超融合技术在医院信息系统中的应用

超融合技术在医院信息系统中的应用

殷文雨

北京市第二医院 北京市 100031

摘要

随着大数据、区块链、人工智能、云计算信息化技术的不断出现和发展，超融合技术也应运而生并逐渐渗透到社会的各个行业领域中，其中也包括医疗行业中的应用。本文主要从四个方面介绍超融合技术，第一方面：介绍超融合技术发展过程史、后三个方面结合本院超融合技术搭建的过程实例分别介绍医院建设超融合平台必要性、医院信息系统迁移到超融合平台的迁移方案、超融合技术的优点。

关键词：超融合；信息系统；医院；迁移

1.超融合发展过程史

所谓超融合技术就是把计算、储存、网络、服务器虚拟化等资源和技术融合在一起形成统一的资源池。

2009年斯坦福大学Nick教授，在OpenFlow的基础上提出的超融合概念，主要简化云基础实施建设中工作；

2011年Nutanix推出了第一款产品Virtual Computing platform；

2012年VMware在Vmworld提出SDDC（软件数据定义中心）；

2016年联想发布了三款和Nutanix共同开发的HX超融合产品，分别是HX3500、HX5500、HX7500，联想又在此基础上推出自主研发的Think Cloud Aio超融合产品；

2. 本院建设超融合平台必要性

医院服务器负载较大，如果采用持续扩容的方式，在空间和兼容性上都有困难。磁盘阵列划分孤立、分散，造成了磁盘阵列的浪费以及数据的高风险性，而且十分不易于维护。随着之后系统和数据量的不断增加，这一现象将会持续加剧。因此，需要在此对原先的服务器和存储系统升级改造，改变以往割裂的孤岛架构，为医院业务发展提供有效助力。

超融合技术的引入大大减少了需要维护和管理的设备，如服务器、交换机、存储、机架、网线、UPS、空调等。原先设备可以根据制度进行折旧报废、或者利旧更新。通过服务器和存储系统升级改造可以提高资源利用率，降低硬件采购成本，更加节能，提高信息中心系统维护效率。项目必要性具体体现为三方面：

2.1解决高风险的业务运行环境

医院各种各样的服务器37台，大多数的服务器使用年限都在5-6年及以上，已在报废边缘，且服务器资源已不足，出现资源占用接近爆满的情况，这些都给医院日常的业务运行带来了极大的风险。为保证医患业务的正常开展，替换现有的老旧服务器，搭建稳定可用的业务环境，已经变成了迫在眉睫的需求。

2.2降低信息化运行成本，降低资源浪费

随着未来应用系统数量的不断增加，服务器以及存储的数量也在不断增加，为了保证应用系统的高可用性，必须购买双机冗余的服务器系统，其中有一半的资源都是浪费的，不仅增加了系统管理员的工作量，同时能耗问题、冷却费用也会成倍增加。所以，通过超融合技术对服务器和存储系统升级改造，可以在不降低系统性能、不影响系统高可用性的情况下，减少服务器的数量，降低运行成本。

2.3有助于建立更平滑的扩展机制

硬件堆得式的架构其横向扩展能力较差，而当前各业务存储容量和I/O性能面临瓶颈，现有存储控制器和盘柜需要更换成高端设备，不但现有资源得不到很好利旧，业务也需要停机迁移。而新业务的上线，需要在不同层面采购设备，在部署、联调，工作量大周期长，业务迁移风险高。

3. 医院信息系统迁移到超融合平台的迁移方案

医院信息系统迁移中，由于涉及系统较多，一次性将全部信息系统迁移到超融合平台上工作量很大，造成业务中断时间较长，失败的风险较大。采用分批迁移策略，根据我院现有业务情况，在进行项目设计与规划时，暂不考虑将内网的PACS相关业务迁移到新的平台上，PACS相关业务仍利旧使用原先的服务器和磁盘阵列柜。医保、西城健康平台等业务因不由我院管理，本次也不进行业务迁移。对于之外，外网的影像共享平台、万方数据、医养结合、物流系统等业务将放在第二期建设中。

