医疗行业存储解决方案.pdf

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1、第一章第一章行业背景行业背景1.1.1.1.行业概述行业概述数字化医院是我国医疗发展的趋势。“数字化医院”是指将先进的网络及数字技术应用于医院及相关医疗工作,实现医院内部医疗和管理信息的数字化采集、存储、传输及后处理，以及各项业务流程数字化运作的医院信息体系。“数字化医院”是由数字化医疗设备、计算机网络平台和医院业务软件所组成的三位一体的综合信息系统。数字化医院工程体现了现代信息技术在医疗卫生领域的充分应用，有助于医院实现资源整合、流程优化，降低运行成本，提高服务质量、工作效率和管理水平。数字化将推动医院集团化、区域化、并改变医院原有的工作模式。建立区域性的影像中心(病理、CT、MRI 等)实

2、现医学图像网络传输。建立区域性的中心实验室实现检查结果网上传输，节约资源。信息中心社会化，医院不再建立网络，服务器中心，将采用租用电信运营商网络线路，建立区域性的数据中心、服务器中心和数据仓库。实现医学文献资料的共享，解决各医院网络建设重复、利用率低、资源浪费的缺陷。区域性的各类医学服务中心的建立，将使卫生资源获得最大程度利用。信息系统建设作为医疗行业信息化的核心内容，在近几年的发展中经历了不同的阶段。目前，中国大部分的医院信息系统仍然是以经济核算为中心的管理信息系统（HIS），仅有小部分的医院在管理信息系统的基础上开始建立用于临床医疗业务的临床信息系统(CIS)，并且系统建设主要还是集中在大

3、中型医院。临床信息系统的主要功能是支持医院医护人员的临床活动，收集和处理病人的临床医疗信息，丰富和积累临床医学知识，并提供临床咨询、辅助诊疗、辅助临床决策，提高医护人员的工作效率。广义上的临床信息系统包括医生工作站系统、护理信息系统、检验信息系统(LIS)、放射信息系统(RIS)、医疗影像存储与传输系统(PACS)、以及电子病历(EMR)系统等。1.2.1.2.医疗行业信息系统介绍医疗行业信息系统介绍数字化医院是我国现代医疗发展的趋势，数字化医院系统是医院业务软件、数字化医疗设备、网络平台所组成的三位一体的综合信息系统。数字化医院有助于医院实现资源整合、流程优化，降低运行成本，提高服务质量、工

4、作效率和管理水平。数字化医院一般由以下系统组成：HIS（Hospital InformationSystem）、PACS（Picture Archiving and Communication Systems）医学图象档案管理和通信系统、EMR（Electronic Medical Record）电子病历系统、LIS（Laboratory Information System）检验信息系统、CIS（Clinic Information System）临床管理信息系统、RIS（RadiologyInformation System）放射科信息系统、EHR（Electronic Health Re

5、cord）电子健康档案系统、GMIS（Globe Medical Information Service）区域医疗卫生服务。医院管理信息系统（HIS）是以财务为中心的，偏重管理。“医院信息系统”是医院的管理中枢，它包含财务、人事、住院、药品、门诊、医技、病程、收费等多个子系统，同时承担着临床管理与行政管理的双重使命。临床管理信息系统（CIS）是偏重于病人信息的，这个更加倾向于医疗相关的信息。人们常常把关于病人化验信息、放射的信息，和病人临床检查信息，划为临床信息系统。“医疗影像系统”（PACS）是医院的影像中心，它承担着从 CT、X 光机等各类成像检查设备中采集影像资料、对这些资料加以处理和存

6、储、并为一线医师提供查询服务的使命；“电子病历系统”（EMR）是医院的病历中心，它详细记录了患者的治疗方案和治疗过程，既为医院积累了宝贵的治疗经验，又为处理医患纠纷提供了不可或缺的证明文件；“社会保险系统”则连通了医院与社保部门的业务后台，它为医院接诊并服务好广大社保患者提供了支持。第二章第二章解决方案概述解决方案概述2.1.2.1.医疗行业存储系统需求分析医疗行业存储系统需求分析在医院信息系统建设过程中，HIS 系统和 PACS 系统的医院信息系统数字化是两大重点，下面，我们就这两方面的需求分别进行分析。随着医院信息化的不断深入，病人对医院的要求也越来越高，如果医院不能满足病人的合理需求，在

