醫(yī)院信息中心虛擬化方案.doc

解決方案醫(yī)院信息中心虛擬化整體解決方案V1.0 2019年11月21日一、概述1.1需求分析目前主要針對HIS及PACS兩大應(yīng)用進行建設(shè)，新項目第一階段需要將HIS,EMR,檢驗以及LIS,RIS進行整合；隨著一分院各類系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲量和數(shù)據(jù)調(diào)用頻率的幾何級增長，我們注意到，醫(yī)院的很多系統(tǒng)目前仍然單獨部署在X服務(wù)器內(nèi)置硬盤上，尚無較好的業(yè)務(wù)及數(shù)據(jù)冗余措施，這意味著醫(yī)院數(shù)據(jù)中心和IT系統(tǒng)面臨著硬件規(guī)模的提升和軟件更新?lián)Q代的緊迫性，這為IT 預(yù)算本就有限的醫(yī)院帶來壓力。同時，數(shù)據(jù)中心規(guī)模的提升也為醫(yī)院IT 運維人員增加了管理的工作量病毒的破壞、軟件的安裝與升級、硬件的管理與維護等等，都給運維人員提出了更高的技術(shù)和專業(yè)要求。 針對所出現(xiàn)的一系列問題，EMC團隊和醫(yī)院溝通后推薦目前業(yè)界最新的解決方案建設(shè)新一代云數(shù)據(jù)中心。云計算能夠?qū)崿F(xiàn)資源共享，包括計算機硬件資源（如計算機硬件設(shè)備、存儲設(shè)備、服務(wù)器集群等）和軟件資源（如機房要使用的各種應(yīng)用軟件和集成開發(fā)工具）等，降低了運維人員的工作量。同時，通過云計算服務(wù)模式，醫(yī)院的新數(shù)據(jù)中心不再形成資源孤島所有數(shù)據(jù)可以存儲在云數(shù)據(jù)中心，各種應(yīng)用軟件運行于云數(shù)據(jù)中心，這就降低了數(shù)據(jù)中心建設(shè)的成本。同時，由于安全隔離和多重權(quán)限的設(shè)置，數(shù)據(jù)的安全性也能得到保障。本次項目規(guī)劃中計劃對后端HIS及PACS存儲系統(tǒng)實施新建和虛擬化整合；同時為了保障全院業(yè)務(wù)系統(tǒng)虛擬化的順利推廣實施，使工作在虛擬化平臺上的業(yè)務(wù)系統(tǒng)都能高性能、穩(wěn)定可靠地運行，需要添置高性能的存儲陣列以提供足夠的IO吞吐性能；在同機房范圍內(nèi)實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的雙活（未來可擴展到不同數(shù)據(jù)中心之間的雙活），保證設(shè)備故障時數(shù)據(jù)的高可用，以及應(yīng)用的無縫透明切換系統(tǒng)，實現(xiàn)應(yīng)用隨時在線。同時，為保證數(shù)據(jù)在事故發(fā)生時能實現(xiàn)快速有效的恢復(fù)，在本地部署快速備份恢復(fù)系統(tǒng)。鑒于此，本解決方案將提供以下特征和功能： 自助服務(wù)和自動化資源調(diào)配 多租戶和安全隔離 安全性與法規(guī)遵從性 靈活性和服務(wù)保障 監(jiān)視 可用性和數(shù)據(jù)保護EMC 混合云解決方案支持客戶構(gòu)建可擴展的企業(yè)級多租戶基礎(chǔ)架構(gòu)，從而實現(xiàn)以下優(yōu)勢： 全面管理基礎(chǔ)架構(gòu)服務(wù)生命周期 按需訪問和控制網(wǎng)絡(luò)帶寬、服務(wù)器、存儲以及安全性 由業(yè)務(wù)部門終端用戶調(diào)配、監(jiān)視和管理基礎(chǔ)架構(gòu)服務(wù)，無需 IT 管理員參與，最大限度地提高資產(chǎn)利用率 應(yīng)用程序服務(wù)： 適用于業(yè)務(wù)關(guān)鍵型應(yīng)用程序和新一代云應(yīng)用程序的單個平臺二、虛擬化方案整體介紹 2.1整體方案拓撲圖及分析基于上述分析，我們給出醫(yī)院整體方案拓撲圖如下所示：方案中的存儲部分關(guān)鍵解決方案組件包括： VMWare前端虛擬化部分 EMC 統(tǒng)一存儲Unity高性能解決方案 EMC VPLEX業(yè)務(wù)連續(xù)性（雙活）解決方案2.2 