醫(yī)療行業(yè)超融合架構(gòu)解決方案

1目錄 3 3 41.2.1業(yè)務(wù)背景分析 41.2.2業(yè)務(wù)痛點分析 6 81.3.1超融合架構(gòu)概述 81.3.2先進(jìn)性分析 9 1.3.4擴展性分析 1.3.5超融合架構(gòu)優(yōu)勢 2.2設(shè)計原則 2.3超融合架構(gòu)總體設(shè)計 2.4超融合架構(gòu)業(yè)務(wù)設(shè)計 2.4.1業(yè)務(wù)遷移分析 2.4.2業(yè)務(wù)資源分析 2.5.1物理架構(gòu)圖 2.5.2計算資源規(guī)劃 2.5.3存儲資源規(guī)劃 2.5.4網(wǎng)絡(luò)資源規(guī)劃 2.5.5安全和備份規(guī)劃 22.6.1主要功能 2.6.2資源使用與管理 2.7超融合架構(gòu)建設(shè)難點分析 2.7.1信息孤島治理 372.7.2超融合系統(tǒng)性能優(yōu)化和節(jié)點管理 382.8超融合架構(gòu)技術(shù)路線設(shè)計 2.9超融合架構(gòu)主流產(chǎn)品選型 2.10超融合架構(gòu)成本管理 2.10.1直接成本 462.10.1間接成本 472.10.2成本概算 472.11超融合產(chǎn)品預(yù)算清單 503OA.排隊叫號，蕊養(yǎng)點時間數(shù)據(jù)中心醫(yī)院業(yè)務(wù)物理服務(wù)器+網(wǎng)絡(luò)設(shè)備物理服務(wù)器+網(wǎng)絡(luò)+虛擬化軟件物理服務(wù)器+網(wǎng)絡(luò)+軟件(超融合架構(gòu))圖：醫(yī)院業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)中心進(jìn)化關(guān)系4較多，對系統(tǒng)的擴展性和靈活性要求比較高，傳統(tǒng)的IT發(fā)展需求。例如PACS系統(tǒng)，每天有接近TB級別的使用量，對系統(tǒng)的實時性要足新業(yè)務(wù)的快速增長。如果使用超融合系統(tǒng)，平均一個42U機柜的超融合服務(wù)器可以整合原有三個42U機柜的服務(wù)器和存儲設(shè)備，可以極大的節(jié)約醫(yī)院機房5對于一個1000張床位的中等規(guī)模三甲醫(yī)院，年門診量多達(dá)100多萬人次，住院量4萬多人次，年急診量10萬人次以上。支撐的醫(yī)院信息系統(tǒng)數(shù)量會超過100存儲設(shè)備+物理機集中化算資源存儲資源池網(wǎng)絡(luò)設(shè)備存儲設(shè)備+部分物理機虛擬化6效率，緩解了IT建設(shè)面臨的諸多壓力。但是1、架構(gòu)復(fù)雜，建設(shè)成本高2、存儲系統(tǒng)擴展性差，利用率低基于服務(wù)器虛擬化+集中存儲的系統(tǒng)架構(gòu)，在擴展時，往往受到集中存儲的73、基礎(chǔ)擴展實施周期長服務(wù)器虛擬化+集中存儲的模式下，如果對基礎(chǔ)架構(gòu)進(jìn)行擴容，通常要考慮網(wǎng)絡(luò)8超融合基礎(chǔ)架構(gòu)(Hyper-ConvergedInfrastructure,簡稱“HCI”)是指在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備9中式存儲+網(wǎng)絡(luò)設(shè)備模式，這種豎井式的架構(gòu)往往需要針對不同的醫(yī)療應(yīng)用系統(tǒng)比較項傳統(tǒng)架構(gòu)超融合架構(gòu)備注95%業(yè)務(wù)場景存儲架構(gòu)萬兆+分布式受限控制器根據(jù)節(jié)點數(shù)量線性擴展節(jié)點數(shù)量少性能會