ＸＸ醫(yī)院存儲(chǔ)備份解決方案
一． 項(xiàng)目背景
近幾年來，醫(yī)院的信息化建設(shè)取得飛速發(fā)展，除了普遍實(shí)施的醫(yī)院信息管理系統(tǒng)（HMIS）外，已逐步向醫(yī)學(xué)影像存儲(chǔ)與傳輸系統(tǒng)（PACS）、實(shí)驗(yàn)室信息系統(tǒng)（LIS）、臨床信息系統(tǒng)（LIS）、電子病歷和數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)決策支持系統(tǒng)等方向發(fā)展。同時(shí)，不少醫(yī)院還建立了數(shù)字圖書館和數(shù)字電子期刊庫(kù)等，數(shù)字化醫(yī)院建設(shè)已初具規(guī)模。
醫(yī)院信息系統(tǒng)有別于其他行業(yè)，主要存在以下特點(diǎn)：
一是數(shù)據(jù)量大，大型醫(yī)院每天可產(chǎn)生10GB以上的數(shù)據(jù)，如果包括2～3個(gè)的數(shù)據(jù)備份，就要存儲(chǔ)超過30GB的數(shù)據(jù)。而且大型醫(yī)療影像設(shè)備產(chǎn)生的數(shù)據(jù)還會(huì)以幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)；
二是數(shù)據(jù)類型復(fù)雜，有數(shù)字和文字，還有大量的圖形和影像等信息；
三是既有對(duì)可靠性、實(shí)時(shí)性和并發(fā)用戶數(shù)要求很高的HIMS數(shù)據(jù)，也有對(duì)可靠性和實(shí)時(shí)性要求相對(duì)較低的數(shù)字圖書等信息。
三．需求分析
近年來隨著ＸＸ醫(yī)院的醫(yī)療信息化的不斷深入，不斷激增的數(shù)據(jù)量，以及新的業(yè)務(wù)系統(tǒng)（如PACS）上線，需要不斷增加存儲(chǔ)設(shè)備，數(shù)據(jù)安全性的問題就凸顯了出來。不僅需要有良好的數(shù)據(jù)備份，而且需要綜合起來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)高級(jí)別的安全保護(hù)。
針對(duì)用戶的各系統(tǒng)及應(yīng)用特點(diǎn)，我們覺得新建的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)及備份系統(tǒng)，需要滿足以下需求：
1. 能夠?qū)崿F(xiàn)大容量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，并保證整個(gè)存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)無單點(diǎn)故障，保證整體的可靠性；
2. 能夠在IP/SAN網(wǎng)絡(luò)上同時(shí)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、備份．具有較高性價(jià)比；
3. 采用開放的、標(biāo)準(zhǔn)化的技術(shù)體系，保證良好的兼容性。消除因?qū)Ｓ屑夹g(shù)的不兼容造成的高昂的后期升級(jí)、擴(kuò)展和服務(wù)成本；
4. 通過集中的管理界面實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)備份的管理；
5. 在信息中心實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的核心數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，在異地實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的備份，同時(shí)能在盡量快的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)。
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在一定程度上影響HIS（醫(yī)院管理系統(tǒng)）的性能，對(duì)HIS數(shù)據(jù)安全性起決定性作用。隨著HIS應(yīng)用面的擴(kuò)大和使用時(shí)間的延長(zhǎng)，其數(shù)據(jù)量越來越大，特別是醫(yī)學(xué)影像系統(tǒng)（PACS）的應(yīng)用，對(duì)存儲(chǔ)系統(tǒng)的性能、可用性、安全性和存儲(chǔ)容量提出了更高的要求。高性能的SAN架構(gòu)是用戶的上佳之選．
