医院数据中心建设.pdf

1 目 录1前言医疗信息化建设对数据中心的新要求.32XX 医院 IT 现状介绍及需求分析.52.1现状介绍.52.2需求分析及问题探讨.62.2.1当前主要面临的问题.62.2.2需求分析及建设目标.72.3云数据中心设计的难题.83云数据中心解决方案介绍.103.1云数据中心基础设施的建设目标.103.2云数据中心的逻辑架构和拓扑.103.3云数据中心的设计思路.123.4云数据中心的组成部分.143.4.1计算池.143.4.2存储池.173.4.3网络池.203.4.4安全及优化池.273.5云数据中心的优势.303.5.1整体技术保持同行业 25 年的先进性.303.5.2大幅度降低运维成本.303.5.3数据中心运行的业务系统更加的安全可靠.313.5.4数据中心整体架构更加扁平化、管理简单化.313.5.5多元的数据安全保护机制.333.5.6灵活的扩展能力.343.5.7对现有资源进行完美整合.354XX 医院私有云数据中心建设详细设计.374.1数据中心设计依据及性能分析.374.1.1数据中心总体规划设计.374.1.2数据中心 CPU、内存性能分析.374.1.3存储系统性能分析.384.1.4网络系统性能分析.394.1.5确保应用系统、数据、信息安全.394.2计算池-应用服务器方案设计.404.2.1方案设计.404.2.2方案拓扑.414.2.3主要优势.424.3存储池方案设计.44 24.3.1方案设计.444.3.2方案拓扑.454.3.3主要优势.464.4网络池方案设计.474.4.1方案设计.474.4.2方案拓扑.484.4.3主要优势.484.5安全及优化池方案设计.494.5.1方案设计.494.5.2方案拓扑.504.5.3主要优势.514.6数据中心扩展规划.524.6.1方案规划.524.6.2主要优势.54 31 前言医疗信息化建设对数据中心的新要求在医疗行业信息化建设逐步深化的大背景下，各项 IT 应用系统不断的加入到医院信息化建设的队伍中来，一般的数据中心已有服务器数量已有数十台，未来仍有新的业务系统不断上线，数据中心的服务器数量、网络设备、存储系统数量会变的非常惊人；并且，各个服务器应用系统的利用率并不高，大部分的应用程序 CPU 占用率在 10%以下，因此如何实现数据中心的高效运转，成为困扰医院信息化建设者的一个难题。在医疗行业对信息化要求越来越高的时候，更凸显出信息服务稳定性的重要性，试想一下，突然出现核心系统服务器当机，所有部门的工作无法正常开展，那将会给医院形象带来多么严重的影响，给各个部门带来严重的损失；因此，服务器系统的高可用性和数据的可靠性一定要纳入新数据中心的核心要求中来。一个高响应速度的数据中心，会大幅度提高整个医院办公人员的工作效率，每天处理的事务非常繁忙，哪怕应用系统能够为工作人员的每次操作都节约 5秒钟，那么对整个医院的贡献是可想而知的；所以，新数据中心要建设成为高效的数据中心。数据安全对于医疗行业来讲是重中之重的，这就要求在云计算时代，新的数据中心要能够保障数据安全、消除病毒攻击，要提出更加安全、效率更高的安全解决方案，能够为业务系统提供安全可靠的信息服务。企业数据中心的容灾是在企业数据中心发展到一定程度的时候，必须考虑的事情，今天建设的云计算数据中心，一定要为未来考虑，能够提供一个良好的扩展性，简化未来的应用系统容灾规划和实施。4本文主要是针对当前医疗行业信息化建设所面临的各种问题提出一个完整的、可行性的数据中心规划构建方案。52 XX 医院 IT 现状介绍及需求分析根据前期的沟通、交流，以及用户所提供的设备信息、应用系统信息，我公司专业工程师充分借鉴我们在国内外大型企业和各级行业数据中心的建设经验，并在此基础上予以提高，将我们接触到的产品和技术的最新发展，以及在项目方案设计中积累的最新经验运用到本次项目的方案设计中。