差數(shù)據(jù)保護(hù)副本策略分布式，自恢復(fù)能力強至少3節(jié)點架構(gòu)限制，縱向擴展靈活性安裝復(fù)雜，通常需要數(shù)天安裝部署數(shù)小時內(nèi)上線管理方式軟硬件分離管理，多個管理系統(tǒng)統(tǒng)一使用云管理平臺管理平臺空間和能耗以上，能耗降低30%以上運營維護(hù)成本高，專人維護(hù)設(shè)備、運維人員減少，成本降低60%以上這些增加的設(shè)備只能滿足一定數(shù)量級的數(shù)據(jù)需求，并不能提高系統(tǒng)性能，當(dāng)維護(hù)人員配置不當(dāng)時，會造成系統(tǒng)性能明顯下降。新增設(shè)備安裝部署工作量大，超融合無須停機便可無縫地添加其它超融合節(jié)點，從而線性地提高系統(tǒng)性能和數(shù)據(jù)存儲，動態(tài)群集的方法使得計算和存儲能夠每次擴展一個節(jié)點，因此無須過度部署基礎(chǔ)設(shè)施，使系統(tǒng)擴展不存在任何不確定性。目資源虛擬化、統(tǒng)一管理自動部署和運維存儲設(shè)備+部分物理機物理設(shè)備計算網(wǎng)絡(luò)計算網(wǎng)絡(luò)存儲2、VDI(虛擬桌面)。在虛擬桌面(VDI)應(yīng)用方面，由于各種應(yīng)用部署在單一的共享資源池里，供可能。而且采用SSD加速的分布式存儲集群可以保障足夠的IOPS應(yīng)對VDI3、備份恢復(fù)4、開發(fā)測試私有云綜合以上需求分析，結(jié)合目前醫(yī)療行業(yè)數(shù)據(jù)中心的演進(jìn)方法論及最佳實踐，數(shù)據(jù)中心第二期建設(shè)，在管理上，需要實現(xiàn)高度自動化的業(yè)務(wù)部署和運維。通過超融合系統(tǒng)的建設(shè)，最終可以實現(xiàn)全軟件定義的數(shù)據(jù)中心。有效整合服務(wù)器、存儲和網(wǎng)絡(luò)等資源，最大效率的利用硬件設(shè)備，滿足新的醫(yī)療信息系統(tǒng)各項業(yè)務(wù)的性能需要。同時還可以對數(shù)據(jù)中心硬件設(shè)備進(jìn)行有效管理和監(jiān)控，降低運維和管理成本。2.2設(shè)計原則在方案設(shè)計中我們將遵循以下總體原則：1、以醫(yī)院業(yè)務(wù)需求為導(dǎo)向超融合架構(gòu)最終還是要為醫(yī)療業(yè)務(wù)服務(wù)的，因此在架構(gòu)設(shè)計上一定要以醫(yī)療業(yè)務(wù)的需求為導(dǎo)向，充分考慮非功能需求，例如系統(tǒng)的重要程度、安全要求、業(yè)務(wù)連續(xù)性等。2、遵循醫(yī)療行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)醫(yī)院大部分業(yè)務(wù)系統(tǒng)都是面向社會和公眾的，在醫(yī)院基礎(chǔ)架構(gòu)建設(shè)時，應(yīng)符合國際、國家、醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和醫(yī)院自身的發(fā)展規(guī)劃。3、提高資源利用率4、系統(tǒng)擴展性5、安全可用性在管理層，大多數(shù)商業(yè)的超融合產(chǎn)品都會提供一套通過簡單、方便的管理界醫(yī)療行業(yè)超融合架構(gòu)解決方案SAN存儲網(wǎng)絡(luò)縱向擴展橫向擴展資源池建議淘汰的設(shè)備：服役超過5年以上的服務(wù)器，不建議繼續(xù)使用，可以進(jìn)行影響。