以網(wǎng)絡(luò)為核心建設(shè)醫(yī)院大數(shù)據(jù)中心

1、以網(wǎng)絡(luò)為核心建設(shè)醫(yī)院大數(shù)據(jù)中心目錄 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark2 o Current Document .序言2 HYPERLINK l bookmark4 o Current Document .什么是醫(yī)院大數(shù)據(jù)中心2 HYPERLINK l bookmark6 o Current Document .醫(yī)院大數(shù)據(jù)中心建設(shè)要點分析2 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 醫(yī)院數(shù)據(jù)集成與互聯(lián)互通2 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 醫(yī)院大數(shù)據(jù)存儲計算3 HYPE

2、RLINK l bookmark12 o Current Document 3. 3.全生命周期數(shù)據(jù)治理3 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 3.4.業(yè)務(wù)融合知識轉(zhuǎn)化3 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document . 5.數(shù)據(jù)挖掘分析利用3 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document .虛擬化云計算的數(shù)據(jù)中心3 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document .服務(wù)器虛擬化的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計4 HYPERLINK l bookmark22

3、 o Current Document .數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)設(shè)計4 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document .數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備選型4 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 7. 1.云架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)5 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 7. 2.性能滿足未來十年網(wǎng)絡(luò)開展5 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 7. 3.數(shù)據(jù)中心虛擬化讓資源按需分配5 HYPERLINK l bookmark32 o Current Doc

4、ument 7. 3.1.虛擬交換單元5 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 7. 3. 2.虛擬交換設(shè)備VSD6 HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 7. 3. 3.多鏈路透明互聯(lián)TRILL6 HYPERLINK l bookmark38 o Current Document 7. 3. 4. L2-CRE二層通用路由封裝6 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 7. 3. 5.虛擬以太網(wǎng)端口聚合VEPA6 HYPERLINK l bookmark42

5、 o Current Document 3. 6.虛擬機感知與平安策略自動遷移6 HYPERLINK l bookmark44 o Current Document 3. 7.統(tǒng)一交換，融合存儲與以太網(wǎng)7 HYPERLINK l bookmark46 o Current Document 8.醫(yī)院數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)建設(shè)面臨的幾大挑戰(zhàn)7 HYPERLINK l bookmark48 o Current Document 1.前述7 HYPERLINK l bookmark50 o Current Document 2.多種應(yīng)用系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)資源需求繁雜8 HYPERLINK l bookmark52 o

6、Current Document 3.智能化應(yīng)用對網(wǎng)絡(luò)資源提出更高要求8 HYPERLINK l bookmark54 o Current Document 特定創(chuàng)新應(yīng)用對網(wǎng)絡(luò)資源個性化需求增多8 HYPERLINK l bookmark56 o Current Document 8. 5.急需確保網(wǎng)絡(luò)平安、敏捷響應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)運管手段8.序言醫(yī)院大數(shù)據(jù)中心不局限于某個分析主題，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，覆蓋數(shù)據(jù)標(biāo) 準(zhǔn)、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)校驗、數(shù)據(jù)分類、存儲治理及分析應(yīng)用全方位內(nèi)容。不牽 涉業(yè)務(wù)流程，將數(shù)據(jù)從入口、出口、準(zhǔn)確性、權(quán)限、平安等方面全面管理起 來，構(gòu)建統(tǒng)一的數(shù)據(jù)秩序，以“統(tǒng)一數(shù)據(jù)”為出發(fā)點，形成統(tǒng)一的

7、數(shù)據(jù)資源 庫，提供給不同應(yīng)用靈活使用。隨著醫(yī)院信息系統(tǒng)的逐步應(yīng)用及醫(yī)院業(yè)務(wù)的不斷增長，醫(yī)院數(shù)據(jù)也隨著IT 技術(shù)的開展進(jìn)入“大數(shù)據(jù)”時代?，F(xiàn)代醫(yī)院數(shù)據(jù)中心如同其他行業(yè)一樣，系統(tǒng) 構(gòu)成是標(biāo)準(zhǔn)化組件：基礎(chǔ)設(shè)施、服務(wù)器、存儲，這些標(biāo)準(zhǔn)化組件通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 構(gòu)建成數(shù)據(jù)中心，而網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)成為數(shù)據(jù)中心運行的支撐平臺。當(dāng)前，醫(yī)院內(nèi)部信息化體系紛亂復(fù)雜，已建設(shè)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)少那么數(shù)十個，多 那么近百個。既包括HIS、US、PACS、EMR、心電等醫(yī)療業(yè)務(wù)系統(tǒng)，還涉及到 人、財、物等運營管理系統(tǒng)，每個系統(tǒng)廠商不同，設(shè)計不同。盡管醫(yī)院也建立 了集成平臺，從業(yè)務(wù)的角度規(guī)范業(yè)務(wù)傳輸，但都是以應(yīng)用為出發(fā)點，而不是以 醫(yī)院整體數(shù)據(jù)