2.1 现状介绍在 IT 信息化建设方面，经过多年的发展，XX 医院已经构建了较为完善的业务信息化系统，当前主要应用系统包括 HIS 系统、LIS 系统、PACS 系统等；这些应用系统都由多台服务器系统组成，部署在 XX 医院信息中心，其中除 HIS、PACS 等访问量大或者数据流大的业务系统以外，其他应用系统有 X86 架构服务器 50 余台,主要由以下应用系统组成：应用系统 服务器 CPU 核数内存数量 存储容量 网络带宽 应用系统 服务器 CPU 核数内存数量 存储容量 网络带宽 门诊系统 2 台 8 核 32GB 500 GB 4Gbps 门诊中间层 9 台 18 核 144 GB 900 GB 18 Gbps 住院系统 2 台 8 核 32 GB 500 GB 4 Gbps 住院中间层 10 台 10 核 80 GB 500 GB 10 Gbps 检验系统（LIS）3 台 12 核 48 GB 500 GB 6 Gbps 电子病历 4 台 8 核 64 GB 400 GB 8 Gbps 自动包药机 1 台 4 核 32 GB 200 GB 4 Gbps 体检服务器 1 台 4 核 8 GB 200 GB 2 Gbps 办 公 自 动 化（OA）1 台 4 核 32 GB 100 GB 4 Gbps 6档案管理 1 台 4 核 16 GB 100 GB 4 Gbps 病毒服务器 1 台 4 核 8 GB 200 GB 2 Gbps 运维软件 1 台 4 核 16 GB 100 GB 2 Gbps 手术麻醉系统 1 台 4 核 8 GB 200 GB 2 Gbps 医技服务器 10 台 40 核 320 GB 1000 GB 40 Gbps 物流服务器 1 台 4 核 8 GB 100GB 2 Gbps 总计 56 台 136 核 848GB 5500GB 112Gbps 2.2 需求分析及问题探讨2.2.1 当前主要面临的问题(1)当前服务器、应用系统众多，但利用率和效率较低：XX 医院信息中心中各种各样的服务器数十台，运行着众多的核心业务系统，但是绝大部分服务器在绝大部分工作时间里，其系统资源利用率都在 10%以下，并且在某些应用系统在短时间内出现高压力时，单台服务器无法承担整个应用系统的压力，而各种业务系统之间的工作繁忙时间也不是同时并发，而所有的业务系统在建立之初就要按照峰值采购，利用率和效率都很低。因此，新的数据中心不能继续采用传统的方式采购大量的服务器系统。(2)服务器系统单机运行、安全性较低：随着未来应用系统数量的不断增加，服务器的数量也在不断增加，为了保证应用系统的高可用性，绝大部分用户都是购买冗余的服务器系统，其中有一半的资源都是浪费的，不仅增加了系统管理员的工作量，同时能耗问题、冷却费用也会成倍增加；所以，必须考虑未来要有一个合理方案，在不降低系统性能、不影响系统高可用性应用的情况下，减少服务器的数量。7(3)数据中心运维成本高：随着未来应用系统数量的不断增加，服务器的数量也在不断增加，为了保证应用系统的高可用性，绝大部分用户都是购买冗余的服务器系统，其中有一半的资源都是浪费的，不仅增加了系统管理员的工作量，同时能耗问题、冷却费用也会成倍增加；所以，必须考虑未来要有一个合理方案，在不降低系统性能、不影响系统高可用性应用的情况下，减少服务器的数量。(4)扩展性和业务灵活性差、新业务上线周期长：各个业务系统分布在各处，各自独立、各自为政，数据不能共享，某些应用系统硬件环境也无法达到要求，都形成了独自的孤岛，不能灵活的相互调整资源、以及灵活的相互切换；并且，在新业务系统上线时，需要做大量重复的工作，周期长，运维人员压力大，费用高；(5)系统分散，安全机制难以完善：由于系统之间的相互独立，无法实现统一的管控和维护，大量先进的安全解决方案都无法安装配置，无法确保应用系统的病毒防护、网络安全、数据安全等等。2.2.2 需求分析及建设目标(1)满足当前所有应用系统的资源需求：首先要满足当前医院所有的应用系统改造建设的资源需求，包括计算资源、网络资源、存储资源以及相应的安全优化解决方案。