分享來自:jiyaliang 南京市第二醫(yī)院 系統(tǒng)分析師,spgoall 暨南大學附屬第一醫(yī)院 信息技術(shù)經(jīng)理,heray2323 中山大學附屬腫瘤醫(yī)院 系統(tǒng)架構(gòu)師,劉東 東軟集團 IT技術(shù)咨詢顧問等。
醫(yī)療行業(yè)應用超融合是否是未來的趨勢?
超融合是利用分布式存儲技術(shù)、軟件定義技術(shù)將服務器、存儲、網(wǎng)絡融合在一個節(jié)點上,然后可以通過擴展節(jié)點實現(xiàn)資源擴展,可以說它是一種可行有效的技術(shù),可以替代傳統(tǒng)虛擬化應用場景的硬件架構(gòu),而目前醫(yī)院的越來越多應用在虛擬化環(huán)境運行,所以醫(yī)院應用超融合的需求和條件是具備的,未來是否成為趨勢,則需要考慮與傳統(tǒng)架構(gòu)成本對比是否逐步有優(yōu)勢。
我國的醫(yī)療行業(yè)相對于其他行業(yè),例如金融、電信,還是相對保守,很多新興的技術(shù)都沒有在醫(yī)療行業(yè)快速普及,所以超融合、云計算這種新的技術(shù),還會有一個驗證的過程。醫(yī)院的信息系統(tǒng)封閉和追求穩(wěn)定是放在首位,很多核心的應用和系統(tǒng)都是采取物理的服務器、虛擬機應用主要是對外的服務,國家目前也是在推動醫(yī)療信息互聯(lián)互通,很多數(shù)據(jù)需要共享和標準化,也給醫(yī)院和各地的衛(wèi)生信息中心帶來契機,會升級部署易維護和擴展的服務器,超融合的優(yōu)點就能很好體現(xiàn)。
這是一個同行分享的實踐情況,供參考——目前該院建有兩套超融合架構(gòu):一套為A廠商刀片加存儲,在該平臺上主要運行了A廠商云桌面和一些虛擬服務器,到目前來看,系統(tǒng)整體運行較穩(wěn)定,去年有遭受勒索變種病毒攻擊,云桌面出現(xiàn)大量藍屏現(xiàn)象,經(jīng)過重新部署安全軟件后,修復了藍屏現(xiàn)象。個人實踐經(jīng)驗來看,該超融合平臺使用比較穩(wěn)定,完全可以勝任醫(yī)院部署的一些輕應用,但是醫(yī)院的一些核心系統(tǒng)還是要慎重,有些虛擬環(huán)境下和物理環(huán)境還是有區(qū)別。一套為B廠商機架式物理服務器加存儲,通過vmware搭建的虛擬集群平臺,我們將去年新上線的PACS系統(tǒng)運行于該平臺,前期經(jīng)過大量測試,就平臺本身是安全穩(wěn)定的,可以實現(xiàn)故障切換。PACS系統(tǒng)運行至今,沒有出現(xiàn)問題?傮w來說,超融合在醫(yī)院的應用是趨勢,可以幫助解決醫(yī)療系統(tǒng)全天候不間斷運行這個難題,提高系統(tǒng)可用性。
但穩(wěn)定性依然是必須注意的問題。以下也是一個同行分享的實踐經(jīng)驗——超融合架構(gòu)相比傳統(tǒng)虛擬化架構(gòu)帶來IO性能的巨幅提升,從使用3年多的經(jīng)驗來看,超融合下的虛機系統(tǒng)性能和穩(wěn)定性完全可以滿足關鍵性系統(tǒng)的需求。單機、集群系統(tǒng)的部署、運維比傳統(tǒng)架構(gòu)方便快捷。有一點需要注意的是:底層系統(tǒng)的穩(wěn)定性需要一段時間的磨合,穩(wěn)定以后日常也要關注平臺的的運行情況。
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超融合架構(gòu)適合醫(yī)院的那些應用場景?