其次，可以選擇部分性能比較好，未過保修期(通常服務(wù)器保修年限為三年)且具有整合價值的服務(wù)器，然后部署超融合系統(tǒng)，加入到超融合系統(tǒng)群集當(dāng)網(wǎng)絡(luò)等)轉(zhuǎn)換成可動態(tài)調(diào)整的虛擬資源，供虛擬機使用，提供醫(yī)院業(yè)務(wù)系統(tǒng)分析主要是對現(xiàn)有醫(yī)院業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行梳理，對醫(yī)院的業(yè)務(wù)系統(tǒng)3、原有業(yè)務(wù)系統(tǒng)運行在虛擬機上，且虛擬機軟件的類別、版本和預(yù)期采購4、原有業(yè)務(wù)系統(tǒng)運行在虛擬機上，且虛擬機軟件的類別、版本和預(yù)期采購醫(yī)院遷移的操作系統(tǒng)(VMware/K內(nèi)存網(wǎng)絡(luò)萬兆三級PACS應(yīng)用系統(tǒng)萬兆三級萬兆三級其他…)的資源。每個節(jié)點通常為1-2顆CPU+可選容量的內(nèi)存(CPU核心數(shù)量和內(nèi)存容群集的節(jié)點規(guī)模數(shù)量的，但是最佳實踐是一般單個群集不建議超過64個節(jié)點，最為常見，所以在配置物理容量時，需要將實際數(shù)據(jù)融量至少乘以3倍，而且大醫(yī)療行業(yè)超融合架構(gòu)解決方案AF(利舊)關(guān)(利舊)基于超融合架構(gòu)的數(shù)據(jù)中心，在網(wǎng)絡(luò)上采用扁平化二層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)(核心層、超融合架構(gòu)物理機一般為機架服務(wù)器。同時融合計算和存儲資源，提供虛擬化資源。每臺服務(wù)器配置1塊2端口的10GE網(wǎng)卡。通過萬兆接入交換機和核心交化技術(shù)組建計算資源池，為業(yè)務(wù)系統(tǒng)的虛擬機提供不同的服務(wù)質(zhì)量和能力。以計算資源的規(guī)劃需要根據(jù)歷史業(yè)務(wù)對資源的需求推導(dǎo)出需要新采購的超融遷移場景服務(wù)器數(shù)量規(guī)劃.1從計算服務(wù)器CPU維度進(jìn)行估算量≤3,那么至少配置3臺。Xeon(R)CPUE5420@2.50GHx=40*(118*30%/(1-30%))=202銷為10%。數(shù)量為3臺。.2從計算服務(wù)器內(nèi)存維度進(jìn)行估算用率/(1-內(nèi)存冗余度)假定原服務(wù)器的內(nèi)存大小為8G,內(nèi)存使用率為20%,共40臺。虛擬化后的目標(biāo)內(nèi)存冗余度為40%x=40*(8*20%/(1-40%))=106.7GB總vCPU數(shù)=預(yù)計部署的每臺VM虛擬機的vCPU數(shù)量的總和1、根據(jù)計算能力總需求估算數(shù))*90%]*(1+服務(wù)器冗余率)}擬定選擇的超融合服務(wù)器為2顆12核心處理器2線程處理器。那么:物理服務(wù)器數(shù)量：需要5臺.2根據(jù)內(nèi)存資源需求維度估算256GB內(nèi)存(至少100GB以上)。物理服務(wù)器數(shù)量=roundup[(總內(nèi)存/(單服務(wù)器內(nèi)存容量-100GB)*(1+服務(wù)器冗余率)]=roundup[(360GB/(256GB-100GB)*(物理服務(wù)器數(shù)量：需要3臺部的計算資源總量。為了減小不必要要的服務(wù)器數(shù)量，單盤盡量選擇1.2TB或2、分布式存儲架構(gòu)以可以提供傳統(tǒng)集中式存儲的能力，包括塊存儲、文2、是否需要超融合存儲系統(tǒng)提供快照、克隆、壓縮和重復(fù)數(shù)據(jù)刪除等傳=k總的硬盤數(shù)量為53塊硬盤，每塊盤容量至少為1200GB。