医疗行业云平台解决方案.docx

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医疗行业云平台解决方案

医疗行业云平台解决方案

一、行业现状

随着信息技术和网络技术的飞速发展，现代医院逐渐向数字化方向发展，对医疗信息系统越来越依赖，对IT技术的使用也越来越广泛，信息化建设已成为医院发展的重要内容。

如今，无论是医务工作者还是病患，每天都需要借助信息系统的辅助支持完成日常工作和就诊。

与其它行业相比，医院的信息系统有其自身的特点存在：

1、医院信息系统分类多。

在医院内部，信息系统有医疗业务信息系统、办公信息系统、科研信息系统、教学信息系统等。

2、业务连续性要求高。

医疗机构的特点是24小时营业，其它行业一般都有停止营业休息时间，而医院没有，医院一年365天每天24小时信息系统保持正常运行状态。

3、系统缺少维护时间。

由于缺少维护时间，造成信息系统很多时间是带故障运行，容易造成信息系统出现灾难性故障。

4、排除故障时间要求短。

由于医院业务连续性要求高，在信息系统出现故障时必须在最适时排除故障，恢复正常医院业务活动。

因此，目前信息系统的故障率、不稳定性和不可用性是威胁医院信息安全的主要因素。

任何人为或自然因素所导致的应用或系统中断，都会造成医院巨大的经济和名誉损失及严重的法律后果，而建立健康的医院信息系统则是保障医院信息安全、高效的关键所在。

传统的医院信息化建设模式中，HIS、PACS、LIS、RIS、电子病历、社会保险等系统是在不同时期分批建成的，各系统的数据处于分散存储状态，存储方式与存储介质也各不相同。

这种分散式布局的服务器和存储架构维护不便且成本高昂，不同业务系统之间在资源利用上也难以实现共享与平衡。

因此，中国中医科学院西苑医院迫切需要搭建一个可持续发展的基础平台，既有利于数据安全和系统稳定，又能大幅度地降低数据中心运营成本和总体拥有成本，从而更好地承载医院的应用。

同时，随着医院信息化进程的加快，新的应用不断部署，意味着服务器数量的增加，随之而来的高功耗使数据中心在电源布线、机房通风、空调散热等方面面临更大压力。

此外，随着应用的不断深入，医院在未来还将持续发展其他应用，系统必将不断扩容。

如果购买新设备进行扩容，新的应用系统如何在新设备上稳定运行是异常棘手的问题。

因此，如何实现应用的灵活配置并最大限度地缩短部署新应用的时间，同样是构建新一代数据中心面临的巨大挑战。

1.1、传统IT架构面临的挑战

随着IT技术的发展和业务变化，IT基础设施会因新增加的应用和计划外的增长变得复杂，每次当您面临新需求、新应用时，您就会增加一台服务器。

每增加一台新服务器，就会需要更多的空间、电源、散热、网络接口、数据存储以及管理员工。

服务器数量蔓延，规模日益庞大，导致IT成本难以控制。

而现有服务器的利用率低，只有5%-10%；IT基础架构对业务需求反映不够灵敏，不能有效地调配系统资源适应业务需求。

具体来说，企业的IT基础架构正面临如下一系列问题。

1.1.1、总体拥有成本高

服务器数量增多，直接带来采购成本的增加，数据中心的复杂度不断提高，难于管理，导致管理成本增加，运行成本增加，包括服务器电力成本、机房空间及冷却系统耗电等。

1.1.2、服务器利用率低

服务器都是单机运行，有些服务器工作负载很重，而有些服务器工作负载很轻，服务器资源不能被合理、高效利用。

1.1.3、缺乏灵活性

安装部署新的服务器、网络、存储和应用的时间过长，上线之前要做复杂的硬件平台测试。

在原有服务器的升级过程中，原有应用系统迁移到新硬件平台时无法完美兼容，不能对新业务系统上线与原有系统迁移做出灵活快速的响应。

1.1.4、高可用性问题

当服务器或核心业务升级时，核心业务和服务器不得不停机，无法保证24小时运行；使用传统方式部署服务的高可用性，最终也取决于硬件平台支撑，不仅要购买同样配置性能的硬件设备，而且还需要购买专业的负载均衡设备。

