刘东
作者刘东2019-05-20 11:59
it技术咨询顾问, 东软集团

医疗行业超融合架构设计及应用场景实践交流探讨分享

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交流活动背景:

超融合系统是面向一下代数据中心的基础架构解决方案,全面集成虚拟化和分布式存储软件,是医疗行业部署云环境的最佳基础架构解决方案,也是部署云平台最简单和快捷的方式,是对以往医疗行业数据中心系统架构的全新升级。

实现全数字化医疗的智慧医院,支撑医疗业务模式转型,超融合是必不可少的基础架构之一。随着以集成平台为核心的智慧医院建设,医院的数据中心也需要不断升级。现在部分医院信息化建设还在采用传统物理架构与虚拟化技术相结合的方式来构建数据中心,已经逐渐暴露出无法满足日益增长的业务量需求的趋势。为了患者方便就医,提高服务质量、工作效率,以及患者满意度,同时加强患者及公众对医院信任与支持,创建和维护和谐医患关系。需要进一步促进业务和信息资源的整合,提高信息资源的利用率,降低医院信息化总体运维成本。降低网络、服务器与存储系统等信息系统基础设施的管理复杂度,提高应用信息系统部署的时效性,超融合技术的运用势在必行。

医疗行业信息化起始和快速发展阶段大部分在5年前左右,经过多年的发展,老旧设备已经开始出现性能下降及资源不足等情况,不能满足医院业务发展的需要,存在系统风险。而超融合技术是最近几年才刚刚兴起的技术,虽然超融合技术还没有在医院大规模进行使用,但是已经有部分医院在最近几年开始部署并尝试应用了超融合系统。现在正是各大医院进行业务系统转型,建设数据集成平台和大数据医疗分析等业务系统的时期,对基础架构的升级非常渴望。如果采用超融合技术对医院数据中心进行彻底的改造,提供与新医疗业务需求相适应的IT基础设施环境和配套设施,可以极大的保障医院在新医疗环境下的业务发展需求。

本期活动针对医疗行业基于超融合架构的方案进行了讨论,同时对超融合架构的需求、应用场景、技术架构和最佳实践等问题做了详细的解答,让参与活动者更清楚的了解到超融合架构的特点和在医疗行业的应用。

主要讨论的问题包括以下几个方面:

一、医疗行业超融合架构方案的具体优势和实践场景问题总结;
二、医疗行业超融合架构方案的具体设计和产品选型问题总结;
三、医疗行业超融合架构方案的建设难点和安全问题总结

一、医疗行业超融合架构方案的具体优势和应用场景问题总结

1.1、请问现有机房基于传统服务架构设计转至超融合服务架构设计进行数据迁移的最佳实践方案是什么?
问题描述:您好,我是韶关市妇幼保健院信息人员,对于超融合架构有以下几点疑问?
1、现有机房基于传统服务架构设计转至超融合服务架构设计进行数据迁移的最佳实践方案是什么?
2、基于超融合服务架构设计对比传统服务架构的优势有哪些?

嘉宾解答:
一、如果需要将传统的集中式存储数据迁移到超融合的分布式存储中,要考虑性能问题。提前做好I/O性能测试,避免性能不足。通常来讲,如果一台中高端存储设备,迁移到超融合系统中,要获取相同性能,至少要有10个以上的节点,而且要配置SSD闪存。在考虑数据迁移之前,传统存储的自动精简配置、快照、克隆、重复数据删除、数据加密和数据压缩等高级特性也需要考虑进去,这些通常是超融合架构的分布式存储所不具备的。
二、使用超融合架构优势:
1、超融合架构简单,可大大降低医院基础架构复杂性,同时降低运维和管理的成本。
2、整合医院数据中心资源,充分利用设备资源,实现统一管理。
3、超融合架构集成的虚拟化双机、热迁移功能,能够有效减少设备故障时间,确保核心业务的连续性,避免传统IT,单点故障导致的业务不可用。
4、便于医院业务的快速部署,缩短医院业务系统上线周期,高度灵活性与可扩展性、提高运维和管理效率。
5、超融合架构采用分布式的存储架构,采用多副本策略,可以最大化的保证业务系统数据的安全。同时分布式存储支持HDD和SSD等多种不同类型的存储资源,在满足虚拟机的双机、虚拟机热迁移技术可靠性要求的同时,还可以提高其性能。

超融合厂商专业解答:
关于数据迁移,首先需要注意要安排停机时间,停机时间与实际数据量有关系。可以通过某些技术手段缩短停机时间,例如:原有生产环境已部署有 Oracle 环境,那么可以在超融合环境中部署 Oracle Data Guard,数据同步完成后再进行主备库切换即可。
迁移主要有以下三种情况:
1、全新部署业务系统:在超融合平台上重新部署业务系统,然后将数据导入。
2、原有物理机环境、虚拟化环境:通过 P2V 工具或 V2V 工具将整个业务系统迁移到超融合平台上。
3、原有 VMware 环境,且超融合也选用VMware虚拟化环境:如果用户原环境是 VMware 环境,超融合的虚拟化也使用 VMware,那可以直接将虚拟机迁移到超融合平台上运行即可。

其他专家解答:
超融合的架构相比传统的架构,简化了原本独立的网络,存储,系统以及虚拟化的部分。将所有的一切整合在超融合服务器中,以节点为单位。多个节点网络相连就可以达到原本需要复杂的双交换机连接多台服务器。多台服务器在连接双san交换机,在连接存储的复杂架构。比较适合中小企业,信息话运维力量不足的企业使用。
至于传统架构设计转职超融合架构,进行数据迁移,应该具体要看实际现有的环境,对超融合投入的资金。以及新架构的设计吧。
没有接触过太多的超融合产品。不过传统架构到超融合架构我觉得基本的步骤应该是,整理现有信息化状况,理清所有的业务,进行业务系统虚拟化,迁移至超融合架构。

1.2、医院采用基于超融合架构建设数据中心有哪些优势?为什么要部署超融合架构?
嘉宾解答:
1、整个数据中心采用标准的服务器设备+网络设备即可。不再需要专门的SAN集中存储,而且超融合软件与硬件紧密结合。可以让数据中心的架构由三层转变为二层,降低复杂度,降低采购和运维成本。
2、超融合架构可以实现完全的资源整合、统一管理、调配和统一存储功能。在扩展性上可以做好按需线性的横向扩展,采用的是分布式的自治系统。由于计算与存储资源的深度融合,在对系统进行扩容时,只需要扩展超融合服务器的节点即可,不需要提前对设备进行选型、设计、系统集成和长时间的系统调试,通常一个三节点的扩容,一小时之内就可以完成,深度软硬件集成的超融合系统甚至可以做到开箱即用。
3、软件定义的基础架构,可以满足未来医疗行业对业务系统的扩展需求。通过软件定义,能够让医疗数据中心在一个简单的基础架构下升级成为一个智能化、自动化、高效化的数据中心。

超融合厂商专业解答:
了解超融合优势前,首先看一下基于集中式存储的 IT 架构,在医疗信息化过程中存在哪些问题。
近年来,由于医院信息化建设的快速推进对 IT 基础架构提出越来越高的要求,不仅服务器和存储数量需要不断增加以支持更多的业务上线,同时大量的业务都会对故障恢复时间和数据恢复目标提出严格要求。但目前常用的集中式 SAN 存储架构,往往具有以下问题:
1、需要运维专门的存储硬件、存储网络,对运维能力要求高;
2、不易扩容,经常造成新的业务系统需要购置新的独立的存储,进一步增加了整体维护的工作量;
3、如果上双活容灾系统,又要添加双活网关等,会让 IT 系统愈加复杂。
以上问题,都需要人数有限的运维部门面对,不仅工作繁琐,更可能因为系统的复杂性而造成故障。
而超融合架构,是通过全新的架构为基础架构带来全面特性提升。以下是超融合架构和目前主流基于FC SAN的虚拟架构的区别。

相比传统 FC SAN 架构,超融合架构有了如下显著的变化:
1、在每个商用 X86 服务器上部署分布式块存储软件,不再使用专有的存储硬件,每个服务器就是一个存储控制器;
2、每个商用 X86 服务器配置 SSD 盘作为缓存,缓存容量远大于传统存储的易失性内存,且多节点并发带来很强的聚合性能;
3、不用 FC 交换机,而是采用万兆以太网交换机联接 X86 服务器节点;
4、计算虚拟化和存储部署于同一服务器节点;
5、逻辑上看,存储不再是由 RAID 构成的不同存储空间,而是一个统一可弹性扩展的存储池,并且具备很强的扩展能力。
以上架构上的变革为 IT 基础架构带来了如下全面改善:
1、维护简单——只需维护 X86 服务器及其上的超融合软件,而专业的超融合软件稳定易用,从而对维护的专业度要求远低于中、高端存储。同时,系统的复杂度也不会随系统规模变大而带来显著提升。
2、运维效率提高——故障自愈、扩容节点数据自动均衡,甚至容量预测等智能运维手段使运维人员从复杂及高要求的存储运维中释放出来。
3、敏捷部署、弹性扩展——不断增加的医疗信息化业务,需要缩短传统基础架构的采购周期、部署时间,要求基础架构也能随之弹性扩展,减少扩容带来的业务中断。超融合架构能够最大化的满足需求。
4、高并发性能——越来越多的医疗业务上线,对性能提出更高要求,超融合的多节点并发,SSD缓存和IO本地化(不是所有超融合产品都具备)可以达到传统中高端磁盘存储一至三倍性能。
5、直接采购成本降低——在满足上述条件的基础上,服务器 + 超融合软件(或超融合一体机),相比服务器加传统中高端存储的成本,有较大幅度的降低。
6、总拥有成本降低——除了直接采购成本降低、机柜占用空间节省、运维人员的要求降低、都会带来总拥有成本的大幅降低(业内平均降幅在 30% 以上)。
可以看到,超融合通过创新的架构,让数据中心更简单、更敏捷、能力更强,而这些特性又可以为医院客户进行智慧医疗业务转型打好基础。

1.3、超融合在多节点并发和性能扩展的优势?
问题描述:超融合的一个比较大的问题在于计算资源的消耗,那么多节点并发和性能扩展的优势在哪儿?