服務(wù)器虛擬化部分：2.2.1設(shè)計和建設(shè)思路1、對于HIS和PACS核心應(yīng)用以及其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)均采用虛擬化部署方式，并且利用VMWare軟件的高可用特性（HA、FT、DRS、vMotion等技術(shù)）來保證這些應(yīng)用系統(tǒng)的高可靠性及實現(xiàn)雙機熱備等；2、醫(yī)生和護士的桌面應(yīng)用系統(tǒng)均采用虛擬桌面方式部署，即采用VMware vSphere對服務(wù)器端進行虛擬化提供計算資源、采用VMware Horizon view進行桌面服務(wù)的交付；并且利用VMWare軟件的高可用特性（HA、FT、DRS、vMotion等技術(shù)）來保證這些桌面服務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)的高可靠性、高性能以及計算和存儲資源的平衡以提高整體資源的利用率。3、業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)可靠、高性能的運行是業(yè)務(wù)運營成功的保證，而保障這些需要一個完善的覆蓋虛擬資源（計算、存儲、網(wǎng)絡(luò)）的端到端的監(jiān)控解決方案，從而可以及時的發(fā)現(xiàn)問題和警告、修正問題、從而讓系統(tǒng)可靠、高性能的運行。4、在醫(yī)院信息化的過程當中，應(yīng)用開發(fā)是需要開發(fā)和測試環(huán)境以讓應(yīng)用開發(fā)商更好、更快地開發(fā)和維護相應(yīng)的業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)；所以我們將利用本次項目硬件環(huán)境構(gòu)建一個滿足小規(guī)模開發(fā)測試環(huán)境。從上面闡述的內(nèi)容，我們將得出我們的整體架構(gòu)概覽如下圖所示：2.2.2硬件基礎(chǔ)設(shè)施的選型站在應(yīng)用的角度，根據(jù)應(yīng)用的行為、類型和數(shù)量、架構(gòu)，以及依賴的數(shù)據(jù)庫、中間件等方面去考慮規(guī)劃和設(shè)計硬件的選型，并且我們將會采用虛擬化技術(shù)從而提高服務(wù)器的利用率和整合率，以降低服務(wù)器的數(shù)量。 核心應(yīng)用區(qū)的硬件選型按照醫(yī)院新數(shù)據(jù)中心計劃部署的HIS和PACS等核心應(yīng)用區(qū)的硬件選型我們將采用4路的x86機架式服務(wù)器，以及相應(yīng)的SAN存儲（配置固態(tài)硬盤），并且我們都知道如果存儲設(shè)備采用了SSD的話，將大幅提高數(shù)據(jù)庫的I/O性能，當然數(shù)據(jù)庫的性能決定權(quán)也不是完全由SSD來決定，對于查詢來說（特別是小查詢以及能夠?qū)Φ剿饕牟樵儯?shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)緩存（即內(nèi)存）中更加重要。所以對于核心應(yīng)用區(qū)的硬件選型的話我們將采用4路的x86機架式服務(wù)器，以及相應(yīng)的SAN存儲（配置固態(tài)硬盤）。并且我們也知道x86服務(wù)器的芯片E7 48* V2有很多型號，并且不同型號的價格和性能差距是巨大的，示例如下圖所示，并且現(xiàn)在新版本的數(shù)據(jù)庫（例如SQL Server 2012，Oracle Database 12C,SAP HANA）要實現(xiàn)較好的性能都對芯片的提出了較高的要求所以我們不可能采用廉價性能較差的E7 48* V2芯片，而是選擇一個性價比好的芯片。我們可以做個簡單的比較：E7 4850 v2 vs E7 4870 v2芯片類型Cache 大小System BusCores&Thread內(nèi)存帶寬價格總結(jié)E7 4850 v2247.212&24682837雖然4870價格比較貴，但是它的性能在采用一些新版本的軟件（例如內(nèi)存數(shù)據(jù)庫）比4860要高的多。