云计算虚拟化打破了数据中心、服务器、存储、网络、数据和应用中的物理设备障碍，降低了动态基础架构的总体拥有成本，提高了应用的稳定和灵活性。

实施服务器虚拟化可以帮您有效解决上述问题。

二、现状分析及需求

2.1、行业背景

医疗行业可能是让大数据分析最先发扬光大的传统行业之一。

医疗行业早就遇到了海量数据和非结构化数据的挑战，而近年来很多国家都在积极推进医疗信息化发展，这使得很多医疗机构有资金来做大数据分析。

因此，医疗行业将和银行、电信、保险等行业一起首先迈入大数据时代。

麦肯锡在其报告中指出，排除体制障碍，大数据分析可以帮助美国的医疗服务业一年创造3000亿美元的附加价值。

基于疗效的研究包括比较效果研究（ComparativeEffectivenessResearch，CER）。

研究表明，对同一病人来说，医疗服务提供方不同，医疗护理方法和效果不同，成本上也存在着很大的差异。

精准分析包括病人体征数据、费用数据和疗效数据在内的大型数据集，可以帮助医生确定临床上最有效和最具有成本效益的治疗方法。

医疗护理系统实现CER，将有可能减少过度治疗（比如避免那些副作用比疗效明显的治疗方式），以及治疗不足。

从长远来看，不管是过度治疗还是治疗不足都将给病人身体带来负面影响，以及产生更高的医疗费用。

2.2、客户现状

传统的医院信息化建设模式中，HIS、PACS、LIS、RIS、电子病历、社会保险等系统是在不同时期分批建成的，各系统的数据处于分散存储状态，存储方式与存储介质也各不相同。

这种分散式布局的服务器和存储架构维护不便且成本高昂，不同业务系统之间在资源利用上也难以实现共享与平衡。

因此，中国中医科学院西苑医院迫切需要搭建一个可持续发展的基础平台，既有利于数据安全和系统稳定，又能大幅度地降低数据中心运营成本和总体拥有成本，从而更好地承载医院的应用。

同时，随着医院信息化进程的加快，新的应用不断部署，意味着服务器数量的增加，随之而来的高功耗使数据中心在电源布线、机房通风、空调散热等方面面临更大压力。

此外，随着应用的不断深入，医院在未来还将持续发展其他应用，系统必将不断扩容。

如果购买新设备进行扩容，新的应用系统如何在新设备上稳定运行是异常棘手的问题。

因此，如何实现应用的灵活配置并最大限度地缩短部署新应用的时间，同样是构建新一代数据中心面临的巨大挑战。

2.3、客户需求

因此，XX医院此次项目建设需求主要有如下几个方面：

（一）建设ERP系统，保障数据安全

本项目拟在XX医院部署ERP系统，ERP系统约含有7-8个业务模块，各下属单位共享使用此套ERP系统；同时，为了保证数据安全，配置2台存储阵列互为备份。

（二）数据中心建设向云计算平台过渡

在进行ERP系统建设时，采用时下先进的虚拟化技术，将整套ERP系统部署在虚拟环境下，进而达成如下需求：

1．减少机房空间占用

2．提高单台服务器的使用效率

3．提高业务系统的RAS特性

4．减少IT管理员的日常维护工作

5．降低硬件采购成本

6．节能、绿色、环保

（三）加强终端管理、便捷运维

三、解决方案综述

因此，我们要对基础设施进行虚拟化，形成动态的虚拟资源池。

虚拟资源服务层利用虚拟机技术在软、硬件之间引入虚拟化层。

虚拟化层可以应用独立的运行环境，避免因为硬件资源差异引起的问题，同时支持硬件资源的共享和多次利用，为医生提供个人的独立环境，对于管理人员来说也节省了很多麻烦。

服务器虚拟化是把相关的服务器物理资源抽象成对应的逻辑资源，从而让一台服务器变成了几台不同的，不受物理上的界限，从而提高基础设层资源的使用率，相应的就简化了系统管理。