嘉宾解答:超融合架构相比传统IT架构有着绝对的优势,在扩展优势方面:
1、超融合架构通过在集群中添加新的节点,即可实现动态扩展。计算资源是分布式在每一个节点上的,所以即使计算资源有消耗,也是以每个节点为单位,大约占10%的计算资源,不会占用太多。
2、超融合多节点并发的性能提升是线性的。传统架构的设备扩展都是纵向的。以存储系统为例,硬盘数量的增加只会增加容量,性能还是受限于控制器,即使多个硬盘同时并发读写,性能提升也是非线性的,在达到一定的硬盘数量后,由于控制器带不动,性能反而会出现下降。在超融合架构中,超融合的节点的硬盘数量会影响整个分布式存储系统的性能。如果超融合系统只有最少的3个节点,那么分布式存储系统的性能上基本上是无法超越传统集中式架构存储的,如果配置的节点数量和硬盘数量足够多,那么可能达到甚至超越传统集中式存储的性能。而且由于分布式架构的特性,不存在独立的控制器,性能是线性增加的,在多节点同时工作状态下,性能优势非常明显。而且还可以无限扩张存储节点的容量,非常方便。

超融合厂商专业解答:
1、首先相对于节省的成本,这个资源消耗不能算大的问题,而且不同厂商由于实现方式不同,资源占比也不同,类似 SmartX,Nutanix 计算资源消耗较低,以 SMTX OS 为例,单节点只需占用 3 个物理 CPU 核及16GB 内存。但基于 Ceph 架构包装的超融合产品的资源消耗会较高。
2、传统存储中,存储控制器能控制的 CPU、内存和存储插槽有限,所以对应性能的扩展性也大大受限;而超融合架构使用的分布式存储通过软件实现存储控制器,扩展节点即意味着扩展存储控制器,有效避免了存储控制器的性能瓶颈,再通过一定的数据分配策略,即可使集群性能随着节点数的增加而线性增长。
3、以上架构给用户带来的最大的价值不仅包括可以在一个存储池内轻松获得高性能,还可以让用户可以根据业务的增长情况按需扩展,而使用传统存储面临的问题是,用户只能选择开始就投入较多采购一个更高端的存储,或者在开始的时候采用较低的配置,但在业务增长到一定程度时,购买一套新的存储,造成资源的孤岛。

1.4、超融合的扩展性问题?
问题描述:超融合的是“软件定义一切”,类似SDN这种的产品,目前知道的都是产品排他性,那超融合是否一样存在类似的问题?

嘉宾解答:超融合是软件定义一切没错,SDN也是软件定义网络。软件定义技术本身并没有问题,排他性也只是不同的技术路线而产生的问题,超融合也是一样,如果你选择了一种超融合产品,那么扩展必须是同类的超融合产品采可以扩容。为了解决排他性问题,通常有以下几种解决方案:
1、组建多种不同的资源池,但是使用统一的管理平台。当然,在超融合扩容时,尽量选择相同超融合产品,如果因为招标的不可控等问题,无法统一的话,那么就需要组建多种不同的资源池来解决这个问题。然后使用统一的云管理平台将多种不同类型的资源池统一管理起来,也可以解决超融合架构的扩展性问题。
2、使用开源,开放的产品。开源产品技术路线基本是统一的,不会存在太多的排他性问题。但是对于用户来讲,需要自身的信息中心技术能力比较高,而且要去具备一定的运维能力。因为开源产品缺少厂商的支持,只能寻求做技术服务的企业提供支持服务,弥补自身技术能力的不足。

超融合厂商专业解答:
“软件定义” 从理念上和架构上都具有更高的灵活性和更好的开放性,但会依赖于不通厂商的具体实现和产品交付的形态,类似 SmartX、VMware、Nutanix 超融合有软件方案并且提供硬件兼容性列表。如果要使用不同的硬件,则可以按照多集群形式部署。

其他专家解答:
观点一:
超融合通过软件定义来看,它会具有较高的灵活性和开发性,虽然各个厂家的超融合都是独立的,要做到统一去管理这个很难,但是就目前发展的趋势来看,两部分,1.存储侧,有厂家能做到外加SAN,那传统的san存储能接到超融合里面来。2.上层的虚拟化,有的可以做到vmware资源纳管,裸金属管理等特性。
换个层面,超融合是可以软硬件解耦的,如果觉得以前的超融合不好可以换其他的超融合,硬件控制在5年之内应该还是可以正常使用的。超过5年可能会有硬件迭代。
观点二:
超融合的架构是扩展能力是比较强的,像Nutanix这种主流超融合扩容简单快速,系统复杂度不会随扩容增加而增加,具体而言:
(1)扩展模式:超融合是可扩展的硬盘和节点,在同一存储下扩展,而传统架构是需要增加RAID扩展柜,从而形成新的存储池。
(2)容量和性能扩展:超融合皆可在线线性扩展,而传统架构则性能扩展能力有限。
(3)数据自动负载均衡:超融合可支持数据自动负载均衡,传统架构是不可以的。

1.5、在运维管理上,超融合架构的优势是什么?如何与原有的运维管理系统结合起来?

嘉宾解答:
一、超融合架构运维管理优势:
系统运维工作和传统运维模式相比,复杂度要降低许多。通常可以通过单点登录方式,使用一个统一的管理界面,对服务器和交换机等硬件设备的日常维护。对数据中心内服务器、虚拟机、网络、存储和业务等资源进行一体化管理,健康检查与巡检。还可以自动生成报表,使运维可视化、自动化、智能化,无需跳转不同的管理界面就可实现对数据中心统一管理。
二、与原有系统的结合:
要求将超融合加入到原有运维管理系统进行统一管理。或者将原有运维系统,通过二次开发整合到超融合运维管理平台。总之就是要保证只有一套运维管理系统,避免二次运维,使用统一的一个管理界面。
主要运维工作:
1、配置信息运维
通过查看设备信息,了解系统计算和存储资源的总体拥有情况和剩余资源情况。同时对各个物理机部署的虚拟化平台类型、版本和虚拟机数量进行配置信息管理。
2、健康状态监控
通过运维管理界面,对系统的CPU、内存使用率和IO性能故障和潜在风险实时监控,保持IT资源和系统健康运行状态。
3、风险管理控制
需要提前和用户沟通,给出合理化建议,设定资源告警的临界值(通常建议不超过70%~80%),超融合系统在设定阈值后可以自动报告警,还可以通过邮件的方式及时收到维护通知。
4、系统日志监控
定期检查超融合系统运行,及时处理潜在的风险和故障。根据日志信息,及时进行系统性优化,提高超融合平台运行效率;
另外,在重要节日期间或是重大任务保障期间,需要对整个数据中心进行系统性的运维检查,涉及到超融和平台的运维,建议邀请原厂商进行现场支持,做好必要的技术支持和保障工作。

超融合厂商专业解答:
1、超融合省却了原来集中式存储的硬件管理以及 raid、mapping 等复杂的管理操作。
2、超融合硬件故障运维更加简单,硬盘故障无需热备盘情况下,也可以自动恢复,而且恢复速度远高于传统存储。
3、虚拟化和存储以及硬件管理都集中在统一界面上,管理员可以很轻松地发现各个组件的运行状态。
4、在线扩展,自动负载均衡功能,比起传统架构扩容,减少了大量数据迁移甚至是避免了停机时间。
5、可以设置邮件报警或者通过 SNMP 还有 restful api 与原有的监控中心进行对接,实现智能监控管理。

1.6、超融合架构在医疗行业的应用场景有哪些?医疗行业上超融合的普及么?
问题描述:现在超融合架构这块应用医疗主要是应用在哪些场景?超融合架构在医疗行业应用的多么?如果有有超融合架构的同行,欢迎谈谈你们的经验。