并且4870芯片的性能更強更好，可以虛擬出更多高可靠，高性能的VM來支撐業(yè)務(wù)應(yīng)用的需要E7 4870 v230815&30854394所對相應(yīng)的核心區(qū)的硬件選型如下：作用域類型配置數(shù)量核心應(yīng)用區(qū)x86服務(wù)器4U，4路機架式服務(wù)器，配置4個Intel E7 4870 v2芯片，256G內(nèi)存,2塊SAS盤，2塊HBA卡，6個千兆或2個萬兆以太網(wǎng)卡3 虛擬桌面服務(wù)應(yīng)用區(qū)的硬件選型我們還存在很多的終端用戶業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，所以對于桌面應(yīng)用區(qū)我們將采用vSphere對服務(wù)器進行虛擬化提供計算資源、采用SAN存儲提供存儲資源從而給應(yīng)用提供計算資源、和存儲資源；并且利用VMWare軟件的高可用特性（HA、FT、DRS、vMotion等技術(shù)）來保證這些桌面應(yīng)用系統(tǒng)的高可靠性、高性能以及計算和存儲資源的平衡以提高整體資源的利用率。對于虛擬桌面x86機架式的服務(wù)器的芯片選擇，我們將會選擇性價比高E5 2670 V2的芯片。所對相應(yīng)的桌面和測試開發(fā)應(yīng)用區(qū)的硬件選型如下：作用域類型配置數(shù)量虛擬云服務(wù)和開發(fā)測試區(qū)x86服務(wù)器2U，2路機架式服務(wù)器芯片：配置2個Intel E5 2670 v2芯片內(nèi)存：256G內(nèi)存（每個CPU Solt配置128G）以太網(wǎng)卡：6個千兆或2個萬兆以太網(wǎng)卡磁盤： 2塊SAS盤，2塊HBA卡42.2.3虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)控用戶的業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)可靠、高性能的運行是業(yè)務(wù)運營成功的保證，而保障各個業(yè)務(wù)區(qū)域需要一個完善的覆蓋虛擬資源（計算、存儲、網(wǎng)絡(luò)）端到端的監(jiān)控解決方案，從而可以及時的發(fā)現(xiàn)問題和警告、修正問題、從而讓系統(tǒng)可靠、高性能的運行。所以我們必然需要相應(yīng)的統(tǒng)一監(jiān)控解決方案來進行支撐，因此，我們建議采用vSphere with Operations management來進行，從而可以實時故障排除，如下信息所示： 查看有問題的虛擬機和查看在Guest OS中發(fā)生了什么（例如哪些進程消耗資源等） 確定出是哪個問題進程是根源以及把這個問題交給合適的團隊去處理對于這方面來說我們需要做如下幾個方面的監(jiān)控和運維：1、就是發(fā)現(xiàn)現(xiàn)存的問題和風險，可以方便的找出問題的根源；從而讓對出現(xiàn)問題的時候排錯更加方便、快速。并且能夠?qū)ο鄳?yīng)的優(yōu)化提供建議等。從而能全方位了解和洞悉基礎(chǔ)架構(gòu)及關(guān)鍵業(yè)務(wù)應(yīng)用的性能、容量和運行狀況；它的幾個功能特性如下簡要所示： 運營控制面板：運營控制面板可提供虛擬基礎(chǔ)架構(gòu)的運行狀況、風險和能效的概覽視圖。 運行狀況和工作負載視圖：快速發(fā)現(xiàn)異常、故障和可能影響基礎(chǔ)架構(gòu)性能和運行狀況的過重工作負載。 工作負載詳細信息視圖：深入分析正在影響虛擬機、主機、數(shù)據(jù)存儲和集群的性能及運行狀況的因素。 主動智能警報：自動化根本原因分析可針對正在形成的問題提供事先通知，以免終端用戶受到影響。2.2.4產(chǎn)品配置(推薦) 硬件配置各業(yè)務(wù)區(qū)域硬件配置作用域類型配置數(shù)量核心業(yè)務(wù)區(qū)x86服務(wù)器4U，4路機架式服務(wù)器，配置4個Intel E7 4870 v2芯片，256G內(nèi)存,2塊SAS盤，2塊HBA卡，2個萬兆以太網(wǎng)卡3桌面服務(wù)區(qū)x86服務(wù)器2U，2路機架式服務(wù)器芯片：配置2個Intel E5 2670 v2芯片內(nèi)存：256G內(nèi)存以太網(wǎng)卡：2個萬兆以太網(wǎng)卡2塊SAS盤，2塊HBA卡4 VMWare 