分享來(lái)自：jiyaliang 南京市第二醫院 系統分析師，spgoall 暨南大學(xué)附屬第一醫院 信息技術(shù)經(jīng)理，heray2323 中山大學(xué)附屬腫瘤醫院 系統架構師，劉東 東軟集團 IT技術(shù)咨詢(xún)顧問(wèn)等。
醫療行業(yè)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術(shù)、軟件定義技術(shù)將服務(wù)器、存儲、網(wǎng)絡(luò )融合在一個(gè)節點(diǎn)上，然后可以通過(guò)擴展節點(diǎn)實(shí)現資源擴展，可以說(shuō)它是一種可行有效的技術(shù)，可以替代傳統虛擬化應用場(chǎng)景的硬件架構，而目前醫院的越來(lái)越多應用在虛擬化環(huán)境運行，所以醫院應用超融合的需求和條件是具備的，未來(lái)是否成為趨勢，則需要考慮與傳統架構成本對比是否逐步有優(yōu)勢。
我國的醫療行業(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(méi)有在醫療行業(yè)快速普及，所以超融合、云計算這種新的技術(shù)，還會(huì )有一個(gè)驗證的過(guò)程。醫院的信息系統封閉和追求穩定是放在首位，很多核心的應用和系統都是采取物理的服務(wù)器、虛擬機應用主要是對外的服務(wù)，國家目前也是在推動(dòng)醫療信息互聯(lián)互通，很多數據需要共享和標準化，也給醫院和各地的衛生信息中心帶來(lái)契機，會(huì )升級部署易維護和擴展的服務(wù)器，超融合的優(yōu)點(diǎn)就能很好體現。
這是一個(gè)同行分享的實(shí)踐情況，供參考——目前該院建有兩套超融合架構：一套為A廠(chǎng)商刀片加存儲，在該平臺上主要運行了A廠(chǎng)商云桌面和一些虛擬服務(wù)器，到目前來(lái)看，系統整體運行較穩定，去年有遭受勒索變種病毒攻擊，云桌面出現大量藍屏現象，經(jīng)過(guò)重新部署安全軟件后，修復了藍屏現象。個(gè)人實(shí)踐經(jīng)驗來(lái)看，該超融合平臺使用比較穩定，完全可以勝任醫院部署的一些輕應用，但是醫院的一些核心系統還是要慎重，有些虛擬環(huán)境下和物理環(huán)境還是有區別。一套為B廠(chǎng)商機架式物理服務(wù)器加存儲，通過(guò)vmware搭建的虛擬集群平臺，我們將去年新上線(xiàn)的PACS系統運行于該平臺，前期經(jīng)過(guò)大量測試，就平臺本身是安全穩定的，可以實(shí)現故障切換。PACS系統運行至今，沒(méi)有出現問(wèn)題。總體來(lái)說(shuō)，超融合在醫院的應用是趨勢，可以幫助解決醫療系統全天候不間斷運行這個(gè)難題，提高系統可用性。
但穩定性依然是必須注意的問(wèn)題。以下也是一個(gè)同行分享的實(shí)踐經(jīng)驗——超融合架構相比傳統虛擬化架構帶來(lái)IO性能的巨幅提升，從使用3年多的經(jīng)驗來(lái)看，超融合下的虛機系統性能和穩定性完全可以滿(mǎn)足關(guān)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。有一點(diǎn)需要注意的是：底層系統的穩定性需要一段時(shí)間的磨合，穩定以后日常也要關(guān)注平臺的的運行情況。
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超融合架構適合醫院的那些應用場(chǎng)景？
超融合架構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(cháng)的醫療業(yè)務(wù)，可平滑升級以適應醫療用戶(hù)對擴展升級要求。同時(shí)超融合架構提供海量級數據存儲能力和數據保護能力，可以保證系統長(cháng)時(shí)間安全穩定的運行。
超融合架構的分布式存儲系統，在存儲性能方面如何優(yōu)化？PACS系統是否適合分布式存儲？虛擬桌面（VDI）超融合架構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據海量存儲和性能問(wèn)題。
在醫療行業(yè)，分布式存儲上可以用于部分結構化數據的存儲和非結構化數據的存儲。目前應用最多的場(chǎng)景是部署在基于超融合的私有云運行環(huán)境。另外，PACS系統也可以部署分布式存儲，是否合適要看具體的業(yè)務(wù)需求。
分布式存儲由于擴展能力強，確實(shí)可以解決PACS系統對數據的海量存儲問(wèn)題，不過(guò)在具體部署的時(shí)候需要根據實(shí)際需求進(jìn)行一些調整，讓分布式存儲適合PACS系統的需求。
- 分布式存儲系統是橫向擴展架構，在處理PACS系統的海量數據存儲需求的非結構化數據方面，有先天性相對于 傳統磁盤(pán)陣列的RAID保護模式，資源浪費比較多。所以創(chuàng )建分布式存儲系統選擇副本數量時(shí)，也可以選擇二副本的模式，前提是對歷史的PACS數據不敏感，安全性要求沒(méi)那么高。另外， 分布式存儲系統多采用低成本的X86服務(wù)器，硬件相對 傳統磁盤(pán)陣列便宜太對，如果預算足夠，建議還是三副本存儲策略。
- 分布式存儲系統可以解決PACS系統的性能問(wèn)題。由于分布式存儲具備并發(fā)特性，可以支持醫院早高峰期多名醫生同時(shí)在線(xiàn)看片的需求。可以在部署分布式存儲時(shí)，采用SSD或NVME硬盤(pán)，在達到一定規模節點(diǎn)的分布式存儲狀態(tài)下，其性能可以超越傳統磁帶陣列。