嘉宾解答:超融合架构基础平台具有强大的分布式横向扩展能力,非常适合不断增长的医疗业务,可平滑升级以适应医疗用户对扩展升级要求。同时超融合架构提供海量级数据存储能力和数据保护能力,保证系统长时间安全稳定的运行。超融合架构系统采用软件定义技术,已经被广泛应用在了各种各样的医疗场景之中,包括医院私有云、桌面虚拟化、备份和恢复、生产开发和测试等场景。
1、私有云场景。
由于超融合基础架构已经全面集成了虚拟化软件,可以支持多种虚拟化平台,可将现有物理机架构转向全虚拟化平台。
超融合架构除了支持计算虚拟化,还能够在同一种架构中同时支持存储虚拟化和网络虚拟化等特性,能够最大限度的发挥硬件设备工作效率,降低运维和管理成本,分布式的部署方案还可以提供安全性和高可用性。非常适合医院构建私有云数据中心吗,支撑医院业务的数字化转型,建设智慧医院。
2、VDI(虚拟桌面)。
在虚拟桌面(VDI)应用方面,由于各种应用部署在单一的共享资源池里,而且还可以配置全闪存的存储资源,完全不需要担心存储系统I/O影响虚拟机性能。此外,超融合架构的大容量分布式存储环境为系统灵活掌控随机和顺序负载提供可能。而且采用SSD 加速的分布式存储集群可以保障足够的IOPS应对VDI启动和登入风暴等严峻的负载挑战。
由于超融合的分布式架构,VDI的初期投入成本是非常低的,通常3个节点就可以组成一个医院VDI服务器群集,可以同时提供计算和存储服务。
3、备份恢复
多数超融合系统都支持对虚拟机镜像的数据保护和自动数据备份技术,可以对医院比较重要的EMR和LIS等医疗信息系统的数据进行备份保护。同时超融合架构还支持多副本策略,保证数据安全。如果一个医疗机构同时存在多个站点,还可以选择多站点数据备份恢复功能,可以实现多站点的数据备份和容灾。
4、开发测试
超融合架构集成虚拟化环境,可以提供虚拟机资源的自助申请和配置,快速部署开发测试环境。同时大多数超融合架构提供虚拟机模板的克隆或快照功能,能够迅速创建大规模的开发测试环境,提升工作效率。

超融合厂商专业解答:
先简单回答以上问题:
超融合架构是原有基于 SAN 的虚拟化架构的一个架构的升级,用分布式存储替换传统阵列,并且将存储、虚拟化和网络整合在一个节点内,所以理论上虚拟化可以运行的应用都可以运行,加上目前比较领先的超融合厂商已经提供类似双活等高级功能,即使关键应用的容灾也可以满足了。
目前一些大型医院的 HIS 等还是希望运行在小机上,这些应用无法使用超融合系统。另外,PACS 等海量文件数据,比较适合独立的外置文件存储。
无论是从权威的市场报告,还是我们接触到的用户情况,超融合在医院的应用虽然起步时间不长,但已经进入了快速增长的阶段。
以下详细介绍几个场景:
1、现网虚拟化平台改造
现在医院的基础架构建设基本上都已经采用了虚拟化,不管外网还是内网或者 DMZ 区的业务系统基本上都运行在虚拟化平台(当然医院的核心业务系统 HIS、EMR 等有些可能还运行在物理机上),后端使用的传统共享存储,存储可能是两套做主备或者双活。随着时间的推移,业务系统的增多,设备的老化,会出现计算和存储资源的不足、性能的下降以及硬件故障率的升高,给运维人员带来很大的麻烦。如果这时需要扩容资源,就可以考虑采用超融合基础构架。因为 SmartX、Nutanix 等超融合产品可以支持多种虚拟化平台,可以选用与原来一致的虚拟化平台,通过 v2v 的方式可以快速迁移至新的超融合平台,逐步的替代掉旧的设备。
2、桌面虚拟化支持
桌面虚拟化现在也比较普及了,很多医院也都使用了桌面虚拟化技术来为医院各部门提供标准的桌面,提高办公效率和安全。超融合基础架构也非常适合桌面虚拟化,性能高,数据可靠性高,也比较灵活,可以小规模起步,也可以应对大规模桌面的启动风暴,而且在同一个资源池中可以支撑不同负载的桌面。
3、容灾站点
现在一些领先的超融合厂商基本上都可以提供备份和双活的功能,但是前提需要受保护站点和目标站点都必须是同一个厂商的集群。当然如果是新建的数据中心,采用了超融合基础架构,未来做备份或者双活就可以直接使用超融合自带的功能,而无需再额外购买其他软件支持。
当然现在也可以直接使用超融合做为一个虚拟化资源池的备份站点来使用,不但可以提供足够的存储空间,还可以提供计算资源,即使受保护站点故障或者资源不足,也可以在超融合备份站点上直接启用业务系统虚拟机,节省恢复时间。
4、私有云
随着医疗信息化的快速发展,很多医院的信息化设备、业务系统也变得越来越多,不论是从管理上、灵活性、安全控制以及未来扩展性方面考虑,很多医院正在建设私有云平台,来为医院提供更好的信息化服务。云平台底层基础架构选用超融合来架构是一个不错的选择,一方面可以满足医院业务系统的高性能、高可用、数据高可靠要求,另一方面也可以满足我们基础架构资源池的灵活、易扩展、统一管理等要求。

1.7、医疗行业的非结构化数据如何使用超融合架构进行支持?

嘉宾解答:非结构化数据,如果数据量特别大的话,其实是非常适合部署在超融合架构上的。但是并不一定完全使用计算资源,使用超融合架构的分布式存储系统,单独部署一个分布式存储资源池,其实是非常合适的,特别是针对医院的PACS系统。
因为医院PACS系统包括影像等大量非结构化数据,每月以TB基本增加,需要大容量,可扩展的存储设备。
优势如下:
1、在分布式存储达到一定规模,性能会超过传统的SAN、NAS。大量的磁盘和节点,结合适当的数据分布策略,可以达到非常高的聚合带宽。传统的SAN、NAS都会有性能瓶颈,一旦达到最大扩展能力,性能不会改变甚至降低。
2、传统的SAN、NAS,价格比较高。特别是SAN网络设备,光纤网络成本比较高。而且,以后扩展还需要增加扩展柜。成本太高。分布式存储只需要IP网络,几台X86服务器加内置硬盘就可以组建起来,初期成本比较低。扩展也非常方便,加服务器就行。
3、传统的SAN、NAS扩展能力受限,一个机头最多可以带几百个磁盘。如果想要个PB以上的共享存储,分布式存储只最好的选择。不用担心扩展能力问题。

超融合厂商专业解答:
需要看具体数据量,小医院如果数据量不大的话可以直接存在超融合上,否则建议使用更大容量的文件存储产品。

其他专家解答:
非结构化数据不建议上超融合,传统意义上的超融合是适合于各种虚拟化的场景,对于裸金属服务器就不适合了。所以有一些重负载的应用,在虚拟化都不用的情况下,自然不会考虑超融合。另外,超融合的架构模式决定了计算和存储资源应该均衡增长,否则就不是非常适合,比如海量的非结构化数据

二、医疗行业超融合架构方案的具体设计和产品选型问题总结

2.1、在医院决定向超融合架构转型之前,需要做哪些准备工作?
问题描述:在医院决定向超融合架构转型之前,需要做哪些准备工作?具备什么样的条件才适合将现有的IT基础架构迁移到超融合架构上?

嘉宾解答:在向超融合架构转型之前,需要对现有业务系统进行梳理,然后对选择的超融合技术路线做一个选型。
下面分别进行说明:
一、现有业务需求分析
1、对现有业务需求进行分析,对正在运行的业务系统进行统一的梳理,评估哪些系统需要部署到超融合上,哪些系统不需要或者不适合部署到超融合系统上。建议先从非核心的系统开始尝试部署。
2、评估系统资源的使用量,包括计算、存储、网络和安全资源等。
3、对超融合系统的性能需求和扩展能力的需求。
4、现有机房的物理环境和网络环境,是否能够满足超融合系统的部署需要。
二、超融合技术路线选择
1、根据现有的业务资源需求,技术人员能力和资金预算等情况选择合适的超融合技术路线。主要包括:选择合适的超融合一体机产品厂商或者单独购买超融合系统软件+X86服务器。
2、技术架构选择前还需要评估是否能够平滑的对现有物理系统或者虚拟化系统进行迁移。超融合产品厂商能否提供迁移工具或者原有业务系统开发商能不能配合业务系统重新部署上线。

超融合厂商专业解答:
超融合架构相对传统架构具有高性能、部署维护简单、易扩展等一系列优点,在使用模式、部署模式和维护模式都有较大区别,是传统 IT 架构向新型 IT 架构的升级。所以在决定转向超融合的时候,需要全面考虑以下几点:
1、现状和需求分析
如上所述,超融合架构对 IT 基础架构的改进是全面的,但用户应该首先梳理当前的主要痛点有哪些,从而在产品选择时,进行更有针对性的评估。
2、超融合产品的选型
通过深入了解各厂商产品的优劣势,然后进行 POC 测试验证,结合预算等方面进行超融合产品的选定。
3、虚拟化平台的选择
因为超融合可以支持多种虚拟化平台,所以需要结合医院现使用的虚拟化平台进行考虑,是否继续选用现使用的虚拟化,还是采用其他虚拟化平台,因为关系到未来业务系统迁移的复杂程度。
4、资源规划
如果是传统架构淘汰,更换为新的超融合基础架构,需要统计现有资源的使用情况,来规划能够承载现有业务系统的资源,另外再加一部分预留资源,给予故障后承载。
如果是新建数据中心或者是新上业务系统采用超融合,那么可以计算和存储资源均衡的方式进行构建,未来资源不足的情况下,可以直接扩充。
5、业务系统的迁移规划
因为医院要求的停机时间窗口较小,所以要提前进行各业务系统分析,选择最佳的迁移方式,进行测试模拟,规划出准确的停机时间,以及回退方案。
6、整体方案规划
不论是先试点还是一次性全部替代,最好能够有一个整体规划,包括备份、双活、网络、安全等等方面,能够采用超融合基础架构逐步地去完成。
整体来说,由于超融合架构比较简单,而且使用标准的 x86 服务器和以太网交换机,所以切换是比较容易的,对团队的要求也比较低,不需要太多的准备条件。

2.2、医院哪些应用适合上超融合?
问题描述:医院的应用是否都适合上超融合架构,比如PACS这种非结构化的海量小数据?

