某医院双活系统方案.docx
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XXX医院虚拟化双活数据中心
方案建议书
浪潮集团四川分公司
2015年9月
目录
一、 概述 2
1.1项目背景简介 2
1.2项目需求分析 4
1.3建设任务 8
1.4建设目标 9
二、 方案简介 10
2.1基于虚拟机的集群冗余简化 10
2.2无须原硬件的数据恢复 11
2.3失败转移服务器的整合和自动化 12
三、 方案设计 14
3.1虚拟化服务器资源规划 15
3.2云存储资源规划 18
四、 配置清单 21
一、概述
1.1项目背景简介
计算机与网络信息技术的发展，使得世界进入数字化及信息共享的时代，对医院的数字化、信息化程度会有越来越高的要求。
以高速的网络为基础，将所有的医疗信息整合在一起，已成为医院的发展趋势。
HIS、RIS、LIS、CIS、PACS、CPR等概念和系统的出现，为医院提供了可行的数字化解决方案。
医院信息系统HIS:
（HospitalInformationSystem）
按照学术界公认的MorrisF.Collen所给的定义，应该是：
利用电子计算机和通讯设备，为医院所属各部门提供病人诊疗信息（PatientCareInformation）和行政管理信息（AdministrationInformation）的收集（Collect）、存储（Store）、处理（Process）、提取（Retrieve）和数据交换（Communicate）的能力并满足所有用户（AuthorizedUsers）的功能需求。
医院信息系统ＨＩＳ被业界公认为是迄今为止世界上现存的企业信息系统中最复杂的一类。
放射科信息系统RIS：
（RadiologyInformationSystem）。
完整的RIS包括了从病人进入放射科开始的一切文本信息记录、放射科的日常工作管理、病例的统计和科研的需要。
实验室信息系统（LIS）：
（LaboratoryInformationSystem）
包括检验仪器维护及检查中文报告的定义子系统、处方与LIS中的化验结果对应子系统、LIS的自动获取数据子系统、LIS的镜检结果处理子系统。
临床信息系统（CIS）：
（ClinicalInformationSystem）
对病人的体征进行动态监控，并可利用所记录的数据进行相关的统计、分析。
医学影像存档与传输系统PACS：
（PictureArchivingandCommunicationSystem）
全面解决医学图像的采集、显示、存贮、传送和管理的综合系统。
电子病历CPR：
（ComputerizedPatientRecord）
电子病历是指将传统的纸病历完全电子化，并超越纸病历的管理模式，提供电子贮存、查询、统计、数据交换等。
它是信息技术和网络技术在医疗领域应用的必然产物，是医院计算机网络化管理的必然趋势。
PACS和HIS、RIS之间的关系：
HIS和RIS保存着病人的人口学信息和临床资料数据，也保存和传递病人的图形及图象资料。
PACS主要保存病人的图象数据，也使用HIS和RIS中已有的病人信息，从HIS和RIS中直接获得可避免重复输入，减少错误发生。
在书写诊断报告或复查时，工作站在显示病人图象的同时，还能显示HIS和RIS中病人的各种临床记录；临床医生也可以在HIS中看到病人的检查图象，达到信息共享。
做影像检查是，病人资料从HIS和RIS中传输到PACS；对于曾有过影像检查的病人，随着病人信息的到来，PACS能够将长期保存的图象检索调出，传输到书写报告的工作站，便于前后对照。
检查完成后，图像和诊断报告随即传回到HIS和RIS，临床医生能立即看到。
临床医生的工作站也有图像分析处理功能。
目前，我国大部分地区的医院在信息化、网络化方面还只是刚刚起步，即使有，也只有如门、急诊系统、住院系统等，跟欧美发达国家有很大的差距。
随着网络化的日益普及，以往的医院管理模式已经越来越不能适应时代发展的需要了。
