第一章 前言

　　当今世界已经进入信息时代，以"知识经济"为内涵、网络社会为标志的一场新的信息化浪潮正在全球兴起。信息化已经成为推动经济和社会发展的强大动力，成为衡量一个国家或地区综合实力的重要标志。在这样一个大环境下，国内的医院也加快了信息化建设的步伐，医院信息系统(HIS)已经在许多医院展开，为医院的工作方式带来了深刻的变革，极大地提高了医院的经济和社会效益。新一代医疗信息系统已由过去单纯的医院信息系统、放射信息系统(RIS)等事务性管理模式，发展成为面向医疗服务，集病人信息、医学影像信息和医疗管理信息等为一体的现代综合化医院管理信息系统。

　　医学影像存档和传输系统 (Picture Archiving and Communication System,PACS) 是现代医院综合化信息管理中的一个重要组成部分，它是集最先进的计算机、通讯、医学影像、医院信息管理等技术为一体的复杂系统工程，代表着当前医疗信息系统应用的最高水平，也是未来很长一个时期内重点研究、开发和建设的方向。PACS 系统可以实现无胶片的影像诊断、影像数据共享和影像资源的数字化存储，对于建立高度信息化的现代医院，具有重要的现实和长远意义。

　　第二章 需求分析

　　1 用户环境概述

　　某医院信息中心担负着该医院电子医务系统的日常运维工作，对业务的持续运行能力要求极高，希望做到24×7 不间断运行。信息中心目前的应用系统及相关硬件设备描述如下：

　　

　　系统拓扑结构图如下所示：

　　

　　2 系统分析

　　2.1 运营隐患与系统缺陷

　　全院最关键的HIS 数据存放于一台最老、容量最小且难以扩充的1Gb 光纤磁盘陈列上，极大地增加了系统的不安全因素及使用和维护成本。由于新的业务系统尚未开发完成，先进的大容量2Gb 光纤磁盘阵列上的绝大部分存储空间被闲置。数据存储资源分配不够合理，老旧系统被满负荷使用，新系统被闲置，未得到充分利用。数据存储孤岛现象明显，磁盘阵列之间无法配合使用，相互协调，以提高数据系统的安全性和磁盘空间利用率。

　　2.2 用户需求

　　为彻底解决以上问题，用户迫切希望在尽可能减少投入和宏机时间，确保系统稳定运行的基础上组建全冗余存储区域网络(SAN)，整合全部存储设备，充分提高磁盘空间利用率，将所有应用数据镜像保存于多个磁盘阵列上，确保数据存取的万无一失。

　　第三章 方案设计

　　为了最大限度地满足用户需求，我们推荐采用以iSCSI 技术为基础的以色列SANRAD 公司的虚拟存储管理交换机(V-Switch)为核心的IP SAN 解决方案。其核心基础是，利用两台运行于HA(高可用)模式的V-Switch 交换机，上连所有的应用服务器，下连全部磁盘存储设备，组成跨阵列RAID 系统，并支持全冗余路径访问。

　　1 设计原则

　　目前在该医院信息中心已有一台SANRAD V-Switch 3000 分别连接一台HP LH6000 和一台HP RS12/FC 磁盘阵列运行着HIS 系统进行在线测试。整个系统运行稳定，性能良好。一方面，扩展V-Switch 3000 的管理效能，将所有存储设备连接到V-Switch3000 上;另一方面，改造系统网络，使系统具有高可用的使用环境。

　　1) 集中化的数据存储架构

　　存储架构能够适应用户目前及未来存储容量的需求，又能够对存储资源进行集中化管理和利用，为各种不同应用在同一系统内共存提供一个集中、安全、可靠的存储环境。

　　2) 高I/O、高性能的存储架构

　　系统的所有数据需要集中的存储系统支持，即同时连接多台应用服务器，而且必须兼备很高的I/O 性能才能胜任。

　　3) 可保护投资的存储架构

　　应用系统数据量很大，且数据的增长速度较快。因此在建设存储架构时，应从长远的角度考率，建设一个长期的存储架构，除了可以应对存储硬件设备的升级速度外，还必须考虑到对前期存储设备的投资保护，在保证不断提供功能和性能提高的同时，存储架构在较长的时间内能够保持相对稳定。