軟件配置名稱作用數(shù)量VMware vSphere with Operations Management Enterprise Plus 6.0對各個業(yè)務(wù)區(qū)服務(wù)器進行服務(wù)器虛擬化提供計算資源，并利用它的高可用特性（HA、FT、DRS、vMotion等技術(shù)）來保證這些應(yīng)用系統(tǒng)的高可靠性、高性能以及計算和存儲資源的平衡以提高整體資源的利用率，從而降低服務(wù)器數(shù)量以及降低運維成本，同時可對數(shù)據(jù)中心虛擬機運行狀況進行監(jiān)控和性能分析、提供容量管理和優(yōu)化能力。12VMware vCente Server 6.0 標準版單一控制臺統(tǒng)一管理數(shù)據(jù)中心內(nèi)的所有vSphere主機和虛擬機1VMware Horizon view 6.0 高級版提供統(tǒng)一的虛擬桌面交付和終端用戶管理1502.3 存儲部分：上述拓撲圖的數(shù)據(jù)存儲部分整體思路大致為： 服務(wù)器虛擬化，桌面虛擬化操作系統(tǒng)映像數(shù)據(jù)及醫(yī)院信息系統(tǒng)基礎(chǔ)架構(gòu)整合與優(yōu)化-高性能存儲架構(gòu)VNX5600 存儲高可用與雙活數(shù)據(jù)中心-EMC VPLEX 桌面虛擬化個性化用戶數(shù)據(jù)以及LIS,RIS,PACS等系統(tǒng)非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲-EMC Isilon 數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)-EMC DataDomain+NetWorker+RP4VM以下我們針對方案中各個關(guān)鍵部分進行詳細闡述如下：2.3.1前端虛擬化數(shù)據(jù)及醫(yī)院信息系統(tǒng)基礎(chǔ)架構(gòu)的整合與優(yōu)化醫(yī)院信息系統(tǒng)通常由兩大系統(tǒng)組成，即HIS系統(tǒng)和PACS系統(tǒng)，同時并存多類重要系統(tǒng)，諸如LIS,RIS,EMR等。在醫(yī)院中， HIS和PACS等系統(tǒng)是分開建設(shè)和維護的。隨著醫(yī)院信息化程度的不斷深入，為了簡化IT流程，提高醫(yī)療效率，就需要將這兩個原本相對獨立系統(tǒng)有機的融合到一個完整的醫(yī)院信息管理平臺中。這就使得越來越多的醫(yī)院開始考慮將HIS系統(tǒng)與PACS進行整合，并交由醫(yī)院信息中心統(tǒng)一建設(shè)和維護。整合后的醫(yī)院信息中心將為數(shù)字化醫(yī)院提供HIS、LIS、CIS、EMR、RIS、PACS等等業(yè)務(wù)系統(tǒng)，為了確保整個系統(tǒng)能夠提供最快的響應(yīng)速度、最大的數(shù)據(jù)吞吐、最安全的數(shù)據(jù)保護。這就要求醫(yī)院信息中心建立一套先進的存儲系統(tǒng)，為醫(yī)院的各種業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供最安全、最高性能的醫(yī)院信息基礎(chǔ)架構(gòu)平臺。通常情況下，HIS、LIS、EMR、RIS、PACS、EMR等系統(tǒng)是在不同時期分步建設(shè)的，一般都會建立獨立的應(yīng)用服務(wù)器系統(tǒng)環(huán)境和存儲系統(tǒng)環(huán)境，這就造成服務(wù)器及存儲資源的浪費，同時增加了整個系統(tǒng)的維護難度，增加了業(yè)務(wù)系統(tǒng)宕機的風險。虛擬化環(huán)境則包括服務(wù)器虛擬化以及大規(guī)模的前端虛擬化桌面，此類應(yīng)用也對性能有著非常高的需求，尤其面臨諸如啟動風暴，病毒掃描以及更新等海量IO需求，需要后端存儲提供高性能，高可靠的應(yīng)對；根據(jù)數(shù)字醫(yī)院的各應(yīng)用系統(tǒng)對存儲設(shè)備性能要求的不同級別，將不同的應(yīng)用系統(tǒng)采用不同的部署方式： 針對實時響應(yīng)速度要求最快的基于數(shù)據(jù)庫應(yīng)用的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，如HIS、EMR、LIS、RIS、PACS等系統(tǒng)，采用FC-SAN進行鏈接，提供最高的主機訪問速度。 