分布式存儲是否適合應用在PACS系統上，關(guān)鍵還是要看如果使用和具體的應用場(chǎng)景。不過(guò)分布式存儲的高效海量存儲、三副本的數據可靠性和同時(shí)并發(fā)訪(fǎng)問(wèn)的處理性能，可以解決醫院PACS系統的大量實(shí)際問(wèn)題。
超融合架構的分布式存儲系統，在存儲性能方面主要做了以下幾個(gè)方面的優(yōu)化：
- 分布式存儲架構橫向擴展能力強，可以支持PACS系統數據的海量增長(cháng)。
- 分布式存儲架構可以配置SSD和NVME等固態(tài)硬盤(pán)，還可以支持全閃存的存儲環(huán)境，而且隨著(zhù)節點(diǎn)數量的增長(cháng)，存儲性能 線(xiàn)性增長(cháng)，可以滿(mǎn)足 PACS系統 IO性能要求較高的情況下。
- 某些超融合廠(chǎng)商的分布式存儲系統，還特別自研了文件系統，直接在裸設備上構建文件系統支持塊存儲訪(fǎng)問(wèn)，有效減少了Linux 已有文件系統的開(kāi)銷(xiāo)，提升整個(gè)存儲系統性能。
醫院現在有采用虛擬桌面的案例，例如醫生和護士工作站，都已經(jīng)采用了虛擬桌面系統進(jìn)行管理。
針對VDI的超融合架構底層的分布式存儲，在設計時(shí)，主要考慮虛擬桌面的啟動(dòng)風(fēng)暴問(wèn)題。
在醫院采用虛擬桌面系統以后，早高峰期間，由于醫生和護士同時(shí)上班，同一時(shí)間啟動(dòng)電腦，所以會(huì )產(chǎn)生大量的IO訪(fǎng)問(wèn)，給超融合架構底層的分布式存儲增加大量的IO負載，為了避免這種情況。需要給超融合系統的分布式存儲配置SSD或NVME固態(tài)硬盤(pán)，而且節點(diǎn)的數量和硬盤(pán)的數量要盡可能多，增加分布式存儲系統的性能，至少配置5節點(diǎn)以上的虛擬桌面系統。
超融合如何進(jìn)行橫向擴展？有什么難點(diǎn)？
- 超融合架構是橫向擴展的，而且可以按需進(jìn)行橫向擴展。
- 增加節點(diǎn)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(mǎi)服務(wù)器，自己安裝超融合系統，那么在擴容時(shí)，配置步驟可能就需要多一點(diǎn)。如果采用超融合一體機，配置過(guò)程相對容易，因為在出廠(chǎng)時(shí)廠(chǎng)商已經(jīng)配置好了，可以做到開(kāi)箱即用。
- 在增加節點(diǎn)時(shí)，可以選擇增加計算+存儲節點(diǎn)，也可以選擇單獨增加計算或存儲節點(diǎn)。存儲性能是可以做到線(xiàn)性增長(cháng)的，計算性能取決于你增加節點(diǎn)后可用的CPU數量。
- 從技術(shù)角度講，超融合擴容節點(diǎn)沒(méi)有數量限制，但是部分廠(chǎng)商會(huì )設置一些上線(xiàn)。例如EMC的VxRail超融合系統就設置了最大節點(diǎn)64個(gè)的限制。因為一個(gè)群集如果設置過(guò)多，首先是不太方便管理，而且如果這個(gè)群集一旦發(fā)生故障，受影響的業(yè)務(wù)系統數量也比較多。
- 超融合節點(diǎn)數量一般最低3節點(diǎn)起配置，考慮冗余備份，通常為4節點(diǎn)。也有部分廠(chǎng)商需要一些管理節點(diǎn)服務(wù)器，那么起配數量可以達到10節點(diǎn)或20節點(diǎn)以上。然后考慮你的業(yè)務(wù)對計算和存儲能力的需求，按照CPU核數、內存、存儲容量的需求，按需配置節點(diǎn)就可以了。
超融合架構對網(wǎng)絡(luò )層面有什么需求？
超融合架構的網(wǎng)絡(luò )需求主要來(lái)自于分布式存儲的網(wǎng)絡(luò )需求、業(yè)務(wù)訪(fǎng)問(wèn)的網(wǎng)絡(luò )需求和節點(diǎn)之間通訊的網(wǎng)絡(luò )需求這三個(gè)部分。
- 分布式存儲的網(wǎng)絡(luò )需求，由于分布式存儲節點(diǎn)之間存在大量的數據交換，要求網(wǎng)絡(luò )系統的交互能力要強，至少需要配置萬(wàn)兆網(wǎng)絡(luò )系統。
- 業(yè)務(wù)訪(fǎng)問(wèn)的網(wǎng)絡(luò )需求，這個(gè)沒(méi)有特殊的要求，可以滿(mǎn)足基本的業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò )訪(fǎng)問(wèn)即可，千兆網(wǎng)絡(luò )可以滿(mǎn)足大部分應用場(chǎng)景下的需求。
- 節點(diǎn)之間通訊的網(wǎng)絡(luò )需求， 分布式存儲節點(diǎn)之間除了數據交換，還需要進(jìn)行節點(diǎn)間通信，這個(gè)不涉及存儲數據的交換，是一個(gè)私有內部通訊，所以配置 千兆網(wǎng)絡(luò )即可。
總結一下，在網(wǎng)絡(luò )層面，超融合節點(diǎn)服務(wù)至少需要配置三塊網(wǎng)卡，建議一塊萬(wàn)兆光，兩塊千兆電口網(wǎng)卡。在網(wǎng)絡(luò )系統中配置兩臺交換機，一臺萬(wàn)兆交換機，一臺千兆網(wǎng)絡(luò )交換機。如果有條件，可以各配置2臺，組建冗余網(wǎng)絡(luò )架構。
