医疗行业解决方案

XXX公司NECEXPRESSCLUSTER医疗行业解决方案建议书日电卓越软件科技(北京)有限公司NECAdvancedSoftwareTechnology(Beijing)Co.,Ltd2012年3月第一章医疗行业发展背景：当前，国内医疗信息化建设进展如火如荼开展，已成为我国信息化建设一个重要的组成部分。医疗信息系统发展应该为分为三个阶段。第一阶段是以财务核算为中心HIS系统信息化阶段第二阶段是以医生工作站及电子病历为核心的临床信息系统CIS信息化阶段。第三阶段则以信息资源共享为基础的区域医疗卫生服务GMIS阶段。目前三级医院几乎都开展了信息化建设，二级及以下级别的医院中80%以上已经开展了信息化建设，大多数以HIS系统为主。HIS系统的应用基本成熟并逐步扩展应用，医生工作站和护士工作站不断普及，导医系统更加完善；无线应用技术快速发展，手持终端应用逐渐扩展。CIS系统正在逐步深入，PACS、RIS等系统应用逐渐成熟，EMR（电子病历）正在被越来越多的医院试用和采用，手术麻醉、重症监护等系统应用得到推广。从2007年开始的数字化医院集成平台稳步发展，但是整合难度较大，目前发展较慢。而当前我国医疗机构逐渐从第一阶段HIS信息化过渡到CIS为主信息化阶段。在此同时，医疗的其他系统PACS(影响存档及通信系统)、RIS（放射科信息系统）、LIS（实验室信息系统）、病理信息系统（PIS）、手术信息系统（ORIS）以及网络管理、网络安全等也得到加强推广，逐步实现“以收费为中心”到“以病人为中心”的数字化医疗转变。第二章医疗行业高可用应用背景随着医疗行业信息化发展不断发展，IT系统架构也变得越来越复杂和相互关联，医疗体系也越来越依赖于数据处理来进行业务运营，因此对IT系统的依赖性也随之增加。同时，许多关键性的应用如HIS/PACS/RIS/LIS等被部署到了Windows或Linux平台上，而这些关键应用对企业的运营和发展起着至关重要的作用，一旦发生宕机故障或应用停机，将给医院带来巨大的经济损失比如以财务结算为中心的HIS系统，中断一天可以导致上百万甚至数百万的经济，如果宕机频繁发生，还可能影响到企业的信誉。系统的容错性和不间断性显得尤为重要。如何保障企业的各种关键应用持续运营，达到企业永续经营的良性循环，已成为当今企业和IT领域急需解决的关键问题。因此，必须采取适当的措施来确保计算机系统的容错性和不间断性,以维护系统的高可用性和高安全性，提高企业形象，争取更多的客户，保证对客户的承诺，减少人工操作错误、达到系统可用性和可靠性为99.99%。第三章高可用集群技术简介什么是高可用集群系统？高可用集群就是为了保障用户核心应用系统24*365小时持续稳定的运行。集群技术是将多台服务器联在一起，组成一个透明的系统，这些服务器之间互相共享资源，如IP、数据或应用软件等。对最终用户来说，可把这个集群系统当作一个虚拟的服务器来使用。当集群中的某台服务器由于软件或硬件原因发生故障时，集群系统可以把IP、应用软件等资源切换到其他健康的服务器上，即另外的服务器可立即取代该故障机的职责，继续为用户提供服务，使整个系统能连续不间断的对外提供服务，从而为企业24x365的关键业务提供了可靠的保障。第四章某医院用户需求分析现今大部分三甲医院都已经实现信息化第一阶段，并且已经步入第二阶段，也就是说以财务核算为中心的HIS系统，PACS/RIS/LIS等业务相关系统都已经部署。建设阶段完成后，保障系统安全稳定的运行是现今医疗行业所关注的。医院IT的架构也随着业务级科技进步变得复杂，医院的IT系统正面临如下风险与挑战。单机系统集群系统在故障服务器恢复期间，业务一直被终止只在业务切换到其他服务器期间，业务暂时中止1.用户对业务持续性要求不断加大。2.无法预知的it硬件设备的损坏，造成业务中断与数据丢失。3.难以避免的人为操作失误，导致意外宕机与关键数据丢失。4.行业规则变化对企业的业务稳定性更高的要求。5.