超融合架構(gòu)基礎平臺具有比較強大的分布式橫向擴展能力,適合不斷增長的醫(yī)療業(yè)務,可平滑升級以適應醫(yī)療用戶對擴展升級要求。同時超融合架構(gòu)提供海量級數(shù)據(jù)存儲能力和數(shù)據(jù)保護能力,可以保證系統(tǒng)長時間安全穩(wěn)定的運行。
超融合架構(gòu)的分布式存儲系統(tǒng),在存儲性能方面如何優(yōu)化?PACS系統(tǒng)是否適合分布式存儲?虛擬桌面(VDI)超融合架構(gòu)底層的分布式存儲設計如何提高IO性能?
分布式存儲主要解決數(shù)據(jù)海量存儲和性能問題。
在醫(yī)療行業(yè),分布式存儲上可以用于部分結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的存儲和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的存儲。目前應用最多的場景是部署在基于超融合的私有云運行環(huán)境。另外,PACS系統(tǒng)也可以部署分布式存儲,是否合適要看具體的業(yè)務需求。
分布式存儲由于擴展能力強,確實可以解決PACS系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的海量存儲問題,不過在具體部署的時候需要根據(jù)實際需求進行一些調(diào)整,讓分布式存儲適合PACS系統(tǒng)的需求。
- 分布式存儲系統(tǒng)是橫向擴展架構(gòu),在處理PACS系統(tǒng)的海量數(shù)據(jù)存儲需求的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)方面,有先天性相對于 傳統(tǒng)磁盤陣列的RAID保護模式,資源浪費比較多。所以創(chuàng)建分布式存儲系統(tǒng)選擇副本數(shù)量時,也可以選擇二副本的模式,前提是對歷史的PACS數(shù)據(jù)不敏感,安全性要求沒那么高。另外, 分布式存儲系統(tǒng)多采用低成本的X86服務器,硬件相對 傳統(tǒng)磁盤陣列便宜太對,如果預算足夠,建議還是三副本存儲策略。
- 分布式存儲系統(tǒng)可以解決PACS系統(tǒng)的性能問題。由于分布式存儲具備并發(fā)特性,可以支持醫(yī)院早高峰期多名醫(yī)生同時在線看片的需求?梢栽诓渴鸱植际酱鎯r,采用SSD或NVME硬盤,在達到一定規(guī)模節(jié)點的分布式存儲狀態(tài)下,其性能可以超越傳統(tǒng)磁帶陣列。
分布式存儲是否適合應用在PACS系統(tǒng)上,關鍵還是要看如果使用和具體的應用場景。不過分布式存儲的高效海量存儲、三副本的數(shù)據(jù)可靠性和同時并發(fā)訪問的處理性能,可以解決醫(yī)院PACS系統(tǒng)的大量實際問題。
超融合架構(gòu)的分布式存儲系統(tǒng),在存儲性能方面主要做了以下幾個方面的優(yōu)化:
- 分布式存儲架構(gòu)橫向擴展能力強,可以支持PACS系統(tǒng)數(shù)據(jù)的海量增長。
- 分布式存儲架構(gòu)可以配置SSD和NVME等固態(tài)硬盤,還可以支持全閃存的存儲環(huán)境,而且隨著節(jié)點數(shù)量的增長,存儲性能 線性增長,可以滿足 PACS系統(tǒng) IO性能要求較高的情況下。
- 某些超融合廠商的分布式存儲系統(tǒng),還特別自研了文件系統(tǒng),直接在裸設備上構(gòu)建文件系統(tǒng)支持塊存儲訪問,有效減少了Linux 已有文件系統(tǒng)的開銷,提升整個存儲系統(tǒng)性能。
醫(yī)院現(xiàn)在有采用虛擬桌面的案例,例如醫(yī)生和護士工作站,都已經(jīng)采用了虛擬桌面系統(tǒng)進行管理。
針對VDI的超融合架構(gòu)底層的分布式存儲,在設計時,主要考慮虛擬桌面的啟動風暴問題。
在醫(yī)院采用虛擬桌面系統(tǒng)以后,早高峰期間,由于醫(yī)生和護士同時上班,同一時間啟動電腦,所以會產(chǎn)生大量的IO訪問,給超融合架構(gòu)底層的分布式存儲增加大量的IO負載,為了避免這種情況。需要給超融合系統(tǒng)的分布式存儲配置SSD或NVME固態(tài)硬盤,而且節(jié)點的數(shù)量和硬盤的數(shù)量要盡可能多,增加分布式存儲系統(tǒng)的性能,至少配置5節(jié)點以上的虛擬桌面系統(tǒng)。
超融合如何進行橫向擴展?有什么難點?