8、管理為出發(fā)點的工程建設(shè)，數(shù)據(jù)無法實現(xiàn)全面、統(tǒng)一的管理。因 此，醫(yī)院信息化的趨勢必然為：應(yīng)用建設(shè)-平臺建設(shè)-大數(shù)據(jù)中心建設(shè)。.什么是醫(yī)院大數(shù)據(jù)中心醫(yī)院大數(shù)據(jù)中心不局限于某個分析主題，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，覆蓋數(shù)據(jù)標(biāo) 準(zhǔn)、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)校驗、數(shù)據(jù)分類、存儲治理及分析應(yīng)用全方位內(nèi)容。不牽 涉業(yè)務(wù)流程，將數(shù)據(jù)從入口、出口、準(zhǔn)確性、權(quán)限、平安等方面全面管理起 來，構(gòu)建統(tǒng)一的數(shù)據(jù)秩序，以“統(tǒng)一數(shù)據(jù)”為出發(fā)點，形成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)資源 庫，提供給不同應(yīng)用靈活使用。.醫(yī)院大數(shù)據(jù)中心建設(shè)要點分析醫(yī)院數(shù)據(jù)集成與互聯(lián)互通通過醫(yī)院信息集成平臺，實現(xiàn)醫(yī)院內(nèi)部異構(gòu)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成與互聯(lián)互通， 是醫(yī)院大數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)。需覆蓋醫(yī)院結(jié)構(gòu)化、

9、半結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，按 照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，實現(xiàn)高質(zhì)量的數(shù)據(jù)匯聚、清洗融合，并構(gòu)建互聯(lián)互通基礎(chǔ)架第2頁共8頁構(gòu)，結(jié)合全方位的集中監(jiān)管與數(shù)據(jù)質(zhì)控，為醫(yī)院大數(shù)據(jù)中心建設(shè)提供高質(zhì)量數(shù) 據(jù)資產(chǎn)。醫(yī)院大數(shù)據(jù)存儲計算需要對來自于病歷資料、生化檢查、影像、病理切片的多樣性和多態(tài)性的 數(shù)據(jù)資源實現(xiàn)有效存儲、計算、分析，需融合Hadoop平臺、Oracle數(shù)據(jù)倉庫及 MPP分布式并行處理數(shù)據(jù)庫技術(shù)的各自優(yōu)勢，結(jié)合列存儲，壓縮和智能索引技 術(shù)對院內(nèi)結(jié)構(gòu)化/非結(jié)構(gòu)化/半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)資源提供可靠的存儲與計算。3. 3.全生命周期數(shù)據(jù)治理需遵循國家和醫(yī)療行業(yè)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建可執(zhí)行、可監(jiān)管的治理制度，參照 CDR、ODR、R

10、DR數(shù)據(jù)模型，整合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)資源，構(gòu)建事前標(biāo)準(zhǔn)制定、事中過程 監(jiān)管與質(zhì)量評估、事后質(zhì)量提升的完整治理體系，有效保障資源的可重用性， 確保數(shù)據(jù)資源品質(zhì)，支撐醫(yī)院大數(shù)據(jù)有效利用。3. 4.業(yè)務(wù)融合知識轉(zhuǎn)化需基于大數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)挖掘、機器學(xué)習(xí)等技術(shù)，通過分析病種、病癥等 臨床數(shù)據(jù)屬性之間的關(guān)聯(lián)度，建立可持續(xù)的歷史數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和利用機制，實現(xiàn)數(shù) 據(jù)向知識的轉(zhuǎn)換，建立支持臨床輔助、管理輔助、科研教學(xué)的知識中心，將醫(yī) 院的歷史數(shù)據(jù)重新服務(wù)于臨床和管理。3. 5.數(shù)據(jù)挖掘分析利用需采用BI與交互式探索分析技術(shù)，對醫(yī)院數(shù)據(jù)資源通過自由下鉆、切片、 匯總、快速響應(yīng)等模式，實現(xiàn)一站式的數(shù)據(jù)挖掘、深度探索分析及模型閉環(huán)管

