )2IT1MP2KM2000W 白金交流電源8CH910RMRMC00RH5885內存板16CQPI4X800高速電纜-Xcede QPI總線電纜-1.1m-2*(Xcede4pair*8)-(52*(1P+2C)*30AWG)-2*(Xcede 4pair*8)-帶導向和金屬外殼,插耗小于-8EX86XE703X86series-FCLGA1567-2000MHz-1V-64bi

19、t-130000mW-WestmereXeon E7-8850,10 Core- 商用計算機專用16N00DDR317通用內存-DDR3 RDIMM-16GB-240PIN-1.5ns-1333000KHz-1.35V-ECC-all product-2Rank(1Gx4bit)-Height 30mm32BC1MSHDSAS03通用硬盤-900GB-SAS 6.0Gb/s-10000rpm-2.5"-64MB及以上-熱插拔-內置式-拉手條32CH9100RAID008 端口 raid 卡-6Gb/s PCI Express SATA and SAS RAIDController-P

20、CIE 3.0 X84EBATTERY1蓄電池-鋰離子電池-LSIiBBU09-1.5V4CH9100HBAB00Qlogic HBA 卡,雙端口,8Gb FC, PCIE 2.0x4, 半高4EGUIDER00滑道488121KKGRH5885 V2實施效勞-工程效勞4小計2VIS6000T虛擬智能存儲 V200R003虛擬智能存儲云存儲系統(tǒng)VIS-2N-192GB-ACVIS6600T業(yè)務限制單元含華為存儲虛擬化系統(tǒng)限制軟件,2節(jié)點,交流,192GB緩存,2*4*8G FC,2*4*GE,含2節(jié)點集群License,SPE61C02002LPU4F8-V4*8Gbps Fibre Chan

21、nel I/O模塊(4 端 口)4LPU8I1-V8*1Gbps Ethernet Switch 模塊(8 端 口)2SS-OP-D-LC-M-3光跳線-DLC/PC-DLC/PC- 多模-A1B-2mm-3m32LIC-VIS6000T-ISM01集成存儲治理軟件-VIS設備治理License1CLOUDSERVICE-SERCloud Service遠程維護治理1LIC-VIS6000T-HAC01集群擴展2節(jié)點以上288121XQXVIS6000T實施效勞-工程效勞2小計3S5500T(V200R002)(雙活存儲)核心存儲設備S55-35-2C32GS5500T限制框2U,3.5&qu

22、ot;,雙控,交流,32GB緩存,8*8G FC,含華為 陣列限制系統(tǒng)軟件,SPE31C02122SAS600-15K-1600GB 15K RPM SAS 硬盤單元(3.5")36NLSAS3T-7.2K-23000GB 7.2K RPM NL SAS 硬盤單元(3.5")24SLC100-S-5100GB HSSD SLC SAS 硬盤單元3.5",含華為HSSD 限制器 系統(tǒng)軟件8DAE12435U4-AC-3DAE12435U4 硬盤框含華為SAS帶內治理軟件,4U,3.5寸,交 流,SAS級聯(lián)模塊,不包含硬盤單元4SS-OP-D-LC-M-3光跳線-DLC/PC-DLC/PC- 多模-A1B-2mm-3m16mini-SAS-3高速電纜-MiniSAS 外部電纜-3.0 m-(External Mini SAS 26 PinPlug)-(28AWG*8P 黑(S)-(Exte