7、一定程度上会造成医患纠纷等。因此，对医院信息系统的建设也提出了更高的要求，通常在一个医院信息化建设过程中，数据需求量最大的是 PACS 系统，对数据安全要求最高的是医院核心系统 HIS 系统。目前，PACS 已经成为了现代医学放射学实践的基本技术和基础设施中重要的一部分，在临床诊断、医院科研等方面正发挥着极其重要的作用。当前的 PACS 产品支持医学图像的全数字获取、转换、解释、存储和查阅。PACS 的发展也呈现出一个很大的特点：医院影像设备的发展使放射科图像数据激增，图像的数据量为存储容量带来了很大的挑战，数据需要进行分级存储和归档，同时，数据需要备份容灾和异构存储环境的现状也越加突出，因此

8、 PACS 系统需要一种可靠、灵活的大容量存储系统来满足其应用和发展。存储系统的稳定性直接导致了 HIS 系统的业务连续性，当存储系统发生意外宕机，整个医院运行将面临瘫痪，建设统一、安全、高可靠、分层的存储系统对医院信息系统的建设是至关重要的。医院的 HIS 要对门诊、收费、药房管理和 OA 等系统提供服务，对存储空间的需求并不是很大，但对存储系统的性能和稳定性有着较高要求。PACS 系统对患者大量的医疗和影像数据进行采集、存储、传输和处理。一个中等规模的三甲医院年平均的存储数据量至少在 2TB 以上，其中，PACS系统的影像数据占据了 95%以上。这样大数据量的资料存储、传输和处理对医院的网

9、络平台、存储系统都提出了很高要求。医疗行业对影像的要求非常苛刻，HIS/PACS 系统对存储系统的自身的特点和要求，主要有以下几方面的特点：PACS 系统的影像图象主要是多媒体文档，并发访问量小，根据不同影响科室的特点，有的文件比较大，例如核磁阵列，有的比较小，例如 CT 等。HIS 系统核心通常都是数据库，例如 Oracle、DB2、Sqlserver 等。医疗 PACS 系统中的数据保存量大，数据量增长速度快，由于病人自身的情况，通常在前几个月医院会频繁调阅病人的医疗影像，后期很少调阅，但又不能对这些影像进行删除，因此，部分数据将作为归档数据，需要安全的保存和随时方便的调用，需采用分级存储

10、策略。随着医院数据量的激增，分级存储设计逐渐发展为在线、近线、离线的三级存储架构。数据量大，达到海量存储。为了提高医院对病人服务的满意度，长时间的等待调阅图像的时间是病人无法忍耐的，诊断工作站和浏览工作站对在线图像检索速度的要求越来越高，甚至达到秒级。部分影像资料用于科研和教学，重要性高，需要可靠有效的容灾数据保护方案。PACS 系统和 HIS 系统数据各有特点，特别在存储容量、访问响应速度、访问频率、存储可扩展性等方面存在差异，需要分别考虑，有条件的进行分类存储随着医疗行业竞争日趋激烈，PACS 存储系统的建设需要投资的总成本较高，应该降低总拥有成本，提高投资回报率。PACS 存储系统的设计

11、需要具备高扩展性和灵活性，需要支持容量增长的高度可扩展架构和对异构存储环境的支持。以实现将来无缝扩容，而且不增加因扩容带来的管理开销。医疗行业有着最为复杂的应用系统，每类应用对存储系统的需求千差万别，构建的存储系统需要涵盖多种应用的具体需求，除了需要考虑针对结构化数据（例如 HIS 系统的数据库数据）进行有效存储及保护外，同时还需要大量非结构化数据（例如 PACS 应用的图像、影像等数据）采用对象存储方式存放，并且需要进一步保证关键数据的备份和容灾。2.2.2.2.解决方案逻辑结构解决方案逻辑结构随着信息化建设的进一步加强和深入，医疗卫生行业产生的数据量会越来越大，PB 级数据存储的时代会马上

