人民医院双活数据中心解决方案0904

1、江夏区第一人民医院双活云数据中央解决方案华为技术二.一四年九月一、概述数字化医院是我国现代医疗开展的趋势. “数字化医院是指将先进的网络 及数字技术应用于医院及相关医疗工作,实现医院内部医疗和治理信息的数字 化采集、存储、传输及后处理,以及各项业务流程数字化运作的医院信息体系.“数字化医院是由数字化医疗设备、计算机网络平台和医院业务软件所组成的 三位一体的综合信息系统.数字化医院工程表达了现代信息技术在医疗卫生领域 的充分应用,有助于医院实现资源整合、流程优化,降低运行本钱,提升效劳质 量、工作效率和治理水平.信息系统建设作为医疗行业信息化的核心内容,在近几年的开展中经历了不 同的阶段.随着国

2、家新医改方案的实施,对国内传统医院信息系统开展带来前所 未有的机遇与挑战,现有的信息系统已难以全面适应医院的需求.因此,一个全新的数字化医院解决方案是当前国内医院信息化行业的迫切需求.二、工程需求分析医疗行业信息系统中最重要的是信息,包括病人临床信息和医院治理信息 等.医疗行业IT部门面临的最明显挑战是由信息数字化造成的信息量持续增长 带来的,这些增长来源于：? 每个医疗过程涉及大量图像加上每年要执行大量扫描,使得存储的医疗 记录以超过70%的年增长率在增长；? 更多类型的数据：财务、临床、图像治理,结构化数据如数据库及 非结构化数据如数字影像、报告、视频、演示文稿等；? 更多用途的数据：HI

3、S、EMR/EHR PACS知识治理以及数据挖掘? 更多设备产生的数据：药征、患者监视、仪器? 更多治理法规：国家医疗记录保存要求2.1 医院常用业务系统需求分析医疗行业中不同业务应用系统的需求不尽相同.我们以医院的两个最有代表性的应用为例,分析其来自医院业务的需求：HIS/EM繇统- 随着就诊人数的增长,需要保证系统的性能满足业务开展的需 要；- 需要满足7x24小时高可靠运行的业务连续性要求；- 需要保证数据的平安性和可恢复性, 防止因数据丧失引起的医疗 纠纷；PAC僚统- 如果仍然采用随影像设备配置的功能简单的医疗影像系统,如何实现全院影像信息共享和查询- 如果实施了全院PACS系统,那

4、么带来数据量的快速增长,如何做 到限制本钱、同时提供数据的共享和快速查询- 需要满足7x24小时高可靠运行的业务连续性要求；- 需要保证数据的平安性和可恢复性, 防止因数据丧失引起的医疗纠纷；医疗行业其他应用系统还包括：LIS、医保、银联前置机、合理用药、知识 库、排队叫号、病人查询系统、 OA杀毒系统、文件效劳器、 WEB Email等.如今,随着医院不断有新的应用系统上线,数据呈级数增长,原有的系统迫切需要扩容升级.由于医院内的 HIS、PACS和电子病历等系统是在不同时期分 批建成的,导致各系统的数据处于分散存储状态.不仅如此,每个系统所采取的 存储方式与存储介质也各不相同,而且有些存储

5、系统已经无法满足业务不断开展 的需要.随着上述系统应用规模的不断扩大,在数据治理方面的问题日益凸显出来, 主要表现为：容量缺乏,数据调用不便；系统结构相对落后,系统稳定性有待提 高；最后,分散存储的模式,严重影响了数据资产的治理效率.总体来讲,医疗行业信息化的关注点在于：如何满足业务连续性要求- 高性能- 效劳不停顿- 数据不丧失如何解决数据容量迅速增长带来的本钱、治理等问题如何解决应用系统不断增加带来的本钱、治理等问题2.2 需求分析小结随着医院信息化进程的逐步深入, 医院部署的的应用系统越来越多, 环境也 变得越来越复杂,这无形中增加了 IT人员治理维护系统的难度.同时,随着应 用系统的不