嘉宾解答:医院业务系统主要分为四大类,分别是:
1、行政管理系统。包括人事管理系统,财务管理系统,后勤管理系统,药库管理系统,医疗设备管理系统,门诊、手术及住院预约系统,病人住院管理系统等。
2、医疗管理系统。也是核心业务系统,主要包括门诊、急诊管理系统(HIS),影像文件系统(PCAS)、病案管理系统,医疗统计系统,血库管理系统等。
3、决策支持系统。包括医疗质量评价系统,医疗质量控制系统等。
4、各种辅助系统。如医疗情报检索系统,医疗数据库系统等。
以上业务系统,除了核心HIS和PACS数据库外,其实大部分系统都适合迁移至超融合系统。
对于PACS这种非结构化的海量小数据,其非结构化数据部分,可以部署在超融合的分布式存储系统上,数据库系统,建议部署在物理机上。
对于业务系统的最终选择,还是需要分析其运行和使用的现状,可以按照以下情况进行判断。
1、原有业务系统运行在物理机上,且物理机的资源利用率非常低。
建议尽快迁移到超融合架构上,可以最大程度提高医院信息系统的灵活性和设备使用率。迁移成功的前提是,原有业务系统的开发商需要能够提供必要的支持,否则迁移部署和验证可能会有些困难。
2、原有业务系统运行在物理机上,且物理机的资源利用率非常高。
通常核心业务系统的数据库属于这一类的应用,不建议迁移到超融合平台之上,否则性能问题会是个极大的挑战。
3、原有业务系统运行在虚拟机上,且虚拟机软件的类别、版本和预期采购超融合系统基本保持一致。
对于这类应用,迁移是非常容易的,只需要将虚拟机直接迁移到超融合平台上就好,不会存在太多的障碍,可以完全加入到迁移的名单中。
4、原有业务系统运行在虚拟机上,且虚拟机软件的类别、版本和预期采购超融合系统完全不一致。
对于这类应用,迁移可能会有些麻烦,要看是否能够找到合适的V2V迁移转换工作。否则就需要在超融合系统上重新部署,然后再迁移数据。如果要将这类应用加入到迁移名单中,需要提前做好POC测试工作。

超融合厂商专业解答:
1、可以运行在虚拟化环境中的业务都适合。
2、类似大型的 PACS 需要大容量的文件存储,应用可以运行在超融合上,数据需要外置的文件存储产品。

其他专家解答:
观点一:
1.要做业务评估,这个非常重要,医院的规模很大层度决定医院的数据量和业务情况。
2.中小医院这些的业务在超融合里面运行也是可以的,因为超融合很重要一个点就是性价比,客户本身没有多少钱还需要高大上的解决方案这个是办不到的。那超融合就很适合他们,价格和产品需要去权衡。
3.在海量的非结构化数据存储方案中,这里谈大医院,一般解决方案就是分布式NAS,当然现在有对象存储去解决这个问题,这些都是非常不错的方案。
没有任何一个技术是通用的,调研评估决策。才能真正决绝客户的问题
观点二:
视业务系统情况而定
首先要明确一个问题,就是超融合不是万能的架构模式,它有它适宜的业务场景。超融合的优点在于部署及管理方便,节省机房空间,容灾架构简单。本人认为超融合比较大的两个短板在于,一,较与传统服务器加存储加虚拟化软件的私有云模式,磁存储空间较少,二,IO过分依赖内部心跳网络,稳定性及效率存疑。所以我个人认为,超融合比较适合医院的业务为那些IO不高,存储消耗不大的业务,像PACS这类需要大存储空间的,个人不建议放超融合
观点三:
基本上医院的业务系统像HIS、HRP、EMR、网站应用、RIS、LIS、微信交互平台、院感、OA系统都可以上超融合,可以将目前繁多的服务器资源整合在一起,资源共享、动态分配、按需调整。

2.3、与传统架构对比,超融合需要达到一定的规模节点,性能上才能优势,类似这种小型医院是否适合上超融合?
问题描述:与传统架构对比,超融合需要达到一定的规模节点,性能上才能优势,类似这种小型医院是否适合上超融合?

嘉宾解答:超融合通常最低3节点起配,对于中小医院,可以选择3节点配置进行尝试部署一些非核心系统,体验超融合的管理、灵活和扩展等特性,如果觉得实践可以应用,再逐渐进行扩容节点和迁移。因为超融合最大的优势就是可以灵活横向扩展,不用担心扩容问题。
性能方面,非核心系统一般3节点可以满足基本要求,如果不放心,也可以提前做POC测试,一般情况下,基本应用还是没问题的,只要CPU和存储系统配置合理即可。

超融合厂商专业解答:
1、由于超融合架构简单、管理维护更容易、扩展性好,恰恰非常适合运维技术人员紧张的小型医院。
2、关于“超融合需要达到一定的规模节点,性能上才能有优势” 这个描述不够准确,在相同硬盘数据的情况,超融合的性能普遍超过中端阵列,只是有一个最小集群规模要求。当然每家产品具体实现也不一样。例如 SmartX 超融合是三个节点起步,由于每个节点都有两块 SSD 作为高速缓存,而且支持多节点并发和 IO 本地化能力,通常单个节点 8k 随机写能提供不低于 2万 IOPS 性能,8k 随机读能提供不低于 5万 IOPS 性能,三个节点的整体性能接近单节点 3 倍性能,并且性能可扩展。对小医院完全够用。

其他专家解答:
从厂家的部署来看,最小有两节点,比如vsan,深信服等。当然大多数还是3节点小医院一般对性能要求不是很高,各个厂家也有自己的加速方案,比如SSD的规格SATA PCIE .NVME这些都要影响,其次超融合是一个整体方案,确实要随着节点的增加,性能会越来越好。小医院的业务场景其实符合超融合的定位,性价比非常高,运维加单,这些对小医院来说都很实用,当然扩展性来说啊,对小医院其实没那么明显,因为自身业务增量不大,存储来看,单个硬盘都可以十几个TB,小医院可能一年也不会增长一个硬盘,计算资源的话,如果业务没大的调整,一般也是够用,不会去扩展的。

2.4、如何对部署在超融合系统上的应用做软硬件资源规划设计?
问题描述:如何对部署在超融合系统上的应用做软硬件资源规划设计?在超融合架构下,应用的资源规划和传统架构有什么不同?

嘉宾解答:
资源规划主要包括计算资源规划、存储资源规划和网络资源规划。
1、计算资源规划
计算资源是通过对x86服务器CPU虚拟化来实现的,根据现有虚拟化环境,可选择VMware vSphere、MicroSoft Hyper-v或KVM等Hypervisor,通过虚拟化技术组建计算资源池,为业务系统的虚拟机提供不同的服务质量和能力。以VMware为例,可提供HA高可用、FT容错、vMotion在线迁移和DRS资源动态负载均衡等能力。
计算资源的规划需要根据历史业务对资源的需求推导出需要新采购的超融合服务器的数量。包括迁移需要的服务器数量和新建需要的服务器数量。如果没有可供利旧的服务器,那么这两个部分相加,就是全部的计算资源总量。
迁移和新建由于维度不一样,统计出的服务器数量可能也会有所偏差,通常需要综合进行考量评估,建议以服务器数量多的数值做为参考。
另外,计算资源除了需要计算原有系统对CPU资源的核数需求以外,还需要增加10%的资源开销,用于超融合系统本身进行部署。需要1.1倍于原有计算资源使用量。
2、存储资源规划
超融合系统架构提供的存储资源,都是基于分布式的文件系统,可以将一组集群内的节点组成一个统一的分布式存储平台。对于业务系统来说,就是一个集中的共享式存储,与任何其他集中式存储阵列一样工作,由超融合存储系统管理模块对分布式存储进行管理。
超融合分布式存储系统的配置规划,需要根据历史业务对资源的需求推导出需要新采购的超融合服务器的硬盘数量。包括迁移场景需要的硬盘数量和新建场景需要的硬盘数量。如果没有可供利旧的服务器,那么这两个部分相加,就是全部的计算资源总量。为了减小不必要要的服务器数量,单盘尽量选择1.2TB或1.8TB产品。当然,为了使用更多的硬盘提升分布式存储性能,还需要综合考量。
以上除了需要提前确认好数据容量以外,还需要注意以下几点:
2.1、分布式存储架构以可以提供传统集中式存储的能力,包括块存储、文件存储和对象存储等。但并不是所有的超融合系统都能提供以上的存储能力。由于分布式存储的数据一致性不是很好,所以有些超融合系统提供的块存储服务是不能够安装ORACLE这类数据库应用的,即使能安装,效果也不会很好,性能会比较低。需要官方给出可安装的测试报告或者兼容性测试报告。
2.2、是否需要超融合存储系统提供快照、克隆、压缩和重复数据删除等传统集中式存储的特性。由于超融合系统也是近几年刚刚兴起,对于这类高级特性不如传统集中式存储支持的好,如果需要某种高级特性,需要提前对超融合厂商的相关存储产品进行调研,做好POC测试。
2.3、分布式存储资源池的组成通常为SSD+HDD的架构,SSD作为缓存盘,提升整个系统的性能。而且有的厂商要求严格的资源配比,以VSAN为例,需要1块SSD+最多6块HDD为一个逻辑磁盘组(VMware计划增加到最多7块)。而且1台物理主机最多只能有5个磁盘组。所以物理磁盘不能随意配置,需要根据超融合厂商的技术要求进行合理配置,避免资源浪费。当然也有的超融合厂商支持全闪存的架构,甚至可以使用PCI-E的SSD缓存卡进行加速,只是在成本上比较贵。
2.4、超融合的节点的硬盘数量会影响整个分布式存储系统的性能。如果超融合系统只有最少的3个节点,那么分布式存储系统的性能上基本上是无法超越传统集中式架构存储的,只有尽可能多的配置节点数量和硬盘数量,才有可能达到甚至超越传统集中式存储的性能。
3、网络资源规划
在超融合的架构中,多台虚拟机之间是共享网络的,为了方便管理,一般采用虚拟交换机来配置和管理网络,虚拟交换机可在数据中心级别提供集中和聚合的虚拟网络,从而简化并增强虚拟机网络。在虚拟交换机的网络划分上,仍然可以采用VLAN的方式划分不同的子网,实现不同子网段的安全和隔离。
除了虚拟交换机,还可以通过Overlay的方式来构建大二层和实现业务系统之间的租户隔离,通过NFV实现网络中的所需各类网络功能资源(包括基础的路由交换、安全以及应用交付等)按需分配和灵活调度,从而实现超融合架构中的网络虚拟化。这类功能同时需要客户的物理交换机支持SDN的管理方式,如果是一些老旧设备,可能无法实现,需要购置新的交换机设置。
在每个单节点的物理机上,需要提供以下网络端口:
万兆光口:至少1个
千兆电口:至少2个

