超融合技術在醫(yī)院信息系統(tǒng)中的應用

Summary隨著大數據、區(qū)塊鏈、人工智能、云計算信息化技術的不斷出現(xiàn)和發(fā)展，超融合技術也應運而生并逐漸滲透到社會的各個行業(yè)領域中，其中也包括醫(yī)療行業(yè)中的應用。本文主要從四個方面介紹超融合技術，第一方面：介紹超融合技術發(fā)展過程史、后三個方面結合本院超融合技術搭建的過程實例分別介紹醫(yī)院建設超融合平臺必要性、醫(yī)院信息系統(tǒng)遷移到超融合平臺的遷移方案、超融合技術的優(yōu)點。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就是把計算、儲存、網絡、服務器虛擬化等資源和技術融合在一起形成統(tǒng)一的資源池。2009年斯坦福大學Nick教授，在OpenFlow的基礎上提出的超融合概念，主要簡化云基礎實施建設中工作；2011年Nutanix推出了第一款產品VirtualComputingplatform；2012年VMware在Vmworld提出SDDC（軟件數據定義中心）；2016年聯(lián)想發(fā)布了三款和Nutanix共同開發(fā)的HX超融合產品，分別是HX3500、HX5500、HX7500，聯(lián)想又在此基礎上推出自主研發(fā)的ThinkCloudAio超融合產品；本院建設超融合平臺必要性醫(yī)院服務器負載較大，如果采用持續(xù)擴容的方式，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以及數據的高風險性，而且十分不易于維護。隨著之后系統(tǒng)和數據量的不斷增加，這一現(xiàn)象將會持續(xù)加劇。因此，需要在此對原先的服務器和存儲系統(tǒng)升級改造，改變以往割裂的孤島架構，為醫(yī)院業(yè)務發(fā)展提供有效助力。超融合技術的引入大大減少了需要維護和管理的設備，如服務器、交換機、存儲、機架、網線、UPS、空調等。原先設備可以根據制度進行折舊報廢、或者利舊更新。通過服務器和存儲系統(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)維護效率。項目必要性具體體現(xiàn)為三方面：2.1解決高風險的業(yè)務運行環(huán)境醫(yī)院各種各樣的服務器37臺，大多數的服務器使用年限都在5-6年及以上，已在報廢邊緣，且服務器資源已不足，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)務運行帶來了極大的風險。為保證醫(yī)患業(yè)務的正常開展，替換現(xiàn)有的老舊服務器，搭建穩(wěn)定可用的業(yè)務環(huán)境，已經變成了迫在眉睫的需求。2.2降低信息化運行成本，降低資源浪費隨著未來應用系統(tǒng)數量的不斷增加，服務器以及存儲的數量也在不斷增加，為了保證應用系統(tǒng)的高可用性，必須購買雙機冗余的服務器系統(tǒng)，其中有一半的資源都是浪費的，不僅增加了系統(tǒng)管理員的工作量，同時能耗問題、冷卻費用也會成倍增加。所以，通過超融合技術對服務器和存儲系統(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，減少服務器的數量，降低運行成本。2.3有助于建立更平滑的擴展機制硬件堆得式的架構其橫向擴展能力較差，而當前各業(yè)務存儲容量和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備，不但現(xiàn)有資源得不到很好利舊，業(yè)務也需要停機遷移。而新業(yè)務的上線，需要在不同層面采購設備，在部署、聯(lián)調，工作量大周期長，業(yè)務遷移風險高。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)務中斷時間較長，失敗的風險較大。采用分批遷移策略，根據我院現(xiàn)有業(yè)務情況，在進行項目設計與規(guī)劃時，暫不考慮將內網的PACS相關業(yè)務遷移到新的平臺上，PACS相關業(yè)務仍利舊使用原先的服務器和磁盤陣列柜。醫(yī)保、西城健康平臺等業(yè)務因不由我院管理，本次也不進行業(yè)務遷移。對于之外，外網的影像共享平臺、萬方數據、醫(yī)養(yǎng)結合、物流系統(tǒng)等業(yè)務將放在第二期建設中。3.1傳統(tǒng)醫(yī)院信息系統(tǒng)向超融合架構遷移增加備份冗余避免單點故障HIS系統(tǒng)采用雙服務器架構，這兩套信息系統(tǒng)后端使用同一磁盤陣列提供存儲服務，該盤陣貯存著醫(yī)院最為核心的數據。如果磁盤陣列出現(xiàn)故障，造成HIS系統(tǒng)宕機數小時，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器，從而避免因存儲故障造成單點故障。3.2隨著超融合架構系統(tǒng)數據逐級增多避免今后產生網絡資源瓶頸當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容解決，但是每個信息系統(tǒng)創(chuàng)建2-3個數據備份副本。每一次數據的變化，都會通過網絡傳輸，同時所有副本都要進行同步，從而確保數據的一致性。不同系統(tǒng)之間進行數據交互、數據共享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上采用存儲分層和SSD緩存技術，以獲得非常高的I/O性能，同時網絡設計中需要4臺萬兆FC交換機用作超融合業(yè)務集群與核心業(yè)務網絡連接。3.3增加超融合架構的系統(tǒng)網絡安全及數據安全超融合平臺上融合多個信息系統(tǒng)，對核心數據保密性高要求，從防護技術上要有入侵檢測設備、數據審計設備、及時修補漏洞，廠商訪問超融合平臺的信息系統(tǒng)必須經過堡壘機授權之后才能訪問，還要定期對超融合平臺進行端口掃描，盡量關閉一些非必要端口號。還在超融合平臺建設虛擬防火墻并對不同信息系統(tǒng)劃分vlan進行分級管理。超融合技術的優(yōu)點及優(yōu)勢4.1節(jié)省機房空間，節(jié)約用電超融合平臺所有硬件設施，包括6臺服務器、5臺交換機，總共占用了一個機柜，但是目前虛出來58臺在用服務器，如果采用傳統(tǒng)服務器搭建模式，58臺服務器按照每臺服務器2u高度且兩臺服務器中間間隔1u至少需要4個機柜存放服務器；超融合平臺所有硬件之和的用電量減少至58臺物理服務器總用電量的20%左右。4.2簡化管理，減輕機房維護工作量

傳統(tǒng)服務器搭建模式，搭建每個信息系統(tǒng)之前的工作，需要本院對新信息系統(tǒng)參數進行評估，然后購置服務器、存儲等設備，設備到貨之后需要貨物驗收、固定資產登記、硬件設備搬移到機柜進行上架工作、進行系統(tǒng)和網絡調試工作，需要耗費大量人力和時間成本；采用超融合平臺模式直接按照新信息系統(tǒng)參數需求，直接在超融合平臺后臺管理界面按照系統(tǒng)配置參數統(tǒng)一劃分計算、存儲、網絡等資源，后期還能在管理界面進行資源擴容工作，使運維管理更加靈活、簡單化。4.3資源利用最大化、靈活擴展

在超融合虛擬化的架構下，硬件資源都被虛擬成計算、網絡和存儲資源，根據不同信息系統(tǒng)特性靈活調度和按需分配資源，這樣可以避免傳統(tǒng)方式導致資源分配過多過剩，以達到資源利用效率最大化，同時節(jié)省IT基礎設施投資成本。今后信息系統(tǒng)的硬件資源也可以進行無縫和線性的橫向擴展、靈活的按需擴展硬件資源滿來足業(yè)務增長。結語

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