6、断增加,数据也相应大量增长,这就给原有的信息根底架构提出了更 高的要求：?提升系统数据整体平安性,防止因数据丧失导致的公共事件发生?平滑的提供更大的存储空间?提供更快的数据响应速度?提供更大的数据吞吐水平?提供灵活的资源调配水平包括效劳器和存储并且,随着信息系统在医院教学和治理中的重要性越来越高,信息主管部门 越来越多的关注在：?如何解决应用系统和数据容量迅速增长带来的问题：利用率降低本钱不断增加治理越来越复杂等?如何满足关键应用系统的业务连续性要求关键系统高性能关键效劳不停顿关键数据不丧失三、双活云数据中央整体解决方案随着信息化技术的飞速开展,信息系统在各种行业的关键业务中扮演着越 来越重要

7、的角色,信息系统业务中断可能导致重要数据丧失并对客户造成巨大 的经济损失,因此,保证业务连续性是信息系统建设的关键.同样对于医疗系 统而言,随着医疗效劳业务的进一步开展,医疗信息系统要求提供7*24小时的高可用性效劳,业务运行不允许中断,由于系统一旦停时机给医院造成巨大 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央,试 图以此保证关键应用系统的业务连续性.传统的灾备部署方式为一个数据中 心、一个灾备中央,灾备中央平台处在不工作状态,只有当灾难发生时,生产 数据中央瘫痪,灾备中央才启动.这种灾备系统仍然面临以下挑战：当数据中央设备故障或者遭遇供电故障、 火灾、洪灾、地震等

8、灾难时, 需要手动将业务切换到灾备中央,业务中断时间长,无法保证业务连 续运行.灾备中央不能对外提供效劳,容灾站点的效劳器、存储、网络等资源 常年处于闲置状态,资源利用率低,并且长期占用机房场地并消耗大 量能源.另在灾难备份与恢复行业国家标准?信息系统灾难恢复标准?中,将信息 系统的灾难恢复水平划分为了 6级,明确了 RTO/RP如灾难恢复水平等级的关 系,在最高级第6级中要求RPO=0 RTOE分钟级内.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.3.1 双活云数据中央建设方案图一：双活云数据中央建设组网图数据中央1敖

9、盟中央2* 誉誉誉二川餐二55 H*4如“速 C 3s 10R5鹿 HA) aJi mM- -1_HJ'一 工d3.2 方案说明华为存储双活解决方案架构如上图所示.两个数据中央分别部署存储阵 列、虚拟化智能存储VIS以及多台ESXi主机.其中,VIS组成4节点集群, 存储阵列均由VIS集群接管,ESXi主机组成VMware vSphere集群.方案采用VIS镜像卷技术,实现两中央数据的实时同步；利用VIS共享卷 技术,为上层应用提供可跨站点访问的共享数据卷,实现 VMware集群的跨数 据中央HA和DRS在后端核心存储系统选型上,建议使用华为高可靠、高性能和高扩展水平 的Oceanst

10、or T系列存储系统来存储医院数据中央的所有数据,分别通过两台 卜纤交换机形成全冗余组网架构.根据未来的规划,本次配置二套核心存储, 每套含 18 块 600GB 15K SAS®盘、12 块 3TB 3000GB 7.2K RPM NL SAS和 4 块100GBSSD®盘,其中SASffi SSD性能磁盘用于存放 HIS、LIS、EMR PAC 在线以及虚拟机的数据,大容量 SATA®盘用于PACS勺近线、归档数据.在数 据保护方面,配置一台HDP-体化备份设备进行数据快速备份和定期备份.,效劳器设计传统业务大局部是业务独占效劳器,形成各个割裂的业务系统,为了

11、更 好的解决通常“烟囱式建设方式带来的弊端,采用基于“云计算技术的服务器虚拟化架构解决方案.该方案可以实现：? 效劳器整合和根底架构的优化；? 降低物理效劳器采购本钱和能耗；? 增强数据中央的业务的弹性部署；? 业务系统快速上线；? 增加应用系统的可用性并改善业务连续性；本次工程,在两个数据中央分别部署 2台8路高性能物理效劳器,安装 Vmware虚拟化软件,将两个数据中央的 4台效劳器配置成为一个VmwareH糜 群,能够支持5080个医院应用系统的正常运行,最有效的利用效劳器资源, 节省采购和运维本钱,降低治理复杂度.同时在构建的VmwareHAi群中,任何 一台物理效劳器发生故障,该效劳

