XX人民医院数据中心建设完整解决方案

[文档副标题]

[日期]

HP

[公司地址]

目录

1前言—医疗信息化建设对数据中心的新要求 (3)

2XX 医院 IT 现状介绍及需求分析 (5)

2.1现状介绍 (5)

2.2需求分析及问题探讨 (6)

2.2.1当前主要面临的问题 (6)

2.2.2需求分析及建设目标 (7)

2.3云数据中心设计的难题 (8)

3云数据中心解决方案介绍 (10)

3.1云数据中心基础设施的建设目标 (10)

3.2云数据中心的逻辑架构和拓扑 (10)

3.3云数据中心的设计思路 (12)

3.4云数据中心的组成部分 (14)

3.4.1计算池 (14)

3.4.2存储池 (17)

3.4.3网络池 (20)

3.4.4安全及优化池 (27)

3.5云数据中心的优势 (30)

3.5.1整体技术保持同行业 2~5 年的先进性 (30)

3.5.2大幅度降低运维成本 (30)

3.5.3数据中心运行的业务系统更加的安全可靠 (31)

3.5.4数据中心整体架构更加扁平化、管理简单化 (31)

3.5.5多元的数据安全保护机制 (33)

3.5.6灵活的扩展能力 (34)

3.5.7对现有资源进行完美整合 (35)

4XX 医院私有云数据中心建设详细设计 (37)

4.1数据中心设计依据及性能分析 (37)

4.1.1数据中心总体规划设计 (37)

4.1.2数据中心 CPU、内存性能分析 (37)

4.1.3存储系统性能分析 (38)

4.1.4网络系统性能分析 (39)

4.1.5确保应用系统、数据、信息安全 (39)

4.2计算池--应用服务器方案设计 (40)

4.2.1方案设计 (40)

4.2.2方案拓扑 (41)

4.2.3主要优势 (42)

4.3存储池方案设计 (44)

4.3.1方案设计 (44)

4.3.2方案拓扑 (45)

4.3.3主要优势 (46)

4.4网络池方案设计 (47)

4.4.1方案设计 (47)

4.4.2方案拓扑 (48)

4.4.3主要优势 (48)

4.5安全及优化池方案设计 (49)

4.5.1方案设计 (49)

4.5.2方案拓扑 (50)

4.5.3主要优势 (51)

4.6数据中心扩展规划 (52)

4.6.1方案规划 (52)

4.6.2主要优势 (54)

1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。

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。

2XX 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：

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。

(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

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

大的规模需要的资源要求。

3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：

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：

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：

节能降耗，最大限度节省电力消耗。

4)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

（2）双活云数据中心基础设施设计的拓扑架构

3.3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（VMware vsphere 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

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 设备容量达 75%。

（2）虚拟化和云计算

虚拟化是影响新一代数据中心发展的重要技术之一。虚拟化的优势在于有效地提高了数据中心的利用效率，降低了投资成本，整合、优化了现有服务器的资源和性能，可以灵活、动态地满足业务发展的需要。虚拟化让数据中心所承载的基础设施资源可以像水、像电一样让企业随意取用。

另一个与虚拟化紧密相连的商业模式是云计算，云计算的核心就是虚拟化资源共享。因此，云计算对未来数据中心的发展模式影响非常大。

虚拟化、云计算作为一种新兴的技术和商业模式，都面临颠覆传统 IT 应用

理念的挑战，两者带来的成本优势和效率优势却是显而易见的。

（3）整合

通过重新设置服务器，提高服务器利用效率或者采用新型刀片服务器，提高数据中心单位密度利用效率等多种方式提高数据中心的利用效率。或者采用虚拟

化技术以及关闭高能耗设备、降低电力消耗等手段整合数据中心资源。

（4）模块化

数据中心采用模块化方式构建将更灵活，更适应未来数据中心发展的需要。我们完全没有必要再将数据中心看成一个单一整体，我们可以将数据中心按应用、服务类型和资源耗费率将数据中心分成多个功能区域。各个功能区域在不影响其它区域运行的情况下，可以动态升级和维护。比如，按照密度可以分为高密度区和普通密度区，在高密度区，地板承重、冷却系统以及电源供给配置都更高，可以满足

更高要求的数据中心服务需求。当然，还有很多其他分类方式，比如按照应用类型，可以将数据中心分为生产中心、测试中心、灾备中心等等独立区域。

（5）灵活性

灵活性是新一代数据中心的重要指标之一，同时也是企业业务变更过程中的必然需求。在数据中心扩展、增加业务时，必然要对IT 资源做出动态调整。业

务增加时资源不能及时提供，或者业务减少时资源不能及时收回，都会对数据中

心的运行带来不良影响。

绿色环保、虚拟化、整合、灵活性、模块化以及自动化、云计算等技术是新一

代数据中心包含的主要内容。

（6）安全性

安全性是新一代数据中心的重中之重，由于数据中心建设采用了全新的理念，全新的架构，实现了整个数据中心的虚拟化，那么相应的解决其安全问题也

就方便很多，简单很多。

采用国际国内最新的针对云计算的防病毒策略、网络安全策略、数据保护策略，确保云计算数据中心的高可用性、业务连续性。

3.4云数据中心的组成部分

虚拟化不是将一台服务器变成多台这么简单，涉及数据中心虚拟化技术包括：计算虚拟化（vCompute ）、网络虚拟化（vNetwork ）、存储虚拟化（vStroage）、安全虚拟化（vSecurity）、服务虚拟化（vService）等等。

