大中型医院HIS、PACS等系统如何突破存储瓶颈?

2019-11-01 10:59:20 文/医言医信 作者/ 医言医信

IP存储系统在整个IP网上创建了一个共享存储环境,很好地实现了数据共享和远程访问;由于采用的是SCSI、以太网、TCP/IP等现有技术和设施,造价低,便于构建和维护。IP存储互操作性好,且克服了FC-SAN的距离限制,把共享存储系统扩展到LAN、WAN甚至Internet上。

最近国内大中型医院的增加,针对大中型医院(主要是三甲医院)数据大集中存储的问题越来越多,以下选择几个与性能瓶颈突破及架构设计相关的问题解读分析,供朋友们参考。

随着HIS应用面的扩大和使用时间的延长,其数据量越来越大,特别是医学影像系统(PACS)的应用,以往陈旧的SCSI存储架构已不能满足用户的需求,而高性能的SAN架构却是用户的上佳之选,我们怎么清楚的看出两种存储的优劣?(ISCSI SAN和FC SAN 2中存储的比较)

FC-SAN存储系统主要具有如下技术特点:

(1) 采用可伸缩的FC-Switch网络拓扑结构,通过高速光纤通道(目前FC的单向速率为200 MB/s)连接,提供SAN内部任意节点之间的多路可选择的数据交换,设备访问的网络拥塞处理也交由高速交换机处理,使得连接设备的增多几乎不影响各个设备的访问速度。

(2) Switch规模越大,吞吐率就越高,

(3) 支持热拔插,高可靠性、可用性、可维护性(RAS)。

至少在今后两年中,或者性价比良好的IP和InfiniBand解决方案进入市场之前,光纤通道还将继续是SAN的主流,即使到了IP和InfiniBand进入市场的时候,光纤通道结构也不会完全被取代。

FC-SAN存储系统虽然性能优越,可扩展性好,但受限于现有的光纤传输方式,其价格昂贵。因此,基于普通IP协议和以太网的SAN应运而生,这就是IP存储(IPS),它将SCSI协议映射到TCP/IP协议上,使得SCSI的命令、数据和状态可以在传统的IP网上传输。

IP存储系统在整个IP网上创建了一个共享存储环境,很好地实现了数据共享和远程访问;由于采用的是SCSI、以太网、TCP/IP等现有技术和设施,造价低,便于构建和维护。IP存储互操作性好,且克服了FC-SAN的距离限制,把共享存储系统扩展到LAN、WAN甚至Internet上。

IP存储技术的发展有其阶段性,首先是对SAN的扩展阶段,在这一阶段,IP-SAN遵循FC-IP或iFCP协议,利用FC-IP桥、FC-IP路由器或FC-IP网关将超过光纤通道允许距离的FC-SAN连接到IP网络上;第二阶段是小范围地实现基于IP的SAN,或将iSCSI卡集成到NAS存储设备上,以支持数据块形式的I/O访问;真正的IP-SAN是主机通过带TCP下载引擎(TOE)的iSCSI HBA接至IP网络,访问iSCSI存储设备,实现全球的iSCSI-SAN。

IP存储采用潜在不可靠的IP网络(如: Internet)传输数据,因而可靠性不高。由于IP环境不安全,iSCSI存储要求采用多种安全措施以提高数据访问和数据存储的安全性。通常采用的安全方法主要有:KRBs、SPKM、SPR(远程安全密码)以及CHAP(握手认证协议)等。

同一地区的集团化医院,间隔20KM左右,准备建设双活数据中心,在网络建设上怎样最合理?在存储设备选型上怎样考虑?

