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超融合在医疗行业应用的难点解读 | 最佳实践

作者: 宿迁文学网 发布时间: 2020年03月03日 16:08:09

  疫情牵动人心,也将催动医疗行业信息化进一步快速发展。超融合是当前IT业界的热门话题之一,我们曾经针对医疗行业超融合架构设计推送过相关文章(见后附),很多读者希望继续看到更多相关内容,以下最新的实践分享来自twt社区医疗行业同行,包括医院应用超融合的稳定性状况、超融合架构的分布式存储性能优化、横向扩展、网络需求等,整理以供读者参考。

  分享来自:jiyaliang 南京市第二医院 系统分析师,spgoall 暨南大学附属第一医院 信息技术经理,heray2323 中山大学附属肿瘤医院 系统架构师,刘东 东软集团 IT技术咨询顾问等。

  医疗行业应用超融合是否是未来的趋势?

  超融合是利用分布式存储技术、软件定义技术将服务器、存储、网络融合在一个节点上,然后可以通过扩展节点实现资源扩展,可以说它是一种可行有效的技术,可以替代传统虚拟化应用场景的硬件架构,而目前医院的越来越多应用在虚拟化环境运行,所以医院应用超融合的需求和条件是具备的,未来是否成为趋势,则需要考虑与传统架构成本对比是否逐步有优势。

  我国的医疗行业相对于其他行业,例如金融、电信,还是相对保守,很多新兴的技术都没有在医疗行业快速普及,所以超融合、云计算这种新的技术,还会有一个验证的过程。医院的信息系统封闭和追求稳定是放在首位,很多核心的应用和系统都是采取物理的服务器、虚拟机应用主要是对外的服务,国家目前也是在推动医疗信息互联互通,很多数据需要共享和标准化,也给医院和各地的卫生信息中心带来契机,会升级部署易维护和扩展的服务器,超融合的优点就能很好体现。

  这是一个同行分享的实践情况,供参考——目前该院建有两套超融合架构:一套为A厂商刀片加存储,在该平台上主要运行了A厂商云桌面和一些虚拟服务器,到目前来看,系统整体运行较稳定,去年有遭受勒索变种病毒攻击,云桌面出现大量蓝屏现象,经过重新部署安全软件后,修复了蓝屏现象。个人实践经验来看,该超融合平台使用比较稳定,完全可以胜任医院部署的一些轻应用,但是医院的一些核心系统还是要慎重,有些虚拟环境下和物理环境还是有区别。一套为B厂商机架式物理服务器加存储,通过vmware搭建的虚拟集群平台,我们将去年新上线的PACS系统运行于该平台,前期经过大量测试,就平台本身是安全稳定的,可以实现故障切换。PACS系统运行至今,没有出现问题。总体来说,超融合在医院的应用是趋势,可以帮助解决医疗系统全天候不间断运行这个难题,提高系统可用性。

  但稳定性依然是必须注意的问题。以下也是一个同行分享的实践经验——超融合架构相比传统虚拟化架构带来IO性能的巨幅提升,从使用3年多的经验来看,超融合下的虚机系统性能和稳定性完全可以满足关键性系统的需求。单机、集群系统的部署、运维比传统架构方便快捷。有一点需要注意的是:底层系统的稳定性需要一段时间的磨合,稳定以后日常也要关注平台的的运行情况。

  关于“超融合是否是未来的趋势,超融合稳定性如何,是否可以保证医疗系统全天不间断运行?”,社区内同行分享内容较多,更多交流大家可以到如下地址中浏览或参与探讨:

  超融合架构适合医院的那些应用场景?

  超融合架构基础平台具有比较强大的分布式横向扩展能力,适合不断增长的医疗业务,可平滑升级以适应医疗用户对扩展升级要求。同时超融合架构提供海量级数据存储能力和数据保护能力,可以保证系统长时间安全稳定的运行。

超融合在医疗行业应用的难点解读 | 最佳实践

  超融合架构的分布式存储系统,在存储性能方面如何优化?PACS系统是否适合分布式存储?虚拟桌面(VDI)超融合架构底层的分布式存储设计如何提高IO性能?

