浅析软件定义存储与数字化医院基础架构演进

1、浅析软件定义存储与数字化医院基础架构演进 【 摘 要 】 医院信息化实践正从单机化服务向网络化服务转型，虚拟化技术的应用为平台化的数据共享与应用服务奠定了初步基础。未来，基础架构需要具备高度动态、可调节的特性。软件定义存储技术可以更好地实现整个数据中心资源的自动化，有效提高医院应用服务水平，是医院信息化建设值得思考和借鉴的技术方向。 【 关键词 】 软件定义存储；软件定义数据中心；数字化医院；医院信息化；信息基础架构 【 abstract 】 the practice of hospital information evolution is transforming from single s

2、ervice towards network service， virtualization technology has set up a foundation for the platform of data sharing and application services. in the future， it infrastructure will be highly dynamic and adaptable. the software-defined storage technology can help the entire datacenter resources to bett

3、er realize automation， improve the level of hospital services， which is a technology worth thinking and learning from in hospital information evolution. 【 keywords 】 software-defined storage； software-defined datacenter； digital hospital； hospital information system； information infrastructure 1 引言

4、在医院业务需求的牵引下，数据量持续增长，医院it基础架构日趋复杂，系统种类和数量也越来越多。随着信息化建设与医务工作结合日益紧密，数字化医院不断遭遇新的挑战。例如，如何在保障系统安全、稳定运行的同时，最大化基础架构的运营效率？如何快速部署新应用？ 2 软件定义的数字医院基础架构 实践证明，虚拟化技术提供了有益的思路，从业务实现到资源管理都能提升效率，有效提高医院的信息化水平。 2.1 向网络化服务转型 目前，在不少医院的信息化实践中，虚拟化技术已经开始深入系统架构后端，从服务器虚拟化向存储虚拟化延伸。例如，利用虚拟化网关，对现有的部分业务进行整合，将现有的应用服务器阵列和新增的应用服务器阵列添

5、加到虚拟化平台中，通过虚拟化网关的镜像功能，实时复制虚拟化平台中业务的任何一个i/o，这样就可以保证在任何一台后端存储发生故障时，不会影响上层应用数据的可用性。存储虚拟化可实现后端存储资源的初步整合以及本地的数据高可用。在此基础上，可为后续的资源整合搭建一个可靠的平台。 当前，数字化医院正从单机化服务向网络化服务转型，今后的趋势是集团化、社会化的医院服务。这一过程中，虚拟化技术奠定了初步基础，未来，只有高可扩展、高灵活度、高效易管理的信息基础架构才能有效提升医院信息服务水平，满足业务所需。 2.2 软件定义存储是基础 从基础架构的角度看，系统性能/容量、数据共享与查询、分散的存储架构方式等都是

6、当前数字化医院建设面临的挑战。从应用的角度看，大量新增的需求与场景、工作负载趋向多样化，这些因素都要求基础架构具备高度动态、可调节的特性，共同推动软件定义数据中心相关技术的演进。其中，软件定义存储是软件定义数据中心的重要组成部分。 近几年，软件定义存储开始从概念走向落地。全球网络存储工业协会（snia）认为，软件定义存储在当前业内市场具备一些典型特征：允许用户“自主创建”，用户可自主选择商用硬件，并通过所提供的软件自主创建解决方案；既支持通用硬件，也支持专用硬件的既有功能增强；适用于几乎所有横向扩展存储，而不仅仅局限于纵向扩展的典型大存储柜；支持异构存储资源的统一池化管理；支持存储和数据服务“

7、解决方案”的渐进式建设；支持全局自动化管理；为用户提供丰富的自助服务接口；提供这样一种服务级别管理形式，允许标注元数据来驱动某类型的存储和数据服务，刚开始时服务级别的粒度可能较大，但随着时间推移，希望粒度更加精细；允许管理员设置存储和数据服务的管理策略；支持存储和数据服务的解聚。 传统存储以硬件为核心，软件定义存储以工作负载为核心，例如，实现控制平面和数据平面的分离。软件定义存储的目标是将存储应用程序与物理的数据存储基础设施分离，实现存储资源的灵活分配。软件定义存储将改变存储服务的提供方式，容量将成为一种商品。 软件定义存储的意义在于，可以实现软件与硬件的隔离以及异构平台的有效共享，与传统的存