超融合厂商专业解答:
1、如果是应用集群服务器,建议不要单台虚拟机配置太高的资源,可以考虑单台虚拟机配置降低,部署多台虚拟机进行负载均衡,这样有助整体的灵活性。例如虚拟机配置 CPU 核数太高,有可能无法适配 numa 获得最佳性能,内存配置过大导致在线迁移时间过长等问题。
2、目前做得比较好的超融合平台都能支持虚拟机资源的在线扩展,包括 CPU、内存与硬盘等资源,因此没有必要为应用预留过多的冗余资源;业务部门通常申请虚拟机资源都是有相当大的资源预留,而这部分资源即使用不完,很多情况下也是无法回收的,长久来说会造成资源浪费,甚至影响整个平台资源分配的灵活性,因此建议应用虚拟机资源配置需要适当以及科学。

2.5、现有机房的前置物理服务器迁移到超融合是否必要?
问题描述:超融合对内网有很大帮助,能够节省空间,机房也更加美观。但针对现有机房的前置物理服务器,由于放置在外网核心交换机下,目前各个服务器通过映射不同端口对外提供访问服务,并且对计算资源、存储要求较低。这些设备如果迁移到超融合是否必要以及超融合能否满足需求?

嘉宾解答:前置物理服务器,分3种情况,主要还是看自身的业务需求。
1、如果前置物理服务器是银行前置机或者需要插USB加密狗的这类前置设备,不建议迁移到超融合。因为物理前置机虚拟化以后,对USB加密狗这类的加密设备支持不好,还需要购买支持加密USB HUB一类的设备,还需要大量的加密功能验证,非常麻烦,所以不建议上。
2、如果前置物理服务器面向多个不同的前置业务,而且数量很少,不建议迁移到超融合。因为不同的业务对前置需求不同,还是单台设备单独管理比较好,而且一台前置设备故障,不会影响其他前置业务。
3、如果前置物理服务器面向相同的前置业务场景,而且数量很多,建议迁移到超融合系统进行整合,做好集群和HA即可,避免单点故障。

其他专家解答:
对于这些提供外部访问的服务。主要还是要看你的数量有没有达到进行整合的需求。如果只有三五台业务。就没有必要迁移到超融合架构上。做一个简单的虚拟化架构就好了。

2.6、超融合架构下,归档文件资料怎么保存最节省费用?
问题描述:超融合架构下,归档文件资料怎么保存最节省费用?

嘉宾解答:超融合架构存储文档可以使用分布式文件存储系统,通常分布式存储架构使用通用的X86服务器,成本比较低,可以降低文档保存成本。
1、在X86服务器存储配置上,选择大容量的NL-SAS硬盘,比如4TB或6TB的硬盘产品,成本更低。
2、副本数量,通常情况下为3副本策略,如果文档的安全性要求不高,或者有足够好的备份机制,也可以选择2副本策略,可以最大程度的节省费用。

超融合厂商专业解答:
对于类似 PACS 只是保存大量的文件,建议应用部署在超融合系统上,数据可以采用外置的文件存储产品。因为相对来说计算资源没有被有效利用,另一方面超融合针对结构化数据存储为主,存放大量文件性价比也不是最优。

其他专家解答:
可以采用冗余度更高的存储池,比如平常跑虚拟机一般会采用多副本方式,但是这样空间利用率就不划算了。这个时候可以搞个池子,用纠删码,把空间利用率搞到80%,这样我理解就节省多了。

2.7、医院在更换超融合产品时候,替换下来的X86服务器能否利旧?是否能加入到新构建的超融合资源池中?

嘉宾解答:
替换下来的x86服务器,如果服役超过5年以上的服务器,不建议继续使用,可以进行淘汰处理,避免潜在的安全隐患,同时还可以降低整体能耗成本。
替换下来的x86服务器,如果性能相近,使用年限较低,可以利旧,主要有两种解决方案:
首先,可以用于开发测试,但是需要注意的是,对于这部分资源最好单独建设一个资源分区,不要和新构建资源混合在一个资源池里,做好安全隔离,避免互相影响。
其次,可以选择部分性能比较好,且具有整合价值的服务器,加入新建的超融合系统当中。但是并不是整合到一个群集,仍然建议单独设计一个资源池,不要与新采购的超融合系统混用一个资源池,同样做好安全隔离。因为老旧的服务器,即使部署了相同超融合系统软件,由于其CPU型号比较旧,而且型号不统一,很难和新采购的超融合系统设备相互兼容,不建议部署在一个资源池。

超融合厂商专业解答:
1、如果超融合厂商支持软件销售模式,并且在硬件兼容性列表里,理论上是可以的。
2、但对于老旧的设备,个人非常不推荐和新硬件放在一个资源池里,因为系统整体的可靠性和性能会受到老旧硬件的影响,得不偿失。

其他专家解答:
观点一:
替换下的X86设备。尽量不要加入到全新的超融合资源中。一来是旧服务器未必支持新的超融合架构,而来旧设备资源不足。即便加入进去。也会拉低整体的性能。第三旧设备出现故障的几率更高,不建议用在正式业务中,退居二线,作为测试等用途比较适合。
观点二:
替换下来的X86服务器 如果配置不够高的话,一般是加不进去的。而且配置不够加进去的意义不大。利旧有很多方法,比如做一些测试的服务器等等。

2.8、普通三甲医院上超融合产品应该如何选型?(按规模和预算角度来谈谈选型原则和方法)?
问题描述:据我了解医院现在的确有关注超融合这块,但是应该如何选型也是一个挺为难的事情,毕竟规模,需求,预算等情况都不太一样,所以想请教下专家,医院在普通三甲,日门诊量在3000-5000的,在选择超融合产品架构时候,应该如何根据选择,看现在超融合的产品多样:Nutanix、Vmware、深信服、H3C VS HuaWei、联想、smartx等等,那应该如何选择适合的?希望嘉宾可以按医院规模和预算角度来谈谈选型原则和方法。

嘉宾解答:
对于普通的三甲医院,在选择超融合架构主要选型的原则建议还是从自身需求出发,结合实际情况进行选型,原则如下:
1、结合医院业务规模的现状
2、超融合技术路线选型
3、成本预算
1、结合医院业务规模的现状
三甲医院业务系统数量多,对性能和稳定性也有一定要求,而且扩展也要灵活。超融合是一个比较合适的架构。首先计算现有系统适合部署到超融合的业务量有多少,梳理其计算资源和存储资源等需求。但是数据库一类的应用建议先不要上,保持原有的物理架构。根据计算和存储资源的量再选择超融合架构的规模和节点数量。
2、超融合技术路线选型
超融合按形态分为纯软件产品和一体机产品。按厂商分为国外阵营和国内阵营。按技术分为自研和基于开源产品。
2.1纯软件形态比较灵活,可以自己选择物理机,成本低。缺点是兼容性差,部署周期长。一体机可以开箱即用,比较方便。
2.2国外阵营产品性能高,成熟,但是预算高。国内阵营大部分为基于开源产品深度定制,各方面相比偏弱,但是价格有优势,而且近几年发展迅速,成熟度显著增加。
2.3自研和基于开源产品两种技术路线差距已经逐渐缩小,还是结合自身原因虚拟化环境进行选项。尽量选择相同的虚拟化环境比较好,容易进行切换和系统迁移。
3、成本预算
三甲医院建议选择成熟稳定的产品,国内产品也可以选择,不但与国外产品相差无几,服务也更好,价格也有优势。另外,引入超融合以后,医院自身的技术成本也需要增加,超融合虽然简化了运维管理,但是毕竟是新技术,在初期还是有技术成本的,要考虑进去。
以下是一些产品选型,仅供参考:
Nutanix是超融合的概念提出者,VMware的市场影响力,是超融合市场领导者。
Dell EMC是基于VMware的超融合一体机,以VxRail为代表,是市面上唯一一款全面集成、预先配置VMware软件的超融合产品,在收购了DELL之后,集成了Dell PowerEdge 14G服务器。
HPE在2017年收购了SimpliVity,推出超融合一体机,直接进入市场领导者。
华为FusionCube遵循开放架构标准,预集成了FusionStorage分布式存储引擎以及FusionCube Center、FusionCube Builder等管理软件,支持FusionSphere、VMware、KVM等主流虚拟化软件,支持物理和虚拟化环境混合部署。由于研发的比较早,应用案例多,在国际上影响力也比较大。
目前国内市场主流的超融合产品的供应商可以大致分为四个阵营:
一、Nutanix阵营,包括Nutanix超融合一体机、与联想合作推出HX系列产品。
二、VMware阵营,基于VSAN超融合软件软件,与DELLEMC合作推出VxRail等产品
三、HPE阵营,HPE SimpliVity超融合一体机(SimpliVity2017年被HPE收购)。
四、其他阵营,包括华为FusionCube一体机和FusionStorage分布式存储软件(深度定制的ceph)、H3C UIS-Cell超融合一体机(深度定制的ceph)、SMARTX ZBS分布式存储软件(自研)和Halo超融合一体机硬件、深信服aSAN存储虚拟化(基于GlusterFS)和超融合一体机。
其他的主流厂商还有:Maxta、思科、浪潮、曙光、大道运行、达沃时代和青云等。传统厂商在技术上基本上都是基于openstack架构深度定制而来,差别不大。还有些国外厂商的产品,由于没有进入国内市场,或者是在国内占有率不是很高,就不多做介绍了。