構(gòu)建SAN全面滿足業(yè)務(wù)發(fā)展需要
SAN是一個(gè)以數(shù)據(jù)塊為操作方式的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)技術(shù)，是獨(dú)立于用戶網(wǎng)絡(luò)的一種專門用于連接存儲(chǔ)設(shè)備和服務(wù)器系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)，SAN上的服務(wù)器不需要通過局域網(wǎng)而直接訪問存儲(chǔ)設(shè)備，所以SAN的設(shè)備獨(dú)立性、數(shù)據(jù)帶寬、數(shù)據(jù)共享性、可管理性、可擴(kuò)展性、可靠性和安全性比NAS更高，當(dāng)然SAN的投入也相對(duì)較大。SAN目前在HIS中除了可用于基于文件服務(wù)的應(yīng)用外，也能用于大型數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用。SAN將會(huì)是大型應(yīng)用存儲(chǔ)方案的主流。總而言之，SAN可以為以下問題提供有效的解決方案：
1.存儲(chǔ)容量的爆炸性增長(zhǎng)；
2.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的集中管理；
3.集中式備份和恢復(fù)；
4.多機(jī)集群系統(tǒng)的要求；
5.數(shù)據(jù)高度擴(kuò)展能力的要求；
6.本地服務(wù)器與遠(yuǎn)程存儲(chǔ)連接的要求；
7.對(duì)數(shù)據(jù)訪問性能的要求，如PASC,視頻系統(tǒng)，電子商務(wù)等。
三．Nexsan存儲(chǔ)備份解決方案
通過以上的分析，根據(jù)用戶系統(tǒng)存儲(chǔ)和備份的特性和用戶存儲(chǔ)容量的不同需求，我們建議用戶采用美國(guó)Nexsan公司的高性價(jià)比SATABeast SATA磁盤存儲(chǔ)系統(tǒng)與Qlogic存儲(chǔ)交換機(jī)構(gòu)建SAN存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，為前端的HIS及PACS系統(tǒng)提供高性能存儲(chǔ)，在備份方面，我們采用Bakbone備份軟件與一臺(tái)Nexsan SATABeast磁盤陣列構(gòu)成一套高速磁盤備份系統(tǒng)，利用SATAbeast磁盤陣列構(gòu)建集中存儲(chǔ)及備份系統(tǒng)如下圖所示：
如圖所示，存儲(chǔ)方面，在整個(gè)SAN存儲(chǔ)系統(tǒng)中，我們采用兩臺(tái)Nexsan的SATAbeast磁盤陣列作為核心存儲(chǔ)，HIS系統(tǒng)及PACS系統(tǒng)主機(jī)通過兩路光纖通道連接到Qlogic 存儲(chǔ)交換機(jī)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)兩臺(tái)存儲(chǔ)陣列的訪問．備份方面，我們采用Bakbone備份軟件實(shí)現(xiàn)，在異地的另一機(jī)房配置Bakbone備份服務(wù)器并通過iSCSI或光纖直連一臺(tái)SATAbeast磁盤陣列，實(shí)現(xiàn)快速備份及恢復(fù)，同時(shí)由于備份數(shù)據(jù)保存于異地，也為用戶實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的異地容災(zāi)．此方案的主要配置為：
存儲(chǔ)配置：每臺(tái)主機(jī)兩塊Qlogic光纖存儲(chǔ)卡（HBA卡），四臺(tái)主機(jī)４塊；兩臺(tái)Qlogic 8口交換機(jī)．兩臺(tái)雙控制器SATAbeast磁盤陣列,每臺(tái)配置42塊1TB SATA硬盤，總?cè)萘窟_(dá)84TB．
備份配置：Bakbone備份軟件一套，SATAbeast磁盤陣列一臺(tái)，配置單控制器，42塊SATA硬盤，容量為42TB.
