医院信息中心虚拟化方案

1、医院信息中心虚拟化整体解决方案V1.02019年 10月 9 日一、概述1.1 需求分析目前主要针对 HIS及 PACS两大应用进行建设，新项目第一阶段需要将 HIS,EMR,检验以及 LIS,RIS 进行整合；随着一分院各类系统数据存储量和数据调用频率的几何级增长，我们 注意到，医院的很多系统目前仍然单独部署在X服务器内置硬盘上，尚无较好的业务及数据冗余措施，这意味着医院数据中心和 IT 系统面临着硬件规模的提升和软件更新换代的紧 迫性，这为 IT 预算本就有限的医院带来压力。同时，数据中心规模的提升也为医院 IT 运 维人员增加了管理的工作量病毒的破坏、软件的安装与升级、硬件的管理与维护等

2、等， 都给运维人员提出了更高的技术和专业要求。针对所出现的一系列问题， EMC团队和医院沟通后推荐目前业界最新的解决方案 建设新一代云数据中心。云计算能够实现资源共享，包括计算机硬件资源（如计算机硬件 设备、存储设备、服务器集群等）和软件资源（如机房要使用的各种应用软件和集成开发 工具）等，降低了运维人员的工作量。同时，通过云计算服务模式，医院的新数据中心不 再形成资源孤岛所有数据可以存储在云数据中心，各种应用软件运行于云数据中心， 这就降低了数据中心建设的成本。同时，由于安全隔离和多重权限的设置，数据的安全性 也能得到保障。本次项目规划中计划对后端 HIS及 PACS存储系统实施 新建和虚拟

3、化整合 ；同时为了保障 全院业务系统虚拟化的顺利推广实施，使工作在虚拟化平台上的业务系统都能高性能、稳 定可靠地运行，需要添置 高性能的存储阵列 以提供足够的 IO吞吐性能；在同机房范围内实 现数据中心内部的 双活 （未来可扩展到不同数据中心之间的双活），保证设备故障时数据 的高可用，以及应用的无缝透明切换系统，实现应用随时在线。同时，为保证数据在事故 发生时能实现快速有效的恢复，在本地部署 快速备份恢复系统 。鉴于此，本解决方案将提供以下特征和功能：自助服务和自动化资源调配多租户和安全隔离 安全性与法规遵从性 灵活性和服务保障 监视可用性和数据保护EMC 混合云解决方案支持客户构建可扩展的企

4、业级多租户基础架构，从而实现以下 优势：全面管理基础架构服务生命周期按需访问和控制网络带宽、服务器、存储以及安全性 由业务部门终端用户调配、监视和管理基础架构服务，无需 IT 管理员参与，最大 限度地提高资产利用率应用程序服务： 适用于业务关键型应用程序和新一代云应用程序的单个平台二、虚拟化方案整体介绍2.1 整体方案拓扑图及分析基于上述分析，我们给出医院整体方案拓扑图如下所示：方案中的存储部分 关键解决方案组件 包括：VMWare前端虚拟化部分EMC 统一存储 Unity 高性能解决方案EMC VPLEX业务连续性（双活）解决方案2.2 服务器虚拟化部分：2.2.1 设计和建设思路1、对于

5、HIS和 PACS核心应用以及其他业务系统均采用虚拟化部署方式，并且利用VMWare软件的高可用特性（ HA、 FT、DRS、vMotion 等技术）来保证这些应用系统的高可靠性及实 现双机热备等；2、医生和护士的桌面应用系统均采用虚拟桌面方式部署，即采用VMware vSphere 对服务器端进行虚拟化提供计算资源、采用 VMware Horizon view 进行桌面服务的交付；并且利 用 VMWare软件的高可用特性（ HA、FT、 DRS、vMotion 等技术）来保证这些桌面服务应用 系统的高可靠性、高性能以及计算和存储资源的平衡以提高整体资源的利用率。3、业务应用系统可靠、高性能的