12、器上的虚拟时机平滑迁移到其他的物理效劳 器上,保证了医院业务系统的稳定运行.1存储设计1)跨中央数据保护存储双活解决方案必须保证任一数据中央发生灾难时,另一中央有相同数据可供访问.方案利用 VIS镜像卷技术,保证两个数据中央存储阵列之间数据 的实时同步.由于VIS镜像卷技术对主机层透明,当任一存储阵列故障时,镜 像阵列无缝接管业务,数据零丧失,业务零中断.VIS镜像卷配置对象关系图如下所示.图二：VIS镜像卷逻辑对象关系图主机主机盘镜像卷 镜像卷 资源池 镜像数据盘 差异位图盘VIS镜像的写I/O流程如下：1写请求到镜像卷；2镜像卷将请求复制为两份下发到两中央的镜像数据盘；3镜像数据盘返回写操

13、作完成；4镜像卷返回写I/O操作完成.VIS镜像的读I/O流程如下：1读请求到镜像卷；2镜像卷根据读策略下发请求到其中一个中央的镜像数据盘;3镜像数据盘返回读数据；4镜像卷返回读数据.当单阵列或单数据中央故障时,镜像卷选取正常数据中央的阵列响应主机I/O,并采用差异位图盘记录故障期间数据的变化情况,待故障修复后同步增量数据,降低同步过程的时间本钱和带宽本钱.而且,VIS虚拟化智能存储系统对于后台的存储系统上的数据卷只是进行封 装、镜像,并不对数据卷进行格式的转换,所以即使发生万分之一的情况 VIS 采用集群架构设计,本身具有很高的可靠性,两个数据中央的配置双限制器的 VIS虚拟化智能存储系统发

14、生故障,通过在 SA滋换机上进行Zone的设置,让 效劳器直接访问后台的存储系统,仍然能够保证医院业务系统的正常运行.2） 跨中央存储双活访问存储双活解决方案要求提供双活的存储架构,所有存储节点可并发响应主机 I/O请求.方案利用VIS集群技术提供双活的系统架构,最大支持 8节点的跨数 据中央VIS集群,每个节点以共享卷方式向应用效劳器提供无差异的并行访问 空间,且并发处理应用效劳器的I/O请求,各节点间互为备份,均衡负载.其工 作原理如下列图所示.图三：VIS集群工作原理与故障切换跨站点存储双活访问应用系统主机层vis集群故障切换两数据中央各VIS节点间通过心跳网络进行通信,传递集群治理信息

15、和业务 调度信息.该设计具有以下优势:高可用性当一个或多个VIS节点发生故障时,剩余节点会快速地感知并自动接管故障 节点的业务,保证业务连续运行.均衡负载通过持续监视主机到VIS各节点的路径,将I/O请求平均分配到各路径,优 化系统的整体性能.在线扩展支持在线动态扩展节点,新增节点参加时,自动检测和同步相关的配置信息, 便捷地完成集群的节点扩展,整个过程不影响现网业务的运行.3） 本地数据保护医院信息系统中存储的患者诊疗数据和医院应收治理数据,无论是现在还是将来,数据和应用平安和可靠对于它来说都是第一重要的.引起数据丧失的原因很多,备份系统解决的问题主要在：硬件故障造成的数据丧失应用程序/数据

16、库损坏造成的数据丧失人为错误造成的数据丧失黑客攻击/病毒感染造成的数据丧失软硬件系统升级与维护前的数据备份为防止以上问题造成的数据丧失,建议对医院信息系统的核心应用系统进 行细粒度快照保护和定期备份,并定期进行数据恢复验证测试,保证备份数据 的可恢复性.快照数据保护：当遭遇病毒攻击或人为误操作等异常时,数据中央的数据可能被破坏.为了 实现快速数据恢复,华为存储双活解决方案采用 VIS虚拟快照技术,在操作前对 现有数据卷激活快照,实现本地数据保护.虚拟快照采用写前拷贝(COWV技术,仅将变化的数据拷贝至快照卷,系统 资源占用少.当原卷数据被错误修改或删除,需要进行恢复时,采用快照对原卷 进行回滚