1、存儲總?cè)萘啃枨箢愋蚷系統(tǒng)盤容量=系統(tǒng)盤空間×VM數(shù)量；系統(tǒng)盤總?cè)萘?∑類型i系統(tǒng)盤容量類型i數(shù)據(jù)盤容量=數(shù)據(jù)盤空間×VM數(shù)量；2、根據(jù)存儲總需求估算總的硬盤數(shù)量=roundup[(系統(tǒng)盤總?cè)萘?數(shù)據(jù)盤總?cè)萘?*副本數(shù)k/單盤容量z/磁盤容量利用率q]z=1200GB,磁盤空間利用率q=0.95,副本數(shù)k=3.系統(tǒng)盤總?cè)萘?30GB*100=30000GB數(shù)據(jù)盤總?cè)萘?50GB*100=50000GB總的硬盤數(shù)量=roundup[(30TB+50TB)*3/1.2TB/0.95]=roundup[80tb*3/1.2T組網(wǎng)策略網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙f兆光口：至少1個千兆電口：至少2個醫(yī)療行業(yè)超融合架構(gòu)解決方案物理機物理機物理機超融合物理節(jié)點(計算+存儲資源池)干兆電口網(wǎng)絡(luò)1、生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)(原有生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)，同時也是客戶機和虛擬化服務(wù)器之間的網(wǎng)絡(luò)通訊)2、數(shù)據(jù)交換網(wǎng)(X86物理服務(wù)器之間的內(nèi)部通訊網(wǎng)絡(luò))3、管理網(wǎng)絡(luò)(管理X86物理服務(wù)器節(jié)點)可采用雙鏈路千兆以太網(wǎng)絡(luò)，主要用于節(jié)點管理。建議單獨配置1塊千兆網(wǎng)首先，在物理安全上，建議將超融合節(jié)點分別部署到3個不同的機柜中，每份到外部存儲中，同時使用超融合自帶的備份管理系統(tǒng)進(jìn)行每天甚至每12小時合自帶的備份管理系統(tǒng)進(jìn)行每2小時甚至每小時的備份，數(shù)據(jù)直接保留在存儲上在一些最佳實踐中，醫(yī)院信息中心已經(jīng)從一個成本中可以利用超融合廠商的工具與現(xiàn)有云管進(jìn)行集成或云管理平臺要求能夠屏蔽虛擬化平臺異構(gòu)性。因為原有數(shù)據(jù)中心的虛擬化系,降低數(shù)據(jù)中心運維成本。圖云計算管理平臺功能架構(gòu)圖模式一：部門具備一定的信息化能力(如：醫(yī)院信息中心及分院信息管理部門等)。一次性申請批量資源，由云管理平臺管理部門經(jīng)過審批分析后，批準(zhǔn)并模式二：部門不具備信息化能力(如：醫(yī)院骨科、眼科等業(yè)務(wù)科室),如果2.7超融合架構(gòu)建設(shè)難點分析煙囪式IT架構(gòu)的問題逐漸暴露出來，如分散式管理復(fù)雜、機房設(shè)備多、利用率通常為1-2顆，單個虛擬機的性能最大只能達(dá)到單個節(jié)點的70%(超融合系統(tǒng)本身和分布式存儲要占用30%的計算性能),而且不能像超算那樣，利用所有節(jié)點,可以考慮單獨部署在4路或8路的物理服務(wù)器上，不要部署在超融合系統(tǒng)中。超而且超融合相關(guān)的管理系統(tǒng)功能也很豐富，各個廠商華為FusionCube超融合一體機使用華為自家服務(wù)器和基于深度定制的ceph分布式和存儲軟件(華為FusionStorage)。H3CUIS-Cell超融合一體機同樣采融合產(chǎn)品服務(wù)器則是采用第三方硬件服務(wù)器產(chǎn)品，分布式存儲系統(tǒng)是基于GlusterFS定制的(深信服aSAN)。