超融合技術(shù)在醫(yī)院信息系統(tǒng)中的應(yīng)用

超融合技術(shù)在醫(yī)院信息系統(tǒng)中的應(yīng)用

Summary隨著大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈、人工智能、云計(jì)算信息化技術(shù)的不斷出現(xiàn)和發(fā)展，超融合技術(shù)也應(yīng)運(yùn)而生并逐漸滲透到社會的各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域中，其中也包括醫(yī)療行業(yè)中的應(yīng)用。本文主要從四個(gè)方面介紹超融合技術(shù)，第一方面：介紹超融合技術(shù)發(fā)展過程史、后三個(gè)方面結(jié)合本院超融合技術(shù)搭建的過程實(shí)例分別介紹醫(yī)院建設(shè)超融合平臺必要性、醫(yī)院信息系統(tǒng)遷移到超融合平臺的遷移方案、超融合技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。Keys：超融合；信息系統(tǒng)；醫(yī)院；遷移1.超融合發(fā)展過程史所謂超融合技術(shù)就是把計(jì)算、儲存、網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器虛擬化等資源和技術(shù)融合在一起形成統(tǒng)一的資源池。2009年斯坦福大學(xué)Nick教授，在OpenFlow的基礎(chǔ)上提出的超融合概念，主要簡化云基礎(chǔ)實(shí)施建設(shè)中工作；2011年Nutanix推出了第一款產(chǎn)品VirtualComputingplatform；2012年VMware在Vmworld提出SDDC（軟件數(shù)據(jù)定義中心）；2016年聯(lián)想發(fā)布了三款和Nutanix共同開發(fā)的HX超融合產(chǎn)品，分別是HX3500、HX5500、HX7500，聯(lián)想又在此基礎(chǔ)上推出自主研發(fā)的ThinkCloudAio超融合產(chǎn)品；本院建設(shè)超融合平臺必要性醫(yī)院服務(wù)器負(fù)載較大，如果采用持續(xù)擴(kuò)容的方式，在空間和兼容性上都有困難。磁盤陣列劃分孤立、分散，造成了磁盤陣列的浪費(fèi)以及數(shù)據(jù)的高風(fēng)險(xiǎn)性，而且十分不易于維護(hù)。隨著之后系統(tǒng)和數(shù)據(jù)量的不斷增加，這一現(xiàn)象將會持續(xù)加劇。因此，需要在此對原先的服務(wù)器和存儲系統(tǒng)升級改造，改變以往割裂的孤島架構(gòu)，為醫(yī)院業(yè)務(wù)發(fā)展提供有效助力。超融合技術(shù)的引入大大減少了需要維護(hù)和管理的設(shè)備，如服務(wù)器、交換機(jī)、存儲、機(jī)架、網(wǎng)線、UPS、空調(diào)等。原先設(shè)備可以根據(jù)制度進(jìn)行折舊報(bào)廢、或者利舊更新。通過服務(wù)器和存儲系統(tǒng)升級改造可以提高資源利用率，降低硬件采購成本，更加節(jié)能，提高信息中心系統(tǒng)維護(hù)效率。項(xiàng)目必要性具體體現(xiàn)為三方面：2.1解決高風(fēng)險(xiǎn)的業(yè)務(wù)運(yùn)行環(huán)境醫(yī)院各種各樣的服務(wù)器37臺，大多數(shù)的服務(wù)器使用年限都在5-6年及以上，已在報(bào)廢邊緣，且服務(wù)器資源已不足，出現(xiàn)資源占用接近爆滿的情況，這些都給醫(yī)院日常的業(yè)務(wù)運(yùn)行帶來了極大的風(fēng)險(xiǎn)。為保證醫(yī)患業(yè)務(wù)的正常開展，替換現(xiàn)有的老舊服務(wù)器，搭建穩(wěn)定可用的業(yè)務(wù)環(huán)境，已經(jīng)變成了迫在眉睫的需求。2.2降低信息化運(yùn)行成本，降低資源浪費(fèi)隨著未來應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)量的不斷增加，服務(wù)器以及存儲的數(shù)量也在不斷增加，為了保證應(yīng)用系統(tǒng)的高可用性，必須購買雙機(jī)冗余的服務(wù)器系統(tǒng)，其中有一半的資源都是浪費(fèi)的，不僅增加了系統(tǒng)管理員的工作量，同時(shí)能耗問題、冷卻費(fèi)用也會成倍增加。所以，通過超融合技術(shù)對服務(wù)器和存儲系統(tǒng)升級改造，可以在不降低系統(tǒng)性能、不影響系統(tǒng)高可用性的情況下，減少服務(wù)器的數(shù)量，降低運(yùn)行成本。2.3有助于建立更平滑的擴(kuò)展機(jī)制硬件堆得式的架構(gòu)其橫向擴(kuò)展能力較差，而當(dāng)前各業(yè)務(wù)存儲容量和I/O性能面臨瓶頸，現(xiàn)有存儲控制器和盤柜需要更換成高端設(shè)備，不但現(xiàn)有資源得不到很好利舊，業(yè)務(wù)也需要停機(jī)遷移。