超融合厂商专业解答:
先给出一个初步的选型框架考虑供您参考。
作为 IT 基础架构产品,超融合选型首先和传统的存储等产品在以下评估的维度上有类似之处:
1、厂商实力
2、产品能力
3、厂商本地服务能力
4、案例
5、价格
但作为新一代架构,超融合产品因为融合了分布式存储、虚拟化等,所以评估过程有诸多新的关注点。
首先需要注意的是,超融合相对原有架构的最大变化就是用分布式存储替换了传统的存储,而存储又是整个 IT 基础架构中最核心的模块。所以在对厂商的专业背景、产品的核心能力等方面的评估上,分布式存储应该作为重点。
另外,因为超融合的应用还处于快速增长的阶段,所以产品是否有生产环境的长期使用案例以及本地服务都是重点考察点。
以下重点描述产品评估需要关注的要点:
1、可靠性
1)要对各厂商的超融合产品技术原理进行深入了解,才能够对比出各厂商在数据可靠性、业务系统连续性等方面的优劣势。
2)从硬盘故障处理、节点故障处理、机架故障处理、机房故障以及异地灾备处理能力等方面评估系统的高可用和数据保护能力。
3)通过 POC 模拟出各种故障场景,验证产品是否能够满足各种需求。
2、性能
1)基础的 benchmark 性能。
2)业务模拟性能。
3)由于超融合产品的计算和存储在同一个节点,所以需要额外关注的一个点就是存储对计算资源的消耗情况。
4)一个容易疏略的点是容量即将用满等边界情况和故障场景下的性能表现。
3、系统开放性
虽然都是号称软件定义架构,但很多厂商在产品交付时,都只提供和硬件绑定的一体化方案,无法让用户灵活的进行硬件选择。另外,是否能支持 VMware、KVM 甚至 Xenserver 平台,也会对方案最终的灵活性有较大的影响。
4、系统安装运维的简易性
重点考察系统提供了哪些方便的手段让安装运维更简单,故障排查更快速直观。
5、系统扩展能力
主要包括是否可以在线扩展,扩容对业务的影响,数据是否可以自动均衡,以及扩展后的性能是否可以线性增长。
由于超融合扩展能力比较强,系统规划比较简单,不同规模客户可以通过不同的节点数来支持,当然,用户将超融合应用于不同的场景,可能会有类似双活这样的高级功能需要选配。
希望以上对您有帮助。

其他专家解答:
楼上答的很全了,补充两点。就问题内容来看,对客户的调研不够透彻。先做好医院业务评估才能选出最适合客户的解决方案。
比如客户的用户习惯,应用环境,数据库需求,存储量,带宽等,是不是利旧等等。
另外超融合是个可以解耦的架构,虚拟化和分布式存储都可以DIY,采购一体机也是可以的,最适合客户需求的就行。

三、医疗行业超融合架构方案的建设难点和安全问题总结

3.1、超融合架构的建设有哪些难点是需要注意的?如何避免?

嘉宾解答:超融合架构其实在建设过程中还是有很多不完美的地方,在建设过程中也会有很多难点,主要有以下两个问题:
1、超融合其实也会产生信息孤岛。
超融合架构的出现,主要是为了解决信息孤岛和系统扩展性问题。但是,实际上的情况是,医疗用户在部署了超融合系统以后,也会出现“信息孤岛”。
在数据中心层面:所有的超融合方案都是分布式存储,也必须是分布式存储,不会支持数据中心中原有传统的集中式存储,而且大多数医疗用户也不可能在短期内更换原有的服务器和存储等设备,最终的结果就是,数据中心被分裂成两个彼此独立分散的“信息孤岛”。
在业务应用层面:目前超融合系统通常仅支持一种或多种虚拟化环境,例如VMware超融合架构仅支持VMware vSphere,不支持KVM。而华为和H3C等超融合方案基本都不支持Hyper-V虚拟化。每种虚拟化环境都有各自的优势,很多情况下用户可能要部署多套超融合环境。还有一点就是不同超融合平台之间无法整合和互操作,举个例子:如果一个医院买了DELLEMC的VxRail超融合平台,那么以后扩容不能再买其他超融合产品进行扩容,只能继续选择VxRail超融合产品,如果选择其他超融合产品进行扩容,结果就是又多了几个新的“信息孤岛”。
避免方案:
在医疗行业客户考虑转向超融合架构之前,必须充分的认识到新架构的变化带来的诸多问题。由于超融合架构是一种全新的架构,短期内不可能完全替代传统的数据中心,所以信息孤岛问题是必然存在的,需要在管理上提升认识,充分考虑现有业务的需求,进行平衡考量,对现有数据中心的老旧设备和新的超融合设备进行统一管理,综合运维。在超融合产品的选择上,要结合现有的业务部署环境、虚拟化环境并结合数据中心的未来发展进行认真考量,不能有以往采购硬件设备时那种以价格优先的选择方法。必须充分对现有业务系统进行调研,需要哪种虚拟化平台,尽量选择支持异构虚拟化的超融合产品,而且超融合产品的选型决定了未来数据中心的发展方向,是走商业化产品路线还是开源产品路线,都需要考虑清楚。如果仅以价格便宜作为优先考虑方案,那么可能会导致适用性差,扩展受限等问题,而且日后可能还会产生更多的信息孤岛。

2、超融合架构性能问题和管理问题。
超融合的性能取决于节点数量,只有达到一定的规模才会解决性能问题。而节点数量的增加,又会带来管理上的问题。
在计算性能方面,大部分超融合产品都是基于2U的X86服务器,CPU数量通常为1-2颗,单个虚拟机的性能最大只能达到单个节点的70%(超融合系统本身和分布式存储要占用30%的计算性能),而且不能像超算那样,利用所有节点进行统一计算。在这条件下,高性能应用可能不太适合部署,而且性能会受限于单台节点的性能。
在存储性能方面,在传统存储集中式系统中,由于其物理I/O路径较短,通常为机头控制器后端再挂载磁盘组。而且采用Raid等数据保护算法比基于分布式存储的副本数据保护模式,在计算开销上小很多。在分布式存储中,至少由3台服务器组成,通常使用3副本模式。一个I/O通过网络,需要在多个副本服务器上进行处理,而且每个副本都有数据一致性检查算法,这些操作都将增加I/O的时延。分布式存储系统的数据一致性会引发另外一个性能问题。数据一致性可以理解为应用程序运行的数据状态与最终写入到磁盘中的数据状态是否一致。在数据库等OLTP高并发业务场景下,数据一致性的保障可大大提高系统的可靠性和容错性,避免数据出错。传统存储是集中式缓存管理,集群中所有节点均不维护本地缓存,而是所有节点共享访问一个集中存放的缓存,数据在缓存中只有一份副本,不会出现多份副本,具有天然的缓存一致性。分布式存储因为每个节点都有自己独享的缓存,存在多个副本,需要一个特殊过程来维护缓存一致性。通常需要采用低时延的高速网络来实现缓存协议流量,最终实现任意关联分布式缓存一致性。带来的问题是副本之间的强一致特性导致只要有一个副本响应稍慢,整个I/O的时延将增加,导致性能下降。
为了提升超融合平台的性能,需要不断的增加节点数量。但是节点数量的增加又会导致管理上的问题。集群达到一定规模后,其复杂性就会非线性增加,在管理上变的更加困难,硬件故障率也会大幅度增加,所以并不是超融合系统的群集越大越好。如果为了性能而不断增加群集规模,还会产生均衡问题。因为超融合架构所有的计算和存储资源都是均衡分布的,在扩容或者是节点设备故障时,都会发生计算和存储资源的均衡迁移,虽然这个过程可以设定为非繁忙时段静默完成,但是如果变动很大,那么均衡的过程会非常漫长,在没有足够调整资源的情况下,会触发强制均衡,对正常的业务产生影响。
避免方案:
在计算性能方面,在进行超融合产品部署前,需要根据医院自身业务的性能需求,选择合适的部署方案。例如:对于性能要求较高的大型OLTP数据库服务器,可以考虑单独部署在4路或8路的物理服务器上,不要部署在超融合系统中。超融合系统仅适合部署小型的或者对性能要求不高的数据库。
在存储性能方面,如果需要将传统的集中式存储数据迁移到超融合的分布式存储中,要考虑性能问题。提前做好I/O性能测试,避免性能不足。通常来讲,如果一台中高端存储设备,迁移到超融合系统中,要获取相同性能,至少要有10个以上的节点,而且要配置SSD闪存。在考虑数据迁移之前,传统存储的自动精简配置、快照、克隆、重复数据删除、数据加密和数据压缩等高级特性也需要考虑进去,这些通常是超融合架构的分布式存储所不具备的。
在管理方面,超融合虽然架构简化了IT架构,但是如果不考虑实际需求,盲目扩展,反而会增加数据中心的复杂性。从超融合产品的角度讲,其内部技术和链接配置更加复杂,为了性能不断的增加节点数量,如果出现故障,问题的跟踪调试和分析诊断也变得更加困难。建议在进行超融合架构规划时,不要只设定一个超融合群集,而是要根据业务类型或者性能分别创建不同的超融合群集,而且尽可能的控制单个群集的规模数量。