12、到来。这么大的海量数据如何管理和存储，如何能够最快地查询到需要的数据，如何进行关键数据的保护，如何进行存储优化，这些都是医疗卫生行业当前所面临的难题。曙光存储可以帮助医疗卫生行业的客户有效解决海量数据环境下面临的各项挑战。曙光公司是国内最早从事存储业务的厂商之一，存储产品种类齐全，覆盖面广，在海量数据处理方面具有丰富的经验，近期曙光公司在深入研究医疗等行业用户应用的基础上，相继研制和推出了 DCstor、Parastor、DBstor 等相关的存储产品，基于这些产品，针对对医疗行业存储需求的了解，曙光推出了医疗行业存储系统解决方案，用于满足医疗行业 HIS 系统、PACS 系统、OA 系统、E

13、RM 系统的存储需求。曙光存储解决方案集先进的存储虚拟化技术、通用的硬件平台、优异的分布式文件系统和一体化的备份系统于一体，既能为 HIS、OA 等应用系统的数据库数据提供高可靠的结构化数据存储资源池，又能为 PACS、ERM等应用系统的图片、病理文档的存储提供非结构化数据存储资源池，同时兼顾重要数据的备份和容灾。曙光医疗行业存储系统逻辑结构示意图如下所示：为了有效解决医疗行业存储方面的需求,曙光从三个方面设计存储方案如下:结构化数据存储平台：结构化数据存储平台：块存储资源池面向用户的 HIS、OA 系统的数据库应用提供块设备存储空间，对存储系统的可靠性和性能要求比较高。曙光结构化数据存储平台

14、基于存储虚拟化技术构建，采用虚拟化控制器 DCstor、FC 磁盘阵列和 FC 交换机组成一个全冗余架构的结构化数据存储平台，该平台可以实现关键数据的双写，保证业务平台不会因为任一存储部件或是存储单元出现故障而导致应用中断，具有较高的可靠性，同时存储设备之间的切换对上层应用透明，不需要人为干预。为了保证存储系统的高性能，底层设备采用曙光最高端得 FC 磁盘阵列构建。非结构化数据存储平台：非结构化数据存储平台：非结构化数据存储平台为用户的 PACS、ERM等系统的视频、图片、病历共享存储应用提供存储空间。该平台基于曙光 Parastor200 分布式存储系统构建。Parastor200 基于业界

15、先进的集群技术、多副本技术、并行读写技术和 Scale-out 扩展技术构建，底层硬件全部采用商业标准单元，为用户提供全局单一命名空间。具有容量大、性能高、扩展方便、高可靠、易管理以及构建成本低等特点，解决了医疗行业的海量非结构化数据的存储问题。一体化的备份容灾平台：一体化的备份容灾平台：为了降低和减少人为误操作以及自然灾害对关键数据造成的影响，曙光公司为医疗用户提供了一体化的备份容灾平台。该平台基于曙光 DBstor 集中备份系统构建，该系统集备份服务器、备份软件、备份存储空间于一体，使用方便，管理简单。支持异构平台的多种数据库系统以及文件的备份，支持本地数据备份和远程数据容灾，为医疗行业的

16、各类数据库、重要文件提供高性能的保护。第三章第三章子系统详细方案介绍子系统详细方案介绍3.1.3.1.HISHIS 系统系统HIS 系统是医疗行业最为关键的生产系统，其数据类型主要为数据库数据。该系统对数据的可靠性要求很高，需要存储系统满足 7*24 小时高可靠运行的业务连续性要求，并且，随着就诊人数的增长，需要保证存储系统的性能和容量可以满足业务发展的需要，同时，为了避免因数据丢失引起的医疗纠纷，需要保证数据的安全性和可恢复性。针对 HIS 系统的应用特点，我们认为 HIS 系统存储体系架构应具备以下特点：采用高可靠的存储高可用体系架构，存储网络、存储设备均无单一故障点采用高 CPU 处理能

17、力、高缓存性能、高可靠性、高稳定性的政府单位级存储系统采用数据备份技术进行数据保护针对医院 HIS 系统的应用特点和数据结构，基于存储虚拟化技术的存储高可用存储架构能够为其提供高可靠的存储服务。存储高可用系统采用数据双写技术，确保同一份数据在两套存储设备上各存一份，解决了长期困扰用户的存储设备单一故障点问题。底层存储设备选用曙光高性能、高可靠企业级 DS800-G20 FC 盘阵，该系统采用新一代高性能 Xeon 处理器与最新的 8Gb FC、6Gb SAS 接口技术，满足用户业务系统的性能需要，同时采用创新的 ACP（Automatic CacheSpeed）技术，通过智能分析算法，可透明移