而新業(yè)務(wù)的上線，需要在不同層面采購設(shè)備，在部署、聯(lián)調(diào)，工作量大周期長，業(yè)務(wù)遷移風(fēng)險(xiǎn)高。醫(yī)院信息系統(tǒng)遷移到超融合平臺的遷移方案醫(yī)院信息系統(tǒng)遷移中，由于涉及系統(tǒng)較多，一次性將全部信息系統(tǒng)遷移到超融合平臺上工作量很大，造成業(yè)務(wù)中斷時(shí)間較長，失敗的風(fēng)險(xiǎn)較大。采用分批遷移策略，根據(jù)我院現(xiàn)有業(yè)務(wù)情況，在進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)與規(guī)劃時(shí)，暫不考慮將內(nèi)網(wǎng)的PACS相關(guān)業(yè)務(wù)遷移到新的平臺上，PACS相關(guān)業(yè)務(wù)仍利舊使用原先的服務(wù)器和磁盤陣列柜。醫(yī)保、西城健康平臺等業(yè)務(wù)因不由我院管理，本次也不進(jìn)行業(yè)務(wù)遷移。對于之外，外網(wǎng)的影像共享平臺、萬方數(shù)據(jù)、醫(yī)養(yǎng)結(jié)合、物流系統(tǒng)等業(yè)務(wù)將放在第二期建設(shè)中。3.1傳統(tǒng)醫(yī)院信息系統(tǒng)向超融合架構(gòu)遷移增加備份冗余避免單點(diǎn)故障HIS系統(tǒng)采用雙服務(wù)器架構(gòu)，這兩套信息系統(tǒng)后端使用同一磁盤陣列提供存儲服務(wù)，該盤陣貯存著醫(yī)院最為核心的數(shù)據(jù)。如果磁盤陣列出現(xiàn)故障，造成HIS系統(tǒng)宕機(jī)數(shù)小時(shí)，造成了醫(yī)患雙方的不便。為了提高系統(tǒng)整體可用性，傳統(tǒng)的升級路線是使用雙存儲系統(tǒng)，即在超融合平臺上為HIS存儲搭建一臺鏡像服務(wù)器，從而避免因存儲故障造成單點(diǎn)故障。3.2隨著超融合架構(gòu)系統(tǒng)數(shù)據(jù)逐級增多避免今后產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)資源瓶頸當(dāng)今后超融合平臺系統(tǒng)逐漸增多，存儲容量和處理性能可以通過擴(kuò)容解決，但是每個(gè)信息系統(tǒng)創(chuàng)建2-3個(gè)數(shù)據(jù)備份副本。每一次數(shù)據(jù)的變化，都會通過網(wǎng)絡(luò)傳輸，同時(shí)所有副本都要進(jìn)行同步，從而確保數(shù)據(jù)的一致性。不同系統(tǒng)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交互、數(shù)據(jù)共享FCSAN和IPSAN的吞吐量容易成為性能瓶頸。因此存儲虛擬化在硬件架構(gòu)上采用存儲分層和SSD緩存技術(shù)，以獲得非常高的I/O性能，同時(shí)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中需要4臺萬兆FC交換機(jī)用作超融合業(yè)務(wù)集群與核心業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)連接。3.3增加超融合架構(gòu)的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全及數(shù)據(jù)安全超融合平臺上融合多個(gè)信息系統(tǒng)，對核心數(shù)據(jù)保密性高要求，從防護(hù)技術(shù)上要有入侵檢測設(shè)備、數(shù)據(jù)審計(jì)設(shè)備、及時(shí)修補(bǔ)漏洞，廠商訪問超融合平臺的信息系統(tǒng)必須經(jīng)過堡壘機(jī)授權(quán)之后才能訪問，還要定期對超融合平臺進(jìn)行端口掃描，盡量關(guān)閉一些非必要端口號。還在超融合平臺建設(shè)虛擬防火墻并對不同信息系統(tǒng)劃分vlan進(jìn)行分級管理。超融合技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)及優(yōu)勢4.1節(jié)省機(jī)房空間，節(jié)約用電超融合平臺所有硬件設(shè)施，包括6臺服務(wù)器、5臺交換機(jī)，總共占用了一個(gè)機(jī)柜，但是目前虛出來58臺在用服務(wù)器，如果采用傳統(tǒng)服務(wù)器搭建模式，58臺服務(wù)器按照每臺服務(wù)器2u高度且兩臺服務(wù)器中間間隔1u至少需要4個(gè)機(jī)柜存放服務(wù)器；超融合平臺所有硬件之和的用電量減少至58臺物理服務(wù)器總用電量的20%左右。4.2簡化管理，減輕機(jī)房維護(hù)工作量