11、 理，構(gòu)建數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)應(yīng)用，支撐臨床分析、診療輔助、醫(yī)療科研。在大數(shù)據(jù)技術(shù)已逐漸趨于成熟的今天，醫(yī)療衛(wèi)生信息化已全面進(jìn)入“大數(shù) 據(jù)時代”。.虛擬化云計算的數(shù)據(jù)中心服務(wù)器虛擬化的直接效果是導(dǎo)致數(shù)據(jù)中心具有更高的應(yīng)用密度，在相同物 理空間內(nèi)邏輯服務(wù)器（虛擬機）數(shù)量比物理服務(wù)器大大增加。由此，服務(wù)器的總體 業(yè)務(wù)處理量上升，使得服務(wù)器對外吞吐流量增大。第3頁共8頁虛擬化計算技術(shù)已經(jīng)逐步成為云計算服務(wù)的主要支撐技術(shù)，特別是在計算 能力租賃、調(diào)度的云計算服務(wù)領(lǐng)域起著非常關(guān)鍵的作用。在大規(guī)模計算資源集中的云計算數(shù)據(jù)中心，以X86架構(gòu)為基準(zhǔn)的不同服務(wù) 器資源，通過虛擬化技術(shù)將整個數(shù)據(jù)中心的計算資源統(tǒng)一抽象出來，形

12、成可以 按一定粒度分配的計算資源池。.服務(wù)器虛擬化的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計由于一個虛擬機上可能存在多個虛擬后的系統(tǒng)，系統(tǒng)之間通訊就需要通過 網(wǎng)絡(luò)，但和普通的物理系統(tǒng)間通過實體網(wǎng)絡(luò)設(shè)備互聯(lián)不同，虛擬系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)接 也是虛擬的，因此不能直接通過實體網(wǎng)絡(luò)設(shè)備互聯(lián)。虛擬技術(shù)在數(shù)據(jù)中心得到很好的應(yīng)用，目前數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)建設(shè)流行的一種 解決方案是應(yīng)用vSwitch(virtual switch)技術(shù)。vSwitch作為最早出現(xiàn)的一種的網(wǎng) 絡(luò)虛擬化技術(shù)，已經(jīng)在Linux Bridge, VMWare vSwitch等軟件產(chǎn)品中實現(xiàn)。 vSwitch,就是VEB (virtual ethernet bridge)技術(shù)，即將虛擬

13、網(wǎng)橋完全在服務(wù)器(終 端)硬件上實現(xiàn)，不涉及外部交換機的協(xié)作。參考虛擬機的實現(xiàn)方式，物網(wǎng)絡(luò)設(shè) 備也虛擬化，并綁定在虛擬機中，這樣虛擬機上的網(wǎng)絡(luò)接口可以不需要經(jīng)過實 體網(wǎng)絡(luò)，直接在虛擬機內(nèi)部通過虛擬交換機等虛擬的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行互聯(lián)。.數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)設(shè)計跟普通服務(wù)器設(shè)備一樣，每個虛擬機有著自己的虛擬網(wǎng)卡(virtual NIC),每 個virtual NIC有著自己的MAC地址和IP地址。虛擬機安Virtual Switch(vSwitch) 相當(dāng)于一個虛擬的二層交換機，該交換機連接虛擬網(wǎng)卡和物理網(wǎng)卡，將虛擬機 上的數(shù)據(jù)報文從物理網(wǎng)口轉(zhuǎn)發(fā)出去。根據(jù)需要，vSwitch還可以支持二層轉(zhuǎn)發(fā)、 平安控制、端

14、口鏡像等功能。.數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備選型數(shù)據(jù)中心設(shè)備選型環(huán)節(jié)應(yīng)考慮的問題很多，分為以下幾個方面來討論。第4頁共8頁7. 1.云架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)CLOS架構(gòu)構(gòu)筑無阻塞交換，CLOS多級多平面交換架構(gòu)，實現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)與控制 平面完全別離，即能夠配置獨立的交換網(wǎng)板與獨立的主控板，確保各端口間全 線速無阻塞，提供持續(xù)的帶寬升級能力和業(yè)務(wù)支撐能力。業(yè)務(wù)板卡與交換網(wǎng)板完全正交設(shè)計，跨板卡流量通過正交連接器傳輸?shù)浇?換網(wǎng)板上做交換，實現(xiàn)背板“零”走線，傳輸損耗最小，極大降低信號衰減， 提高業(yè)務(wù)流量交換機內(nèi)部傳輸效率。支持96KVOQ隊列，實現(xiàn)了基于交換網(wǎng)的精細(xì)QoS功能?；赩oQ機制和 入端口超大緩存，數(shù)據(jù)中心核心交換機在

