超融合北京医疗案例

超融合北京北京大学口腔医院第三门诊部项目背景：北京大学口腔医院第三门诊部是北大口腔医院第三个独立的分支机构，是以口腔综合治疗为特色，同时还承担一定教学和科研任务的口腔专科诊疗机构。随着医院业务的不断发展，计划2018年初进行数据中心改造升级，涉及医院的核心业务如创业的HIS和CT系统等，使用新采的服务器上线一批应用软件，并将原有老就服务器进行替换，保障业务系统的持续平稳运行。但在上线业务系统的架构选择上面临众多挑战，传统架构的数据中心架构多为“单机单用”或“专机专柜”等，业务系统的承载依靠大量硬件的堆叠起的烟囱式架构。因此传统架构的数据中心在新上业务时不仅需要考虑硬件资源的服务器、存储设备和网络交换设备，同时需要考虑业务的安全和性能负载需求，并且需要为至少近1年的业务发展留足资源和网络性能空间，更要为后期业务的扩容和新上应用规划好整体架构。问题与痛点：投入高但回报率低：传统方式进行架构部署，不仅仅要不断地进行各种设备的堆叠，而且为了考虑业务负载突发等状况，通常采用“超配”原则，导致硬件资源明显高于业务运行需求，利用率一般低于20%，浪费严重，投入回报低。基础硬件存在隐患，业务稳定性差：基于X86的系统应用一般采用传统的单一部署模式，无法避免断电、硬件故障等因素带来的应用停机、下线风险。若采用双机模式则需要追加双倍以上的成本投入。又由于硬件设备往往同批次进行采购，同时故障的风险仍无法有效规避，且会极大地增加网络的复杂程度。业务上线慢，无法及时交付：新业务的交付需要经历规划、采购、实施、试运行等诸多流程，业务上线的周期长，无法实现互联网+时代业务快速上线的需求，直接影响医院基于IT系统运营的有效开展，制约医院业务的快速发展。资源扩展能力较差：当业务出现性能瓶颈时，一般是使用“高性能设备”替换的方式，投入与产出比差，同时需要进行应用的重新迁移和部署，导致业务中断，难以进行弹性的平滑的资源扩展。深信服解决方案及价值：解决方案：核心交换机核心交换机■■■TOR交换机1（运行业齐网.管理网、VXLAN通信网〉管理矗业從VXLAN网络虚拟存错阿络（aSANJ数据中心计划使用多台第三方服务器实现硬件资源池构建，通过部署超融合系统软件实现服务器虚拟化、存储虚拟化、网络虚拟化以及网络安全虚拟化，承载现有的业务系统和网络安全单元。将业务系统以虚拟机形式，在超融合架构中进行部署，平台内部虚拟机之间通过虚拟化网络解决业务系统的网络要求，并通过虚拟防火墙、虚拟vpn等等满足安全隔离要求。通过存储虚拟化，借助每台服务器自带的磁盘，构建统一的虚拟存储资源池，满足业务系统对数据容量和IO性能的需求，并能实现业务的增长和平台性能的线性扩展。方案价值：资源整合：业务运行在超融合架构的虚拟服务器之上，一台硬件服务器可运行多个业务，充分整合资源，提升服务器资源利用率，降低硬件投入和机房环境投入成本。简化运维：通过统一可视化的web平台实现计算、存储、网络、安全、业务的运维管理，极大简化传统架构的运维难度，使IT能够解放更多精力投入到业务增值的工作之中，促进医院的业务发展、提升竞争力。提升业务性能:通过数据分层、读写缓存技术实现数据交付过程的10性能大幅提升，有效提高核心业务的响应速度，减少病患等待时间。业务稳定性：超融合架构具有HA机制，当单个物理服务器出现故障时，依赖多副本的分布式存储技术，在保障数据不丢失的同时，可实现虚机飘逸到其他健康服务器运行，保障业务不中断。业务扩展性：当虚拟机资源不够时，可热添加CPU、内存、存储资源到虚拟机，不中断业务系统。当物理服务器资源不够时刻热添加磁盘、服务器到集群，同时保障业务系统不中断。