6、运行是业务运营成功的保证，而保障这些需要一个完善 的覆盖虚拟资源（计算、存储、网络）的端到端的监控解决方案，从而可以及时的发现问 题和警告、修正问题、从而让系统可靠、高性能的运行。4、在医院信息化的过程当中，应用开发是需要开发和测试环境以让应用开发商更好、更 快地开发和维护相应的业务应用系统；所以我们将利用本次项目硬件环境构建一个满足小 规模开发测试环境。从上面阐述的内容，我们将得出我们的整体架构概览如下图所示：虚拟基础设施 的监控和运维管理核心应用区核心应用系统（数据库、中间件、 Web 等） :HIS 、 LIS 、 EMR、 BI 、 CDR等核心存储虚拟基础设施监控和运维 的监控和运维

7、管理3 台 4 路 x86 服务器，采用 vSphere 和 SAN 存 储技术提供计算资源和存储资源桌面云服务和开发测试环境开发测试环境VM VM VM VM VM VM VM VM VMVM VM VM VM VM VM VM VM VMVirtual SAN各个应用系统（数据库、中间件、 Web等） : 人财物、行 政、后勤、管理医保、直报等各种其它应用系统4台2路x86 服务器，采用vSphere 和SAN 存储技术提供计算资源和存储资源数据中心2.2.2 硬件基础设施的选型站在应用的角度，根据应用的行为、类型和数量、架构，以及依赖的数据库、中间件 等方面去考虑规划和设计硬件的选型，并

8、且我们将会采用虚拟化技术从而提高服务器的利 用率和整合率，以降低服务器的数量。核心应用区的硬件选型按照医院新数据中心计划部署的 HIS和 PACS等核心应用区的硬件选型我们将采用4路的 x86 机架式服务器，以及相应的 SAN存储（配置固态硬盘），并且我们都知道如果存 储设备采用了 SSD的话，将大幅提高数据库的 I/O 性能，当然数据库的性能决定权也不是 完全由 SSD来决定，对于查询来说（特别是小查询以及能够对到索引的查询）数据库的数 据缓存（即内存）中更加重要。所以对于核心应用区的硬件选型的话我们将采用 4路的 x86 机架式服务器，以及相应 的 SAN存储（配置固态硬盘）。并且我们也知

9、道x86 服务器的芯片 E7 48* V2 有很多型号，并且不同型号的价格和性能差距是巨大的，示例如下图所示，并且现在新版本的数据 库（例如 SQL Server 2012 ， Oracle Database 12C,SAP HANA ）要实现较好的性能都对芯 片的提出了较高的要求所以我们不可能采用廉价性能较差的 E7 48* V2 芯片，而是选择 一个性价比好的芯片。我们可以做个简单的比较：E7 4850 v2 vs E7 4870 v2芯 片类型Cach e 大小Syst em BusCores&Th read内存带宽价格总结E7 4850 v2247.212&246828

10、37虽然 4870 价格比较贵， 但是它的性能在采用一 些新版本的软件（例如 内存数据库）比 4860 要 高的多。并且 4870 芯片 的性能更强更好，可以 虚拟出更多高可靠，高 性能的 VM来支撑业务应 用的需要E7 4870 v230815&30854394所对相应的核心区的硬件选型如下：作用域类型配置数量核心应用区x86 服务器4U，4路机架式服务器，配置 4个 Intel E7 4870 v2 芯 片， 256G内存,2 块 SAS盘， 2块 HBA卡， 6个千兆或 2个 万兆以太网卡3虚拟桌面服务应用区的硬件选型我们还存在很多的终端用户业务应用系统，所以对于桌面应用区我们将

11、采用 vSphere 对服务器进行虚拟化提供计算资源、采用SAN存储提供存储资源从而给应用提供计算资源、和存储资源；并且利用 VMWare软件的高可用特性（ HA、 FT、 DRS、vMotion 等技术）来保 证这些桌面应用系统的高可靠性、高性能以及计算和存储资源的平衡以提高整体资源的利 用率。对于虚拟桌面 x86 机架式的服务器的芯片选择，我们将会选择性价比高E5 2670 V2的芯片。所对相应的桌面和测试开发应用区的硬件选型如下：作用域类型配置数量虚拟云服务和开发测试区x86 服务器2U，2 路机架式服务器芯片：配置 2个 Intel E5 2670 v2 芯片 内存： 256G内存（每

