医疗行业超融合架构解决方案

1目录 3 3 41.2.1业务背景分析 41.2.2业务痛点分析 6 81.3.1超融合架构概述 81.3.2先进性分析 9 1.3.4扩展性分析 1.3.5超融合架构优势 2.2设计原则 2.3超融合架构总体设计 2.4超融合架构业务设计 2.4.1业务迁移分析 2.4.2业务资源分析 2.5.1物理架构图 2.5.2计算资源规划 2.5.3存储资源规划 2.5.4网络资源规划 2.5.5安全和备份规划 22.6.1主要功能 2.6.2资源使用与管理 2.7超融合架构建设难点分析 2.7.1信息孤岛治理 372.7.2超融合系统性能优化和节点管理 382.8超融合架构技术路线设计 2.9超融合架构主流产品选型 2.10超融合架构成本管理 2.10.1直接成本 462.10.1间接成本 472.10.2成本概算 472.11超融合产品预算清单 503OA.排队叫号，蕊养点时间数据中心医院业务物理服务器+网络设备物理服务器+网络+虚拟化软件物理服务器+网络+软件(超融合架构)图：医院业务和数据中心进化关系4较多，对系统的扩展性和灵活性要求比较高，传统的IT发展需求。例如PACS系统，每天有接近TB级别的使用量，对系统的实时性要足新业务的快速增长。如果使用超融合系统，平均一个42U机柜的超融合服务器可以整合原有三个42U机柜的服务器和存储设备，可以极大的节约医院机房5对于一个1000张床位的中等规模三甲医院，年门诊量多达100多万人次，住院量4万多人次，年急诊量10万人次以上。支撑的医院信息系统数量会超过100存储设备+物理机集中化算资源存储资源池网络设备存储设备+部分物理机虚拟化6效率，缓解了IT建设面临的诸多压力。但是1、架构复杂，建设成本高2、存储系统扩展性差，利用率低基于服务器虚拟化+集中存储的系统架构，在扩展时，往往受到集中存储的73、基础扩展实施周期长服务器虚拟化+集中存储的模式下，如果对基础架构进行扩容，通常要考虑网络8超融合基础架构(Hyper-ConvergedInfrastructure,简称“HCI”)是指在网络设备9中式存储+网络设备模式，这种竖井式的架构往往需要针对不同的医疗应用系统比较项传统架构超融合架构备注95%业务场景存储架构万兆+分布式受限控制器根据节点数量线性扩展节点数量少性能会差数据保护副本策略分布式，自恢复能力强至少3节点架构限制，纵向扩展灵活性安装复杂，通常需要数天安装部署数小时内上线管理方式软硬件分离管理，多个管理系统统一使用云管理平台管理平台空间和能耗以上，能耗降低30%以上运营维护成本高，专人维护设备、运维人员减少，成本降低60%以上这些增加的设备只能满足一定数量级的数据需求，并不能提高系统性能，当维护人员配置不当时，会造成系统性能明显下降。新增设备安装部署工作量大，超融合无须停机便可无缝地添加其它超融合节点，从而线性地提高系统性能和数据存储，动态群集的方法使得计算和存储能够每次扩展一个节点，因此无须过度部署基础设施，使系统扩展不存在任何不确定性。目资源虚拟化、统一管理自动部署和运维存储设备+部分物理机物理设备计算网络计算网络存储2、VDI(虚拟桌面)。在虚拟桌面(VDI)应用方面，由于各种应用部署在单一的共享资源池里，供可能。而且采用SSD加速的分布式存储集群可以保障足够的IOPS应对VDI3、备份恢复4、开发测试私有云综合以上需求分析，结合目前医疗行业数据中心的演进方法论及最佳实践，数据中心第二期建设，在管理上，需要实现高度自动化的业务部署和运维。通过超融合系统的建设，最终可以实现全软件定义的数据中心。有效整合服务器、存储和网络等资源，最大效率的利用硬件设备，满足新的医疗信息系统各项业务的性能需要。同时还可以对数据中心硬件设备进行有效管理和监控，降低运维和管理成本。2.2设计原则在方案设计中我们将遵循以下总体原则：1、以医院业务需求为导向超融合架构最终还是要为医疗业务服务的，因此在架构设计上一定要以医疗业务的需求为导向，充分考虑非功能需求，例如系统的重要程度、安全要求、业务连续性等。