业务负载：可通过针对不同业务部署虚拟负载均衡实现多个虚拟机之间的业务调度，通过负载算法实现业务交付的高性能。数据安全和存储扩容：通过存储虚拟化技术将所有服务器本地磁盘构建成一个资源池，实现按需分配。数据在存储时通过双副本机制存储在不同的服务器节点，避免单点故障造成数据的丢失。通过每个服务器配置的2块SSD实现读写缓存，最大限度施放核心存储的空间及10压力，保证核心业务运行。当存储空间不够时只需要横向添加硬盘或服务器即可平滑扩容。同时平台提供CDP数据连续性保护功能，可将数据备份到独立的存储设备是实现数据容备。网络安全资源虚拟化：当业务逐渐增多，安全管控变得逐渐复杂。通过网络功能虚拟化形态可在超融合平台运行虚拟路由器、虚拟交换机、虚拟防火墙、虚拟vpn、虚拟负载均衡等网络产品，简化机房环境和设备部署，减少硬件投入和空间占用，实现虚拟化环境内东西向流量的安全防护和业务的安全访问。不需要购买更多昂贵的硬件设备。一、中国人民解放军医学图书馆项目背景：中国人民解放军医学图书馆是于1990年由军事医学科学院图书馆和解放军总医院图书馆合并扩建而成，是目前全军规模最大的图书馆，是我国最大的生物医学图书馆之一。解放军医学图书馆的主要任务是为全军卫生系统提供医学文献信息服务，并开展医学文献信息组织、信息技术、数字图书馆等研究工作。目前，建立了集医学文献信息采集、信息组织、信息存储、信息发布和信息检索为一体的医学信息资源管理与服务平台，基本形成了以中国人民解放军医学图书馆为中心的全军医学文献信息资源保障体系，开展了书刊借阅、文献检索、科技查新、参考咨询、定题服务、音像视听、读者培训、文献复制、文献传递、馆际互借等多种文献信息服务。每年接待读者20余万人次，网站读者访问近400万人次。问题与痛点：硬件设备故障率不断升高：图书馆信息化系统建设到目前为止上线以来，处于全年无休的运行状态，由于使用的年限较长，服务器、存储、网络设备等硬件设备都出现了各种故障。尤其在近一年内，经常出现服务器RAID卡故障、内存报错、服务器蓝屏、硬盘告警、交换机端口出现错误码、转发性能下降等问题。同时在后续，图书馆将继续上线蛋白质研究中心系统、生物医学引文数据库等业务群，这些系统的上线将对现有信息系统架构带来更大的考验。基础架构扩展性差，面临发展瓶颈：当前使用的架构是服务器虚拟化加共享外置存储，随着业务的不断扩展，超融合的虚拟机的数量在不断扩展，原有的计算虚拟化解决了计算资源扩展的便捷性，但业务的不断增长也会对存储资源带来不断的压力。这是传统的外置存储所无法解决的。一方面业务量和数据量的增大导致存储阵列的数据读写性能越来越差，系统的可用性、可靠性降低，响应时间增长；另一方面，数据量的增大导致存储空间需要频繁地

进行扩容，然而传统存储架构在扩容时必须停机中断业务进行扩容，严重影响了业务的正常发展。整体架构运维复杂、效率低下：在传统架构下计算存储网络等资源要进行单独的管理，且需要专业的人员分别专门的维护。一旦现有架构中出现了问题，需要协调多厂家多位人员进行相应的运维工作，且很难进行准确的定位，排查纠错时间较长，效率低下，对业务的影响较大。杲绘曷tSK*钟J山粗咛林円供慢枫-1M5J杲绘曷tSK*钟J山粗咛林円供慢枫-1M5J［崖打lfl*IUfCil：HRFI7深信服解决方案及价值：解决方案：本次改造对解放军医学图书馆原有主干网络物理结构没有太大影响，主要改造区域在核心交换机以下的业务区，针对服务器、存储的架构做改造升级。A、aCloud虚拟化系统软件：包含服务器虚拟化、存储虚拟化、网络虚拟化功能模块，构成了超融合架构的系统软件。