3.4.1计算池

在数据中心部署虚拟化可整合资源的利用、减少硬件的资金投入、减少机房空间占用、提高设备可用性、减少电力消耗（空调、供电）、降低管理费用等诸多好处。总之，将服务器、存储、网络等资源形成的虚拟架构犹如一台超级计算机，使最终用户从关心单个服务器或存储产品的性能转变为关心虚拟化解决方案的整体性能。

在服务器虚拟化方面，最具有代表意义的是 VMware 云计算操作系统，像vSphere、VIEW。VMware 提供了目前市场上唯一可供生产环境使用的服务器虚拟化套件，与同等产品相比其整合比最高。

思科的统一计算系统（Unified Computing System）颠覆了传统刀片服务器架构，其展现出了一种新颖的观念，也就是将计算能力、联网、存储器和管理都整合到一个由各种厂商的硬件和软件综合而成的平台上。统一计算的作用就是能够通过一个突破计算、存储、虚拟化和网络平台间孤井的集成架构，来消除人工集成。

虚拟化与UCS 共同组成了数据中心的计算节点。利用虚拟化，统一计算系统可以整合工作负载，提高利用率，同时还能够将负载在虚拟池中进行迁移。对于虚拟化部署来说，只有在应用程序运行在一个或多个统一的服务器资源池时，其才能最好地发挥自身的作用。在传统上，服务器和虚拟化部署是分离的，这显然不利用整体资源的应用。而统一计算平台的整体打造则能够将这种问题解决。思科 UCS 采用了 10G FCoE 技术，消除了虚拟化部署所担心的 I/O 瓶颈问题，并且通过内存扩展技术可将服务器的内存扩展到384G；另外通过SAN Boot 技术，将所有虚机放在存储系统中，使刀片服务器真正成为“无状态”计算节点。对于单一一套UCS 来说，最多可以实现320 个计算节点的统一管理，使UCS 成为“单一”系统。

（1）通过虚拟化软件的 HA 和 Vmotion 功能，彻底消除了正常和非正常的

系统停机，确保所有应用系统的高可用性

（2）通过思科统一计算系统的特性，确保整个数据中心的灵活、高效

海量内存扩展技术使服务器为虚拟化架构提供更高的性能，搭建数据中心时花费更少的费用

无状态运算技术使得物理机的迁移成为可能，从而使数据中心的管理更加灵活，虚拟服务器的安全性更高。

3.4.2存储池

统一存储实质上是一个可以支持基于文件的网络附加存储(NAS)以及基于数据块的网络附加存储(NAS)的网络化的存储架构。这些多协议系统可以通过网络连接口或者光纤通道连接到服务器上。其代表产品：EMC VNX 、EMC VMAX。

在云计算数据中心中部署统一存储有如下特点：

?规划整体存储容量的能力:通过部署一个统一存储系统可以省去对文件存储容量以及数据块存储容量分别进行规划。

?利用率可以得到提升，容量本身并没有标准限制：统一存储可以避免与分别对数据块及文件存储支持相关的容量利用率方面的问题，用户不必

担心买多了支持其中一种协议的存储而少买了支持另外一种协议。

?存储资源池的灵活性：用户可以在无需知道应用是否需要数据块或者文件数据访问的情况下，而自由分配存储来满足应用环境的需要。

?积极支持服务器虚拟化：在很多时候，用户在部署他们的服务器虚拟化环境的时候都会因为性能方面的要求而对基于数据块的裸设备映射

(RDM)提出要求。统一存储为用户如何存储他们的虚拟机提供了选择，

而无需像之前那样分别购买存储区域网络(SAN)和网络附件存储(NAS)

设备。

（1）通过对固态盘的优化，以较低的成本，消除了整个数据中心的性能瓶颈

采用固态磁盘虚拟缓存方式，大幅度提升整个存储系统的缓存命中率，尤其是在虚拟化架构下，效果更加明显；

采用自动分层技术，存储系统后台自动调整数据存放位置，优化存储访问方式，提升

（2）统一的存储系统支持 FC-SAN、IP-SAN、NAS、FCoE 存储连接，实现 All in 1 的存储服务

（3）对虚拟化的完美支持

（3）高存储控制器配置提升了整套存储系统的性能