15、入口側(cè)構(gòu)建獨立的虛擬輸出隊列，對 面向不同出口的流量進(jìn)行端到端流控，保證了業(yè)務(wù)的統(tǒng)一調(diào)度和有序轉(zhuǎn)發(fā)，實 現(xiàn)嚴(yán)格意義上的無阻塞交換。7. 2.性能滿足未來十年網(wǎng)絡(luò)開展單槽位支持2Tbps帶寬，可平滑擴展到4Tbps,支持高密度40CE和100CE 以太網(wǎng)端口，滿足云計算數(shù)據(jù)中心可持續(xù)開展的需求，滿足未來十年網(wǎng)絡(luò)開展 過程中對核心交換機的要求。支持業(yè)界最高性能的小包線速轉(zhuǎn)發(fā)能力，包括最高密度板卡在內(nèi)的所有板 卡均可實現(xiàn)64字節(jié)小包線速轉(zhuǎn)發(fā)，沉著應(yīng)對大型數(shù)據(jù)中心中業(yè)務(wù)對高速轉(zhuǎn)發(fā)不 丟包的苛刻需求。面對高性能計算的應(yīng)用場景，數(shù)據(jù)中心核心交換機支持超低時延技術(shù)，時 延最低可達(dá)0.5微秒，保證超算中心場景

16、中高速傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)需求。面對數(shù)據(jù)中心的突發(fā)流量，數(shù)據(jù)中心核心交換機支持超大分布式緩存設(shè)計 技術(shù)，每端口可實現(xiàn)200毫秒緩存，滿足數(shù)據(jù)中心、高性能計算等網(wǎng)絡(luò)突發(fā)流 量的要求，確保突發(fā)流量不丟包。7.3.數(shù)據(jù)中心虛擬化讓資源按需分配7. 3. 1.虛擬交換單元支持虛擬化技術(shù)，將多臺物理設(shè)備虛擬化為一臺邏輯設(shè)備，統(tǒng)一運行管 理，大幅減少網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，降低網(wǎng)絡(luò)運維管理人員工作量。增加網(wǎng)絡(luò)可靠性，實 現(xiàn)50200毫秒鏈路故障快速切換，保障關(guān)鍵業(yè)務(wù)不中斷傳輸。支持跨設(shè)備鏈路第5頁共8頁聚合，方便接入服務(wù)器/交換機實現(xiàn)雙活鏈路上聯(lián)，網(wǎng)絡(luò)有效連接帶寬本錢增 長。7. 3. 2.虛擬交換設(shè)備VSD數(shù)據(jù)中心核心交換機通

17、過虛擬交換設(shè)備(VSD)技術(shù)可以提供業(yè)界最高的1:12 設(shè)備虛擬化，可將一臺設(shè)備虛擬化為多臺虛擬設(shè)備，每臺虛擬設(shè)備具有獨立的 配置管理界面、獨立硬件資源分配(比方內(nèi)存、TCAM、硬件轉(zhuǎn)發(fā)表)，可以獨立 重啟而不影響其他的虛擬交換機。最大程度上為您實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的按需分配， 可讓核心交換機資源同時共享給多個區(qū)域或用戶使用。7. 3. 3.多鏈路透明互聯(lián)TRILL數(shù)據(jù)中心核心交換機支持IETF制訂的TRILL(transparent interonnec-tion of lots of links,多鏈接透明互聯(lián))標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，可在數(shù)據(jù)中心場景中實現(xiàn)超大規(guī)模二 層組網(wǎng)，提升用戶業(yè)務(wù)部署靈活性，并擴大虛擬

