超融合架构在医院信息化建设中的应用VIP

1、超融合架构的发展历程、技术原理、应用场景和规划建议超融合架构分析及在医院信息化建设中的应用探索1.超融合的技术背景2.超融合的技术路线3.超融合在医院的应用探索CONTENTS超融合的技术背景融合，超融合超融合定义超融合是超融合基础架构（HCI：Hyper-Converged Infrastructure）的简称4Gartner：HCI是一种以软件为中心的体系结构，将计算、存储、网络和虚拟化资源（以及可 能的其他技术）紧密集成在单一的供应商提供的一台硬件设备中。IDC：超融合系统是一种新兴的集成系统，其本身将核心存储、计算和存储网络功能整合到 单一的软件解决方案或设备中。NUTANIX：在同一

2、套单元设备中不仅具备计算、网络、存储和服务器虚拟化等资源和技术， 而且还包括缓存加速、重复数据删除、在线数据压缩、备份软件、快照技术等元素，而多节 点可以通过网络聚合起来，实现模块化的无缝横向扩展，形成统一的资源池。 发展历程5超融合2007年2012年 产生背景IT基础设施多是为专项业务准备，动态分配难数量越来越多，非核心应用资源利用率不高传统架构扩容成本高基于互联网应用、大数据需求系统上线周期长，部署慢数据中心空间资源有限服务器虚拟化存储虚拟化网络虚拟化SSD、10Gb、40Gb以太网云计算、分布式用户痛点技术发展6 架构对比物理融合 VS 分离管理融合 VS 分离分布式存储 VS 集中式

3、存储通用硬件 VS 专用 硬件万兆以太网 VS 光 纤交换机7超融合架构图传统架构图 成本及性能对比00.20.40.60.811.2硬件成本时间和人力成本运维成本能耗传统架构 超融合0100000200000300000400000500000600000传统中端存储超融合单节点超融合10节点8K随机读写性能IOPS8-数据来源：超融合技术白皮书，中国超融合产业联盟，2018年7月超融合的技术路线软件定义计算、软件定义存储 技术要素软件定义计算：主要指服务器虚拟 化技术，将分布式的主机组成计算 资源池供虚拟机使用软件定义存储：利用分布式存储软件将主机上的硬盘组成共享存储池软件定义网络：主要指

4、SDN、NFV 技术，利用软件模拟交换机或路由 器，负责虚拟机之间或虚拟机与外 部的网络通信10 技术架构CPUMemorySSDSASSATAGPU服务器虚拟化分布式存储网络虚拟化虚拟机虚拟存储虚拟网络设备资源管理监控告警日志管理异构管理群集管理资源分配11集中管理层虚拟资源层技术实现层硬件资源层 软件定义计算超融合架构计算资源是通过服务器虚拟化技术实现的，是超融合的核心组件HYPERVISOR（eg：ESXi）CPU、Memory、NIC、DiskVMVMVMVMCPU、Memory、NIC、DiskVMVMVMVMHYPERVISOR（eg：VMware workstation）Host

5、 OS12 软件定义计算目前，可选择VMware vSphere、MicroSoft Hyper-v或KVM等Hypervisor优点缺点适用场景成熟，稳定，兼容性高成本高混合虚拟化环境相对成熟，对Windows支 持最好Linux虚拟机效能偏 低Windows虚拟机为 主免费，Linux内核的一部分，对内核的利用更好版本太多，自主开发，稳定性偏弱Linux虚拟机为主，考虑成本13 软件定义存储超融合架构中，使用软件实现所有的存储功能，将一组群集内的节点组成一个 统一的分布式存储平台，向上提供存储空间SSDHDD虚拟存储管理虚拟存储管理虚拟存储管理分布式存储系统node1node2node3S

6、SDHDD14SSDHDD15 软件定义存储分布式存储系统能够将数据分布到多个节点，并且在节点间实现负载均衡哈希分布顺序分布分布式存储系统通过复制协议将数据同步到多个节点，并确保数据一致性强同步复制异步复制Paxos 协议分布式存储自动容错租约协议CAP理论 数据分布数据切片切片切片切片切片HASH&CRUSH映射关系主存储区域备存储区域Duplicate16 I/O路径读请求虚拟存储管理层分布式存储服务SSDHDD虚拟存储管理层写请求分布式存储服务HDDSSD分布式存储服务HDDSSDServer17Server读I/O流程写I/O流程18 Cache机制超融合架构中采用多级Cache机制提

7、升存储资源I/O性能MemorySSD HDD介质类型4k随机写IOPS4k随机读IOPS1M写带宽1M读带宽平均时延SAS180200150MB150MB3-5msNL-SAS100100100MB100MB7-8msSATA10010080MB80MB8-10msSSD盘70K40K500MB500MB1msSSD卡600K800K2GB3GB1ms 软件定义网络网络虚拟化的一种实现方式，核心是通过将网络设备的控制面与数据面分离，实现网络的统一控制DPDP控制平面（Control Plane）数据平面（Data Plane）CPDPDPDPDPDPDP19 分布式虚拟路由Switch超融合

8、平台node2VMVMVMvswitchnode3VMVMVMvswitchnode1VMVMVMvswitch20 组网千兆管理网络千兆业务网万兆存储网络VMSSDHDDHYPERVISORNICCPUMemorySSDHDDHYPERVISORNICCPUMemorySSDHDDHYPERVISORNICCPUMemory21 计算与存储资源整合（一）22HypervisorSSDSCSI ControllerSSDHDDHDDHypervisorSSDSCSI ControllerSSDHDDHDD存储服务运行于 Hypervisor 上独立的虚拟机里分布式存储服务VM分布式存储服务VM

9、 计算与存储资源整合（二）23Hypervisor分布式存 储服务SSDSCSI ControllerSSDHDDHDDHypervisor分布式存 储服务SSDSCSI ControllerSSDHDDHDDVMVMVMVMVMVMVMVM存储服务作为内核模块运行在 Hypervisor 内部超融合在医院的应用探索业务场景，综合成本、性能、稳定性等25 现状信息系统多HIS、LIS、PACS、EMR等HRP、BI、OA等数据类型多、数据量大结构化数据、影像数据、文本、图片、音视频等每年上百TB级增量服务器虚拟化技术已经应用物理机+集中存储架构迁移到虚拟化主机+集中存储架构数据中心建设26 业

10、务场景OLTP实时交易型数据库业务专有硬件的RAS特性，专有操作系统相比PC服务器指令集精简专业超融合架构计算和存储占用CPU/内存/网络等物理资源数据一致性管理对物理硬件有特殊访问需求的应用如需要USB加密狗的设备、特殊的串行或并行加密设备27 业务场景新建虚拟化环境，支持按节点随时扩容现网虚拟化平台改造医院现有虚拟化应用，后端使用传统的集中共享存储，可使用超融合架构私有云场景超融合基础架构全面集成虚拟化软件，可以支持多种虚拟化平台备份恢复分布式存储的在线备份技术，与传统的备份策略互补开发测试环境部署28 需要考虑的问题结合医院业务规模现状业务场景分析超融合技术路线选型选择纯软件还是一体机选择企业级产品还是开源应用产品可靠性，POC性能测试，Linux（FIO），Windows（IOMeter）备份与容灾，支持业务连续性系统开放性及可扩展性系统