- 超融合架構(gòu)是橫向擴展的,而且可以按需進行橫向擴展。
- 增加節(jié)點的難易程度要看使用什么樣的超融合產(chǎn)品。如果是自行購買服務器,自己安裝超融合系統(tǒng),那么在擴容時,配置步驟可能就需要多一點。如果采用超融合一體機,配置過程相對容易,因為在出廠時廠商已經(jīng)配置好了,可以做到開箱即用。
- 在增加節(jié)點時,可以選擇增加計算+存儲節(jié)點,也可以選擇單獨增加計算或存儲節(jié)點。存儲性能是可以做到線性增長的,計算性能取決于你增加節(jié)點后可用的CPU數(shù)量。
- 從技術(shù)角度講,超融合擴容節(jié)點沒有數(shù)量限制,但是部分廠商會設置一些上線。例如EMC的VxRail超融合系統(tǒng)就設置了最大節(jié)點64個的限制。因為一個群集如果設置過多,首先是不太方便管理,而且如果這個群集一旦發(fā)生故障,受影響的業(yè)務系統(tǒng)數(shù)量也比較多。
- 超融合節(jié)點數(shù)量一般最低3節(jié)點起配置,考慮冗余備份,通常為4節(jié)點。也有部分廠商需要一些管理節(jié)點服務器,那么起配數(shù)量可以達到10節(jié)點或20節(jié)點以上。然后考慮你的業(yè)務對計算和存儲能力的需求,按照CPU核數(shù)、內(nèi)存、存儲容量的需求,按需配置節(jié)點就可以了。
超融合架構(gòu)對網(wǎng)絡層面有什么需求?
超融合架構(gòu)的網(wǎng)絡需求主要來自于分布式存儲的網(wǎng)絡需求、業(yè)務訪問的網(wǎng)絡需求和節(jié)點之間通訊的網(wǎng)絡需求這三個部分。
- 分布式存儲的網(wǎng)絡需求,由于分布式存儲節(jié)點之間存在大量的數(shù)據(jù)交換,要求網(wǎng)絡系統(tǒng)的交互能力要強,至少需要配置萬兆網(wǎng)絡系統(tǒng)。
- 業(yè)務訪問的網(wǎng)絡需求,這個沒有特殊的要求,可以滿足基本的業(yè)務網(wǎng)絡訪問即可,千兆網(wǎng)絡可以滿足大部分應用場景下的需求。
- 節(jié)點之間通訊的網(wǎng)絡需求, 分布式存儲節(jié)點之間除了數(shù)據(jù)交換,還需要進行節(jié)點間通信,這個不涉及存儲數(shù)據(jù)的交換,是一個私有內(nèi)部通訊,所以配置 千兆網(wǎng)絡即可。
總結(jié)一下,在網(wǎng)絡層面,超融合節(jié)點服務至少需要配置三塊網(wǎng)卡,建議一塊萬兆光,兩塊千兆電口網(wǎng)卡。在網(wǎng)絡系統(tǒng)中配置兩臺交換機,一臺萬兆交換機,一臺千兆網(wǎng)絡交換機。如果有條件,可以各配置2臺,組建冗余網(wǎng)絡架構(gòu)。