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1、医院私有云存储规划建设方案talkwithtrend 微信号 talkwithtrend功能介绍 中国企业IT最权威社区一、项目背景介绍某人民医院（以下简称医院）是集医疗、教学、科研、预防为一体的现代化国家三级甲等综合医院。医院现有 A、B、C 三个主体院区，编制床位 1500 张，开放病床 3000 张。在领导班子的带领下，医院全面实施“数字化医院”建设，首创医疗质量管理信息系统、建立城乡协同医疗服务网络，依托国内顶尖医院推动学科建设，聘请国内一流专家定期来院工作，打造一流医疗团队。医院作为某市的龙头医院，其整体业务呈现快速增长的态势，当前医院正在扩建新的住院病区，随着住院床位数的增加，医院
2、的业务必然会有一个明显的增长，而医院的存储基础架构已经相对老化，其现有的 EVA 系列存储已经表现出性能瓶颈，医院当前的核心数据库存在性能不均衡的情况，如果要求应用软件开发商进行性能调优，可能需要花费大量人力物力，但却不能保证调优的效果。目前，医院的核心业务包含 HIS、CIS、LIS、EMR、PACS 等，另外还有几十个小的边缘业务模块，多年的业务建设带来的结果是基础架构相对各自独立，存储、服务器等数据中心资源各自割裂，无法共享；而更为严重的是，由于系统各自独立，很难在平台层面上进行系统优化，当需要对资源做任何一点点调整的时候，往往都需要非常复杂的变更，而且需要较长的停机时间，而随着业务的发
3、展，能够留给信息部门做系统变更的计划停机时间也越来越短。另一方面，用户的数据保护相对比较薄弱，之前采用了一套华为赛门铁克备份一体机做传统的数据备份，但这种传统备份架构备份的时间间隔相对比较长，通常至少是 24 小时。面对这么长的备份间隔，用户实际上很难接受 24 小时的数据丢失量。一旦存储发生故障，用户将面临一个艰难的抉择：要么从备份系统恢复数据，但可能丢失一整天的数据；要么等待生产存储的修复，但停机时间不可控（维修人员、备件能在多长时间内到医院现场？） 。因此，医院迫切需要采用更加先进的数据保护方式，来规避这个潜在的风险。二、建设目标医院综合各方面因素，提出了构建医院“私有云存储”平台的建设
4、目标，具体如下： 构建一套安全、稳固的私有云存储平台，集中统一承载医院所有业务数据； 为 HIS、CIS、LIS、EMR、PACS 等核心业务数据库提供高性能、稳定可霏，并具有足够弹性的存储平台； 为 PACS 影像类数据提供大量低成本的存储空间并具有足够的扩展能力； 未来扩容应该可以基本做到不停机（停机时间在可接受范围内） ； 扩容应不受某个厂家的技术限制；三、 IBM 解决方案医院此次项目将为包括 HIS、CIS、LIS、EMR、PACS 等核心业务，以及其他几十个边缘小业务在内的所有应用系统提供集中统一的存储平台。这就要求这个存储平台必须在性能、稳定性、扩展能力，以及优化、管理和数据保护
5、等方面具有更高层次的能力和特性。3.1 方案架构IBM 结合市场主流技术发展方向为医院提出了对所有块级别的数据进行集中，构建统一存储平台的建议。3.1.1 物理拓扑图3.1.2 逻辑图3.1.3 存储规划建议通过 IBM SVC 可以实现更灵活且更加与应用相适应的存储分级规划。以下规划供参考：根据业务的特点分层 5 类存储卷的特性，分别从 4 个存储池中分配空间。A 类卷和 B 类卷为双存储镜像的高可靠性，并且具有高性能的属性，其中 A 类卷的性能更高。C 类卷、D 类卷和 E 类卷都为单存储卷，但是他们的存储性能有高低之分。当然根据不同的业务系统需求，还可以有其它方式的数据分级规划。3.2