12、个 CPU Solt 配置 128G） 以太网卡： 6 个千兆或 2 个万兆以太网卡 磁盘： 2 块 SAS盘， 2 块 HBA卡42.2.3 虚拟化基础设施监控用户的业务应用系统可靠、高性能的运行是业务运营成功的保证，而保障各个业务区 域需要一个完善的覆盖虚拟资源（计算、存储、网络）端到端的监控解决方案，从而可以 及时的发现问题和警告、修正问题、从而让系统可靠、高性能的运行。所以我们必然需要 相应的统一监控解决方案来进行支撑，因此，我们建议采用vSphere with Operationsmanagement来进行，从而可以实时故障排除，如下信息所示：? 查看有问题的虚拟机和查看在 Gues

13、t OS 中发生了什么（例如哪些进程消耗资源等）确定出是哪个问题进程是根源以及把这个问题交给合适的团队去处理对于这方面来说我们需要做如下几个方面的监控和运维：1、就是发现现存的问题和风险，可以方便的找出问题的根源；从而让对出现问题的时候 排错更加方便、快速。并且能够对相应的优化提供建议等。从而能全方位了解和洞悉基础 架构及关键业务应用的性能、容量和运行状况；它的几个功能特性如下简要所示：运营控制面板：运营控制面板可提供虚拟基础架构的运行状况、风险和能效的概览视 图。运行状况和工作负载视图：快速发现异常、故障和可能影响基础架构性能和运行状况 的过重工作负载。工作负载详细信息视图：深入分析正在影响

14、虚拟机、主机、数据存储和集群的性能及 运行状况的因素。主动智能警报：自动化根本原因分析可针对正在形成的问题提供事先通知，以免终端 用户受到影响。2.2.4 产品配置 （ 推荐 ）硬件配置各业务区域硬件配置作用域类型配置数量核心业务区x86 服务 器4U，4 路机架式服务器，配置 4个 Intel E7 4870 v2 芯片， 256G内存,2 块 SAS盘， 2 块 HBA卡， 2 个万兆以太网卡3桌面服务区x86 服务 器2U，2 路机架式服务器芯片：配置 2个 Intel E5 2670 v2 芯片 内存： 256G内存以太网卡： 2 个万兆以太网卡2块 SAS盘， 2块 HBA卡4VMW

15、are 软件配置名称作用数量VMware vSphere with Operations ManagementEnterprise Plus 6.0对各个业务区服务器进行服务器虚拟化提供计 算资源，并利用它的高可用特性（ HA、FT、 DRS、 vMotion 等技术）来保证这些应用系统 的高可靠性、高性能以及计算和存储资源的平 衡以提高整体资源的利用率，从而降低服务器 数量以及降低运维成本，同时可对数据中心虚 拟机运行状况进行监控和性能分析、提供容量 管理和优化能力。12VMware vCente Server 6.0 标准版单一控制台统一管理数据中心内的所有vSphere 主机和虚拟机1V

16、Mware Horizon view 6.0 高级版提供统一的虚拟桌面交付和终端用户管理1502.3 存储部分：上述拓扑图的 数据存储部分整体思路 大致为：服务器虚拟化，桌面虚拟化操作系统映像数据及医院信息系统基础架构整合 与优化 - 高性能存储架构 VNX5600 存储高可用与双活数据中心 EMC VPLEX桌面虚拟化个性化用户数据以及 LIS,RIS,PACS 等系统非结构化数据存储 - -EMC Isilon数据备份与恢复 EMC DataDomain+NetWorker+RP4VM以下我们针对方案中各个关键部分进行详细阐述如下：2.3.1 前端虚拟化数据及医院信息系统基础架构的整合与优

17、化医院信息系统通常由两大系统组成，即 HIS 系统和 PACS系统，同时并存多类重要 系统，诸如 LIS,RIS,EMR 等。在医院中， HIS 和 PACS等系统是分开建设和维护的。随 着医院信息化程度的不断深入，为了简化 IT 流程，提高医疗效率，就需要将这两个原 本相对独立系统有机的融合到一个完整的医院信息管理平台中。这就使得越来越多的医 院开始考虑将 HIS 系统与 PACS进行整合，并交由医院信息中心统一建设和维护。整合后的医院信息中心将为数字化医院提供HIS、LIS 、CIS、EMR、RIS、PACS等等业务系统，为了确保整个系统能够提供最快的响应速度、最大的数据吞吐、最安全的数