這種技術(shù)路線的解決方案經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)相對成熟和穩(wěn)定了，而且也在對超融合產(chǎn)品進(jìn)行選型供之前，可以先了解下Gartner2018年11月的ABILITYTOEXECUTENICHEPLAYERSABILITYTOEXECUTECOMPLETENESSOFVISIONAsoHPE在2017年收購了SimpliVity,推出超融合一體機，直接進(jìn)入領(lǐng)導(dǎo)者。引擎以及FusionCubeCenter、FusionCubeBuilder等管理軟等產(chǎn)品收購)。存儲虛擬化(基于GlusterFS)和超融合一體機。其他的主流廠商還有：Maxta、思科、浪潮、曙光、大道運行、達(dá)沃時代和年進(jìn)入中國市場，推出自有產(chǎn)品NutanixNX超融合一體機產(chǎn)品，2016年和聯(lián)想SimpliVity成立于2009年，2013年推出第一款超融合一體機產(chǎn)品，2017年1月被HPE收購，12月進(jìn)入中國市場。最主要的優(yōu)勢是具備全球領(lǐng)先的重復(fù)數(shù)據(jù)刪除和數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)，可以做到1:10華為FusionCube超融合基礎(chǔ)設(shè)施是華為公司IT產(chǎn)品線的旗艦產(chǎn)品。FusionCube在存儲層使用的是基于深度定制后的ceph,華為稱之為的節(jié)點，每次擴充是以1節(jié)點單元為單位擴充，最大群集規(guī)模則是256個服務(wù)器節(jié)點，虛擬化同時支持自家FusionSphere、VMwarevSphere和K分布式存儲(基于ceph),支持快照、克隆、數(shù)據(jù)精簡、糾刪碼、數(shù)據(jù)分層、面向多租戶的安全隔離。H3CUIS-Cell是典型的openst合操作系統(tǒng)。包括aSV(服務(wù)器虛擬化)、aNET(網(wǎng)絡(luò)虛擬化)和aSAN(存儲虛1、超融合一體機產(chǎn)品技術(shù)路線大部分超融合一體機產(chǎn)品為2U高的定制服務(wù)器，CPU數(shù)量為1-4顆，內(nèi)存2、超融合軟件產(chǎn)品+通用設(shè)備技術(shù)路線現(xiàn)系統(tǒng)升級。超融合軟件產(chǎn)品的組件通常為3個，包括服務(wù)器虛擬化、網(wǎng)絡(luò)虛擬,也是各大超融合廠商超融合技術(shù)的主要區(qū)別，成本差異也比較大。否則無法擴容)整列卡：支持JBOD模式(透傳模式)產(chǎn)品類型備注根據(jù)CPU主頻、內(nèi)存、硬盤大小和網(wǎng)卡性能數(shù)量等進(jìn)行選擇4節(jié)點2U中端配置，包含超融合軟件標(biāo)準(zhǔn)版在內(nèi)約為60~80萬左右配置，并考慮一般按照功能分為標(biāo)準(zhǔn)版、企業(yè)版和高級企業(yè)版等等標(biāo)準(zhǔn)版通常限制節(jié)點數(shù)量、縮、去重、副本數(shù)量和容災(zāi)等功能包含在硬件中軟件版本建議選擇企業(yè)版以上，否則以后節(jié)點擴容會有限制。存儲用不到的功能可以不選系統(tǒng)實施中，但是部分廠提前和廠商溝商咨詢、設(shè)計和實施會收取一定費用必要的費用運維費用7*24在線支持通常為1-3年服務(wù)盡量選擇3年以上運維，剛開始部署超融合系統(tǒng)，初期問題會比較多2、超融合軟件產(chǎn)品+通用設(shè)備技術(shù)路線產(chǎn)品類型備注根據(jù)CPU主頻、內(nèi)存、硬盤大小4節(jié)點2