相較于傳統(tǒng)虛擬化，超融合技術(shù)更簡單、更快、更節(jié)省。
“國家推動智慧醫(yī)院建設(shè)和現(xiàn)代醫(yī)院管理制度落地，醫(yī)院的業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)量正在逐年增多，對于IT基礎(chǔ)設(shè)施的容量與管理也都提出了更高的要求。”在2021年3月25日舉辦的“多云時代的醫(yī)院信息化建設(shè)在線研討會”上，復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院（即上海市腫瘤醫(yī)院）信息中心主任王奕詳述了自家醫(yī)院的現(xiàn)代化數(shù)據(jù)中心建設(shè)之路。
復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院信息中心主任 王奕
進化！從雙機熱備到傳統(tǒng)虛擬化，再到超融合
復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院的信息化建設(shè)始于1977年，發(fā)展至今已有44年歷史。據(jù)王奕介紹，復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院的數(shù)據(jù)中心建設(shè)迄今經(jīng)歷了三個重要階段。
在2010年之前，醫(yī)院數(shù)據(jù)中心建設(shè)處于雙機熱備階段。在此階段，醫(yī)院的信息化基礎(chǔ)設(shè)施以物理機+存儲為主，每個重要業(yè)務(wù)應(yīng)用都使用傳統(tǒng)的雙機架構(gòu)，通過存儲結(jié)合備份系統(tǒng)保障業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)的高可用性。同時，以雙機單柜或雙機雙柜的方式解決服務(wù)器的容災(zāi)。“由于雙機雙柜方案的成本較高、穩(wěn)定性較差，且過度依賴底層存儲復(fù)制或集群軟件，導(dǎo)致存儲和數(shù)據(jù)庫故障風險較大。”
第二個階段是傳統(tǒng)虛擬化階段。從2011年開始，復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院開始建設(shè)信息平臺，應(yīng)用數(shù)量迅速增長， 2012年嘗試引入虛擬化平臺。經(jīng)過三期建設(shè)，形成了3個虛擬化集群，并將非核心應(yīng)用逐步遷移至虛擬化平臺。當時，醫(yī)院約有180臺虛擬化服務(wù)器。虛擬化平臺的迅速擴張，導(dǎo)致服務(wù)器在性能與管理上存在瓶頸。例如：存儲配置較低，存儲未分級配置，資源爭用現(xiàn)象嚴重；部分虛擬機磁盤空間使用超過90%；部分存儲LUN（Logical Unit Number，邏輯單元號）使用負載超過90%等。
平臺資源出現(xiàn)瓶頸帶來了兩大問題。其一，物理服務(wù)器資源和存儲性能不足，導(dǎo)致相關(guān)醫(yī)院業(yè)務(wù)系統(tǒng)性能下降，使用體驗不佳。其二，關(guān)鍵業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)缺少保護。虛擬化平臺因技術(shù)和資源限制，只能滿足基本的備份要求，系統(tǒng)容災(zāi)較難實現(xiàn)，傳統(tǒng)的MSCS（Microsoft Cluster Service，微軟集群服務(wù)）在虛擬化環(huán)境下部署困難，相較于傳統(tǒng)的雙機熱備更不安全。如果遇到系統(tǒng)級故障或是電力故障等其他自然災(zāi)害的影響時，無法保證符合業(yè)務(wù)等級要求的系統(tǒng)服務(wù)能力。
傳統(tǒng)虛擬化階段所出現(xiàn)的瓶頸，限制了醫(yī)院業(yè)務(wù)的發(fā)展。因此，在超融合技術(shù)誕生之后，復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院第一時間進行了技術(shù)溝通與儲備。王奕介紹道：“我們首先配置了三臺機器的最小集群，進行了小規(guī)模嘗試。實踐后發(fā)現(xiàn)，相較于傳統(tǒng)虛擬化，超融合技術(shù)更簡單、更快、更節(jié)省。”整體來看，使用超融合技術(shù)，可幫助減少大量的管理工作，存儲性能也得到大幅提升；可按需采購，存儲成本可降低60%。因此，復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院逐漸將傳統(tǒng)的虛擬化全部遷移到超融合平臺，正式進入超融合和私有云階段。
多院區(qū)部署超融合與私有云
目前，復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院已實現(xiàn)徐匯院區(qū)和浦東院區(qū)的多院區(qū)一體化管理，其中，浦東院區(qū)為新建院區(qū)。
在進行浦東院區(qū)的信息化建設(shè)時，復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院采用了VMware提供的超融合與私有云解決方案，構(gòu)建了基于超融合的私有云平臺�；赟QL Always On的核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)，通過私有云平臺的自助服務(wù)，實現(xiàn)小時級別的集群部署上線。通過此平臺，可實現(xiàn)實時性能監(jiān)控，提前風險預(yù)警，使用效率大大提升。