18、动热点数据至高速存储空间（SSD），可以显着提升 HIS 应用系统数据库的性能。同时为了进一步保证数据的安全性，本方案采用数据备份技术对关键数据进行备份和容灾保护（详见容灾备份系统内容）。3.1.1.3.1.1.高可用存储方案介绍高可用存储方案介绍随着服务器高可用、网络高可用技术的发展成熟，存储系统成为应用系统的单一故障点，虽然可以采用数据备份、磁盘阵列卷拷贝技术增加系统的可靠性，但是数据备份只能解决数据的逻辑错误，解决不了磁盘阵列的硬件故障，卷拷贝技术虽然可以解决可以解决硬件故障，但是该方案要求两套存储系统必须是同一厂商统一系列的具有卷拷贝功能的高端磁盘阵列，成本高，并且不能实现自动切换！采

19、用曙光存储虚拟化控制器，上述问题迎刃而解！3.1.2.3.1.2.方案拓扑结构方案拓扑结构结构化数据存储平台拓扑架构结构化数据存储平台拓扑架构如上图所示，曙光结构化数据存储平台由两台曙光存储虚拟化控制器、主磁盘阵列、备份磁盘阵列、以及冗余 FC SAN 网络所组成。两台存储虚拟化控制器之间通过光纤线（FC）作为数据同步的心跳线。两台存储虚拟化控制器分别通过光纤线接入到 2 套冗余的 FC SAN 网络中，从而实现对主、备磁盘阵列物理存储空间的接管，并为 HIS 高可用应用服务器集群提供虚拟的 VDisk 存储空间。数据同步镜像数据同步镜像如上图所示，每当应用主机向 VDisk 中写入数据时，两

20、台存储虚拟化控制器之间通过光纤线，在两台设备之间进行同步镜像抄写。只有当数据成功被写入两台存储虚拟化控制器之后，才会返回 SCSI ACK 信号，通知主机操作成功。因此，所有写入的数据都实时地保存在了两个存储虚拟化控制器中，实现了数据在线热备保护。主、备存储虚拟化控制器选择在一个比较适合的时间，把保存在控制器中的数据写入所对应的主、备磁盘阵列中。故障切换工作流程故障切换工作流程如上图所示，当主存储设备发生故障时（断电、端口故障、链路中断等），安装前端应用服务器中的（MPIO）多路径软件将自动进行存储路径切换（Auto Fail-over），实时地把存储路径指向备份存储设备上。在此期间，应用服务

21、器上的业务完全不会受到中断，保证了出现存储硬件故障情况下的应用业务连续性。当主存储设备故障修复之后，MPIO 将自动把存储路径回切（AutoFail-Back）到主存储设备上，同时，主机所在备份存储系统所做的数据变更，也会根据 I/O Update log,自动同步到主存储设备中，此过程无须人工干预，并且对应用主机的业务而言也是透明的。曙光存储虚拟化控制器支持各种主流应用主机集群软件，包括Windows MSCS，Redhad Cluster，Rose HA 等等，存储虚拟化控制器同时支持众多厂商的磁盘阵列产品。通过应用主机高可用与存储设备高可用的结合，可以形成完整的业务连续性保护方案。为了尽

22、可能保证应用系统的可靠性，建议用户为该 HIS 高可用系统配置 2 个机柜和 2 个 UPS。1 个机柜内放置主存储虚拟化控制器、主磁盘阵列、1 台 FC 交换机，并放置1 台 UPS 为这些设备提供电源保护；另外一个机柜放置备份虚拟化控制器、备份磁盘阵列、1 台 FC 交换机，也放置1 台UPS 为这些设备提供电源保护。这两个机柜可以放置在同一机房中，也可以放置在同一建筑的不同机房中。3.1.3.3.1.3.推荐配置推荐配置方案二：存储高可用方案二：存储高可用存储容错管理存储CPU虚拟化控内存频32GB REG DDR3 1333MHz ECC 内存1Intel Xeon CPU 5506四