应用业务及服务器随着公司的发展会逐渐增多带来双机成本的增加。6.多业务持续性需求。传统双机热备可以解决单个或双业务单点故障问题，但是随着it不断发展，应用业务也不断增多，如果对每个应用业务都采用传统双机热备方式解决高可用问题，必然增加服务器成本投入，既不利于资源整合及管理，也为后期的运维增加难度和成本。传统双机热备是集群的一种特殊方式，NEC高可用集群Expresscluster在双机热备基础上，可以扩展支持最多32个节点的集群，也支持M+1(N)方式的高可用集群。根据客户需求，某医院用户现有环境应用有HIS/LIS/检验系统/B超/放射系统等，放射系统分为报告和图像分别部署在两台服务器上，为避免其他系统与放射系统影响，单独对放射系统采用2+1方式进行高可用，另外4套应用业务根据情况可采用M+1或者是M+N方式。4.1放射系统高可用解决方案放射系统部署在2台服务器上，运行报告和图像。而放射系统分析为：前端放射系统平台（执行程序）+数据库。EC可以针对执行程序及数据库(MSSQL/ORACLE/MYSQL)进行对应实施切换。建议方案如下：序号模块数量单价总价1NECEXPRESSCLUSTERX3.0forLINUX2CPU/1node32EXPRESSCLUSTERX3.0forLINUX2CPU/1nodesupport31年内包含基础支持4.2其他4应用业务M+1方案建议（可选一）M+1方式高可用集群，是对M个应用业务，采用1或N（MN）台备份服务器，对M个业务进行冗余，对M应用业务进行高可用，提高业务持续性。M+1方式高可用集群尽量在最低的成本下，实现对M个应用业务的高可用。M+1方式使得高可用成本大大降低，但是M+1方式需要在1台服务器上安装M个应用，对服务器性能及兼容性都要很高的要求。M+1结构方式一般采用共享磁盘方式，也可以采用镜像方式。在工作过程中，M台服务器中单独运行M个应用业务，备份机器运行M个备份业务。某一个业务用一个虚拟的IP对外提供服务，根据工作方式的不同，把服务连接的请求发送到其中一台激活的业务服务器承担，同时，服务器之间通过心跳机制探测双方服务器的健康状况，当心跳探测其中一台服务器或系统或应用出现故障不能继续提供服务时，高可用软件将自动切换业务资源到备份机器，一台健康的机器。基于共享存储的双机热备，两台服务器应用业务实际使用的是完全一致的数据，因双机热备有互斥功能，因此能够防止一台服务器正常工作时，另外一台服务器对存储数据的读写及访问。拓扑部署如下：序号模块数量单价总价1NECEXPRESSCLUSTERX3.0forwindows2CPU/1node52EXPRESSCLUSTERX3.0forwindows2CPU/1nodesupport51年内包含基础技术支持4.3其他4应用业务M+2方案建议（可选二）M+2高可用部署方式是把M个业务分部部署在2台备用服务器上。从而分离在同一OS环境下不兼容的业务或分担不同负荷。拓扑部署如下：软件模块配置序号模块数量单价总价1NECEXPRESSCLUSTERX3.0forwindows2CPU/1node62EXPRESSCLUSTERX3.0forwindows2CPU/1nodesupport61年内包含基础技术支持服务4.3.1工作原理EXPRESSCLUSTER的双机热备HA解决方案使用纯软件的方式实现双机容错，ExpressCluster的双机热备方案主要通过全面的监视，如网卡、本地磁盘、共享存储、操作系统、进程、服务等，发现对应用业务存在威胁的故障后，由健康稳定的备机针对应用业务系统资源进行接管，从而实现应用业务的持续性。维持应用业务稳定性需要有资源的组合，业务的切换以资源组（单个应用业务）为单位，组内资源依次按照业务的依赖关系进行切换，整个切换过程就是单个业务（单个资源组）的切换过程应用业务资源包含如下：1.共享磁盘分区/镜像磁盘分区：应用业务数据3.IP地址（即浮动IP）：应用业务对外提供访问IP4.