VMware為復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院設(shè)計了兩地多中心應(yīng)用級容災(zāi)方案。通過搭建針對不同等級數(shù)據(jù)中心、不同優(yōu)先級應(yīng)用的多層次基礎(chǔ)架構(gòu)，幫助醫(yī)院構(gòu)建雙活、容災(zāi)、高可用的多院區(qū)分布式數(shù)據(jù)中心。通過在多個院區(qū)之間形成標準化網(wǎng)絡(luò)資源池，可以使網(wǎng)絡(luò)資源如同計算存儲一樣在多數(shù)據(jù)中心之間調(diào)度，且安全策略同步跟隨，從而實現(xiàn)多中心統(tǒng)一的安全策略和管理。
“兩個院區(qū)要真正做到應(yīng)用級容災(zāi)，只通過基礎(chǔ)設(shè)施層面是無法實現(xiàn)的。存儲的同步、復(fù)制技術(shù)，只能做到存儲級容災(zāi)，但從應(yīng)用角度出發(fā)，希望在服務(wù)器宕機或數(shù)據(jù)庫出現(xiàn)問題時能夠有另外一個節(jié)點來自動接管業(yè)務(wù)應(yīng)用。”據(jù)王奕介紹，復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院信息中心在2019年時進行了一項“大動作”：將LIS、病理、醫(yī)技等系統(tǒng)采用SQL Always On兩個同步副本分別部署在兩個院區(qū)（徐匯院區(qū)與浦東院區(qū)）的vSAN集群中，另外在浦東院區(qū)的vSAN集群保存一份異步副本，以此實現(xiàn)高可用。同步只讀副本訪問、異步輔助副本執(zhí)行備份操作，支持自動故障轉(zhuǎn)移、計劃的手動故障轉(zhuǎn)移，數(shù)據(jù)基本可達到零丟失。
如此一來，兩個院區(qū)雖然相隔50公里，卻“跑”在同一套系統(tǒng)上，只是提高了對于鏈路的要求。為此，兩院區(qū)間采用三路互聯(lián)光纖，每路4*10G通道業(yè)務(wù)，形成準備保護模式，發(fā)生故障可自主切換，保證99.9%的環(huán)路可用性。
復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院同時配置了跨院區(qū)延伸集群，利用vSAN延伸集群技術(shù)，無縫打通新老院區(qū)業(yè)務(wù)應(yīng)用，如果某一個院區(qū)超融合集群的基礎(chǔ)設(shè)施出現(xiàn)問題，即可跨院區(qū)提供醫(yī)療服務(wù)，“這是更底層級別、保證虛擬化層面的容災(zāi)。”
在超融合與私有云的支撐下，復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院也進行了桌面虛擬化的嘗試，即“桌面云”。在原有的物理桌面環(huán)境中，運維和安全難以保障，比如說，在硬件維護方面，物理桌面分散，到場維護難度高，硬件故障影響業(yè)務(wù)開展；在安全控制方面，物理桌面環(huán)境復(fù)雜，安全隱患多，管理規(guī)章難于落實；在應(yīng)用發(fā)布方面，業(yè)務(wù)應(yīng)用發(fā)布類型多，環(huán)境要求不統(tǒng)一，操作系統(tǒng)兼容性不足。
為此，復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院配備了12臺超融合服務(wù)器與470臺瘦客戶端，覆蓋所有醫(yī)生站、護士站及HIS工作站。在基于超融合的桌面虛擬化的幫助下，浦東院區(qū)迅速形成了業(yè)務(wù)能力。
在平臺安全防護方面，復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院也下足了功夫。在物理網(wǎng)絡(luò)部分，依據(jù)集群業(yè)務(wù)類型進行VLAN劃分，減少廣播域范圍；在虛擬機部分，采用基于網(wǎng)絡(luò)虛擬化平臺的微分段技術(shù)，對不同業(yè)務(wù)及虛擬機間流量進行安全隔離。同時，還針對網(wǎng)絡(luò)安全等級保護2.0要求對相關(guān)系統(tǒng)防護措施進行了強化：通過網(wǎng)絡(luò)虛擬化平臺實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心內(nèi)網(wǎng)絡(luò)通信防護；基于虛擬機名稱、資源池、網(wǎng)卡等屬性創(chuàng)建防火墻策略，并實現(xiàn)訪問日志記錄；采用基于虛擬化平臺的無代理防病毒解決方案，實現(xiàn)了虛擬機之間的安全隔離和無代理殺毒。
“總體而言，VMware所提供的超融合和私有云解決方案是一套完整的解決方案，也是一套值得信賴的解決方案。”王奕說。
醫(yī)院數(shù)據(jù)中心建設(shè)主要經(jīng)驗與展望
在應(yīng)用超融合、私有云建設(shè)醫(yī)院數(shù)據(jù)中心的過程中，王奕總結(jié)出三點經(jīng)驗。
- 首先要做好前期規(guī)劃，包括計算能力、存儲需求和數(shù)據(jù)保護需求，這些因素會影響到節(jié)點服務(wù)器的配置和未來擴展方式，硬件的兼容性問題也不能忽略。
- 其次，要遵從最佳使用指南，單個超融合集群規(guī)模不宜過大，合理配置服務(wù)器，充分利用平臺提供的運維管理特性，加強日常監(jiān)控和運維，關(guān)注存儲使用空間。
- 第三，在使用桌面虛擬化時需考慮外接設(shè)備的兼容性，例如用于雙屏及大分辨率的影像時，要注意瘦客戶端的硬件規(guī)格，包括輸出接口類型、數(shù)量，特別是顯存大小的配置，分辨率越大，要求的顯存越高。
同時，王奕也希望：在未來，可以通過結(jié)合網(wǎng)絡(luò)虛擬化安全平臺等方式，為現(xiàn)代化數(shù)據(jù)中心提供更全面的安全防護能力；通過私有云的大數(shù)據(jù)、高性能計算和AI平臺，為基因測序和臨床科研起到支撐作用。圖片
