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软件定义存储在医院信息化建设中的具体应用

/2017-3-18 14:13:29

在业务需求的牵引下,医疗系统种类和数量越来越多,数据量持续快速增长, IT基础架构也日趋复杂。从基础架构的角度看,系统性能/容量、数据共享与查询、分散的存储架构方式等都是当前数字化医院建设面临的挑战。从应用的角度看,大量新增的需求与场景、工作负载趋向多样化。这些因素都要求基础架构具备高度动态、可调节的特性。

为了迎接这样的挑战,医疗信息化建设已经成为各机构的当务之急,医疗信息化即医疗服务的数字化、网络化、信息化,具体指通过计算机科学和现代网络通信技术及数据库技术,为各医院之间以及医院内部各部门之间提供病人信息和管理信息的收集、存储、处理、提取和数据交换,并满足所有授权用户的功能需求。

有关医疗信息化之路的探索由来已久,而软件定义一切的当下,软件定义存储(Software Defined Storage,简称SDS)等新的技术形态为医疗信息化基础架构建设提供了有益的思路。

全球网络存储工业协会(SNIA)认为,软件定义存储在当前业内市场具备一些典型特征:用户可自主选择商用硬件,并通过所提供的软件自主创建解决方案,既支持通用硬件,也支持专用硬件的已有功能增强,适用于几乎所有横向扩展存储,而不仅仅局限于纵向扩展的典型大存储柜。

软件定义存储的核心目标是将存储应用程序与物理的数据存储基础设施分离,将存储容量视为一种商品,实现资源的灵活分配。从这一点上来说,SDS可谓深得云计算精髓。

与传统的存储虚拟化技术的最大区别在于,SDS可以实现软件与硬件的隔离以及异构平台的有效共享:

一方面,通过控制平面和数据平面的分离,可针对不同的工作负荷提供不同的特性。医疗机构业务系统多样,有些业务负荷需要更多的数据服务、更高的性能,有的则需要低成本、大容量的存储,而对服务性和性能的要求并不高。与存储虚拟化相比,软件定义存储最大的进步是能够在存储资源池化的情况下,保留一些原来存储所具有的特性。

另一方面,软件定义存储可以更好地实现整个数据中心资源的自动化,只有存储虚拟化时,存储很难与服务器、 网络以及数据中心的其他信息基础架构协调。而通过软件定义存储的形式,可以根据服务目录(Service Catalog),选择不同服务级别或不同QoS(服务质量),按需分配相应的存储资源,进而实现整个数据中心各种资源的协作。

以具体业务应用为例,医疗机构庞大的的影像数据主要来自于HIS(医院信息系统)及PACS(影像归档和通信系统),数据量大、增长速度快,各部门之间的数据需要共享,同时,医疗机构的数据中心又是典型的多业务系统中心,虽然硬件相对独立,但软件的应用层面却是相互连通甚至共享的,当某一个业务需要对存储进行扩容或迁移的时候,都会对其他业务造成影响。

通过软件定义存储的方式,医疗机构可以建立一个统一的存储资源池,医院所有的业务系统能够实现按需申请、按需分配存储资源。例如,利用软件定义存储技术(Ceph等),将现有的(多厂商、多品牌)存储设备抽象化,对现有的部分业务进行整合,通过软件层面的池化将原有或新增的应用服务器添加到虚拟化平台中,同时依靠软件定义存储的分布式技术保证数据的可靠性,并且通过虚拟化网关的镜像功能,实时复制虚拟化平台中业务的任何一个I/O,这样就可以保证在任何一台后端存储发生故障时,不会影响上层应用数据的可用性。在自动化方面,可以通过与OpenStack等开源云平台的对接,形成一个完整的、高效的云存储环境,将既有的同构或异构存储整合,根据业务所需要的IOPS或SLA级别自动配置合适的存储资源。

当前,数字化医院正从单机化服务向网络化服务转型。今后的趋势是集团化、社会化的医院服务,这一过程中,虚拟化技术奠定了初步基础,未来,只有高可扩展、高灵活度、高效易管理的信息基础架构才能有效提升医院信息服务水平,满足业务所需。