6、方案特点3.2.1 实现存储资源池化SVC 先进的存储虚拟化技术能够统一管理所有主流品牌光纤存储，利用存储虚拟化功能，医院可以将现有的 EVA 存储融合到一个统一的存储池当中，充分实现存储的利旧，而未来扩容的时候，医院仍然具有选择的主动权，可以选择任何高性价比的存储设备进行空间扩容。通过配置超高性能的 Flashsystem（闪存阵列）存储介质，为核心业务（如 HIS、CIS、LIS 等数据库）提供超过 SSD 固态硬盘 5 至 10 倍的读写性能，将存倍 I/O延迟缩短至 1 毫秒以下，从而最大限度解决存储 I/O 性能的问题。同时，将存储系统按照容量与性能最优化配比的方式，把整个存储池进行
7、合理优化，并自动分层，将热数据保持在超高性能的 Flashsystem 层级上，而将冷数据自动转移到二级存储（如 NLSAS 磁盘） ，甚至三级存储（如利旧的 EVA 存储）空间，从而在提升整体存储 I/O 性能的同时，降低总体存储成本。3.2.2 优化应用运行效率SVC 提供了有效的 QoS(Quality of Service)机制。QoS 是一种保证和控制主机I/O 流量和带宽的机制。例如，一个 140MB 每秒的影像流必须精确地以 140MB 每秒的传输率传输到存储中，否则，影像文件会无法使用。SVC 可通过 QoS 机制，使得对主机的 I/O 可以得到严格的控制。 在一个 SAN 的
8、共享环境中， 通过使用 QoS机制，可以防止一些应用程序过多地占用共享带宽，从而保证了需要高带宽服务的应用程序正常工作。根据业务应用的需要，进行合理分配，如，可以为 HIS、CIS 等关键业务保留更多的资源，从而提升其访问性能。反之，限制边缘业务模块的资源，从而防止其在做备份等批量操作的时候影响核心业务应用的性能。3.2.3 精简配置可以为主机提供虚拟的存储容量，即使当前物理磁盘容量不足，仍然可以按照业务主机需要的空间进行分配。未来物理磁盘空间需要扩容时，将不再需要对主机进行重新调整，而只要将新增加的磁盘加入到存储资源池即可。这就大大减轻了扩容的工作量、降低了工作难度，并且为不停机扩容提供了可
9、能性。3.2.4 通过复制服务保护数据1）丰富的闪速拷贝(FlashCopy)功能，可创建即时的活动数据拷贝，以便顺利开展备份工作或者并行处理活动。2）支持增量闪速拷贝操作，只拷贝自闪速拷贝功能上次运行以来发生变化的部分源或目标卷，并且支持“拷贝的拷贝”功能 对副本进行拷贝 从而提高效率。这些功能可用于帮助公司基于生产数据来维护和更新测试环境。此功能可以与精简调配功能配合使用，实现只使用完整物理拷贝所需的部分存储资源来创建拷贝。 这项功能名为 “空间高效型闪速拷贝” (Space Efficient FlashCopy)，更好地提高存储资源的总体利用率。3）逆向闪速拷贝(Reverse Fla
10、shCopy)功能可令闪速拷贝目标变成源卷的恢复点，但不会破坏闪速拷贝的关系，也无需您等待最初的拷贝操作完成后才能采取行动。这项新功能将帮助您立刻使用磁盘备份拷贝来恢复受损数据，从而加快应用恢复速度。4）闪速拷贝功能可以与 IBM Tivoli Storage FlashCopy Manager 配合，支持应用服务器 24 小时全天候运行 并且全面保护数据。例如公司拥有一个 24x7全天候运行的环境，将无法容忍丢失任何数据，也不能接受为了充分保护数据而数小时中断关键系统的正常运行。但是，随着需要保护的数据量继续呈现指数增长，企业也日益需要将备份数据导致的故障中断控制在绝对最低水平，但 IT 流
11、程已经接近断点。Tivoli Storage FlashCopy Manager 利用存储系统闪速拷贝可以帮助企业基于 SVC 的备份和恢复功能对备份工作进行调整，从而最大限度地降低备份影响。该产品可将备份与恢复时间从几小时缩短为几分钟-通过简化管理工作以及自动执行存储管理任务来提高生产力。5）需要异地容灾时，可增加 SVC 存储系统。在存储系统之间通过城域镜像和全局镜像功能实现系统的异地容灾，以便在数据中心发生灾难性事件时确保数据安全。城域镜像设计用于在“城市”距离(最长 300 千米)维护完全同步拷贝，而全局镜像则设计用于异步运行，以便帮助维持更长距离的拷贝(最长 8000 千米)。这两项