  分布式存储主要解决数据海量存储和性能问题。

  在医疗行业,分布式存储上可以用于部分结构化数据的存储和非结构化数据的存储。目前应用最多的场景是部署在基于超融合的私有云运行环境。另外,PACS系统也可以部署分布式存储,是否合适要看具体的业务需求。

  分布式存储由于扩展能力强,确实可以解决PACS系统对数据的海量存储问题,不过在具体部署的时候需要根据实际需求进行一些调整,让分布式存储适合PACS系统的需求。

分布式存储系统是横向扩展架构,在处理PACS系统的海量数据存储需求的非结构化数据方面,有先天性相对于 传统磁盘阵列的RAID保护模式,资源浪费比较多。所以创建分布式存储系统选择副本数量时,也可以选择二副本的模式,前提是对历史的PACS数据不敏感,安全性要求没那么高。另外, 分布式存储系统多采用低成本的X86服务器,硬件相对 传统磁盘阵列便宜太对,如果预算足够,建议还是三副本存储策略。

分布式存储系统可以解决PACS系统的性能问题。由于分布式存储具备并发特性,可以支持医院早高峰期多名医生同时在线看片的需求。可以在部署分布式存储时,采用SSD或NVME硬盘,在达到一定规模节点的分布式存储状态下,其性能可以超越传统磁带阵列。

  分布式存储是否适合应用在PACS系统上,关键还是要看如果使用和具体的应用场景。不过分布式存储的高效海量存储、三副本的数据可靠性和同时并发访问的处理性能,可以解决医院PACS系统的大量实际问题。

  超融合架构的分布式存储系统,在存储性能方面主要做了以下几个方面的优化:

分布式存储架构横向扩展能力强,可以支持PACS系统数据的海量增长。

分布式存储架构可以配置SSD和NVME等固态硬盘,还可以支持全闪存的存储环境,而且随着节点数量的增长,存储性能 线性增长,可以满足 PACS系统 IO性能要求较高的情况下。

某些超融合厂商的分布式存储系统,还特别自研了文件系统,直接在裸设备上构建文件系统支持块存储访问,有效减少了Linux 已有文件系统的开销,提升整个存储系统性能。

  医院现在有采用虚拟桌面的案例,例如医生和护士工作站,都已经采用了虚拟桌面系统进行管理。

  针对VDI的超融合架构底层的分布式存储,在设计时,主要考虑虚拟桌面的启动风暴问题。

  在医院采用虚拟桌面系统以后,早高峰期间,由于医生和护士同时上班,同一时间启动电脑,所以会产生大量的IO访问,给超融合架构底层的分布式存储增加大量的IO负载,为了避免这种情况。需要给超融合系统的分布式存储配置SSD或NVME固态硬盘,而且节点的数量和硬盘的数量要尽可能多,增加分布式存储系统的性能,至少配置5节点以上的虚拟桌面系统。

  超融合如何进行横向扩展?有什么难点?

超融合架构是横向扩展的,而且可以按需进行横向扩展。

增加节点的难易程度要看使用什么样的超融合产品。如果是自行购买服务器,自己安装超融合系统,那么在扩容时,配置步骤可能就需要多一点。如果采用超融合一体机,配置过程相对容易,因为在出厂时厂商已经配置好了,可以做到开箱即用。

在增加节点时,可以选择增加计算+存储节点,也可以选择单独增加计算或存储节点。存储性能是可以做到线性增长的,计算性能取决于你增加节点后可用的CPU数量。

从技术角度讲,超融合扩容节点没有数量限制,但是部分厂商会设置一些上线。例如EMC的VxRail超融合系统就设置了最大节点64个的限制。因为一个群集如果设置过多,首先是不太方便管理,而且如果这个群集一旦发生故障,受影响的业务系统数量也比较多。

超融合节点数量一般最低3节点起配置,考虑冗余备份,通常为4节点。也有部分厂商需要一些管理节点服务器,那么起配数量可以达到10节点或20节点以上。然后考虑你的业务对计算和存储能力的需求,按照CPU核数、内存、存储容量的需求,按需配置节点就可以了。

  超融合架构对网络层面有什么需求?

  超融合架构的网络需求主要来自于分布式存储的网络需求、业务访问的网络需求和节点之间通讯的网络需求这三个部分。

分布式存储的网络需求,由于分布式存储节点之间存在大量的数据交换,要求网络系统的交互能力要强,至少需要配置万兆网络系统。

 业务访问的网络需求,这个没有特殊的要求,可以满足基本的业务网络访问即可,千兆网络可以满足大部分应用场景下的需求。

节点之间通讯的网络需求, 分布式存储节点之间除了数据交换,还需要进行节点间通信,这个不涉及存储数据的交换,是一个私有内部通讯,所以配置 千兆网络即可。

  总结一下,在网络层面,超融合节点服务至少需要配置三块网卡,建议一块万兆光,两块千兆电口网卡。在网络系统中配置两台交换机,一台万兆交换机,一台千兆网络交换机。如果有条件,可以各配置2台,组建冗余网络架构。