醫(yī)院基礎(chǔ)架構(gòu)戰(zhàn)略規(guī)劃設(shè)計(jì)方案

醫(yī)院基礎(chǔ)架構(gòu)戰(zhàn)略規(guī)劃設(shè)計(jì)方案文檔歷史日期修訂版作者郵件說(shuō)明參與者2014/05/130.1李國(guó)強(qiáng)GuoqiangLi@CONFIDENTIAL2醫(yī)院基礎(chǔ)架構(gòu)戰(zhàn)略規(guī)劃設(shè)計(jì)方案

IAAS/U2VL/EUC/OM/DR目標(biāo)現(xiàn)狀挑戰(zhàn)方案價(jià)值醫(yī)療、公共衛(wèi)生信息化-以民生為本CONFIDENTIAL4目標(biāo)國(guó)家衛(wèi)生信息化“十二五規(guī)劃”報(bào)告中指出。衛(wèi)生信息化發(fā)展中存在著缺乏頂層設(shè)計(jì)，信息孤島和信息瓶頸問(wèn)題突出。醫(yī)療服務(wù)機(jī)構(gòu)之間總體協(xié)同效果差，信息系統(tǒng)之間缺乏信息共享和業(yè)務(wù)協(xié)作機(jī)制。衛(wèi)生機(jī)構(gòu)現(xiàn)在采用的分散式系統(tǒng)建設(shè)模式，通常都存在著投資分散而導(dǎo)致的系統(tǒng)質(zhì)量差、多點(diǎn)維護(hù)成本高、建設(shè)周期長(zhǎng)以及信息準(zhǔn)確、安全性能低等一系列問(wèn)題。構(gòu)建惠及百姓、服務(wù)應(yīng)用、資源共享、實(shí)用互聯(lián)的衛(wèi)生信息管理平臺(tái)迫在眉睫。十二屆全會(huì)二次會(huì)議中提到

推動(dòng)醫(yī)改向縱深發(fā)展。健全分級(jí)診療體系，加強(qiáng)全科醫(yī)生培養(yǎng)，推進(jìn)醫(yī)師多點(diǎn)執(zhí)業(yè)，醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)發(fā)展中的作用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（一）重塑我國(guó)醫(yī)院管理的新概念，實(shí)現(xiàn)了以病人為中心的理念，增加了管理的精細(xì)化、智能化；（二）提高就醫(yī)效率改善就醫(yī)難的問(wèn)題，提高管理的透明度解決就醫(yī)貴的問(wèn)題；（三）醫(yī)療信息化是新醫(yī)療體制改革的需要。CONFIDENTIAL4圖1醫(yī)療行業(yè)IT花費(fèi)預(yù)測(cè),2009–2016目前，醫(yī)療行業(yè)IT支出中依然以硬件投入為主，重硬輕軟問(wèn)題比較嚴(yán)重。CONFIDENTIAL5目標(biāo)基于電子病歷為核心的臨床信息一體化CONFIDENTIAL6智慧醫(yī)院一卡通全預(yù)約全自助全領(lǐng)域全過(guò)程HIS、EMR、HRP、HIP全智能全移動(dòng)全監(jiān)管目標(biāo)醫(yī)院信息化目標(biāo)CONFIDENTIAL7HISPACSLISEMR現(xiàn)在將加入的數(shù)據(jù)中心信息集成平臺(tái)HRP現(xiàn)狀醫(yī)院信息化核心應(yīng)用現(xiàn)狀X86平臺(tái)在醫(yī)院廣泛應(yīng)用－完全競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)現(xiàn)狀體系平臺(tái)PowerSPARCItatiumx86芯片供應(yīng)商IBMSunIntelIntel、AMD、VIA等等主機(jī)廠商IBMSunHPIBM、HP、Dell、Oracle等等虛擬化平臺(tái)PowerVMDomainnParvmware、xen、kvm、hyper-v等等操作系統(tǒng)IBMAIXLinuxSunSolarisHP-UXWindowsLinux、Windows、Unix、MAC等等高可用性IBMPowerHASunClusterHP