　　4) 高可用性与高数据安全性

　　数据是系统核心应用的最终保障，不但要保证整套系统能够7X24 运行，而且存储系统必须有高可用性，以保证应用系统对数据的随时存取。

　　5) 灵活的扩展性

　　结合系统的数据量增长情况，以及为满足系统建设的技术要求，存储系统必须具有强大的扩展性来满足这种高速发展的要求，以便将来的平滑升级。

　　6) 可行性原则

　　对设计方案采用的技术和产品要进行严格的可行性论证，把风险降低到最低限度;

　　设计的方案要系统、科学、正确、严谨且现实可行;

　　采用的先进技术应是成熟的经过实践证明是成功的技术;

　　选用的软硬件平台是信誉较高的大公司的名牌产品。

　　7) 简单易用的管理工具

　　系统的核心是数据存储，所以存储设备的数据分类和管理功能十分重要。为了提高系统管理的效率、管理的安全性，存储系统必须有便于使用的存储管理工具。

　　2 系统拓扑图

　　3 系统添加设备简要列表

　　

　　4 方案设计说明

　　为了最大限度地满足用户需求，我们推荐采用以iSCSI 技术为基础的以色列SANRAD 公司的虚拟存储管理交换机(V-Switch)为核心的IP SAN 解决方案。其核心基础是，利用两台运行于HA(高可用)模式的V-Switch 交换机，上连所有的应用服务器，下连全部磁盘存储设备，组成跨阵列RAID 系统，并支持全冗余路径访问。

　　请注意：由于FS4500 不放置在机房中，并且其与机房距离有500 米，因此，我们建议用户最好选择单模光纤和长波的SFP 以满足传输质量的要求。若采用多模光纤，必须要用50ū 的光纤线，并且其传输质量也不能完全保证。我们也列出了长波的SFP 的价格，供选择。

　　系统架构设计为：

　　

　　☆ 将所有存储设备HP RS12/FC、DELL 220S 分别连接到V-Switch 上

　　☆ 应用系统现存的所有主机(3 台HP LH6000、1 台HP DL580、1 台DELL2650)都使用双千兆网卡分别连接到2 台3COM 千兆以太网交换机上。

　　☆ 2 台3COM 千兆以太网交换机使用网线分别连接到2 台V-Switch3000。

　　☆ HP MSA1000 和新增加的Adaptec FS4500 连接到Brocade3200 光纤交换机上

　　☆ Brocade3200 使用一条光纤链路连接到一台V-Switch

　　这样，整个系统构成了一个全冗余结构的存储系统。

　　根据用户的需要，现存的5 台服务器可以采用集群方式提供高可用环境。我们建议用户可以选择采用LifeKeeper 软件来实现。

　　☆ LifeKeeper

　　用户可以将所有现存的5 台服务器构建成一个集群系统，并且每个服务器都是Active，提供最好的投资保护。

　　备注：报价中，我们涵盖了4 个节点的软件报价。用户可以根据自己的使用情况，酌情选择节点个数。

　　5 方案特点

　　5.1 高扩展性

　　☆ V-Switch3000 具有3 个千兆以太网接口以及4 个光纤接口(或2 个光纤、2个SCSI 或4 个SCSI)

　　☆ V-Switch3000 采用基于数据交换设备的管理模式(In Band or Out ofBand)，实现了不依赖于任何软硬件厂商的，基于数据流中心底层协议的，高效稳定的虚拟化存储管理，可将不同厂商、不同型号、基于不同存储技术的磁盘阵列/JBOD 组成一个逻辑存储池(Storage Pool)进行统一管理

　　☆ 每台V-Switch3000 可以同时管理128T 存储空间

　　☆ 本方案能够整合基于各种存储技术的存储设备，包括SCSI、FC、ATA/Serial ATA、IDE 等，并可跨越这些设备组成一个被统一管理的逻辑存储池，可实现不同设备间的同步镜像保护。

　　☆ V-Switch3000 可以连接各种主流的主机平台

　　☆ 可以增加新的应用，而不必随之增加存储设备。

　　☆ Adaptec FS4500 最大可以扩展到96 块盘，24T 容量。

　　5.2 高安全性

　　☆ 本系统除了具备与TCP/IP 协议相一致的安全机制外，还拥有自己独特的安全性能--ACL(访问控制列表)，该技术可以在存储数据链路的底层控制主机对存储设备的访问能力，包括：只读、读写和禁止访问。