B、服务器：按照解放军医学图书馆现有的业务性能和资源要求，在内网业务区和外网业务区分别部署5台超融合系统宿主服务器。在内网承载军事综合信息网、项目系统、自动化管理系统、数据库等；在外网业务区承载网站、蛋白质研究系统、远程访问系统、采编流系统、查阅系统等。每台服务器提供两颗CPU,提供至少512G内存。部署业务系统后即便一台物理服务器宕机，超融合平台通过HA机制在保障业务不中断的同时，在另一台服务器上自动快速拉起故障服务器上的业务虚拟机，保障业务稳定性。故障的服务器更换后直接添加进集群即可。C、存储：图书馆以前是有服务器+外置存储的架构，而超融合架构下无需外置存储，通过虚拟存储技术整合服务器集群内的本地磁盘空间，构建虚拟分布式存储。每台服务器提供224TB的实际可用空间，将每个虚拟机的数据以双副本的形式存储在不同节点之上，避免单点故障、保障数据可靠性。在读写性能方面，通过每台服务器提供2块480GSSD构建分层式的度写缓存机制，有效提高数据读写的IO性能。在存储空间不够时，只需要在服务器集群中热添加磁盘或热添加服务器节点即可完成存储的扩容，通过平滑的横向扩容机制有效保障业务的连续性。同时，存储容量在扩容的同时SSD的缓存空间也伴随增加，能够保障存储空间和缓存空间同步增涨，有效避免传统存储架构下的IO瓶颈问题。D、 网络：在解放军医学图书馆内网和外网业务区的两个服务器集群，各需要四台接入交换机，两台交换机做主备运行超融合平台的业务通信网、集群管理网、vxlan网络；两台交换机做主备运行虚拟存储通信网。每台物理服务器需要配置4套网络：虚拟存储通信网（2*10CB）、业务通信网（2*10CB或2*1GB）、VXLAN网络（1*1GB）、集群管理网（1*1GB）。（集群管理网络：集群间心跳、管理、p2v迁移、备份（管理口接物理出口，备份到共享盘的情况下）都是通过集群管理网络来传输数据。虚拟存储通信网络：这里特指aSAN的数据通信，全部的写磁盘数据及部分读磁盘数据要通过此网络传输。Vxlan网络：东西向流量传输。如果所有虚拟机的网卡都是连接了物理出口，就没有东西向流量，vxlan网络实际用不上。如果虚拟机的网卡连接的是虚拟机交换机，它在跟外部通信时，就要通过vxlan网络，再转到虚拟路由器或物理出口。业务通信网络：南北向流量传输。作为物理出口，连接核心交换或路由，承载外部访问的业务流量。）E、 业务安全：在虚拟化系统平台内可为解放军医学图书馆的业务系统建立虚拟防火墙，保障业务免受黑客或者内部网络的僵尸病毒等威胁攻击。虚拟网络安全模块可有效解决虚拟化平台内部的东西向流量安全风险，避免攻击或病毒横向传播。方案价值：基础架构扩展性强：实现存储平滑扩容。aSAN存储虚拟化方案可以支持横向（增加服务器数量）、纵向（增加单台服务器的硬盘数量）等扩展方式，扩展简单且对业务运行不产生影响。只需将新的服务器加入原先集群即可实现扩展，扩展后可以实现容量和性能的同步扩展，目前最大支持64台服务器组建一个集群。运维管理简单便捷：部署了aNet之后，过去的接入交换机、路由器、负载均衡以及例如防火墙等安全设备全部通过虚拟化的方式运行在了服务器中。整个网络结构变得十分简单，且运维人员在管理后台即可实现所画即所得的部署，管理运维工作也十分简单便捷。机房投入成本低:存储虚拟化aSAN在硬件架构上会要求采用SSD双缓存方式，读和写都使用独立的SSD硬盘来实现，借助于SSD的高效缓存技术，可以让用户以较低的成本获得非常高的IO性能。此外，通过我们的算法优化，业务系统所请求的数据、绝大部分情况下都会直接读取到本地磁盘上的副本，从而使得存储的响应速度大幅提升，明显提升整体存储的IOPS性能。