ServiceGuardvSphereHA、VCS、MSCS等等ISV支持Oracle？IBMSAPMSOracleIBM？SAPMSOracleIBMSAPMSOracleIBMSAPMSx86eco-system如同大機(jī)遷移，UNIX遷移已是大勢(shì)所趨現(xiàn)階段醫(yī)院IT架構(gòu)存在的問(wèn)題CONFIDENTIAL9挑戰(zhàn)傳統(tǒng)資源分配服務(wù)模式（煙囪式的服務(wù)）應(yīng)用和數(shù)據(jù)服務(wù)器存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和數(shù)據(jù)服務(wù)器存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)IT環(huán)境以及服務(wù)管控IT環(huán)境以及服務(wù)管控業(yè)務(wù)敏捷性受到影響2、無(wú)法實(shí)現(xiàn)運(yùn)維智能化：從而導(dǎo)致運(yùn)維管理的難度高和復(fù)雜，系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題很難恢復(fù)導(dǎo)致用戶抱怨大。1、無(wú)法實(shí)現(xiàn)彈性伸縮架構(gòu)：從而導(dǎo)致資源浪費(fèi)、利用率低下、占用空間高、電力的浪費(fèi)；以及應(yīng)用系統(tǒng)的性能低下無(wú)法適應(yīng)業(yè)務(wù)敏捷性需求的挑戰(zhàn)?，F(xiàn)階段醫(yī)院IT架構(gòu)存在的問(wèn)題CONFIDENTIAL10挑戰(zhàn)傳統(tǒng)醫(yī)院高可用模式（重核心、輕邊緣）服務(wù)器煙囪式增長(zhǎng)資源利用率低服務(wù)器品牌異構(gòu)、難于管理機(jī)房空間、制冷問(wèn)題關(guān)鍵業(yè)務(wù)系統(tǒng)連續(xù)性保障

管理運(yùn)維成本高可擴(kuò)展性差業(yè)務(wù)系統(tǒng)靈活性差業(yè)務(wù)敏捷性受到影響x86應(yīng)用A--Kx86應(yīng)用L-Z3、IT架構(gòu)高可靠性僅針對(duì)HIS、PACS等核心系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)，而LIS、EMR和其他周邊業(yè)務(wù)缺少高可靠性保護(hù)；UNIX和x86平臺(tái)共存，在實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)容災(zāi)和應(yīng)用容災(zāi)時(shí)復(fù)雜度高，業(yè)務(wù)容災(zāi)切換時(shí)間長(zhǎng)、成功率低，無(wú)法做到統(tǒng)一解決方案；4、UNIX平臺(tái)占用大部分IT整體采購(gòu)成本，且由于其平臺(tái)封閉性，導(dǎo)致難于管理維護(hù)，故障恢復(fù)時(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題。軟件定義的數(shù)據(jù)中心傳統(tǒng)IT架構(gòu)轉(zhuǎn)變U2V的驅(qū)動(dòng)力技術(shù)市場(chǎng)X86架構(gòu)和Linux虛擬化和云計(jì)算客戶對(duì)控制TCO的要求政策現(xiàn)階段醫(yī)院IT架構(gòu)存在的問(wèn)題CONFIDENTIAL11挑戰(zhàn)傳統(tǒng)醫(yī)院終端建設(shè)模式統(tǒng)一管理快速修復(fù)遠(yuǎn)程訪問(wèn)高效運(yùn)行應(yīng)用發(fā)布移動(dòng)設(shè)備管理醫(yī)生工作站護(hù)士工作站排隊(duì)叫號(hào)自助查詢機(jī)使用位置分散、使用環(huán)境復(fù)雜、修復(fù)難度大、外設(shè)復(fù)雜業(yè)務(wù)敏捷性受到影響終端A--K終端建設(shè)需求5、醫(yī)生/護(hù)士/自助查詢/排隊(duì)叫號(hào)/移動(dòng)查房等多種終端設(shè)備分散到各個(gè)科室和樓層，終端管理復(fù)雜，故障率高，出現(xiàn)故障直接影響患者就醫(yī)和醫(yī)院正常業(yè)務(wù)流；醫(yī)生需要補(bǔ)寫(xiě)電子病例，傳統(tǒng)終端架構(gòu)無(wú)法滿足醫(yī)生遠(yuǎn)程工作需求。CONFIDENTIAL12物理硬件基礎(chǔ)設(shè)施基礎(chǔ)策略的管理和自動(dòng)化云自動(dòng)化云運(yùn)營(yíng)云業(yè)務(wù)軟件定義數(shù)據(jù)中心虛擬基礎(chǔ)設(shè)施抽象

