医院适合上超融合吗？超融合架构建设有哪些难点？

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。本文内容由来自医疗和其他行业专家分享，包括超融合在医疗行业的应用和场景分析、建设难点和选型原则等，可供医疗行业同行参考。

1、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？

分享一：

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，相较于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。

分享二：

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。超融合非常适合医院构建私有云数据中心，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。

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。

分享三：

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。

分享四：

1.要做业务评估，这个非常重要，医院的规模很大程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。才能真正解决客户的问题。

分享五：

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、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，小型医院是否适合上超融合？

分享一：

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。

分享二：

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。

分享三：

从厂家的部署来看，最小有两节点，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。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，运维简单，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。

3、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？

分享一：

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才可以扩容。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。

分享二：

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。

分享三：

超融合的架构是扩展能力是比较强的，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。

4、超融合架构的建设有哪些难点是需要注意的？

分享一：

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，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，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。

分享二：

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

分享三：

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，我在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？那就是跟备份厂家去结合

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）

5、在医院决定向超融合架构转型之前，需要做哪些准备工作？

分享一：

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。

分享二：

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。

6、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）？

先给出一个初步的选型框架考虑供参考。

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）一个容易忽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。