存储虚拟化可以把物理存储拟化为逻辑存储，用户只访问逻辑存储，从而实现对分散的不同级别的存储系统整合。

网络的虚拟化是从物理的网络元素中通过软件的抽象，从而分离出网络流量的这么一种方式，在一个物理网卡上虚拟出多个逻辑独立的网卡，使每个虚拟网卡具有独立的MAC地址。

在虚拟化技术基础上整合收集资源，建立医疗私有云平台，方便医院的日常医疗工作。

3.1、服务器虚拟化网络拓扑图

虚拟化架构图

3.2、详细设计

根据需求分析，本次服务器虚拟化供需承担10个左右业务系统，主要包括数据库系统和一般性应用系统。

3.2.1、硬件设计

虚拟化环境网络拓扑示意图

3.2.1.1、CPU数量估算

根据以往经验，我们在做系统设计的时候一般都会按照业务正常运行峰值来设计服务器性能，同时这个峰值绝对不能是服务器性能最大值，一般都是在70%~80%之间，而且目前由于随着科技的发展，服务器性能被大大提高，已经远远超过摩尔定律，导致设备性能远超过其运行设计的最大值，资源利用率被大大浪费，在一般情况下，服务器在系统正常运行过程的资源利用率不会超过10%，在系统启动或其他情况也不会超过30%，一般最大峰值时也不会超过70%。

有服务器虚拟化经验推断，一台主流两路PC服务器可以承担3-8个应用系统在其上运行，那么本项目总共有10个应用系统，则需要2-3台主流2路PC服务器，考虑到硬件资源需具备一定的冗余能力，加上应用系统中有数据库系统，因此我们推荐采用4台2路PC服务器构建服务器虚拟化资源池。

同时配置一台入门级服务器作为虚拟化管理平台。

注：

以上情况也是对目前系统的预估，更为实际的做为应该是对每台物理服务器进行一段时间的监控（3天~7天），查看其资源利用率的使用情况，这样对于虚拟机的规划来说会更加准确。

3.2.1.2、内存容量估算

根据应用系统的实际需要进行配置，一般推荐CPU核数/内存比为1：

4或1：

8，然后再根据单条内存容量和内存槽位数来综合配置内存容量。

3.2.1.3、服务器整体资源估算

根据前两节对服务器CPU和内存的估算，此次项目总共需要8颗主流8核Intel处理器，总计512内存。

以两路服务器计算，总共需要4台物理服务器承载10个应用系统。

3.2.2、存储设计

3.2.2.1、存储描述

虚拟桌面环境不同场景的IOPS需求：

工作类型

同时打开应用

虚拟机配置

IOPS

任务型（轻）

数量有限

同时运行1-5个应用

1个虚拟CPU

1G内存

4~8

知识型（中）

标准办公

同时运行5个以上应用

1个虚拟CPU

2G内存

9~16

高级用户（重）

计算密集型

同时打开5个以上应用

1个虚拟CPU

4G内存

17~28

高级用户（重）

计算密集型

同时打开5个以上应用

2个虚拟CPU

4G内存

28+

不通磁盘接口类型所提供的IOPS

磁盘类型

最大IOPS

SSD

6000~数十万

SAS15Krpm

150~180

SAS10Krpm

125~150

SATA7200rpm

75~100

SATA5400rpm

50~70

本项目中预计桌面500个，按知识性办公桌面对IOPS的需求计算，约需要4500~8000IOPS，由于本项目对磁盘IOPS要求较高，因此在选择磁盘阵列磁盘时推荐选择SAS15Krpm磁盘。

或者在磁盘阵列中通过SSD硬盘与SATA硬盘结合方式满足本项目对IOPS的要求。

在本方案中，我们建议统一共享存储平台，即使用磁盘阵列存放所有的虚拟机文件和硬件数据文件，这样设计的好处是：

1）只用当所有数据都放在存储设备上才能实现vServer高级功能中的ELM（虚拟机在线迁移）、HA（高可用）、DRS（动态资源调度）等诸多虚拟化特性。

2）所有数据虚拟机和数据都存储在同一存储设备上，可以方便对数据进行管理。

3）所有的虚拟机和数据都部署在存储设备上，对于服务器的依赖性降低，一旦物理服务器出现问题，不影响虚拟机和数据的使用，同时存储的可靠性一般都再5个“9”，远超服务器的可靠性。

4）所有的虚拟机和数据都部署在存储设备上，可通过网络对虚拟机和数据进行备份。

除了部署统一共享存储设备之外，还需要考虑传输媒介，目前主流的数据传输媒介为存储光纤（FC）、千兆网络（NAS或ISCSI）、万兆光纤（ISCSI或FCOE