其他专家解答:
观点一:
难点因情况而定,也因单位情况及应用类型及期望要求的不同而不同。根据我的建设经验,个人觉得我遇到的难点有如下一些,与大家分享。
1.超融合产品的选型,市场上超融合品牌众多,如何选择稳定可靠,性能优良,性价比高的品牌比较难。
2.超融合极其依赖内部交换网络,建议要使用万兆以太网以上的级别,很多单位可能万兆网络普及率并不高,这就会设计到单位网络的改造,也是一大难点。
3.超融合实施完后,上面部署什么业务,哪些业务适合部署上面,哪些不适合,这个也难。
4.容灾架构体系的建设,超融合作为新的架构模式,容灾体系如何建设,如何实现物理层,数据层及应用层多维一体的容灾体系,保障业务稳定可靠,这个也很难
观点二:
谈几点经常在客户那里遇到的问题。
1.我以前是传统架构,要上超融合的话肯定要做迁移,业务主机如何迁移到超融合,以及是不是能迁移过来,比如小机的,当然这个比较少。P to v和v to v的解决方案。以及如何选型,cpu迭代如何去计算等等
2.迁移之后我的设备是否可以利旧?如何利旧?这个就要厂家做评估了,是拿来做边缘业务测试?存储拿来备份归档吗。等
3.业务资源的管理,我再超融合管理平台上如何管理我的计算,存储,网络等,一般就是超融合平台的统一管理,是不是和以前的运维平台能接入?支持什么协议等
4.数据库oracle rac是不是能支持?这个可以是超融合,也可以是超融合纳管裸金属形式。
5.还有就是性能怎么样?超融合里面的加速功能,像什么利用ssd,这种时候就需要关注是不是能监控到ssd的健康情况
6.有了多副本是不是还需要备份解决方案?那就是哥备份厂家去结合
7.超融合建设简单,但是还需要机房。这种就一般用模块化机房+超融合
8.价格怎么样???(预算决定规格)

3.2、超融合架构对支撑临床数据中心运营有什么关键点?如何与原有VMWARE传统架构相结合?
问题描述:采用超融合架构,搭建临床数据中心有没有什么业务上或者数据层面上的关键点?住院床位数900张左右的医院建议采用几个节点。
原有传统架构的EXSI6.0加SAN存储,还有必要再扩容存储,还是直接加超融合节点?

嘉宾解答:采用超融合架构搭建临床数据中心,从业务上或者数据上,主要包括以下几个方面的工作:
1、对业务系统进行分析,选择适合迁移到超融合架构的应用。建议优先从非核心的系统开始尝试部署,然后逐渐扩展到其他核心业务系统。
2、评估并计算系统资源的使用量,包括计算、存储、网络和安全资源等。
3、根据分析出的需要迁移的业务系统资源量,评估现有机房的物理环境和网络环境,是否能够满足迁移后的超融合系统部署需要。
4、针对超融合系统的性能需求和扩展能力的需求进行设计,为选择适合的超融合架构梳理依据。
节点数量可以依据现有的计算资源进行计算。首先计算现有系统CPU核心数量,额外需要增加10%的计算资源用于超融合架构自身系统部署,最后再计算存储系统容量(如果是三副本,容量需要3倍)。
原有传统架构的SAN存储,如果没有额外的非结构化数据存储需求,可以不用扩容。SAN存储可以用来存储结构化数据,可以保证数据一致性。然后将SAN存储上的非结构化数据和虚拟机文件数据迁移到超融合架构上。利用分布式存储的大容量和灵活性的特点,更好的服务医院PACS系统这类对于非结构化数据容量要求比较高的系统。

超融合厂商专业解答:
一、超融合架构对支撑临床数据中心运营有什么关键点?
因医疗临床数据不是标准化的,是患者诊疗活动过程中产生的所有数字、文字、图片、影像、视频等多种数据,包含了患者的基本信息、检查数据、病程记录、诊疗记录、医嘱记录、用药记录、手术记录等信息。
医疗临床数据中心的建设主要都是从业务系统的数据层面进行,重点考虑如何做数据共享、集成平台、统一认证、数据标准化等,从而为医院临床诊疗、科研和运营提供重要依据。
超融合架构可以为以上业务提供一套新型的 IT 基础设施平台,为临床数据中心建设提供 CPU、内存和统一的存储池。如果支撑临床数据中心运营,可以考虑以下特性:
1、数据存储统一资源池
2、ETL 数据抽取速度
3、运营数据分析速度
4、系统运维和扩展的简易性
5、是否支撑核心数据库
二、如何与原有 VMWARE 传统架构相结合?
类似 SmartX、Nutanix 的超融合产品除了支持自有的基于 KVM 的虚拟化平台,也同时 VMware 的vSphere,只是存储部分用分布式存储替代并且用超融合的方式部署。
如果超融合架构也使用 EXSi 的话,可以与原有 VMware 传统架构放在一个 vCenter 下去管理,不改变任何虚拟化使用习惯。存储之间可以通过 Storage vMotion 将原有架构的虚拟机迁移到新的超融合平台。

3.3、医院更换超融合产品的过程中现有数据如何迁移?

嘉宾解答:
1、数据迁移的的数据类型一般分为虚拟机数据迁移和数据库数据两种类型
1.1 虚拟机数据,如果超融合系统的虚拟化系统和原有系统一致,那么直接V2V过去就可以了,否则需要进行虚拟机格式转换。通常由超融合厂商提供转换工具,而且针对VMWARE支持的比较好。如果原有虚拟机文件无法通过V2V或者工具进行迁移,那么直接在超融合系统上搭建新的环境,然后重新部署了。
1.2 数据库数据,如果使用相同的数据库版本和存储设备,而且数据库虚拟机又可以进行V2V操作,那么直接就可以调用原始数据,不需要迁移。如果使用相同的数据库版本和存储设备,而且数据库虚拟机不可以进行V2V操作,那么需要在超融合系统上搭建和原有数据库系统相同的环境,包括数据库版本要完全一致,然后再重新挂载存储中的数据。如果数据库数据在原有虚拟机本地存储上,而虚拟机又不可以进行V2V操作,那么只能采用导出导入的方式进行数据迁移了。
其他问题,参考以下几点:
2、如果需要将传统的集中式存储数据迁移到超融合的分布式存储中,要考虑性能问题。提前做好I/O性能测试,避免性能不足。通常来讲,如果一台中高端存储设备,迁移到超融合系统中,要获取相同性能,至少要有10个以上的节点,而且要配置SSD闪存。
3、在考虑数据迁移之前,传统存储的自动精简配置、快照、克隆、重复数据删除、数据加密和数据压缩等高级特性也需要考虑进去,这些通常是超融合架构的分布式存储所不具备的。

超融合厂商专业解答:
首先需要注意数据迁移需要安排停机时间,停机时间与实际数据量有关系,可以通过某些技术手段缩短停机时间,例如:原有生产环境已部署有 Oracle 环境,那么可以在超融合环境中部署 Oracle Data Guard,数据同步完成后再进行主备库切换即可。
迁移主要有以下三种情况:

  1. 全新部署业务系统:在超融合平台上重新部署业务系统,然后将数据导入。
  2. 原有物理机环境、虚拟化环境:通过 P2V 工具或 V2V 工具将整个业务系统迁移到超融合平台上。
  3. 原有 VMware 环境,且超融合也选用 VMware 虚拟化环境:如果用户原环境是 VMware 环境,超融合的虚拟化也使用 VMware,那可以直接将虚拟机迁移到超融合平台上运行即可。

3.4、医疗行业用超融合架构如何在线不停机迁移数据?
问题描述:由于医疗行业7*24小时服务,如果采用超融合架构,超融合存储用什么技术(vSAN,ceph)?原有SAN存储的数据如何不停机迁移到超融合存储上?