17、,实现数据恢复,并且,快照卷可分别映射给主机进行数据测试和挖掘, 不影响生产业务.结合华为Ultra APMK件,激活快照前触发数据库完全检查点, 待数据下盘完成后,激活快照,保证快照数据完全满足数据库的一致性要求, 快速拉起数据库定期数据备份：快照能实现数据的快速备份和恢复,但由于快照是基于阵列LUN的,当该LUN 出现故障或者所属阵列等出现故障时, 快照也将失效,为防止这些故障导致的数 据损坏或丧失,推荐采用HDP&份一体机实现数据中央的整体 定时逻辑备份,实 现关键应用系统HIS、EM您的在线备份.软硬件配置说明序 号工程型号描述数量1Tecal RH5885 V2(8 路效劳器

18、)8路高性能效劳器2CH91M07RGPU0Tecal RH5885 机箱模块8P-主节点,8HDD+4*GE 接口2CH91M18RGPUTecal RH5885 机箱模块(8P-从节点,8HDD+4*GE 接口 )2IT1MP2KM2000W 白金交流电源8CH910RMRMC00RH5885内存板16CQPI4X800高速电缆-Xcede QPI总线电缆-1.1m-2*(Xcede4pair*8)-(52*(1P+2C)*30AWG)-2*(Xcede 4pair*8)-带导向和金属外壳,插耗小于-8EX86XE703X86series-FCLGA1567-2000MHz-1V-64bi

19、t-130000mW-WestmereXeon E7-8850,10 Core- 商用计算机专用16N00DDR317通用内存-DDR3 RDIMM-16GB-240PIN-1.5ns-1333000KHz-1.35V-ECC-all product-2Rank(1Gx4bit)-Height 30mm32BC1MSHDSAS03通用硬盘-900GB-SAS 6.0Gb/s-10000rpm-2.5"-64MB及以上-热插拔-内置式-拉手条32CH9100RAID008 端口 raid 卡-6Gb/s PCI Express SATA and SAS RAIDController-P

20、CIE 3.0 X84EBATTERY1蓄电池-锂离子电池-LSIiBBU09-1.5V4CH9100HBAB00Qlogic HBA 卡,双端口,8Gb FC, PCIE 2.0x4, 半高4EGUIDER00滑道488121KKGRH5885 V2实施效劳-工程效劳4小计2VIS6000T虚拟智能存储 V200R003虚拟智能存储云存储系统VIS-2N-192GB-ACVIS6600T业务限制单元含华为存储虚拟化系统限制软件,2节点,交流,192GB缓存,2*4*8G FC,2*4*GE,含2节点集群License,SPE61C02002LPU4F8-V4*8Gbps Fibre Chan

21、nel I/O模块(4 端 口)4LPU8I1-V8*1Gbps Ethernet Switch 模块(8 端 口)2SS-OP-D-LC-M-3光跳线-DLC/PC-DLC/PC- 多模-A1B-2mm-3m32LIC-VIS6000T-ISM01集成存储治理软件-VIS设备治理License1CLOUDSERVICE-SERCloud Service远程维护治理1LIC-VIS6000T-HAC01集群扩展2节点以上288121XQXVIS6000T实施效劳-工程效劳2小计3S5500T(V200R002)(双活存储)核心存储设备S55-35-2C32GS5500T限制框2U,3.5&qu

22、ot;,双控,交流,32GB缓存,8*8G FC,含华为 阵列限制系统软件,SPE31C02122SAS600-15K-1600GB 15K RPM SAS 硬盘单元(3.5")36NLSAS3T-7.2K-23000GB 7.2K RPM NL SAS 硬盘单元(3.5")24SLC100-S-5100GB HSSD SLC SAS 硬盘单元3.5",含华为HSSD 限制器 系统软件8DAE12435U4-AC-3DAE12435U4 硬盘框含华为SAS带内治理软件,4U,3.5寸,交 流,SAS级联模块,不包含硬盘单元4SS-OP-D-LC-M-3光跳线-DLC/PC-DLC/PC- 多模-A1B-2mm-3m16mini-SAS-3高速电缆-MiniSAS 外部电缆-3.0 m-(External Mini SAS 26 PinPlug)-(28AWG*8P 黑(S)-(Exte