此方案優(yōu)勢(shì)如下：
1. 高性價(jià)比．
Nexsan的SATAbeast磁盤陣列，內(nèi)部采用SATA硬盤，適合醫(yī)療行業(yè)大容量高速度存儲(chǔ)的特性并節(jié)省了用戶投資，每個(gè)控制器擁有兩個(gè)4Gb FC和兩個(gè)iSCSI接口，每臺(tái)磁盤陣列配置兩個(gè)控制器，四個(gè)FC接口同時(shí)工作，速度可達(dá)800MB/s以上，可很好的滿足HIS數(shù)據(jù)庫(kù)及PACS系統(tǒng)大量影像文件存儲(chǔ)的性能要求．同時(shí)由于其同時(shí)具有FC和iSCSI接口，可滿足用戶在不同環(huán)境下的存儲(chǔ)需求，并可通過iSCSI構(gòu)建低成本IPSAN存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。
2. 高可靠性
在整個(gè)SAN架構(gòu)中，為了提供最高的可靠性，我們所有部件均采用冗余機(jī)制，主機(jī)端采用雙HBA卡，交換機(jī)層采用兩臺(tái)Qlogic交換機(jī)，磁盤存儲(chǔ)端配置雙控制器．實(shí)現(xiàn)了從主機(jī)到存儲(chǔ)訪問的雙路架構(gòu)，最大保證前端訪問的可靠性．同時(shí)SATAbeast磁盤陣列電源，風(fēng)扇，控制器均采用冗余設(shè)計(jì)，并支持熱插拔，實(shí)現(xiàn)組件的高可靠性．SATAbeast的磁盤可熱插拔，并支持RAID0,1,4,5,6,10多種方式，并可支持專用熱備盤和熱備盤池．通過以上設(shè)計(jì)使用戶在實(shí)現(xiàn)高性能的同時(shí)實(shí)現(xiàn)磁盤的冗余．
3. 高存儲(chǔ)密度，節(jié)省用戶投資
Nexsan的產(chǎn)品一直是世界上密度最高的磁盤存儲(chǔ)系統(tǒng)，SATAbeast在4U的機(jī)柜中最多可插入42塊SATA II硬盤，為用戶節(jié)省了大量機(jī)房空間．在此方案中，兩臺(tái)共8U的機(jī)柜空間中最高存儲(chǔ)容量可達(dá)84TB，可很好滿足用戶數(shù)據(jù)庫(kù)及影像文件的海量存儲(chǔ)需求．
4. 集中管理，共享存儲(chǔ)空間
方案中為用戶實(shí)現(xiàn)了集中的SAN存儲(chǔ)及備份架構(gòu)，用戶可對(duì)存儲(chǔ)資源進(jìn)行集中分配和管理，使各個(gè)應(yīng)用服務(wù)器可以接需使用存儲(chǔ)空間，提高空間利用率，減少空間浪費(fèi)．同時(shí)可通過統(tǒng)一WEB管理工具實(shí)時(shí)監(jiān)控三臺(tái)SATAbeast陣列的工作狀態(tài)，以減少用戶安裝配置及日常維護(hù)的費(fèi)用．
5. 開放架構(gòu)，良好的兼容性
Nexsan的磁盤存儲(chǔ)系統(tǒng)均采用獨(dú)立OS設(shè)計(jì)，所以可以支持window,linux,unix等各種平臺(tái)，同時(shí)無需安裝任何驅(qū)動(dòng)程序和軟件．容易安裝和維護(hù)，大大減少用戶安裝維護(hù)成本．
6. 集中備份，遠(yuǎn)程容災(zāi)
如圖所示，對(duì)于備份系統(tǒng)，我們通過Bakbone備份軟件實(shí)現(xiàn)，在本地需要備份的各應(yīng)用主機(jī)安裝備份客戶端及相應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)的agent，以實(shí)現(xiàn)文件及數(shù)據(jù)庫(kù)的熱備份，在異地我們配置一臺(tái)Bakbone備份服務(wù)器，所有備份任務(wù)通過異地的備份服務(wù)器統(tǒng)一管理．
另外配置一臺(tái)SATAbeast磁盤陣列作為備份設(shè)備，用戶可通過iSCSI或光纖直接連接到備份服務(wù)器，以實(shí)現(xiàn)磁盤備份．由于Bakbone具有虛擬磁帶庫(kù)功能，可將磁盤陣列虛擬成磁帶庫(kù)，構(gòu)成虛擬磁帶庫(kù)架構(gòu)．
SATAbeast磁盤陣列可同進(jìn)支持iSCSI和光纖兩種接口．所以對(duì)于備份服務(wù)器到磁盤陣列之間采用iSCSI還是光纖連接，用戶可以根據(jù)成本及性能考慮進(jìn)行選擇．考慮到更好的備份性能和穩(wěn)定性，我們建議用戶采用光纖直連的方式．另外建議用戶本地與異地的網(wǎng)絡(luò)連接采用千兆以太網(wǎng)進(jìn)行連接，以實(shí)現(xiàn)快速備份及恢復(fù)的目的，避免兩地之間的網(wǎng)絡(luò)成為備份速度瓶頸．如上所述，整個(gè)備份架構(gòu)即為用戶實(shí)現(xiàn)了快速備份及隨時(shí)恢復(fù)，實(shí)現(xiàn)快速訪問歷史資料的要求，同時(shí)為用戶實(shí)現(xiàn)了備份數(shù)據(jù)的異地保存，建立了完善的容災(zāi)機(jī)制．
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