报表式、文字式的汇报不但使医院管理者陷在文字的海洋中，而且不靠下属的解释又难以看懂这些材料。
不清楚医院的漏洞、不知道收入的比率、不能及时调整人员和资源的分配，病人挂号时间长、交费时间长、取药时间长、看病时间短的“三长一短”的问题也都长期困扰着医院。
因此，进行医院信息系统建设，将医院调整到最佳运行状态成为医院管理和建设的一个重点。
数字化医院的建立，将会使中国目前“以收费为中心”的医院信息系统走向“以病人为中心”的临床信息系统，而医院则会转变为管理病人需要的服务模式。
1.2项目需求分析
“看病难、看病贵”是当前我国一个严重的社会问题，各级医院承担着大部分为人民群众提供优质价廉的医疗服务的任务，任务十分繁重。
县级医院是省、市、县城市三级医疗卫生服务网的基础，又是农村三级医疗卫生服务网的龙头，是与群众关系最为密切的公立医院，在我国医疗服务体系中起着承上启下的重要作用。
医改提出以信息化建设作为医院改革的技术支撑。
大力加强医疗机构的信息化建设，是推进公立医院改革、提高其管理和服务水平的重要手段。
经过多年的信息化建设，我国医院信息化建设已经达到一定水平。
但是，我国医院信息化建设的发展很不平衡，总体而言，县级医院的信息化建设落后于其他二三级医院，中西部地区医院的信息化建设落后于东部沿海地区医院。
这种失衡的状况不利于中西部地区医院整体管理和服务水平的提升，妨碍着医疗信息跨地域的互联共享，目前的状况亟待加以扭转。
为贯彻落实深化医药卫生体制改革精神，中央财政已安排资金，准备在2011年启动《2010年中西部地区县级医院信息化建设项目方案》，重点支持一批县（市、区）医院的信息化建设。
为了指导实施《2010年中西部地区县级医院信息化建设项目方案》，特制定本方案，对各县级医院的信息化建设内容、功能范围给出规范性要求。
目前用户正在计划HIS与LIS系统整合项目，以前共有数十台服务器用于生产与办公使用。
如果按照传统的方式，如此数量的服务器，将会造成如下的众多问题：
1.成本高
·硬件成本较高。
·运营和维护成本高，包括数据中心空间、机柜、网线，耗电量，冷气空调和人力成本等。
2.可用性
·可用性低，因为每个服务器都是单机，如果都配置为双机模式成本更高。
·系统维护和升级或者扩容时候需要停机进行，造成应用中断。
3.缺乏可管理性
·数量太多难以管理，新服务器和应用的部署时间长，大大降低服务器重建和应用加载时间。
·硬件维护需要数天/周的变更管理准备和数小时的维护窗口。
4.兼容性差
·系统和应用迁移到新的硬件需要和旧系统兼容的系统。
随着医院各项业务系统信息化，数字化进程的发展，数据越来越成为医院日常运作的核心决策发展的依据。
由于网络的发展，网络安全也越来越引起人们的重视，归根到底网络安全的核心也就是数据的安全。
有机构研究显示：
丢失300MB的数据对于市场营销部门就意味着13万元人民币的损失。
对财务部门就意味着16万的损失，对工程部门来说损失可达80万。
而企业丢失的关键数据如果15天内仍得不到恢复，企业就有可能被淘汰出局。
如CIH和爱虫等病毒给国际社会造成损失多达数十亿美金。
国内有客户误删有效数据由于没有备份造成停业手工重新录入，给企业造成损失数十万元。
这种教训在国内时有发生，这都说明了保证信息数据安全的重要性.
医院信息系统安全防护措施的制定和实施是保证医院信息系统的稳定性、可靠性、安全性、可用性的利器。
目前医院网络系统覆盖全院的每个部门，涵盖病人来院就诊的各个环节，几百台计算机同时运行，支持各方面的管理，成为医院开展医疗服务的业务平台，医院信息系统的安全性直接关系到医院医疗工作的正常运行，一旦网络瘫痪或数据丢失，将会给医院和病人带来巨大的灾难和难以弥补的损失。
因此，医院计算机网络系统的安全工作非常重要，特别是核心业务数据库服务器系统的安全，必须制定周密的安全维护措施，以确保医院计算机网络系统持久、稳定、高效、安全地运行。
对LIS和HIS系统安全的威胁或侵犯大致可以分为以下几类:
1.自然灾害:
自然的或意外的事故,灾难,例如地震,水灾,火灾等导致的硬件损坏,进而导致数据的损坏和丢失.