3.1 传统医院信息系统向超融合架构迁移增加备份冗余避免单点故障

HIS 系统采用双服务器架构，这两套信息系统后端使用同一磁盘阵列提供存储服务，该盘阵贮存着医院最为核心的数据。如果磁盘阵列出现故障，造成HIS 系统宕机数小时，造成了医患双方的不便。为了提高系统整体可用性，传统的升级路线是使用双存储系统，即在超融合平台上为HIS存储搭建一台镜像服务器，从而避免因存储故障造成单点故障。

3.2 随着超融合架构系统数据逐级增多避免今后产生网络资源瓶颈

当今后超融合平台系统逐渐增多，存储容量和处理性能可以通过扩容解决， 但是每个信息系统创建2-3个数据备份副本。每一次数据的变化，都会通过网络传输，同时所有副本都要进行同步，从而确保数据的一致性。不同系统之间进行数据交互、数据共享FCSAN 和IPSAN 的吞吐量容易成为性能瓶颈。因此存储虚拟化在硬件架构上采用存储分层和SSD缓存技术，以获得非常高的I/O性能，同时网络设计中需要4台万兆FC交换机用作超融合业务集群与核心业务网络连接。

3.3 增加超融合架构的系统网络安全及数据安全

超融合平台上融合多个信息系统，对核心数据保密性高要求，从防护技术上要有入侵检测设备、数据审计设备、及时修补漏洞，厂商访问超融合平台的信息系统必须经过堡垒机授权之后才能访问，还要定期对超融合平台进行端口扫描，尽量关闭一些非必要端口号。还在超融合平台建设虚拟防火墙并对不同信息系统划分vlan进行分级管理。

4. 超融合技术的优点及优势

4.1节省机房空间，节约用电

超融合平台所有硬件设施，包括6台服务器、5台交换机，总共占用了一个机柜，但是目前虚出来58台在用服务器，如果采用传统服务器搭建模式，58台服务器按照每台服务器2u高度且两台服务器中间间隔1u至少需要4个机柜存放服务器；超融合平台所有硬件之和的用电量减少至58台物理服务器总用电量的20%左右。

4.2简化管理，减轻机房维护工作量

  传统服务器搭建模式，搭建每个信息系统之前的工作，需要本院对新信息系统参数进行评估，然后购置服务器、存储等设备，设备到货之后需要货物验收、固定资产登记、硬件设备搬移到机柜进行上架工作、进行系统和网络调试工作，需要耗费大量人力和时间成本；采用超融合平台模式直接按照新信息系统参数需求，直接在超融合平台后台管理界面按照系统配置参数统一划分计算、存储、网络等资源，后期还能在管理界面进行资源扩容工作，使运维管理更加灵活、简单化。

4.3资源利用最大化、灵活扩展

  在超融合虚拟化的架构下，硬件资源都被虚拟成计算、网络和存储资源，根据不同信息系统特性灵活调度和按需分配资源，这样可以避免传统方式导致资源分配过多过剩，以达到资源利用效率最大化，同时节省IT基础设施投资成本。今后信息系统的硬件资源也可以进行无缝和线性的横向扩展、灵活的按需扩展硬件资源满来足业务增长。

5. 结语

  医院信息化系统较多，架构较复杂，迎合今后移动医疗、智慧医疗、互联网医疗发展，正好超融合技术拥有快速上线、弹性部署、灵活可扩展的特性，大大促进医疗信息化建设水平发展。

参考文献

[1]陈敏.“超融合平台与集群”:打造智慧医疗服务新模式[J].中国党政干部论坛,2018(10):30-33.

[2]许夫杰.“超融合在医疗行业应用”各地涌现医疗服务新模式[J].信息系统工程,2018(05):8-9.

[3]郭涛. 超融合一定会成为主流[N].

中国计算机报.2014-11-03