23、核处理器，主台 2系统制器硬盘2146GB SAS 硬盘（RAID 1）业务接21Gb iSCSI+28Gb 双端口 FC HBA 卡口电源模冗余电源块标配 4TB 容量管理许可，可扩展；标配 8台主机连接许可，可扩展；实时数据复制，对于写操作，可自动实现 I/O级复制；支持 Windows、Linux、Unix、Vmware 等多种操作系统；支持 ORACLE、DB2、Sybase、SQL、Exchange、SharePoint、容错软Informix、Domino 等多种应用；支持件HACMP、MC/SG、MSCS、VCS、Rose 等双机架构，支持 Oracle RAC 集群应用；存储卷

24、管理采用虚拟化技术，支持 Pool 管理技术；支持自动精简的容量管理，可实现存储容量的超额分配；支持 Windows、Linux、Unix、Vmware 等多种操作系统上的多路径管理光纤交换机BR-310-0008-A（）24 端口交换机，8 端口激活，单电源（固定），含 8 个 8Gb 短波 SFP，含 Web tools、Zoning软件授权,不支持级联，1 年原厂保修（非现场）台 2（qle2562）双控制器，配置 4 个 8Gb 主机接口；配置锂电池和永久缓存备份单元，无断电时间限制；支持 RAID0、存储DS8001、3、5、6、10；配置 16 块 600GB 15K RPM SA

25、S系统硬盘，最多可以支持 384 块 SAS/SATA 硬盘；冗余电源和风扇3.1.4.3.1.4.方案特色方案特色套 2曙光 HIS 系统存储高可用解决方案基于存储虚拟化技术，具有如下特色和优势：该方案基于存储存储虚拟化技术实现，主要用于解决磁盘阵列单一系统故障问题该方案基于存储虚拟化控制器的卷镜像功能实现，具有硬件无关性，因此源端和容灾端磁盘阵列可以采用不同型号的磁盘阵列，并且磁盘阵列不要求具有快照和远程卷镜像高级功能，可以利用用户原有存储设备，最大程度节省用户的投资成本与应用无关，支持所有类型的数据同步，包括文件数据、数据库数据、裸设备、应用配置文件、应用程序、库函数等支持同步和异步两种

26、数据复制方式。同步方式用于本地或同城数据容灾方案，可以很好的保证数据的一致性；异步方式用于远程数据容灾方案，受数据复制线路影响，数据延迟大，不能保证数据的完全一致性为确保不存在任何单点故障，该方式会将两份镜像数据将保存于不同的物理存储中，当其中源端存储设备发生故障时，应用服务器通过多路径存储技术，实时将数据存储路径无缝地切换到备份端存储设备上。切换过程无需人工干预，并且应用不会中断，而未来在故障修复后，存储虚拟化控制器会自动将两份数据进行同步故障切换时间极短，单位为秒级3.2.3.2.PACSPACS 系统系统PACS 系统是医院信息系统重要的组成部分，伴随着医院规模的不断扩大，PACS 系统

27、的影像文件数量增长迅速，容量越来越大，且 PACS 系统的数据通常会保存长达 15 年甚至更长时间，其中是有少部分的数据需要经常使用，绝大部分的数据属于历史数据，一般情况下这些历史影响数据很少被调用甚至在病患痊愈后再也不会被调用。这就造成在 PACS 系统中存在海量的历史静态数据。面对高达几百 TB 的医学影像资料，常规的数据存储系统已经不能满足 PACS 系统对数据的管理要求，这就对 PACS 系统的影像存储和管理提出了新的要求。针对 PACS 系统的应用特点，我们认为 PACS 系统存储体系架构应具备以下特点：采用专用的并行文件存储系统，管理日益庞大的海量影像文件采用在线-近线的分级存储体

28、系架构采用集中式管理系统采用数据备份技术，对在线影像数据进行保护针对医院 PACS 系统的应用特点和数据结构，并行存储系统专有的文件系统能够更有效的管理 PACS 千万级的影像文件，并提供高速的数据访问能力，提供有效的数据共享能力。PACS 系统应用服务器通过 IP 网络，利用文件协议连接到并行存储系统，实现 PACS 影像的在线存储。并行存储系统内部将最新的影像数据保存在高速 SAS 磁盘上，将近期不频繁使用的历史影像保存在存储系统的 SATA 磁盘上，并确保历史数据能够实时被业务系统访问。所有的数据由并行存储系统进行集中存储和管理。同时对关键的在线关键影像数据利用数据备份技术进行数据保护。