双活数据中心,20KM可以,网络上考虑使裸光纤+波分复用设备,这样可以保证数据中心之间时延在可允许的范围内,还能保证客户投资利益,也就是性价比很高。

双活中心一定要考虑是什么层面的双活,这个在投资上差别还是很大的,应用级,还是数据级,是否全部为虚拟化架构。

如果是应用级,后台全部为虚拟化架构模式,双活数据中心的网络是个必须解决的问题,而且还需要打通两个数据中心的大二层网络环境,以便于虚拟机的跨数据中心迁移,此时两个数据中心的网络设备最好是统一品牌,像华为,华三,都是自己的大二层解决方案,而且也都是基于同一种技术或是协议,但是彼此又都一些自己私有的东西加进去,所以 最好选择同一品牌的。

存储设备也是同样的,最好是同一品牌,同一规格,同一配置,而且是存储间的双活,不要网关。

建议关注:

1)存储的数据复制的能力。同步异步。互相切换的能力。响应。

2)提供的软件功能。

3)成功案例。

4)网络建设是钱多少的问题,够用就行。

在存储选型上以考察一下SVC的ESC方案:

SVC EnhancedStretched Cluster(ESC)是基于虚拟化存储平台之上的Active-Active数据中心的存储双活解决方案,为上层应用提供存储A-A双活或高可用架构,确保存储层的任一组件故障不会对上层应用产生中断影响。

ESC架构特点:

每个I/O Group内互为保护模式的双节点跨站点进行拉伸;

任一节点故障,I/O自动切换到存活节点;

数据通过VDM镜像到两个站点上的两个存储上,任一存储故障不影响上层数据的正常访问;

站点感知功能:本地读I/O优化,本地写I/O优化,确保I/O本地化,避免远程I/O访问带来的性能影响;

第三站点仲裁可防止脑裂现象发生。

面对三甲医院庞大的数据量,数据容灾项目上有哪些考量指标?

从使用角度来说,主要考虑两个方面:切换时间指标(RTO)和 数据保护的指标(RPO) ,其余的具体业务需求均根据这两点要求为出发点。

而从实际项目上来说,主要考虑投资成本(TCO)和项目回报率(ROI),所谓有多少钱做多少事。具体情况还是需要具体分析。

三甲医院要升级核心存储,可以在不影响业务的情况下,做到无缝升级吗?

存储是升级,不影响业务,而且还要看你存储设备升级的是什么内容。

软件功能、硬件部件、硬盘还是其他内容,还是其他存储设备接管,这些都需要做好数据的备份或是迁移等,保障数据安全和可靠的前提下进行。

SVC是为一个完全开放的存储环境设计的, 兼容各种不同的存储设备。用户可以将各种存储方案融合其中,而不用担心SVC会有什么封闭性,具备灵活的扩展能力,在存储性能和存储容量方面是可以做到平滑无缝升级的。

例如,扩展控制器个数可以增加性能,而往存储池中增加磁盘则可以增加容量, 这两方面的扩张都可以在线完成,不需要中止应用。SVC的主控台提供了自动向IBM服务中心报警和远程支持的能力。

解决HIS系统存储性能瓶颈从何处着手?

对于HIS系统,最好从分析整个HIS的业务流程下手去分析、解决。整个HIS系统包括终端系统、网络系统、服务器系统、存储系统、HIS软件系统,涉及的设备繁多,需要排除很多的硬件、软件的因素去综合考虑;存储瓶颈和上述的因素均或多或少有关系,各个医院的架构和各种历史问题都不相同,可以按照这个思路来梳理、分析、解决。

当用户访问高峰期时,HIS系统卡,反应慢,如何判断HIS系统瓶颈,是服务器的CPU内存等硬件,还是存储、核心交换机有什么技术指标能清晰看出?

1)os中的vmstat,iostat,等待情况……

2)盘柜,svc的卷的访问iops,块的大小,通道均衡,控制器均衡,磁盘均衡……

3)交换机,san故障?充实,丢帧?……

4)有没有RAID重建?

等等。

PACS对存储要求容量和读写速度要求相对高,那么,存储如何优化?

★块要合适,不能太大太小。

★压力均衡,通道,控制器,raid,group,盘……

★简易采用flash+taped 分级存储方案。

★PACS的数据多为医疗影像,容量肯定会很大,但不是问题,只要有足够的硬盘即可,但是性能也是同时需要的。为了解决性能,可以在存储设备中增加SSD盘,通过数据分层技术,将热点数据存放在SSD盘中,缩短响应时间。

★加大缓存,缩短响应时间。

★改变存储区域网络:电改成光,千兆改成万兆等。

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