18、機遷移范圍，數(shù)據(jù)中心產(chǎn)品從 接入到核心均支持TRILL技術(shù)，可為數(shù)據(jù)中心有效簡化網(wǎng)絡(luò)設(shè)計，提高網(wǎng)絡(luò)可 擴展性和彈性，并為構(gòu)建一個大型的虛擬化云計算網(wǎng)絡(luò)奠定基礎(chǔ)。7.3.4. L2-CRE二層通用路由封裝數(shù)據(jù)中心核心交換機支持基于國際標(biāo)準(zhǔn)的L2-GRE技術(shù)，可實現(xiàn)跨越地理限 制的數(shù)據(jù)中心間二層數(shù)據(jù)通信，使得分布在不同物理位置的數(shù)據(jù)中心資源能夠 統(tǒng)一管理、統(tǒng)一分配。7. 3. 5.虛擬以太網(wǎng)端口聚合VEPA數(shù)據(jù)中心核心交換機支持IEEE802. lqbg標(biāo)準(zhǔn)定義的虛擬以太網(wǎng)端口聚合 (virtual ethernet port aggregator, VEPA),能將服務(wù)器虛擬機產(chǎn)生的數(shù)據(jù)流牽引

19、到物理網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上進(jìn)行“硬交換”，既解決了虛擬機流量無法監(jiān)管、訪問控制 策略無法統(tǒng)一部署等問題，又消除傳統(tǒng)“軟交換”對服務(wù)器資源的占用，使下 一代數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)解決方案更好適應(yīng)虛擬化計算環(huán)境。7. 3. 6.虛擬機感知與平安策略自動遷移數(shù)據(jù)中心核心交換機支持虛擬機感知及平安策略自動遷移，有效實現(xiàn)大規(guī) 模服務(wù)器虛擬化應(yīng)用環(huán)境中虛擬機流量的平安控制策略統(tǒng)一部署，并通過數(shù)據(jù) 中心網(wǎng)絡(luò)管理平臺配合數(shù)據(jù)中心交換機、虛擬機管理控制平臺，實現(xiàn)虛擬主機第6頁共8頁 全網(wǎng)范圍內(nèi)自由遷移時對應(yīng)平安控制策略的同步遷移，消除服務(wù)器虛擬化環(huán)境 中網(wǎng)絡(luò)平安漏洞，減少網(wǎng)絡(luò)維護(hù)工作量。3. 7.統(tǒng)一交換，融合存儲與以太網(wǎng)數(shù)據(jù)中心

20、核心交換機面向下一代數(shù)據(jù)中心與云計算的交換機產(chǎn)品線可為服 務(wù)器提供以太網(wǎng)光纖通道(fibre channel over ethernet, FCoE)接入和以太網(wǎng)接入 服務(wù)，從而幫助用戶輕松整合異構(gòu)的存儲網(wǎng)和數(shù)據(jù)網(wǎng)，減少網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備數(shù) 量，真正實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的融合。同時數(shù)據(jù)中心核心交換機與萬兆數(shù)據(jù)中心TOR設(shè)備可組建FC/FCoE數(shù)據(jù)中 心融合網(wǎng)絡(luò)方案，符FCSAN、IPSAN、FCoESAN與面向業(yè)務(wù)的IP網(wǎng)絡(luò)融合在一 起統(tǒng)一組網(wǎng)和管理，最大程度上簡化網(wǎng)絡(luò)部署本錢和布線本錢，同時還能保護(hù) 用戶既有投資。8.醫(yī)院數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)建設(shè)面臨的幾大挑戰(zhàn)1.前述數(shù)據(jù)中心作為承載醫(yī)院各類業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)架構(gòu)，隨著“智慧醫(yī)院” 建設(shè)的不斷深入，正在面臨前所未有的挑戰(zhàn)。以三級甲等綜合醫(yī)院為例，其擁 有的信息系統(tǒng)，除HIS、PACS、LIS等關(guān)鍵業(yè)務(wù)系統(tǒng)之外，其他專有系統(tǒng)總規(guī)模 到達(dá)百套之多。但由于系統(tǒng)建設(shè)周期不同，再加上大局部醫(yī)院采用系統(tǒng)外包開 發(fā)、運維模式，使得“信息孤島”現(xiàn)象曾長期存在。伴隨云計算的逐漸推廣，醫(yī)院數(shù)據(jù)中心建設(shè)正在從系統(tǒng)整合，轉(zhuǎn)向以業(yè)務(wù) 為導(dǎo)向，強調(diào)數(shù)據(jù)集成、系統(tǒng)互通、業(yè)務(wù)協(xié)作的智慧型數(shù)據(jù)中心。與其他企 業(yè)、組織/機構(gòu)相比擬，醫(yī)院數(shù)據(jù)中心從建設(shè)之初就呈現(xiàn)出多種模式，其中最具 典型的應(yīng)用實例就是醫(yī)院急診業(yè)務(wù)系統(tǒng)，為了確保其可靠、平安、穩(wěn)定的運 行，大型醫(yī)療機