2.人为疏忽:
由授权用户造成的无意损害,特别在批处理作业的情况下.
3.恶意破坏:
存心不良的编程人员,技术支持人员和执行数据库管理功能的人员的破坏,毁损及其他行为.
4.犯罪行为:
盗窃行为,监守自盗,工业间谍,出卖公司秘密和邮件列表数据的雇员.
5.隐私侵害:
不负责任的猎奇,竞争者查看数据,为政治和法律目的获取数据
诸如此类的事件都有可能随时在我们的身边发生。
那么在这些事故导致的后果是什么呢？
至少，我们很难想象这么不幸的医院还能正常的为患者服务。
因为在这个信息化的社会，信息往往是维持医院正常工作的基础保证。
所以我们该如何避免医院信息遭到破坏，该如何避免信息灾难的发生，已经列入每位医院领导所考虑的重要议程。
面对医疗信息化建设的快速发展，如何应对医院信息系统出现的各种意外故障，如何提高医院抗风险能力和应对突发事件的能力?
通过对医疗市场分析和医疗领域所提出的种种规范可以得出医疗行业对双活容灾系统的要求有如下几点：
1.双活容灾系统必须保证医院各业务系统能不间断运行。
2.双活容灾系统不能影响医院各业务系统的运行状态。
3.必须改变传统冷备份的先天不足。
保证数据的准确性、安全性、冗余性。
4.当灾难发生时，双活容灾系统必须能全面，快速的接管业务系统。
5.特殊地区双活容灾需要做到异地容灾，保证数据安全。
6.双活容灾系统的备用系统必须为可用系统，备用数据必须为可用数据。
7.双活容灾系统数据必须保证与生产系统数据实时同步。
1.3建设任务
县级医院信息化建设的主要建设任务如下：
一、HIS与LIS硬件基础设施建设。
主要是通过改造完善医院现有有硬件网络基础设施,保证医院信息系统的安全、稳定的运行。
硬件基础设施建设主要包括增加适当规格的服务器设备、数据存储与备份设备、网络设备等。
二、以HIS与LIS系统为核心的信息平台基础建设。
主要是通过信息平台的建设，建立、健全医院信息系统，重点满足医院医疗服务需求，同时支持医疗监测与管理数据上传的要求，并为未来医疗信息的区域共享打下基础。
信息平台主要包括临床服务、医疗管理、运营管理三部分内容。
不同医院根据自身情况选择适合的建设内容。
三、HIS与LIS系统均跑到虚拟化机之上，同时虚拟系统支持故障的自动切换，在医院的另一栋楼同样搭建一套系统，通过站点之间的容灾，保证主站出现故障的时候备用站可以接管主站业务，在非故障情况下，备份站可以同时运行业务系统，分担主站的业务压力。
1.4建设目标
县级医院信息化建设的主要建设目标如下：
（1）对于尚未建立医院信息系统的医院，争取能够建立覆盖全院的、以经济核算为核心的管理信息系统。
项目实施后，将使医院实现初步的信息化，能够规范收费，算清账目，医院管理水平得到明显提升。
（2）对于已经建有管理信息系统的医院，支持其建设向临床应用延伸。
项目实施后，将使医院的医疗业务获益，不仅有助于就医流程的优化，提高服务效率，也对减少医疗差错、改善医疗质量有所帮助。
（3）对于少数信息化建设较好的医院，重点推动电子病历系统的建设、各信息系统的集成以及临床路径的应用。
项目的实施将进一步规范医生的诊疗行为，不仅有益于提高医疗质量，更为未来实现医疗信息的区域共享、降低百姓就医成本打下基础。
（4）利用虚拟化技术搭建医院的HIS与LIS系统的双活容灾系统
二、方案简介
根据用户的需求情况，对于开发测试环境，建议配置VMware最新的企业版软件，每台物理服务器上都安装配置虚拟架构套件vSphere企业版软件；这样生产及维护人员就可以自助地创建自己的测试配置和虚拟机，这些虚拟机运行在，从功能、性能和操作方式上，等同于传统的单台物理服务器，在每个虚拟服务器上，从而大大提高资源利用率，降低成本，增强了系统和应用的可用性，提高系统的灵活性和快速响应。