　　☆ 各种应用可以通过V-Switch3000 提供逻辑隔离

　　☆ V-Switch3000 提供镜像功能。可以通过镜像技术实现本地甚至异地的数据镜像，提供更高一级的数据保护

　　☆ 本系统可以充分地利用iSCSI V Switch 交换机所具备的高可用性功能(Cluster)建立远程容灾中心;由于采用iSCSI 技术，该容灾中心的建立将不受地域和某一存储设备厂商的限制。配合安装于主机端的集群系统，将可建立两个完全冗余、互为备援的灾备站点。

　　☆ Adaptec FS4500 可以使用双控制器，增加安全性。

　　5.3 高性能

　　☆ V-Switch3000 提供LUN Carving(LUN 雕刻)、Concatenated Volume(连接卷)、Striped Volume(RAID 0)、Mirrored Volume(RAID 1)、Stripedand Mirrored Volume、Transparent Volume(透明卷)、Load Balancing(负载均衡)、High Availability(高可用性)、Snapshot(快照)、OnlineCopy、Offline Copy、Online Expanding(在线扩容)、Online Breaking(镜像卷在线分离)等强大功能。

　　☆ Adaptec FS4500 可以达到47，000IOPs，385MB/s 带宽。

　　5.4 易管理

　　☆ 采用存储区域网络(SAN)架构，充分保证了各应用主机对存储设备和信息资源的高度共享以及快速的存取访问能力，并利于集中管理和系统平滑扩容。

　　☆ V-Switch3000 可采用命令行(CLI)或图形界面 (GUI)两种方式。采用Windows 图形界面，可以直观地看到磁盘阵列的运行情况，设置极为简单。

　　5.5 投资保护

　　☆ 系统采用了基于iSCSI 技术的IP SAN 架构，使得存储网络系统与应用网络系统在协议级保持一致，可以充分利用现有网络架构(Ethernet/Internet)的相关设备和资源，节省用户设备投资和管理成本，并可实现Block Level 数据不受地域限制的远程存取。

　　☆ 与主机操作系统无关，只要相关操作系统支持iSCSI 起始器设备即可方便、快速地接入本存储区域网络。无须专用于存储的HBA。

　　☆ 未来，本系统可以充分地利用iSCSI V Switch 交换机所具备的高可用性功能(Cluster)建立远程容灾中心，由于采用iSCSI 技术，该容灾中心的建立将不受地域和某一存储设备厂商的限制。配合安装于主机端的集群系统，将可建立两个完全冗余、互为备援的灾备站点。

　　☆ 增加新的应用，而不必随之增加存储设备。

　　☆ V-Switch3000 全部功能对所有系统开放使用，无需另行购买主机端使用授权许可号。

　　☆ Adaptec FS4500 使用光纤接口和SATA 硬盘，既提供高性能的传输效率又兼顾经济性。

　　6 方案实施步骤

　　目前在该医院信息中心已有一台SANRAD V-Switch 3000 分别连接一台HP LH6000 和一台HP RS12/FC 磁盘阵列运行着HIS 系统进行在线测试。整个系统运行稳定，性能良好。基于当前系统运行状况，现列出具体方案的实施步骤：

　　1. 将两台SANRAD V-Switch 3000 和两台3Com 3C17401 千兆以太网交换机按照合理布线的原则上机架。

　　2. 分别在每台服务器中安装两块3Com 3C996B-T 千兆以太网卡，安装相应的网卡驱动和微软iSCSI Initiator 驱动。

　　3. 正确连接服务器，3Com 千兆以太网交换机，SANRAD V-Switch 虚拟存储交换机以及各磁盘阵列系统。

　　4. 通过SANRAD StoragePro 虚拟化存储管理软件将整个IP SAN 系统配制成全冗余模式，确保消除单点故障，并实现HIS 系统数据的跨阵列镜像保护。

　　5. 集群系统搭建：根据用户的选择，若采用MSCS，可将除了医学报告系统的HP LH6000 服务器以外，剩余的4 台服务器中只能两两做集群设置(若采用操作系统为WIN DataCenter 版本，则可以使用3+1 集群设计)，此集群系统工作模式可为双1+1，所有服务器都可以设置为Active;若采用LifeKeeper，所有现存的5 台服务器构建成一个集群系统，并且每个服务器都是Active，提供最好的投资保护。