虚拟计算机名：应用业务对外提供业务机器名5.应用程序或服务(即对客户端提供服务的业务)：应用业务需要启动的服务或程序6.共享文件夹：应用业务需要访问的共享文件夹7.NAS资源：应用业务需要访问的NAS资源8.脚本：应用业务需求切换后能够正常运行需要运行的脚本9.打印机：打印业务需要持续打印的资源在Active/Standy的工作模式下，应用服务器把主服务器作为活动服务器，备份服务器作为待机服务器，当应用服务器发生故障时（包括各种软硬件故障），备份服务器通过心跳路径侦测到数据库服务器的故障并自动接管所有数据库服务器上的资源（如IP地址、数据库服务、用户数据等），对于基于共享存储的双机热备，用户切换后数据时完全一样的，对于基于镜像的双机热备，用户切换后访问的数据与原有的数据是完全一致的数据备份。接管过程对于客户端来说是透明的，用户不需要感觉到这种故障切换而可以继续使用应用服务器提供的应用服务。待主机或磁盘柜恢复后，可选择通过手工或自动方式将所有已切换到备份机上的资源切换回到主机，并且备机连接的磁盘柜镜像盘上的数据自动恢复至主机连接的磁盘柜镜像盘上，此时可结合使用Replicator镜像模块实现快速差分备份，只需要恢复最新的差分数据即可，可大大加快这种数据恢复的过程，比普通的全盘复制方法在性能上有了明显的提高。4.4结合虚拟化高可用方案建议结合虚拟化高可用结构是M+1结构的虚拟化扩展。虚拟化结构对使用单台服务器的性能安装虚拟化平台，把各个业务安装在虚拟化平台OS，实现业务之间OS环境隔离，从而更好地适合业务之间运行的稳定性及兼容性。Expresscluster虚拟化平台支持主流平台，VMWARE/HYPER-V/Xenserver/KVM等。与M+1及M+N的区别在于，虚拟化高可用结构综合了M+1的低成本和M+N的业务运行环境隔离等优点。适合于多业务运行环境不兼容且综合运行资源不大的业务。第五章NEC高可用软件ExpressCluster优势及价值体现5.1高可用集群技术的运用带来的价值1.高可靠性保证运行集群系统的应用业务关键数据安全及可被访问，保障业务的连续性可被访问。2.高可用性(Availability)缩短系统故障的平均修复时间，减低系统故障带来的恶劣影响和经济损失。3.高扩展性(Scalability)集群系统可根据业务需求灵活增加服务器节点，从而提高了集群的处理性能和容错能力。4.减低客户端/服务器架构的系统维护成本；多样的集群结构及方式，在提高系统的高可用同时还可以降低单台服务器的维护成本。5.避免单点故障业务冗余结构完全避免了单个业务的单点故障。5.2NECExpressCluster优势5.2.1广泛的监视范围NECExpressCluster不仅仅对激活的服务器进行监控，同时还可以对备机进行监控。可以对服务器本地磁盘、共享磁盘、心跳网络、业务网络、服务器进程、服务器性能、服务器服务及集群本身进程进行监控。5.2.2深入监控NECExpressCluster除了具有全面监控外，监控深度也不断增强，不仅仅可以监控OS及服务器的僵死状态，还可以模拟用户的对业务操作判断业务是否真正存活进行监控。导入深入监控选件后对应用程序进程挂起、应用程序返回异常、应用程序异常结束等均可以进行监视，真正的判断应用业务的存活状态。5.2.3丰富的裂脑检测机制裂脑是当所有服务器之间相互检测的心跳中断后，相互无法探测对方，都认为对方宕机，都会对磁盘进行接管读写，这样应用业务数据将会遭到破坏。这样高可用就失去了本来的意义，为避免裂脑产生，必须有相应机制。NECExpressCluster可通过ping、多数决、COM及磁盘心跳等4种方式防止裂脑产生，避免数据一致性遭受破坏。5.2.4智能切换智能切换是业务有多台备机情况下，通过监视备机的平均负荷情况，在发生切换时候选择最佳运行业务环境的服务器进行切换，以保障切换后业务稳定的运行。5.2.5强大的配置验证功能expresscluster的