18、据保护。这就要求医院信息中心建立一套先进的存储系统，为医院的各种业务系统提供 最安全、最高性能的医院信息基础架构平台。通常情况下， HIS、LIS 、 EMR、RIS、PACS、EMR等系统是在不同时期分步建设的， 一般都会建立独立的应用服务器系统环境和存储系统环境，这就造成服务器及存储资源 的浪费，同时增加了整个系统的维护难度，增加了业务系统宕机的风险。虚拟化环境则包括服务器虚拟化以及大规模的前端虚拟化桌面，此类应用也对性能 有着非常高的需求，尤其面临诸如启动风暴，病毒扫描以及更新等海量 IO 需求，需要 后端存储提供高性能，高可靠的应对；根据数字医院的各应用系统对存储设备性能要求的不同级别

19、，将不同的应用系统采 用不同的部署方式：HIS、EMR、LIS、针对实时响应速度要求最快的基于数据库应用的业务系统，如RIS、 PACS等系统，采用 FC-SAN进行链接，提供最高的主机访问速度。 服务器虚拟化及桌面虚拟化操作系统映像需要快速响应，建议部署在阵列的闪盘 上，以实现高性能； 虚拟化桌面中的个性化用户数据可部署在大数据横向扩展的集群 NAS Isilon 存储 上，实现性能和成本的最佳组合； 针对响应速度要求一般，且压力不大的系统如门户网站、电子邮件、OA 等应用，可以通过采用虚拟化的技术将这些业务系统进行服务器虚拟化，并将此类数据部 署在 Isilon 上，在确保主机访问性能的同

20、时，最大限度的节省成本。PACS系统中拥有千万级别的有海量医学影像文件，采用NAS 功能，通过 CIFS 及NFS 等文件传输协议，在提供文件共享服务的同时，节省了大量的服务器硬件设 备投入；对于上述高性能需求，我们建议采用EMC全新一代统一存储 VNX5600作为基础架构，提供高性能，高可靠及极简管理的数据存储服务；2.3.2 存储高可用与双活数据中心（ VPLEX虚拟化存储引擎） 随着医疗服务业务的进一步发展，医疗信息系统要求提供 7*24 小时的高可用性服 务，业务运行不允许中断，系统一旦停机会给医院造成巨大的损失。为了应对系统停机、业务中断等风险，多数医院建设了容灾数据中心，传统的以数

21、 据复制技术为基础的多数据中心架构均以灾难情况下的站点整体切换为第一目标，这种 技术强调灾难情况下的站点恢复能力，但往往由于底层数据复制配置、网络环境、相互 依存服务等方面的限制，无法顺利实现单个业务应用系统或主机的透明切换和迁移；另一方面容灾站点的服务器、存储、网络等资源长期处于闲置状态，并且长期占用 机房场地并耗费大量能源，所以大部分医院并没有建立一个高效的容灾机制，一旦应用 系统或机房硬件出现故障，将会造成业务中断，影响医院运营。如何构建一个在发生故障时提供保护并使关键应用程序保持在线，尽可能减少人工 干预的高可用性解决方案，成为本方案的最大挑战。针对以上需求， EMC推荐采用以下数字化医院存储高可用与双活数据中心解决方案， 确保当单个系统或整个数据中心出现故障时，最大限度减少数据的丢失量（包括 RPO=0），最快速度的恢复关键应用系统（ RTO接近零），提高信息系统的整体服务级别。EMC VPLEX存储高可用与双活数据中心解决方案用于在数据中心内、数据中心之间 进行信息虚拟化、访问、共享和迁移。本地存储高可用：在数据中心内提供存储间的高可用和透明协作，适用于联合 EMC和非 EMC存储的解决方案。 VPLEX Local 用于管理单个 VPLEX 群集内各存 储阵列间的数据移动和访问，配置定义为有一、二