&資源池計(jì)算抽象=服務(wù)器虛擬化（vSphere）網(wǎng)絡(luò)抽象=網(wǎng)絡(luò)虛擬化/軟件定義網(wǎng)絡(luò)（NSX)存儲(chǔ)抽象=軟件定義存儲(chǔ)（vSAN）應(yīng)用和數(shù)據(jù)體系終端用戶計(jì)算桌面移動(dòng)虛擬工作空間應(yīng)用移動(dòng)化及其管理大數(shù)據(jù)應(yīng)用（臨床、科研、教學(xué)等）HIS/PACS/LIS/EMR/HRP/HIP等SQLFire軟件基礎(chǔ)平臺(tái)（PaaS）J2EE應(yīng)用服務(wù)器ETL集成中間件WEB服務(wù)器BI數(shù)據(jù)挖掘方案醫(yī)院信息化-整體架構(gòu)概覽方案醫(yī)院基礎(chǔ)架構(gòu)虛擬化VMwareESXVMwareESXVMwareESXiResourcePool內(nèi)網(wǎng)資源池DMZ資源池桌面資源池集中存儲(chǔ)池管理、醫(yī)院內(nèi)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)網(wǎng)站、區(qū)域醫(yī)療醫(yī)生護(hù)士工作站、自助設(shè)備VMwareESX容災(zāi)資源池主數(shù)據(jù)中心容災(zāi)數(shù)據(jù)中心雙活、應(yīng)用容災(zāi)集中管理方式，減輕IT管理員工作負(fù)擔(dān)集中的單點(diǎn)管理所有的虛擬化平臺(tái)務(wù)器和虛擬機(jī)完整的資源映射和拓?fù)鋱D，實(shí)現(xiàn)拖放控制醫(yī)院基礎(chǔ)架構(gòu)服務(wù)器環(huán)境部署、啟動(dòng)和遷移虛擬機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)利用率和性能自動(dòng)通知和email報(bào)警通過(guò)訪問(wèn)控制確保環(huán)境安全，可以和活動(dòng)目錄軟件開(kāi)發(fā)包支持和第三方的管理工具集成方案CONFIDENTIAL15本地高可用-計(jì)劃內(nèi)在線維護(hù)關(guān)鍵收益消除常規(guī)維護(hù)所導(dǎo)致的停機(jī)時(shí)間對(duì)應(yīng)用和最終用戶沒(méi)有影響任何時(shí)刻都可以進(jìn)行維護(hù)服務(wù)器在線維護(hù)

vMotion&DRS在不中斷服務(wù)的情況下,將VM遷移到池中的其它服務(wù)器運(yùn)行自動(dòng)分布工作負(fù)載以優(yōu)化性能存儲(chǔ)在線維護(hù)

StoragevMotion&StorageDRS在不中斷服務(wù)的情況下,將VM的磁盤(pán)遷移到其它存儲(chǔ)空間自動(dòng)調(diào)配存儲(chǔ)位置以優(yōu)化性能vSphere虛擬化平臺(tái)提供高可靠性-數(shù)據(jù)庫(kù)、中間件、Web方案CONFIDENTIAL16本地高可用-計(jì)劃外自動(dòng)故障切換服務(wù)器故障切換

vSphereHA自動(dòng)在集群中的可用主機(jī)上重新啟動(dòng)虛擬機(jī)適用于運(yùn)行在vSphere之上的所有應(yīng)用程序數(shù)分鐘內(nèi)完成重新啟動(dòng)與操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序無(wú)關(guān)，不需要復(fù)雜的配置和昂貴的許可虛擬化平臺(tái)提供高可靠性-數(shù)據(jù)庫(kù)、中間件、Web方案CONFIDENTIAL17vSphereOSAPPOSAPPVMwareHAAppRestart123應(yīng)用故障故障切換

vSphereAppHA檢測(cè)OS的故障，如有故障將進(jìn)行相應(yīng)的vSphereHA切換檢測(cè)相關(guān)的Web服務(wù)器（Apache/IIS)、應(yīng)用中間件（Tomcat等）的故障，如有故障則進(jìn)行相應(yīng)的重新啟動(dòng)虛擬化平臺(tái)提供高可靠性-數(shù)據(jù)庫(kù)、中間件、Web方案CONFIDENTIAL18VDPA-專門(mén)用于VMware數(shù)據(jù)保護(hù)vSphere環(huán)境數(shù)據(jù)的備份、恢復(fù)無(wú)需要部署代理Storage-agnostic和vSphere緊密集成Avamar專利數(shù)據(jù)去重技術(shù)vSpheredatadeduplicatedVDPA6x傳統(tǒng)方式：全虛機(jī)鏡像恢復(fù)VDPA：CBT技術(shù)智能恢復(fù)

