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醫(yī)療行(xíng)業部署超融合與虛拟化解讀. 2020-07-14
醫(yī)療行(xíng)業應用超融合是否是未來(lái)的趨勢？
超融合是利用分布式存儲技(jì)術(shù)、軟件定義技(jì)術(shù)将服務器(qì)、存儲、網絡融合在一個(gè)節點上(shàng)，然後可(kě)以通(tōng)過擴展節點實現資源擴展，可(kě)以說它是一種可(kě)行(xíng)有(yǒu)效的技(jì)術(shù)，可(kě)以替代傳統虛拟化應用場(chǎng)景的硬件架構，而目前醫(yī)院的越來(lái)越多(duō)應用在虛拟化環境運行(xíng)，所以醫(yī)院應用超融合的需求和(hé)條件是具備的，未來(lái)是否成為(wèi)趨勢，則需要考慮與傳統架構成本對比是否逐步有(yǒu)優勢。
我國的醫(yī)療行(xíng)業相對于其他行(xíng)業，例如金融、電(diàn)信，還(hái)是相對保守，很(hěn)多(duō)新興的技(jì)術(shù)都沒有(yǒu)在醫(yī)療行(xíng)業快速普及，所以超融合、雲計(jì)算(suàn)這種新的技(jì)術(shù)，還(hái)會(huì)有(yǒu)一個(gè)驗證的過程。醫(yī)院的信息系統封閉和(hé)追求穩定是放在首位，很(hěn)多(duō)核心的應用和(hé)系統都是采取物理(lǐ)的服務器(qì)、虛拟機應用主要是對外的服務，國家(jiā)目前也是在推動醫(yī)療信息互聯互通(tōng)，很(hěn)多(duō)數(shù)據需要共享和(hé)标準化，也給醫(yī)院和(hé)各地的衛生(shēng)信息中心帶來(lái)契機，會(huì)升級部署易維護和(hé)擴展的服務器(qì)，超融合的優點就能很(hěn)好體(tǐ)現。
這是一個(gè)同行(xíng)分享的實踐情況，供參考——目前該院建有(yǒu)兩套超融合架構：一套為(wèi)A廠商刀片加存儲，在該平台上(shàng)主要運行(xíng)了A廠商雲桌面和(hé)一些(xiē)虛拟服務器(qì)，到目前來(lái)看，系統整體(tǐ)運行(xíng)較穩定，去年有(yǒu)遭受勒索變種病毒攻擊，雲桌面出現大(dà)量藍(lán)屏現象，經過重新部署安全軟件後，修複了藍(lán)屏現象。個(gè)人(rén)實踐經驗來(lái)看，該超融合平台使用比較穩定，完全可(kě)以勝任醫(yī)院部署的一些(xiē)輕應用，但(dàn)是醫(yī)院的一些(xiē)核心系統還(hái)是要慎重，有(yǒu)些(xiē)虛拟環境下和(hé)物理(lǐ)環境還(hái)是有(yǒu)區(qū)别。一套為(wèi)B廠商機架式物理(lǐ)服務器(qì)加存儲，通(tōng)過vmware搭建的虛拟集群平台，我們将去年新上(shàng)線的PACS系統運行(xíng)于該平台，前期經過大(dà)量測試，就平台本身是安全穩定的，可(kě)以實現故障切換。PACS系統運行(xíng)至今，沒有(yǒu)出現問題。總體(tǐ)來(lái)說，超融合在醫(yī)院的應用是趨勢，可(kě)以幫助解決醫(yī)療系統全天候不間(jiān)斷運行(xíng)這個(gè)難題，提高(gāo)系統可(kě)用性。
但(dàn)穩定性依然是必須注意的問題。以下也是一個(gè)同行(xíng)分享的實踐經驗——超融合架構相比傳統虛拟化架構帶來(lái)IO性能的巨幅提升，從使用3年多(duō)的經驗來(lái)看，超融合下的虛機系統性能和(hé)穩定性完全可(kě)以滿足關鍵性系統的需求。單機、集群系統的部署、運維比傳統架構方便快捷。有(yǒu)一點需要注意的是：底層系統的穩定性需要一段時(shí)間(jiān)的磨合，穩定以後日常也要關注平台的的運行(xíng)情況。
超融合架構适合醫(yī)院的那(nà)些(xiē)應用場(chǎng)景？
