天津市肿瘤医院：利用SAN存储架构解决网络数据存储问题

来源：HIT专家网     作者：天津市肿瘤医院信息中心主任 郝尚永

编者按：此前，HIT专家网微信群的医院信息科主任们围绕HIS双机热备及服务器宕机后的切换问题，展开了深入的讨论，其实质是如何确保医院信息系统的业务连续性。天津市肿瘤医院的HIS采用的是三层架构：数据库服务器、中间层服务器和客户端。客户端访问到中间层服务器，中间层服务器与数据库服务器进行数据通讯。数据库服务器则采用双机集群方式，两个存储数据镜像；中间层服务器4台进行负载均衡，利用这样方式消除单点故障。

传统数据存储存在诸多弊端

随着信息化业务的不断扩展，建立高可靠性的网络数据存储系统，保护关键业务应用的数据安全，成为保障各项业务的顺畅运行和服务的及时传递的关键环节。数据存储、数据管理及数据安全成为医疗信息管理成败的大问题，是医院信息化发展的严峻考验。

传统数据存储以服务器上的磁盘空间为主，或者后端连接SCSI阵列（称为DAS系统），附属于一台服务器的存储设备不能被其他服务器共享。DAS在医院信息系统发展早期应用较为普遍，这是因为早期的医院信息应用服务不多，数据量不是很大，存储资源共享的要求不高。但随着医院信息化的不断发展，这种技术暴露出了诸多弊端。如存储空间得不到合理的利用、造成数据的分散不易管理、存储架构的扩展性差等等。这就要求我们建立一种全冗余的、高可靠的、高效的、先进的基础存储架构来保障数据的安全性，保证业务的连续性。

利用SAN存储架构解决传统的数据存储问题

随着医院业务数据的增加和应用对数据的依赖性的增强，数据的有效汇集、集中管理、综合分析以及容灾备份等处理要求日益提高。医院的业务系统通常对于存储系统具有以下的需求：数据集中化；数据安全性；数据海量化；传输高速化；高可靠性与高可用性；提高兼容性和可扩展性。

我院的HIS 系统采用三层架构：数据库服务器、中间层服务器和客户端。客户端访问到中间层服务器，中间层服务器与数据库服务器进行数据通讯。数据库服务器主要完成数据处理，中间层服务器则分担了客户端的访问任务。

配置2 台IBM P5 570 小型机做为数据库服务器，采用双机集群方式，两台主机共同工作提高了工作效率，充分利用了硬件资源。双机集群方式区别于以往的双机热备方式，双机集群方式为两台主机都在正常工作，共同承担工作处理同一事务，当其中一台主机发生故障时，另台主机承担所有工作；传统双机热备方式，为只有一台主机在工作，另一台主机为备用状态，当工作主机发生故障时，备用主机启用代替故障主机工作。双机集群方式相比双机热备方式有两个优势，一是两台主机共同工作提高了工作效率，无形中提高了主机的性能；二是双机集群方式充分利用了硬件资源，而双机热备方式相当于有一台主机在闲置。

配置4台IBM 3850服务器作为中间层服务器，4台服务器只要有一台能够正常工作就能保证HIS系统的应用，大大提高了系统的性能和容灾能力。同时配置2台RADWARE负载均衡器，相互作为备份，客户端的访问首先提交到负载均衡器，再由负载均衡器来自动分配四台中间层服务器所承担的工作量。

采用2台IBM 4800存储作为双存储磁盘阵列柜，数据首先存储于本地磁盘，再通过磁盘柜自带的同步异步复制功能将数据复制到另一台磁盘阵列柜中，实现2 台磁盘阵列柜中的数据互为备份。

配置两台8口SAN switch交换机作为SAN交换机。2台数据库服务器和2台IBM 4800存储均配置HBA光纤通道控制器卡，通过光纤连接到SAN switch交换机形成SAN网络。每台数据库服务器和存储都分别以双光纤连接到两台SAN交换机上，形成设备冗余和线路冗余，提高系统的安全性。大容量数据传输是通过光纤网络完成，不占用局域网络带宽。而且数据库服务器和存储设备都可以很方便地进行灵活扩展。

为了保证数据的可靠性和应用系统运行的连续性，采用飞康CDP 数据保护设备，通过光纤连接到SAN switch交换机，实现操作系统级的保护，数据（文件和数据库）的实时备份，真正体现了备份的目的快速恢复和多点恢复，在不到5分钟的时间内可以恢复操作系统和数据，保证应用系统7×24小时的运行。

由服务器、存储和数据保护系统组建了整体SAN 架构网络，采用了全冗余设计，避免了SAN架构的单点故障现象的出现。主机中配置的HBA 卡端口、光纤通道交换的端口和存储前主机端口的传输速率均为4Gbps，从而实现了4Gbps 的光纤存储区域网络。

根据本系统的总体设计和实施，最后形成的拓扑结构如下图所示：

该系统在我院已经运行一年的时间，保障了各种系统应用的高效稳定安全运行。该方案以SAN存储架构来整合数据，从而实现医院的统一数据存储平台。并作为将来业务持续发展的基础数据业务平台。整个架构解决了传统的数据存储的所有问题。在资源的合理利用上，所有的存储空间都在存储阵列上，可以通过管理软件按应用需求划分；在可扩展性上，未来若需要扩容，只要通过增加硬盘，就可以达到扩容的要求，而整个扩容过程不会中断业务，不会停机，保证了业务的连续性。在可靠性上，全冗余的架构，整个架构不存在单点故障，任何的单点失效，不会影响业务的运行。

【SAN技术简介】

目前网络数据存储技术主要有两种，即NAS技术（Network Attached Storage——网络连接存储）和SAN技术（Storage Area Network——存储区域网络）。

NAS技术是将存储设备通过标准的网络拓扑结构，连接到一群计算机，NAS技术的最大优点是可以很容易实现异构平台的文件共享。然而NAS存储在数据备份或存储过程中会占用网络的带宽，而且可扩展性有限，并且访问需要经过文件系统进行格式转换，所以是以文件一级来进行访问，无法适合数据Block级的应用，尤其是要求使用裸设备的数据库系统。

而SAN存储架构的出现弥补了NAS的不足。SAN技术是通过专用高速光纤通道将服务器和处于另一个独立网络上互连的各种存储设备连接而成的交换或共享式的存储网络。这个网络专用于主机和存储设备之间的访问，当有数据的存取需求时，数据可以通过存储区域网络在服务器和后台存储设备之间高速传输。简单的说，SAN的精髓在于分享存储设备，NAS则在于分享数据文件。

它所具有的高扩展性、高可靠性的网络存储技术，非常适合海量数据的存储、查询和备份及远程管理。