傳統(tǒng)服務(wù)器搭建模式，搭建每個(gè)信息系統(tǒng)之前的工作，需要本院對新信息系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行評估，然后購置服務(wù)器、存儲等設(shè)備，設(shè)備到貨之后需要貨物驗(yàn)收、固定資產(chǎn)登記、硬件設(shè)備搬移到機(jī)柜進(jìn)行上架工作、進(jìn)行系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)調(diào)試工作，需要耗費(fèi)大量人力和時(shí)間成本；采用超融合平臺模式直接按照新信息系統(tǒng)參數(shù)需求，直接在超融合平臺后臺管理界面按照系統(tǒng)配置參數(shù)統(tǒng)一劃分計(jì)算、存儲、網(wǎng)絡(luò)等資源，后期還能在管理界面進(jìn)行資源擴(kuò)容工作，使運(yùn)維管理更加靈活、簡單化。4.3資源利用最大化、靈活擴(kuò)展

在超融合虛擬化的架構(gòu)下，硬件資源都被虛擬成計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)和存儲資源，根據(jù)不同信息系統(tǒng)特性靈活調(diào)度和按需分配資源，這樣可以避免傳統(tǒng)方式導(dǎo)致資源分配過多過剩，以達(dá)到資源利用效率最大化，同時(shí)節(jié)省IT基礎(chǔ)設(shè)施投資成本。今后信息系統(tǒng)的硬件資源也可以進(jìn)行無縫和線性的橫向擴(kuò)展、靈活的按需擴(kuò)展硬件資源滿來足業(yè)務(wù)增長。結(jié)語

醫(yī)院信息化系統(tǒng)較多，架構(gòu)較復(fù)雜，迎合今后移動醫(yī)療、智慧醫(yī)療、互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療發(fā)展，正好超融合技術(shù)擁有快速上線、彈性部署、靈活可擴(kuò)展的特性，大大促進(jìn)醫(yī)療信息化建設(shè)水平發(fā)展。Reference[1]陳敏.“