12、功能均支持 VMware vCenter Site Recovery Manager，以便快速实现灾难恢复。四、针对 HIS （采用数据库 DB2 ）的优化，采用 FlashsystemHIS 系统是医疗行业最为关键的生产系统，其数据类型主要为数据库数据。保证性能就是保证用户体验，减少医患的发生。下面将配合用例来讨论，通过将 IBM DB2 组件迁移到闪存来帮助您减少瓶颈、优化应用、并且将性能提高 6 倍。（与普通硬盘相比，可将机柜空间需求降低 24 倍）4.1 I/O 等待时间的问题运行 IBM DB2 数据库的应用经常会因为使用机械的磁盘存储设备而遭遇存储 I/O 瓶颈。这种情况下，提高处
13、理能力或者增加网络带宽根本无济于事。添加低价内存的做法虽然看似可行，但存储器最终还是会成为大多数工作负载的主要瓶颈，只不过是迟早的问题。处理器速度在最近 20 几年呈现出指数增长；然而，传统的存储系统存取速度却没有随之增加，导致 I/O 事务处理负载通常远远高于其他系统的数据库服务器出现巨大的性能缺口。与普通硬盘(HDD)相比，闪速存储系统可将 I/O 响应速度提升 200 倍(经 IBM测试，可从 5,000 微秒缩短为 25 微秒)、将每秒 I/O 事务处理数量增加 1,000倍(从原来的 300 次提升至 30 万次)，从而显著缩短等待时间。不可否认，您可以通过堆叠大量 HDD 来获得数
14、千的 IOPS 吞吐量，但同时也会增加电力、机柜、场地和冷却的成本。据一家 SAN 制造商测试，他们需要使用 496 个 HDD 才能达到 RAID0 配置中大约 10 万的 IOPS 性能。4.2 旨在提高 IBM DB2 性能的传统方法数据量以及以数据库为中心的应用性能问题会随新用户的添加出现爆炸性增长，这对企业而言并不是什么新问题。但是，存储需求的增长以及越来越复杂的业务分析需求，给数据库服务器及其存储子系统带来了沉重压力。为了与业务增长保持同步，企业通常采用以下方法来处理数据库性能问题： 服务器和处理器性能：IT 部门最初会努力添加更多的处理器及内存或者尽量扩展数据库服务器。 SQL
15、语句：企业投入巨资来提高 SQL 语句的效率。他们会认真规划模式开发、索引选择、以及 SQL 语句的优调与修改活动，从而减少存储器的物理存取数量。 数据库服务器特性：DB2 采用极为高级的压缩方法，能够在每个数据页中装载更多信息，从而减少存储 IO 数量。采用 BLU 加速技术的最新一代 DB2 还能提供列式存储功能，从而提高 CPU 和内存利用率-将数兆兆字节的数据保存在小容量内存和磁盘中，同时减少存储 I/O 瓶颈数量。上述每种方法都具有巨大的短期性能改进优势，尽管有时只适用于特殊工作负载并且成本可能会很高。此外，处理器性能与存储器性能之间的差距依然存在，对于任何指定的工作负载及数据库设计
16、而言，存储器接入仍将是性能限制因素。虽然 SQL 优调能够提供帮助，但存储 I/O 仍然是常见的主要瓶颈。扩大数据库缓冲池虽然能够减少物理 I/O 数量，但内存局限性却令此类调整困难重重。系统管理员经常采用三种不同方法来解决存储性能问题： 增加磁盘数量：向 RAID 存储控制器中添加磁盘是提高存储性能的方法之一。添加磁盘后，您可将数据库服务器的 I/O 负载分摊给更多的物理设备，从而提高总体性能。然而，电力、场地、冷却和经济因素都会限制性能改进程度。 将频繁存取的数据隔离在它们自己的磁盘上：这种方法可以消除干扰用户访问最热门数据的不重要的 I/O，从而优化磁盘或阵列并且针对频繁存取的数据提高某些方面的服务质量。然而，若使