(2)保障医院所有应用系统安全运行：医院应用系统只有大小之分，没有重要和不重要之分，所有的应用系统都应该受到非常良好的保护，确保在任何时间下都能够安全、高效、可用。(3)优化系统管理复杂度：将医院所有应用系统完成统一的资源整合和调度，同时基于 IaaS 规划设计，实现信息系统基础设施得到整合，整个基础设置 8环境下所有的组件和部件都通过虚拟化方式，可以灵活的热插拔并且得到统一管理，并且任何组成部分出现故障都不会导致应用系统宕机，且无需过多的人为干预修复。(4)基础架构的灵活扩展：构建具有灵活扩展性的基础架构平台，通过 IaaS的一期、二期建设等逐渐扩展，建设成为 PaaS 架构，乃至 SaaS，乃至未来五年、十年以后，今天搭建的基础设施平台仍然可以继续工作；通过统一的资源池方式，今天的投资始终不会浪费。2.3 云数据中心设计的难题综合考虑整个数据中心的方案规划，主要需要着重解决如下问题：1、数据中心整体方案的瓶颈问题：整个数据中心设计到大量的产品，这些产品选型和组合是否存在瓶颈和问题，是否能够实现非常良好的兼容性，是否能够非常好互相配合工作；2、提高数据中心的安全性：要求保证全部应用系统都能够做到 7*24 小时运行，全年总宕机时间不超过 5 天，系统热迁移时间不超过 3 分钟，虚拟机故障导致业务停机时间不超过 10 分钟；由于采用了全新的私有云环境设计数据中心，那么大量的传统的安全解决方案已经不再适合对新的数据中心进行安全防护，如何既能够利用虚拟化和云计算解决方案的安全、灵活、高效，又能够提供非常安全的应用服务，在解决安全问题的同时，还要做到最大限度的降低对资源的消耗。4、性能保证：首先针对医院现有应用系统进行细致分析，要求各种应用系统要同时满足超过 2000 人同时在线，而本次采购的软、硬件配置要能够满足这一庞 9大的规模需要的资源要求。103 云数据中心解决方案介绍3.1 云数据中心基础设施的建设目标数据中心基础设施建设采用具有动态架构的云计算系统设计，保证信息化的先进性、安全性、开放性、兼容性、共享性、可升级及扩充性，可确保系统实施和日后服务的效率和弹性。除以上提到的基本特色之外云计算平台还具备如下优点：1)简化管理：简化管理：云计算平台物理设施的复杂度降低，能够最低限度的减少物理资源的直接调度，使维护管理的难度和成本大大降低。2)高效复用：高效复用：使得物理资源可以按需调度，物理资源得以最大限度的重用，减少建设成本，提高使用效率。即能够实现总硬件资源占用量降低了，而每个业务得到的服务反而更有充分的资源保证了。3)绿色环保：绿色环保：节能降耗，最大限度节省电力消耗。4)数据保护数据保护 实现高级别的数据备份及恢复机制，针对高级应用则采用更高级别的数据保护机制。3.2 云数据中心的逻辑架构和拓扑（1）数据中心基础设施设计的逻辑架构（1）数据中心基础设施设计的逻辑架构 11（2）双活云数据中心基础设施设计的拓扑架构（2）双活云数据中心基础设施设计的拓扑架构 123.3 云数据中心的设计思路私有云数据中心采用了面向云计算的设计思想，使用“池”的概念设计整个信息系统，将云数据中心中分为四个资源池：计算池、存储池、网络池和安全优化池，每个池均可实现动态的资源调整，扩大或缩小。现阶段采用具有动态架构的云计算操作系统（VMwarevsphere 产品），保证信息化的先进性、安全性、开放性、兼容性、共享性、可升级及扩充性，可确保系统实施和日后服务的效率和弹性。除以上提到的基本特色之外云计算平台还具备如下优点：（1）绿色环保 （1）绿色环保 能耗是数据中心主要的运维成本，建设绿色数据中心，可以达到节省运维成本、提高数据中心容量、提高电源系统的可靠性以及可扩展的灵活性等效果。理想状态下，通过虚拟化、刀片服务器、水冷方式等多种降耗方式，在满足同等 IT设备供电情况下，绿色数据中心可以降低空调能耗 20-45%，同时增加 IT 设