服務(wù)器虛擬化及桌面虛擬化操作系統(tǒng)映像需要快速響應(yīng)，建議部署在陣列的閃盤上，以實現(xiàn)高性能； 虛擬化桌面中的個性化用戶數(shù)據(jù)可部署在大數(shù)據(jù)橫向擴展的集群NAS Isilon存儲上，實現(xiàn)性能和成本的最佳組合； 針對響應(yīng)速度要求一般，且壓力不大的系統(tǒng)如門戶網(wǎng)站、電子郵件、OA等應(yīng)用，可以通過采用虛擬化的技術(shù)將這些業(yè)務(wù)系統(tǒng)進行服務(wù)器虛擬化，并將此類數(shù)據(jù)部署在Isilon上，在確保主機訪問性能的同時，最大限度的節(jié)省成本。 PACS系統(tǒng)中擁有千萬級別的有海量醫(yī)學影像文件，采用NAS功能，通過CIFS及NFS等文件傳輸協(xié)議，在提供文件共享服務(wù)的同時，節(jié)省了大量的服務(wù)器硬件設(shè)備投入； 對于上述高性能需求，我們建議采用EMC全新一代統(tǒng)一存儲VNX5600作為基礎(chǔ)架構(gòu)，提供高性能，高可靠及極簡管理的數(shù)據(jù)存儲服務(wù)；2.3.2存儲高可用與雙活數(shù)據(jù)中心（VPLEX虛擬化存儲引擎）隨著醫(yī)療服務(wù)業(yè)務(wù)的進一步發(fā)展，醫(yī)療信息系統(tǒng)要求提供7*24小時的高可用性服務(wù)，業(yè)務(wù)運行不允許中斷，系統(tǒng)一旦停機會給醫(yī)院造成巨大的損失。為了應(yīng)對系統(tǒng)停機、業(yè)務(wù)中斷等風險，多數(shù)醫(yī)院建設(shè)了容災(zāi)數(shù)據(jù)中心，傳統(tǒng)的以數(shù)據(jù)復(fù)制技術(shù)為基礎(chǔ)的多數(shù)據(jù)中心架構(gòu)均以災(zāi)難情況下的站點整體切換為第一目標，這種技術(shù)強調(diào)災(zāi)難情況下的站點恢復(fù)能力，但往往由于底層數(shù)據(jù)復(fù)制配置、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、相互依存服務(wù)等方面的限制，無法順利實現(xiàn)單個業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)或主機的透明切換和遷移；另一方面容災(zāi)站點的服務(wù)器、存儲、網(wǎng)絡(luò)等資源長期處于閑置狀態(tài)，并且長期占用機房場地并耗費大量能源，所以大部分醫(yī)院并沒有建立一個高效的容災(zāi)機制，一旦應(yīng)用系統(tǒng)或機房硬件出現(xiàn)故障，將會造成業(yè)務(wù)中斷，影響醫(yī)院運營。如何構(gòu)建一個在發(fā)生故障時提供保護并使關(guān)鍵應(yīng)用程序保持在線，盡可能減少人工干預(yù)的高可用性解決方案，成為本方案的最大挑戰(zhàn)。針對以上需求，EMC推薦采用以下數(shù)字化醫(yī)院存儲高可用與雙活數(shù)據(jù)中心解決方案，確保當單個系統(tǒng)或整個數(shù)據(jù)中心出現(xiàn)故障時，最大限度減少數(shù)據(jù)的丟失量（包括RPO=0），最快速度的恢復(fù)關(guān)鍵應(yīng)用系統(tǒng)（RTO接近零），提高信息系統(tǒng)的整體服務(wù)級別。 EMC VPLEX存儲高可用與雙活數(shù)據(jù)中心解決方案用于在數(shù)據(jù)中心內(nèi)、數(shù)據(jù)中心之間進行信息虛擬化、訪問、共享和遷移。 本地存儲高可用：在數(shù)據(jù)中心內(nèi)提供存儲間的高可用和透明協(xié)作，適用于聯(lián)合EMC和非EMC存儲的解決方案。VPLEX Local用于管理單個 VPLEX 群集內(nèi)各存儲陣列間的數(shù)據(jù)移動和訪問，配置定義為有一、二或四個 VPLEX 引擎，通過其充分冗余的引擎間結(jié)構(gòu)互連集成到單個群集中