8、储虚拟化有本质区别。 第一，控制平面和数据平面分离，可针对不同的工作负荷提供不同的特性。有些工作负荷需要更多的数据服务、更高的性能，有的工作负荷需要低成本、大容量的存储，但它对数据服务和性能的要求并不高。与存储虚拟化相比，软件定义存储最大的进步是，它能够在虚拟池下面，把原来存储的一些特性保留下来。 第二，软件定义存储可以更好地实现整个数据中心资源的自动化。只有存储虚拟化时，存储很难与服务器、网络以及数据中心的其他信息基础架构协调，将软件定义存储单独拿出来，与软件定义网络和软件定义计算和虚拟化结合在一起，就能够实现整个数据中心各种资源的协作。 2.3 软件定义存储用例 对于用户而言，如何在预算有

9、限的情况下，在混合阵列中自动放置、迁移并管理数据和应用，以满足it服务的需求，将是他们不得不面对的一个问题。新应用对于存储性能的任何变化都是非常敏感的，这意味着必须为性能和容量优化架构。软件定义存储是一个最佳的赌注。以server san为例，由于省却了外置磁盘阵列的存储控制器、存储光纤交换机、服务器hba光纤卡等，仅从硬件投入的角度看，就可降低到普通机架式服务器硬盘的价格水平。server san将传统存储的专用硬件转变成通用硬件，通过融合计算、存储，达到降低成本的目的。例如，scaleio以纯软件的方式将存储和计算资源聚合到一起，形成单层的企业级存储产品，其横向扩展服务器 san 体系结构

10、可从几台服务器扩展至数千台服务器。 从开放性的角度看，只要通过兼容性认证，软件定义存储支持业界标准的硬件，如服务器、ssd、磁盘、io控制器等，并且能在最短时间内采纳新硬件，灵活性极高。从扩展性的角度看，软件定义的分布式存储均支持在线的横向扩展，能自动在资源池中线性、即时地增加计算资源和存储资源，使用户获得可预测的性能和容量。 当然，从技术角度看，软件定义存储也面临挑战。例如，存储资源池如何从真正意义上做到“海纳百川”？一方面，新兴的开源api在不断涌现，存储管理标准逐渐形成，openstack cinder就是典型一例。另一方面，商用版的软件定义存储平台也在走向开放，例如emc最近宣布将其v

11、ipr控制器开源，以方便社区开发软件定义的存储自动化系统。 可以肯定，这些变化都将进一步推动软件定义存储技术的应用。存储资源池中的具体数据可根据需要迁移到离应用虚拟机最近的物理位置，这意味着其数据存储位置实现了与特定硬件的解耦。有了软件定义存储平台，管理员可通过抽象接口管理资源池，部署新资源，制定策略，自主决定服务级别。 3 sddc为未来数字医院“奠基” 从更高阶的视角看，软件定义存储与软件定义计算、软件定义网络一道，构成软件定义数据中心，它就像是硬件基础架构的大脑。软件定义计算创建了一个虚拟化计算环境，为sddc提供处理层面。软件定义网络为sddc提供去复杂化的管理环境。软件定义存储为sd

12、dc提供便捷的存储管理方案。这三大功能部分共同创建一个优质运作的软件定义数据中心。 就医院信息化建设而言，临床信息系统、质量管理和移动医疗、数据分析和使用、虚拟化和云等都是非常重要的发展趋势。以临床信息系统为例，应该是以emr（电子病历）为核心的全流程闭环管理。这意味着，临床信息系统未来的发展方向是平台化和集成管理，以往孤立的体系架构将被打破。当患者就医时，医生就能实时获得该患者全生命周期的医疗信息，包括全程的门诊、住院、急诊、体检等数据。 同样，全面的质量管理也需要后台系统的紧密连接，患者在医院的每个步骤，都在信息系统中得到完整、正确的记录和跟踪。通过闭环的管理，患者就医的质量和医院服务水平能够得到最完整的记录。移动医疗、数据分析等医院信息化方向也意味着数据的实时采集与访问，信息系统的无缝连接、数据无缝覆盖同样是技术基础。 4 结束语 无论是平台化共享，还是集成、闭环管理，所有子系统的对接、数据访问和共享都是看不见的“内幕”，不同系统需要在后台紧密连接，传统的“竖井式”架构将成为历史。如何从基础架构层面为上层的应用医疗服务奠定“经济基础”，软件定义存储、软件定义数据中心技术为代表的基础架构演进方