2、遵循医疗行业标准医院大部分业务系统都是面向社会和公众的，在医院基础架构建设时，应符合国际、国家、医疗卫生行业标准、规范和医院自身的发展规划。3、提高资源利用率4、系统扩展性5、安全可用性在管理层，大多数商业的超融合产品都会提供一套通过简单、方便的管理界医疗行业超融合架构解决方案SAN存储网络纵向扩展横向扩展资源池建议淘汰的设备：服役超过5年以上的服务器，不建议继续使用，可以进行影响。其次，可以选择部分性能比较好，未过保修期(通常服务器保修年限为三年)且具有整合价值的服务器，然后部署超融合系统，加入到超融合系统群集当网络等)转换成可动态调整的虚拟资源，供虚拟机使用，提供医院业务系统分析主要是对现有医院业务系统进行梳理，对医院的业务系统3、原有业务系统运行在虚拟机上，且虚拟机软件的类别、版本和预期采购4、原有业务系统运行在虚拟机上，且虚拟机软件的类别、版本和预期采购医院迁移的操作系统(VMware/K内存网络万兆三级PACS应用系统万兆三级万兆三级其他…)的资源。每个节点通常为1-2颗CPU+可选容量的内存(CPU核心数量和内存容群集的节点规模数量的，但是最佳实践是一般单个群集不建议超过64个节点，最为常见，所以在配置物理容量时，需要将实际数据融量至少乘以3倍，而且大医疗行业超融合架构解决方案AF(利旧)关(利旧)基于超融合架构的数据中心，在网络上采用扁平化二层网络架构(核心层、超融合架构物理机一般为机架服务器。同时融合计算和存储资源，提供虚拟化资源。每台服务器配置1块2端口的10GE网卡。通过万兆接入交换机和核心交化技术组建计算资源池，为业务系统的虚拟机提供不同的服务质量和能力。以计算资源的规划需要根据历史业务对资源的需求推导出需要新采购的超融迁移场景服务器数量规划.1从计算服务器CPU维度进行估算量≤3,那么至少配置3台。Xeon(R)CPUE5420@2.50GHx=40*(118*30%/(1-30%))=202销为10%。数量为3台。.2从计算服务器内存维度进行估算用率/(1-内存冗余度)假定原服务器的内存大小为8G,内存使用率为20%,共40台。虚拟化后的目标内存冗余度为40%x=40*(8*20%/(1-40%))=106.7GB总vCPU数=预计部署的每台VM虚拟机的vCPU数量的总和1、根据计算能力总需求估算数)*90%]*(1+服务器冗余率)}拟定选择的超融合服务器为2颗12核心处理器2线程处理器。那么:物理服务器数量：需要5台.2根据内存资源需求维度估算256GB内存(至少100GB以上)。物理服务器数量=roundup[(总内存/(单服务器内存容量-100GB)*(1+服务器冗余率)]=roundup[(360GB/(256GB-100GB)*(物理服务器数量：需要3台部的计算资源总量。为了减小不必要要的服务器数量，单盘尽量选择1.2TB或2、分布式存储架构以可以提供传统集中式存储的能力，包括块存储、文2、是否需要超融合存储系统提供快照、克隆、压缩和重复数据删除等传=k总的硬盘数量为53块硬盘，每块盘容量至少为1200GB。1、存储总容量需求类型i系统盘容量=系统盘空间×VM数量；系统盘总容量=∑类型i系统盘容量类型i数据盘容量=数据盘空间×VM数量；2、根据存储总需求估算总的硬盘数量=roundup[(系统盘总容量+数据盘总容量)*副本数k/单盘容量z/磁盘容量利用率q]z=1200GB,磁盘空间利用率q=0.95,副本数k=3.系统盘总容量=30GB*100=30000GB数据盘总容量=50GB*100=50000GB总的硬盘数量=roundup[(30TB+50TB)*3/1.2TB/0.95]=roundup[80tb*3/1.2T组网策略网络拓扑万兆光口：至少1个千兆电口：至少2个医疗行业超融合架构解决方案物理机物理机物理机超融合物理节点(计算+存储资源池)干兆电口网络1、生产网络(原有生产网络，同时也是客户机和虚拟化服务器之间的网络通讯)2、数据交换网(X86物理服务器之间的内部通讯网络)3、管理网络(管理X86物理服务器节点)可采用双链路千兆以太网络，主要用于节点管理。