在具体实现中，为了实现数据的集中存储、集中备份以及充分利用VMware虚拟架构中虚拟机可动态在线从一台物理服务器迁移到另一台物理服务器上的特性等，建议配置一套光纤存储阵列产品，同时配置冗余的光纤交换机，组成标准的SAN集中存储架构，由VMware虚拟架构套件生产出来的虚拟机的封装文件都存放在SAN存储阵列上。
通过共享的SAN存储架构，可以最大化的发挥虚拟架构的优势，进行在线地迁移正在运行的虚拟机（VMwareVMotion），进行动态的资源管理（VMwareDRS），和集中的基于虚拟机快照技术的LanFree的整合备份（VMwareVCB）等，而且为以后的容灾提供扩展性和打下基础。
另外，如果需要对VMwareESX的服务器进行监控的话，建议单独配置一套服务器安装Window系统，用于安装VSPHERE套件中的VirtualCenter软件，对VMwareESX的服务器及其虚拟机进行监控。
2.1基于虚拟机的集群冗余简化
为了实现高可用性，企业使用中间软件例如微软和Veritas的集群软件，把两台服务器绑定在一个热备环境。
即使运行在服务器上的应用程序有集群感知能力，万一主服务器遭遇硬件或软件错误，这样的安排仍然会导致非应用程序当机。
冗余能消除单点失败。
随着IT对企业运作而言变得更加重要，高水平的服务普遍成为企业的需求，越来越多的应用则被要求高度可用。
然而，为了实现如上所述的高可用性集群，就像很多服务器运行应用一样，企业需要预备和管理两次。
有了虚拟化，IT管理员能在运行重要应用的实体机和同等配置的虚拟机上创建集群。
在待机状态下，虚拟机并不消耗计算机资源，并且能以非常高的比例整合到一个或几个实体平台上去。
结果，企业无须在硬件数量或管理和安装补丁上投入双倍的人力和物力，从而实现高可用性。
冗余的方式将由2N变为N+1。
实体到虚拟的集群和实体到实体的集群一样都支持同样的集群软件。
同时，节省的成本能为更多的负载实现高可用性并签署更多的高水平服务协议。
2.2无须原硬件的数据恢复
大多数企业IT部门使用常用的备份软件，例如TivoliStorageManager,LegatoNetworker,或者VeritasNetBackup来创建数据和应用程序备份。
既然备份策略能抵御用户错误和某些情况下的软硬件故障，比较长的恢复时间和多恢复点是能被接受的。
然而，为了获得备份所带来的好处，企业必须确保数据确实能被恢复。
业余备份，专业恢复？
为了测试数据恢复，IT管理员需要为每个已备份的主机提供一台测试的失败转移服务器，安装操作系统，安装备份代理，尝试在测试失败转移服务器上调整Windows注册表和其他系统配置。
如果系统调整成功，备份服务器和备份代理才能被用来测试数据恢复。
预制新的服务器和调整Windows注册表是一个漫长的手工过程并且有时并不可能。
这样，在不同的失败转移服务器实现数据恢复是存在疑问的。
这些问题将被虚拟失败转移硬件给解决了。
此外，操作系统安装，备份代理的安装和Windows注册表的调整只需做一次。
此后，一个完整的已配置的VM模板将被存储在VM模板库内。
Vmware软件能确保企业：
·为灾难后的测试和恢复，消除硬件资源方面的障碍
·避免系统和备份代理的安装，用虚拟机模板来缩短恢复周期
·用标准的虚拟化硬件，使得灾难恢复更加可靠和可重复
2.3失败转移服务器的整合和自动化
对于关联在存储域网（SAN）上重要应用的部署，企业灾难恢复策略通常包含一个灾难恢复的热站，这个站点有在主备之间的完全同步的数据复制。
这种策略提供很少的恢复点对象（PRO）。
然而，出于恢复时间对象（RTO）的考虑，恢复时间非常依赖于除了数据恢复之外的恢复实体服务器，操作系统，系统参数和应用程序的能力。
为了维持较少的恢复时间对象（RTO），硬件和系统的同一配置需要被维护在失败转移站点上。
这样的配置无论在初始资本投入阶段还是在项目运作，升级，维护和支持阶段费用都是很昂贵的。