业务数据得到保护:采用多副本技术，在可靠性方面，虚拟存储把每份数据copy成多份副本进行多副本存储，虚拟化存储平台会把数据在不同的物理服务器硬盘里创建2到3个一样的副本。而且每一次数据的变化都会通过网络同时在aSAN的所有副本里进行同步，确保数据的一致性。二、北京京都儿童医院项目背景:北京京都儿童医院是继北京儿童医院、首都儿研所附属儿童医院之后的全市第三家大型三级儿童专科医院。设置了以呼吸哮喘中心、血液肿瘤中心、急重症中心、儿童保健中心为重点的36个临床、医技科室。随着医院业务的不断发展，计划今年在十月一国庆之后新上线4套应用软件，主要解决对外提供的web业务访问以及业务监控运维等方面服务。在新上业务系统的架构选择上，传统架构的数据中心在新上业务时不仅需要考虑硬件资源的服务器、存储设备和网络交换设备，同时需要考虑业务的安全和性能负载需求，并且需要为至少近1年的业务发展留足资源和网络性能空间，更要为后期业务的扩容和新上应用规划好整体架构。问题与痛点:投入高但回报率低:传统方式业务部署，需要购置新的服务器，同时涉及到配套网络交换设备、存储设备、安全设备及能源供给设备的调整，成本投入持续走高。考虑到业务负载突发等情况，通常采用“超配”原则，导致硬件资源明显高于业务运行需求，利用率一般低于20%，资源浪费严重，投入回报低。基础硬件存在隐患:基于X86的系统应用一般采用传统单一部署模式，无法避免断电、硬件故障等因素带来的应用停机、下线风险。而采用双机模式，需要追加双倍以上的成本投入，由于硬件同批次采购，同时故障的风险仍无法有效规避，且极大的增加的网络复杂程度。业务无法及时交付:业务交付需要经历规划、采购、实施、试运行等诸多流程，业务上线周期较长，无法实现互联网+时代业务快速上线的需求，直接影响公司基于IT系统运营的有效开展，制约公司业务的快速革新。

业务扩展能力差：当业务出现性能瓶颈时，无法进行弹性、平滑资源扩展，一般采用“高性能设备”替换“原有低性能设备”的方法，投入产出比差同时需要进行应用的重新迁移和部署，导致业务中断。深信服解决方案及价值：解决方案：扭融-^HypervisorCaSV+aNETtflSAN)超融合服务器资源池（最低两台起）Z存储网交换机…….：（运行虛扭融-^HypervisorCaSV+aNETtflSAN)超融合服务器资源池（最低两台起）Z存储网交换机…….：（运行虛拟存储通洁网）VMVMVMVMVMVMVM管廷呂业务&VXLAN网络 存储网第（aSAN^依据实际需求，现在本地机房建设超融合基础平台，数据中心计划使用多台服务器实现硬件资源池构建，通过超融合架构实现服务器虚拟化、存储虚拟化、网络虚拟化以及网络安全虚拟化，承载现有的业务系统和网络安全单元。将业务系统以虚拟机形式，在超融合架构中进行部署，通过虚拟化网络对业务系统，进行连接和安全隔离。通过虚拟存储组件，借助每台一体机自带的磁盘，构建统一的虚拟存储资源池，满足业务系统对数据容量和10性能的需求，并能实现业务的增长和平台性能的线性扩展。网络：通过两台千兆TOR交换机堆叠运行管理网、业务网、VXLAN网；配置两台万兆交换机做堆叠，用于搭建存储网，运行虚拟存储以及副本重构数据流，并保障高可用性。计算：本次方案拟采用两台第三方服务器搭建超融合平台部署业务系统，每台服务器配置两颗CPU,CPU要求支持VT,按照业务的内存要求，至少内存64G以上。存储：每台服务器要求配置一块128SSD作为系统盘，一块480GSSD作为缓存盘。每台服务器数据盘至少两块以上，推荐SATA盘。容量根据业务数据要求