完整虛擬機(jī)鏡像文件變化數(shù)據(jù)塊6倍于傳統(tǒng)備份方式速度恢復(fù)運(yùn)行環(huán)境數(shù)據(jù)保護(hù)方案CONFIDENTIAL19虛擬化層虛擬網(wǎng)絡(luò)物理網(wǎng)絡(luò)物理網(wǎng)絡(luò)共享，邏輯隔離提高安全性減少物理安全設(shè)備策略復(fù)雜性，節(jié)約投資虛擬化層虛擬網(wǎng)絡(luò)WEB服務(wù)資源池應(yīng)用中間件資源池?cái)?shù)據(jù)資源池應(yīng)用邊界安全防護(hù)CONFIDENTIAL方案關(guān)鍵業(yè)務(wù)應(yīng)用支撐-數(shù)據(jù)庫(kù)/中間件U2VL現(xiàn)狀1、集群更新（數(shù)據(jù)庫(kù)、雙機(jī)軟件）難2、采購(gòu)、維護(hù)和管理成本高3、HA切換失敗率高4、靈活性差，性能不足時(shí)只能更換設(shè)備5、擴(kuò)展性差解決方案通過(guò)服務(wù)器虛擬化技術(shù)將UNIX平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)遷移到基于x86架構(gòu)的虛擬化平臺(tái)中，實(shí)現(xiàn)：1、更高的可靠性（系統(tǒng)HA、應(yīng)用HA）2、更低的采購(gòu)維護(hù)成本3、更易于統(tǒng)一平臺(tái)管理4、更靈活的擴(kuò)展性5、減少IT架構(gòu)復(fù)雜度6、集群資源的動(dòng)態(tài)擴(kuò)展和靈活分配UNIX平臺(tái)X86虛擬化平臺(tái)20CONFIDENTIAL方案關(guān)鍵業(yè)務(wù)應(yīng)用容災(zāi)現(xiàn)狀1、關(guān)鍵業(yè)務(wù)容災(zāi)及數(shù)據(jù)保護(hù)方案復(fù)雜度高2、無(wú)法做到整體業(yè)務(wù)容災(zāi)，非關(guān)鍵業(yè)務(wù)缺少容災(zāi)保護(hù)3、應(yīng)用切換需要繁瑣手工操作，切換成功率低，RTO過(guò)大4、容災(zāi)系統(tǒng)建設(shè)復(fù)雜，切費(fèi)用昂貴解決方案在實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)全面虛擬化后，依托虛擬化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，醫(yī)院業(yè)務(wù)應(yīng)用容災(zāi)實(shí)現(xiàn)更為容易：1、大大降低業(yè)務(wù)容災(zāi)及數(shù)據(jù)保護(hù)方案復(fù)雜度2、自動(dòng)化容災(zāi)切換流程，降低誤操作3、所有業(yè)務(wù)系統(tǒng)一套容災(zāi)保護(hù)方案4、更低的部署和維護(hù)成本5、在線容災(zāi)演練StorageServersVMwarevSphereVirtualMachinesStorageServersVMwarevSphereVirtualMachines活動(dòng)站點(diǎn)容災(zāi)站點(diǎn)基于主機(jī)

的復(fù)制基于存儲(chǔ)