这种方案的两个明显缺点在于预制了太多的新服务器以及通常没有可能为数据恢复去调整Windows注册表和对不同的失败转移服务器的其他系统参数进行配置
·部署在整个企业内的虚拟构架能确保企业：
·避免在失败转移站点上停滞不前
·在主备站点上，从服务器整合角度来减少投入成本
·使恢复过程自动化，并实现存储管理软件的集成
·改进恢复过程的可靠性
三、方案设计
医院信息化建设是一个庞大而复杂的系统工程，其整体系统由上百个业务子系统组建而成，而这些系统间又有频繁的数据交换和业务联动，医院信息中心的建设和部署是整个医院信息化建设的核心和基础，对于未建立医院信息系统的县级医院来说，首要任务就是建立医院HIS系统，使整个医院的工作和服务由传统人工转换成自动化。
HIS系统包含门急诊挂号系统、门急诊划价收费系统、药库管理系统、门急诊药房管理系统、住院药房管理系统、住院病人入出转管理系统、住院护士工作站、设备器材管理系统、物资供应管理系统、财务管理及运营监控系统等多种管理系统。
是一个面向医院应用的完整的通用系统，它覆盖了医院主要管理职能和病人在医院就诊的各主要环节，将医院的管理思想、各部门的业务流程与最新计算机技术完美统一，是实现数字化医院建设的全面解决方案。
对于HIS系统建设，主要考虑稳定性、可靠性和安全性。
这里往往采用虚拟化的HA高可用方案。
本次方案分为生产中心和备份中心，两个中心在无故障的时候都可以运行业务系统，一旦一个中心发生故障的时候另外一个中心可以接管故障中心的业务，本次在生产中心配置2台高端4路服务器作为虚拟化资源池，一台物理的双路服务器作为VCenter6和SiteRecoveryManagement运行服务器，两台8Gb光纤交换机做冗余链路，2台存储作为存储资源池；备份中心配置1台高端4路服务器作为虚拟化资源池，一台物理的双路服务器作为VCenter6和SiteRecoveryManagement运行服务器，1台8Gb光纤交换机做冗余链路，1台存储作为存储资源池。
3.1虚拟化服务器资源规划
目前建立的虚拟化双活中心主要为医院的HIS和LIS系统应用有数据库应用、HIS作为医院访问量最大的系统我们需要考虑它的资源分配，根据他们对服务器性能要求高低不一样分配不同的弹性资源。
3.2.1服务器CPU资源规划
CPU资源池
HIS与LIS是医院信息系统重要组成部分，是数据处理与信息管理系统的核心。
HIS与LIS在进行计算机信息处理过程中会处理医院大量数据，在HIS与LIS在平时会做大量的搜索和查询，所以此系统设计的时候需要充分考虑医院业务高峰时期的负载情况。
本次医院设计为县级医院按照每天门诊量为5000次。
为保证业务的正常运行，设计都能满足峰值时间的应用，所以我们将以OLTP业务类数据库方式来计算机CPU需求配置。
对于OLTP业务类数据库系统，其服务器计算能力一般可以使用TPCC测算公式进行测算：
数据库服务器计算能力需求TPCC（Tpmc）值=∑（M1*M2）/（1-M3），M1为每分钟业务事务量，M2为标准事务量比率，为一个当前业务系统联机事务相当于多少个标准tpmC事务值，一般M2取值应该在5-15范围内，M3为系统资源冗余率，一般取20%-40%。
按照县级医院门诊量高峰期为5000人次人，同时使用同样的业务和同样数据的几率为10%，所以同时在线等并发人数约为500。
根据以上方式可以知道该系统的业务事务，主要来医生、护士、药房工作平台的业务请求，根据调研估算得到此系统工作平台系统并发用户数峰值约为500，根据经验每个审批业务事务相当于4-10个标准Tpcc事务，根据上述TPCC计算公式可以计算出纳税服务一体化审批工作平台数据库系统TPCC（Tpmc）约为：
TPCC（Tpmc）=（500*10）/（1-30%）≈7143；所以总体需要CPU的资源为：