超融合架構基礎平台具有(yǒu)比較強大(dà)的分布式橫向擴展能力，适合不斷增長的醫(yī)療業務，可(kě)平滑升級以适應醫(yī)療用戶對擴展升級要求。同時(shí)超融合架構提供海量級數(shù)據存儲能力和(hé)數(shù)據保護能力，可(kě)以保證系統長時(shí)間(jiān)安全穩定的運行(xíng)。
超融合架構的分布式存儲系統，在存儲性能方面如何優化？PACS系統是否适合分布式存儲？虛拟桌面（VDI）超融合架構底層的分布式存儲設計(jì)如何提高(gāo)IO性能？
分布式存儲主要解決數(shù)據海量存儲和(hé)性能問題。
在醫(yī)療行(xíng)業，分布式存儲上(shàng)可(kě)以用于部分結構化數(shù)據的存儲和(hé)非結構化數(shù)據的存儲。目前應用最多(duō)的場(chǎng)景是部署在基于超融合的私有(yǒu)雲運行(xíng)環境。另外，PACS系統也可(kě)以部署分布式存儲，是否合适要看具體(tǐ)的業務需求。
分布式存儲由于擴展能力強，确實可(kě)以解決PACS系統對數(shù)據的海量存儲問題，不過在具體(tǐ)部署的時(shí)候需要根據實際需求進行(xíng)一些(xiē)調整，讓分布式存儲适合PACS系統的需求。
1、分布式存儲系統是橫向擴展架構，在處理(lǐ)PACS系統的海量數(shù)據存儲需求的非結構化數(shù)據方面，有(yǒu)先天性的優勢。不會(huì)受限于傳統的磁盤陣列容量約束。但(dàn)是分布式存儲的數(shù)據保護方式通(tōng)常為(wèi)三副本存儲，相對于 傳統磁盤陣列的RAID保護模式，資源浪費比較多(duō)。所以創建分布式存儲系統選擇副本數(shù)量時(shí)，也可(kě)以選擇二副本的模式，前提是對曆史的PACS數(shù)據不敏感，安全性要求沒那(nà)麽高(gāo)。另外， 分布式存儲系統多(duō)采用低(dī)成本的X86服務器(qì)，硬件相對 傳統磁盤陣列便宜太對，如果預算(suàn)足夠，建議還(hái)是三副本存儲策略。
2、分布式存儲系統可(kě)以解決PACS系統的性能問題。由于分布式存儲具備并發特性，可(kě)以支持醫(yī)院早高(gāo)峰期多(duō)名醫(yī)生(shēng)同時(shí)在線看片的需求。可(kě)以在部署分布式存儲時(shí)，采用SSD或NVME硬盤，在達到一定規模節點的分布式存儲狀态下，其性能可(kě)以超越傳統磁帶陣列。
分布式存儲是否适合應用在PACS系統上(shàng)，關鍵還(hái)是要看如果使用和(hé)具體(tǐ)的應用場(chǎng)景。不過分布式存儲的高(gāo)效海量存儲、三副本的數(shù)據可(kě)靠性和(hé)同時(shí)并發訪問的處理(lǐ)性能，可(kě)以解決醫(yī)院PACS系統的大(dà)量實際問題。
超融合架構的分布式存儲系統，在存儲性能方面主要做(zuò)了以下幾個(gè)方面的優化：
1、分布式存儲架構橫向擴展能力強，可(kě)以支持PACS系統數(shù)據的海量增長。
2、分布式存儲架構可(kě)以配置SSD和(hé)NVME等固态硬盤，還(hái)可(kě)以支持全閃存的存儲環境，而且随着節點數(shù)量的增長，存儲性能 線性增長，可(kě)以滿足 PACS系統 IO性能要求較高(gāo)的情況下。
3、某些(xiē)超融合廠商的分布式存儲系統，還(hái)特别自研了文件系統，直接在裸設備上(shàng)構建文件系統支持塊存儲訪問，有(yǒu)效減少(shǎo)了Linux 已有(yǒu)文件系統的開(kāi)銷，提升整個(gè)存儲系統性能。
醫(yī)院現在有(yǒu)采用虛拟桌面的案例，例如醫(yī)生(shēng)和(hé)護士工作(zuò)站(zhàn)，都已經采用了虛拟桌面系統進行(xíng)管理(lǐ)。
針對VDI的超融合架構底層的分布式存儲，在設計(jì)時(shí)，主要考慮虛拟桌面的啓動風暴問題。