的復(fù)制21CONFIDENTIAL22方案FC

SwitchFC

SwitchFC

SwitchFC

Switch站點(diǎn)A站點(diǎn)BvMotionvCenter

ServervSphereCluster最大的優(yōu)勢(shì)：1.跨站點(diǎn)的資源負(fù)載在線調(diào)配(workloadbalance)2.災(zāi)難回避(disasteravoidance)&計(jì)劃內(nèi)遷移,業(yè)務(wù)零中斷,數(shù)據(jù)零丟失醫(yī)院雙活數(shù)據(jù)中心醫(yī)院雙活數(shù)據(jù)中心-應(yīng)用雙活示例CONFIDENTIAL23CONFIDENTIAL23CONFIDENTIAL23web1web2Server1Server2應(yīng)用中間件高可用、高性能環(huán)境（應(yīng)用服務(wù)器和集成中間件：ECP&Ensemble）DB1HTTP(S)HTTP(S)HTTP(S)HTTP(S)JDBC/ADO/ODBCWeb服務(wù)器高可用、高性能環(huán)境DB2Server3Server4Web層業(yè)務(wù)邏輯和集成層數(shù)據(jù)層硬件均衡負(fù)載器（HA)HTTP(S)數(shù)據(jù)庫(kù)高可用、高性能環(huán)境（數(shù)據(jù)庫(kù)：Cache?）軟件定義數(shù)據(jù)中心（資源池化、HA/FT/vMotion/AppHA/DRS/應(yīng)用邊界防護(hù)等）WEB服務(wù)資源池應(yīng)用中間件資源池?cái)?shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)資源池例如HIS、PACS等，相應(yīng)的web服務(wù)器、應(yīng)用中間件、數(shù)據(jù)庫(kù)等這些都是雙活的，以提供高可靠高性能環(huán)境方案醫(yī)院數(shù)據(jù)中心統(tǒng)一運(yùn)維監(jiān)控平臺(tái)CONFIDENTIAL24方案存儲(chǔ)->服務(wù)器->網(wǎng)絡(luò)->虛擬化平臺(tái)->操作系統(tǒng)->應(yīng)用系統(tǒng)->數(shù)據(jù)庫(kù)，全面且統(tǒng)一的監(jiān)控平臺(tái)

減少軟硬件故障和性能問(wèn)題的發(fā)現(xiàn)和解決周期個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)關(guān)聯(lián)關(guān)系清晰可見(jiàn)熱圖發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)性能瓶頸

詳細(xì)的健康度和負(fù)載觀測(cè)

主動(dòng)智能預(yù)警優(yōu)化整合系統(tǒng)資源使用容量分析和報(bào)告監(jiān)控虛擬、云及物理環(huán)境醫(yī)院桌面服務(wù)權(quán)限策略報(bào)告遠(yuǎn)程文件備份同步交付應(yīng)用目錄文件與共享統(tǒng)一的物理虛擬機(jī)桌面管理靈活訪問(wèn)方式醫(yī)院業(yè)務(wù)資源自助設(shè)備（自助查詢、排隊(duì)叫號(hào)）自助機(jī)HIS、PACS、EMR應(yīng)用應(yīng)用醫(yī)護(hù)用機(jī)PC機(jī)用戶數(shù)據(jù)DesktopPC(Physical)Notebook(Physical)iOSAndroid方案統(tǒng)一的桌面和應(yīng)用交付環(huán)境北京人民醫(yī)院虛擬化項(xiàng)目案例用戶目標(biāo)26虛擬化之前全面虛擬化之后對(duì)比PC服務(wù)器數(shù)量145臺(tái)6臺(tái)管理負(fù)擔(dān)大大減輕存儲(chǔ)數(shù)量25套5套管理負(fù)擔(dān)大大減輕服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)連線數(shù)量400~50070~90大大減少故障環(huán)節(jié)用電量需求130KW60~90KW光此項(xiàng)每年節(jié)省電費(fèi)35~60萬(wàn)制冷量需求140KW70~100KW降低了機(jī)房制冷壓力，節(jié)約電源投入成本若按項(xiàng)目需要，按原來(lái)模式為新項(xiàng)目提供硬件需1000萬(wàn)加上更新老舊設(shè)備投入500萬(wàn)元，總計(jì)1500萬(wàn)元按照滿足同樣的項(xiàng)目需要和設(shè)備更新，包括虛擬化軟件投入，總計(jì)需要600~800萬(wàn)總計(jì)可節(jié)約700~900萬(wàn)元服務(wù)解決方案一：云計(jì)算基礎(chǔ)架構(gòu)平臺(tái)建設(shè)成功案例醫(yī)院虛擬化收益案例27建設(shè)目標(biāo)業(yè)務(wù)連續(xù)性任何服務(wù)器、存儲(chǔ)及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備故障不影響業(yè)務(wù)系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)安全性所有應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)集中、離線備份靈活的可擴(kuò)展性存儲(chǔ)、服務(wù)器及網(wǎng)絡(luò)性能可隨業(yè)務(wù)發(fā)展隨時(shí)擴(kuò)展、相應(yīng)升級(jí)不會(huì)造成業(yè)務(wù)中斷業(yè)務(wù)敏捷度生產(chǎn)系統(tǒng)快速進(jìn)行開(kāi)發(fā)測(cè)試，新業(yè)務(wù)系