按照浪潮NF8460M3配置4颗12核心IntelE7-4850v22.0GHZ总共需要2台，以满足医院的HIS和LIS应用，另外在备份中心配置一台做容灾备份。
3.2.2服务器内存资源规划
采用虚拟机在内存性能的对比物理机上结果比较惊喜，除了内存延迟之外其他，其他数值例如总线带宽与物理服务器几乎没有差别，而在内存带宽的性能上有将近1倍左右的性能优势，这同样的得益于虚拟平台底层优秀的硬件平台基础，这样证明在在虚拟服务器上同等配置应用或数据库更不容易发生因内存溢出或错误引起的停用故障。
（内存延迟在带宽同等的状况下，对性能的影响基本可以忽略）
内存资源池
根据数据的最佳实践要求至少按照每HIS系统64GB、LIS系统32GB的配置，虚拟化对内存的转化率为92%到95%，预留30%作为故障迁移资源，在预留20%作为新上系统测试资源，本次虚拟化内存资源为：
1*92GB/92%/（1-30%）/（1-20%）≈180GB，按照3台NF8460M3计算机每台至少需要配置128GB的内存容量。
3.2.3服务器网络资源规划
传统的网络规划设计依据高可靠思路，形成了冗余复杂的网状网结构，结构化网状网的物理拓扑在保持高可靠、故障容错、提升性能上有着极好的优势，是通用设计规则。
云计算的大规模运营，给传统网络架构和传统应用部署都带来了挑战，新一代网络支撑这种巨型的计算服务，不论是技术革新还是架构变化，都需要服务于云计算的核心要求，动态、弹性、灵活，并实现网络部署的简捷化。
具体来说传统网络面临的挑战主要有以下几点：
传统网络的复杂性在实际的运维中，管理人员承担了极其繁冗的工作量；
云计算平台下多虚拟机部署在同一台物理服务器上运，服务器的利用率从20%提高到80%，服务器端口流量大幅提升，对网络性能提出更高要求；
云计算平台中，虚拟机在物理服务器之间进行迁移，为了避免虚拟机迁移后路由的震荡和修改网络规划，迁移通常只在在二层域进行，因此云计算平台需要具备一个性能更高、二层域更大的网络环境为迁移提供保障。
通过分析云计算对传统网络基础架构带来的挑战，我们可以从两个方面来应对。
一是通过构建高性能、高可靠的网络，从而满足云计算给网络带来的压力；二是通过构建虚拟化网络来满足云计算中由于虚拟机部署、迁移、以及安全策略实施对网络提出的灵活性、安全性的要求。
数据库-金牌网络资源池，应用服务器-银牌网络资源池，管理服务器-铜牌网络资源池，都按照以下规划
网络段描述
主机物理网卡
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管理网络
千兆NIC01和NIC02
管理IP地址
vMotion网络
千兆NIC03和NIC4
独立IP地址
业务网络
万兆NIC01和NIC2
万兆NIC03和NIC4
数据网IP网络
以上设计保证了整个虚拟化平台的网络链路冗余，不同网段的业务系统在虚拟环境中能够正常工作，达到虚拟化整合的预期效果。
3.2云存储资源规划
XXX医院虚拟化双活数据中心的建设，涉及到存储资源的整合，存储平台承载了所有的宝贵的政府资料和数据、虚拟机系统数据等，所以所选择的存储平台必须首先具备高可靠的设计，保障业务7×24小时不中断；其次，存储平台必须具备高性能，充分满足高业务压力需求，保障科研应用系统流畅运行；另外，存储平台必须智能化，可以动态的调整资源，自动调优，优化I/O处理，同时要有良好的兼容性，需要同虚拟化软件进行联动，完成虚拟机相关操作，提供系统整体性能；再者，存储平台要具备良好的可持续扩展能力，满足业务未来几年发展需求。
但由于XXX医院虚拟化双活中不同的应用对存储的要求也不一样，有的需要高性能和高IOPS的存储资源池，有的对性能无太大要求只
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