建议单独配置1块千兆网首先，在物理安全上，建议将超融合节点分别部署到3个不同的机柜中，每份到外部存储中，同时使用超融合自带的备份管理系统进行每天甚至每12小时合自带的备份管理系统进行每2小时甚至每小时的备份，数据直接保留在存储上在一些最佳实践中，医院信息中心已经从一个成本中可以利用超融合厂商的工具与现有云管进行集成或云管理平台要求能够屏蔽虚拟化平台异构性。因为原有数据中心的虚拟化系,降低数据中心运维成本。图云计算管理平台功能架构图模式一：部门具备一定的信息化能力(如：医院信息中心及分院信息管理部门等)。一次性申请批量资源，由云管理平台管理部门经过审批分析后，批准并模式二：部门不具备信息化能力(如：医院骨科、眼科等业务科室),如果2.7超融合架构建设难点分析烟囱式IT架构的问题逐渐暴露出来，如分散式管理复杂、机房设备多、利用率通常为1-2颗，单个虚拟机的性能最大只能达到单个节点的70%(超融合系统本身和分布式存储要占用30%的计算性能),而且不能像超算那样，利用所有节点,可以考虑单独部署在4路或8路的物理服务器上，不要部署在超融合系统中。超而且超融合相关的管理系统功能也很丰富，各个厂商华为FusionCube超融合一体机使用华为自家服务器和基于深度定制的ceph分布式和存储软件(华为FusionStorage)。H3CUIS-Cell超融合一体机同样采融合产品服务器则是采用第三方硬件服务器产品，分布式存储系统是基于GlusterFS定制的(深信服aSAN)。这种技术路线的解决方案经过多年的发展，已经相对成熟和稳定了，而且也在对超融合产品进行选型供之前，可以先了解下Gartner2018年11月的ABILITYTOEXECUTENICHEPLAYERSABILITYTOEXECUTECOMPLETENESSOFVISIONAsoHPE在2017年收购了SimpliVity,推出超融合一体机，直接进入领导者。引擎以及FusionCubeCenter、FusionCubeBuilder等管理软等产品收购)。存储虚拟化(基于GlusterFS)和超融合一体机。其他的主流厂商还有：Maxta、思科、浪潮、曙光、大道运行、达沃时代和年进入中国市场，推出自有产品NutanixNX超融合一体机产品，2016年和联想SimpliVity成立于2009年，2013年推出第一款超融合一体机产品，2017年1月被HPE收购，12月进入中国市场。最主要的优势是具备全球领先的重复数据删除和数据压缩技术，可以做到1:10华为FusionCube超融合基础设施是华为公司IT产品线的旗舰产品。FusionCube在存储层使用的是基于深度定制后的ceph,华为称之为的节点，每次扩充是以1节点单元为单位扩充，最大群集规模则是256个服务器节点，虚拟化同时支持自家FusionSphere、VMwarevSphere和K分布式存储(基于ceph),支持快照、克隆、数据精简、纠删码、数据分层、面向多租户的安全隔离。H3CUIS-Cell是典型的openst合操作系统。包括aSV(服务器虚拟化)、aNET(网络虚拟化)和aSAN(存储虚1、超融合一体机产品技术路线大部分超融合一体机产品为2U高的定制服务器，CPU数量为1-4颗，内存2、超融合软件产品+通用设备技术路线现系统升级。超融合软件产品的组件通常为3个，包括服务器虚拟化、网络虚拟,也是各大超融合厂商超融合技术的主要区别，成本差异也比较大。否则无法扩容)整列卡：支持JBOD模式(透传模式)产品类型备注根据CPU主频、内存、硬盘大小和网卡性能数量等进行选择4节点2U中端配置，包含超融合软件标准版在内约为60~80万左右配置，并考虑一般按照功能分为标准版、企业版和高级企业版等等标准版通常限制节点数量、缩、去重、副本数量和容灾等功能包含在硬件中软件版本建议选择企业版以上，否则以后节点扩容会有限制。存储用不到的功能可以不选系统实施中，但是部分厂提前和厂商沟商咨询、设计和实施会收取一定费用必要的费用运维费用7*24在线支持通常为1-3年服务尽量选择3年以上运维，刚开始部署超融合系统，初期问题会比较多2、超融合软件产品+通用设备技术路线产品类型备注根据CPU主频、内存、硬盘大小4节点2