嘉宾解答:超融合架构如果需要实现在线不停机迁移数据,需要满足以下几个条件。
1、超融合系统数据库需要搭建和原有生产系统同样的数据库环境,包括操作系统版本,数据库版本,系统环境和数据库环境配置变量等。
2、SAN存储数据需要使用第三方工具进行迁移,例如Oracle GoldenGate,提前做好主备数据库的数据实时同步,可以实现在线不停机迁移数据。但是业务接管,需要一个切换时间,停掉原有数据库系统,启用超融合数据库系统。这个操作是需要停机的,但是时间会很短,因为数据已经同步过来了。
如果不满足以上的条件,是无法实现在线不停机迁移的,需要停机,将数据从SAN存储进行导出,然后再导入到超融合架构存储系统中。

超融合厂商专业解答:
在传统架构上迁移到超融合架构上做不到不停机迁移,建议利用其它技术手段尽可能缩短停机时间,例如:Oracle Data Guard。

3.5、超融合架构中,首次建设完,扩容时,存储池是否会重平衡的问题?
问题描述:想问下专家,超融合架构是由计算+存储构成,在首次建设完后,存储池的规划已完成,那么在第二次扩容时,第二次的存储资源,是加入到首次建设的存储池中重新平衡,还是作为新的单独的存储池?

嘉宾解答:首先,扩容时候,可以选择加入到首次建设的存储池,也可以选择新建存储池。建议将存储性能相近的磁盘加入到同一个存储资源池。否则整体系统性能会受到影响。
其次,如果加入到首次建设的存储池,存储池会重新再次平衡,但是有自动平衡和手动平衡两种操作模式,如果立即自动平衡,在业务繁忙时间段,可能会导致整体存储系统性能下降,特别是在你的存储节点比较多的情况下,性能下降可能会出现成倍的降低。因为按照分布式存储的算法,要保证尽量平均的分布数据,数据会进行重新平衡和分配,性能下降非常明显。

超融合厂商专业解答:
如果集群的节点数没有超过超融合系统规定的上限,则可以在扩容时将新节点直接加入当前集群(存储池),数据会重新平衡;否则,建议您使用新的集群或存储池。

其他专家解答:
一般都是加入原来资源池的。是否立即重新分布数据不同产品是不同的,现在比较主流的是不立即重新平衡数据,而是在未来写入过程中逐步实现平衡。

3.6、超融合的安全性问题?
问题描述:超融合的安全性问题有没更好的解决方案,当然也需要考虑投入的问题?跟传统架构对比就好比“鸡蛋放在一个篮子里”?

嘉宾解答:超融合系统虽然是鸡蛋都放在一个篮子里(超融合系统),但是超融合的架构是分布式的,而且有冗余机制,不会出现安全问题。
1、物理安全。建议将超融合节点分别部署到3个不同的机柜中,每个机柜部署1个节点,最大化做到故障域的隔离。每个机柜双路供电,实现真正的供电冗余。
2、系统安全。超融合系统还需要考虑满足国家等保的要求还有医疗客户自身的安全需求。在安全产品的部署上,可以延用原有的安全设备,也可以选择支持安全虚拟化的超融合产品。
3、业务安全。超融合架构可以提供跨数据中心的容灾及应用级高可用解决方案。超融合架构具备面向数据的备份及恢复机制,以更经济的方式实现数据的安全存储和管理,并结合负载均衡、虚拟化软件层高可用机制,提供了应用层面的跨数据中心业务连续性访问能力。
4、数据安全。大部分超融合系统都可以提供基于虚拟机快照的方式将更新数据异步复制到远端的超融合系统集群中。如果有容灾建设的需求,需要提前规划好容灾复制模式,选择合适的双向复制、一对多复制或者多对一的数据复制模式。传统的备份方式通过网络传输备份数据,需要特定的备份窗口以免影响业务正常运行。超融合产品备份可以与传统的备份策略互补,既能保证对于重要的虚拟机进行高频次备份又不会占用额外的网络带宽。

超融合厂商专业解答:
软件或硬件的失效并不会因为是超融合还是传统的分离架构而有所不同,传统存储相比于本地存储也是 “鸡蛋放在一个篮子里”。超融合厂商一般会采用多个维度的软件策略来保证系统的高可用,以一套融合了分布式块存储和虚拟化的超融合产品来说,可能的保障策略有:
1、多副本:同一份数据会保存多份(通常设置为 2 副本或 3 副本),即使副本所在的节点宕机也不会造成数据丢失;
2、HA(高可用):节点宕机时,该节点上的虚拟机自动迁移至集群内其它节点,降低业务中断时间;
3、机架感知:根据机房物理拓扑结构,将副本分配在不同的机架、机箱、主机上,有效减少甚至避免物理硬件(电源、交换机等)故障导致的数据丢失。理论上,3 副本结合机架感知配置,系统可最多容忍 2 个机架上的主机全部失效;
4、快照:为虚拟机打快照,在其发生故障时将数据恢复至快照状态;
5、双活:同城双数据中心,灾难时无损快速恢复业务(RPO=0);
6、备份:异地主备数据中心,灾难时尽可能挽回数据损失。

3.7、超融合架构下如何实现同城双活及异地容灾?

嘉宾解答:
1、目前在同城双活方案上,并不是所有的超融合厂商都可以做的很好,受限于超融合架构的数据同步机制,需要实现数据同步复制传输,数据实时同步。如果做镜像同步,那么任何一个站点的分布式存储除了自身的3副本,还需要额外一套完整副本。其实可以理解为6个副本,对存储容量要求比较大。如果做拉伸集群,3副本可以,但是对于网络带宽要求比较高,而且任何一个站点发生故障,都会导致大规模的数据迁移,对性能影响非常大。
2、异地容灾方案。这个目前还是比较成熟,因为不是同步传输,可以采用超融合厂商的方案,也可以选择第三方备份软件的方案实现,结合用户自身的需求。如果用户没有异地备份的策略,建议超融合系统采用超融合厂商的方案比较好,目前都有比较成熟的系统软件。

超融合厂商专业解答:
超融合架构下容灾方案主要分两类:
1、厂家自身提供的容灾方案
2、结合第三方容灾软件的集成方案
1、超融合厂家自身提供容灾方案
这对厂家的技术要求比较高,并不是所有厂家都能提供完整的容灾方案。主流方案如下:
a. 异步容灾方案,通过底层分布式存储快照同步实现小时级别 RPO 的容灾方案
b. 近同步容灾方案,通过底层分布式存储使用 CDP 技术进行 IO 级别同步,可实现分钟级别的 RPO 的容灾方案
c. 双活同步容灾方案,通过底层分布式存储对两个站点进行镜像同步或者拉伸集群实现,主备站点的数据完全同步,RPO=0
2、第三方集成方案
a. 异步容灾方案,小时级别的 RPO 容灾方案
b. 近同步容灾方案,以 CDP 技术实现分钟级别的 PRO 容灾方案

3.8、医疗行业若采用超融合架构,原有灾备架构如何调整?
问题描述:医疗行业若采用超融合架构,相当于把原来分开的计算和存储的风险故障点都整合到服务器上去了,如何自动均衡所有节点负载来有效应对超融合的故障风险?
原有灾备架构如何调整?因为有很多医院PACS/HIS都是采用EMC或华为的基于SAN的同城灾备,如何进行灾备改造?

嘉宾解答:建议原有SAN存储的容灾架构保持不变,超融合系统需要启动一套单独的容灾架构。由于数据的复制方式和存储架构不同,无法使用相同的容灾架构。
1、原来分开的计算和存储的风险故障点虽然都整合到服务器上去了,但是超融合架构是可以有多个数据副本的分布式计算架构,可以自动均衡节点负载,不会出现单点故障。
2、大部分超融合架构可以提供跨数据中心的容灾及应用级高可用解决方案。超融合架构具备面向数据的备份及恢复机制,以更经济的方式实现数据的安全存储和管理,并结合负载均衡、虚拟化软件层高可用机制,提供了应用层面的跨数据中心业务连续性访问能力。
3、超融合系统可以提供基于虚拟机快照的方式将更新数据异步复制到远端的超融合系统集群中。如果有容灾建设的需求可以提前规划好容灾复制模式,选择合适的双向复制、一对多复制或者多对一的数据复制模式。

超融合厂商专业解答:
这要看贵院的原有容灾方案是怎样的,例如原来已经有 VMware vSphere 相关的容灾方案,如果后续超融合架构同样选择 vSphere 虚拟化的话,很多情况下是可以复用的,例如已有的备份软件甚至异步容灾软件等。
但对于如使用了类似 EMC vplex 这种存储同步硬件,就无法适用在超融合环境下,用户可以考虑使用超融合厂家提供的双活解决方案或者认证的第三方近同步解决方案。

其他专家解答
看超融合使用的深度。超融合作为一种医院私有云的解决方案,是可以实现计算,存储等的整合的目标的,但是容灾体系如何调整,得看医院业务情况及关键看超融合使用的深度及广度。因为超融合并不适用医院所有的业务场景,因为超融合相当于是一虚多,而对于一些IOPS极高的医院业务,需要用到双机或三台物理机才能够支撑起业务的场景,则超融合就不适合了,所以说到调整容灾模式,我觉得更确切的说应该是补充容灾模式,原有的容灾体系建议要跟随业务系统进行调整,如果没变动则建议保留,新增加的超融合应该充分利用其双活数据中心等容灾模式,补充医院容灾体系,并且考虑上层使用的虚拟化软件,可以使用虚拟化软件如VM提供的容灾解决方案,另外也可以考虑第三方备份,CDP等多种方式充实完善医院的容灾体系。

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