在醫(yī)院采用虛拟桌面系統以後，早高(gāo)峰期間(jiān)，由于醫(yī)生(shēng)和(hé)護士同時(shí)上(shàng)班，同一時(shí)間(jiān)啓動電(diàn)腦(nǎo)，所以會(huì)産生(shēng)大(dà)量的IO訪問，給超融合架構底層的分布式存儲增加大(dà)量的IO負載，為(wèi)了避免這種情況。需要給超融合系統的分布式存儲配置SSD或NVME固态硬盤，而且節點的數(shù)量和(hé)硬盤的數(shù)量要盡可(kě)能多(duō)，增加分布式存儲系統的性能，至少(shǎo)配置5節點以上(shàng)的虛拟桌面系統。
超融合如何進行(xíng)橫向擴展？有(yǒu)什麽難點？
1、超融合架構是橫向擴展的，而且可(kě)以按需進行(xíng)橫向擴展。
2、增加節點的難易程度要看使用什麽樣的超融合産品。如果是自行(xíng)購買服務器(qì)，自己安裝超融合系統，那(nà)麽在擴容時(shí)，配置步驟可(kě)能就需要多(duō)一點。如果采用超融合一體(tǐ)機，配置過程相對容易，因為(wèi)在出廠時(shí)廠商已經配置好了，可(kě)以做(zuò)到開(kāi)箱即用。
3、在增加節點時(shí)，可(kě)以選擇增加計(jì)算(suàn)+存儲節點，也可(kě)以選擇單獨增加計(jì)算(suàn)或存儲節點。存儲性能是可(kě)以做(zuò)到線性增長的，計(jì)算(suàn)性能取決于你(nǐ)增加節點後可(kě)用的CPU數(shù)量。
4、從技(jì)術(shù)角度講，超融合擴容節點沒有(yǒu)數(shù)量限制(zhì)，但(dàn)是部分廠商會(huì)設置一些(xiē)上(shàng)線。例如EMC的VxRail超融合系統就設置了最大(dà)節點64個(gè)的限制(zhì)。因為(wèi)一個(gè)群集如果設置過多(duō)，首先是不太方便管理(lǐ)，而且如果這個(gè)群集一旦發生(shēng)故障，受影(yǐng)響的業務系統數(shù)量也比較多(duō)。
5、超融合節點數(shù)量一般最低(dī)3節點起配置，考慮冗餘備份，通(tōng)常為(wèi)4節點。也有(yǒu)部分廠商需要一些(xiē)管理(lǐ)節點服務器(qì)，那(nà)麽起配數(shù)量可(kě)以達到10節點或20節點以上(shàng)。然後考慮你(nǐ)的業務對計(jì)算(suàn)和(hé)存儲能力的需求，按照CPU核數(shù)、內(nèi)存、存儲容量的需求，按需配置節點就可(kě)以了。
超融合架構對網絡層面有(yǒu)什麽需求？
超融合架構的網絡需求主要來(lái)自于分布式存儲的網絡需求、業務訪問的網絡需求和(hé)節點之間(jiān)通(tōng)訊的網絡需求這三個(gè)部分。
1、分布式存儲的網絡需求，由于分布式存儲節點之間(jiān)存在大(dà)量的數(shù)據交換，要求網絡系統的交互能力要強，至少(shǎo)需要配置萬兆網絡系統。
2、 業務訪問的網絡需求，這個(gè)沒有(yǒu)特殊的要求，可(kě)以滿足基本的業務網絡訪問即可(kě)，千兆網絡可(kě)以滿足大(dà)部分應用場(chǎng)景下的需求。
3、 節點之間(jiān)通(tōng)訊的網絡需求， 分布式存儲節點之間(jiān)除了數(shù)據交換，還(hái)需要進行(xíng)節點間(jiān)通(tōng)信，這個(gè)不涉及存儲數(shù)據的交換，是一個(gè)私有(yǒu)內(nèi)部通(tōng)訊，所以配置 千兆網絡即可(kě)。
總結一下，在網絡層面，超融合節點服務至少(shǎo)需要配置三塊網卡，建議一塊萬兆光，兩塊千兆電(diàn)口網卡。在網絡系統中配置兩台交換機，一台萬兆交換機，一台千兆網絡交換機。如果有(yǒu)條件，可(kě)以各配置2台，組建冗餘網絡架構。
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