29、3.2.1.3.2.1.并行存储方案介绍并行存储方案介绍针对医院 PACS 系统中大量医学影像文件容量要求、数据保护要求高、连续性要求高和需要分级存储的特点，曙光公司建议采用 Parastor200 并行存储系统实现海量医学影像的集中存储和快速文件读取，并同时利用DBstor 实现关键数据的备份（详见容灾备份系统部分内容）。作为国内专业的存储厂商之一，曙光公司为医疗行业 PACS、ERM 等海量文件存储应用推出了并行存储系统解决方案Parastor200。Parastor200 存储系统基于开放式的存储架构，基层采用曙光自主研发的 Parastor 并行文件系统，将多台物理存储设备（这些物理设

30、备可以是通用的存储服务器，也可以是磁盘阵列）的存储空间虚拟成一个具有统一访问接口和管理界面的存储池（也叫统一命名空间）。用户的数据按照一定的负载均衡策略，条带化的分布到后台的多套存储设备上，从而能够实现数据的并行读写以获得更高的并发访问性能，充分利用多台存储设备的性能和更大的存储容量，并有效的提高存储空间利用率，同时基于Parastor 文件系统的数据迁移功能，可以实现实时和历史影响数据的分层存储，并且所有的存储设备可以实现统一的管理和监控，大大减轻了管理工作负担！ParaStor200 并行存储系统汇集了曙光公司多年以来在海量数据处理方面的丰富经验，从架构上彻底消除了传统存储系统的瓶颈，能够

31、满足高带宽和高并发的海量文件存取的需求，为用户带来前所未有的存储性能体验。3.2.2.3.2.2.方案拓扑结构方案拓扑结构Parastor200 存储方案拓扑结构如上图所示。Parastor200 存储系统包括管理控制器 MGR、索引控制器 oPara、数据控制器 oStor。其中管理控制器通过管理网络监控系统的各个模块的状态，提供统一的控制管理界面，实现存储系统的集中部署和监控，1 套Parastor200 只需要配置 1 台管理控制器即可；索引控制器用于管理存储系统的所有索引数据和命名空间，对外提供单一的全局映像，1 套Parastor200 存储系统至少需要 2 个索引控制器，2 个索引

32、控制器以Active-Active 高可靠模式运行，一个控制器出现问题，不会影响存储系统的正常运行，索引控制器可以按需以成对的方式进行扩展；数据控制器用于提供文件数据 I/O 通道和实际的数据存储空间，并实现存取的动作，数据控制器根据用户实际的带宽以及容量需要进行配置，并可以按需进行动态添加，I/O 通道具有千兆、万兆和IB 多种选择，并且parastor200 支持多个 I/O 通道的冗余和负载均衡，为了保证数据的高可靠性，数据存储采用了多副本的数据保护技术。oStor 可同时为实时影像数据提供高性能在线 SAS 存储空间以及为历史影响数据提供大容量近线 SATA 存储空间。Parastor

33、 支持基于策略的数据迁移功能，在线数据会在规定的时间内迁移到近线存储空间里去。由于每台 oStor 支持灵活混合配置 SAS 在线存储空间和 SATA 近线存储空间，数据的迁移在 oStor 内部即可完成，大大减轻数据网络的负载，不影响前端应用存储访问的性能。PACS、ERM 等前端的应用服务器可以通过两种方式访问 Parastor200存储系统：一种方式是通过 200 提供的专有 Linux、Windows 客户端软件，这种方式没有额外的开销，性能较好；另一种方式是通过 Parastor200 的集群 NAS 模块提供的通用 NFS、CIFS 协议，这种方式支持的操作类型更为丰富，使用也更为

34、简单，但是性能与第一种方式相比有所降低。3.2.3.3.2.3.推荐配置推荐配置设备设备组成组成配置配置数量数量高性能 64 位处理器，12GB Cache，2 个管理网络接口，内嵌曙光并行存储管理软P200-MGR件，中文图形界面，包含系统配置、客户（管理控制端管理、性能优化、监控告警等功能模块，器）实现存储系统的集中化部署、管理、监控和维护，提供命令行支持高性能 64 位处理器，48GB Cache，1 个管理网络接口，5 个 1Gb 访问接口，Raid10P200-oPara模式保护的 290GB 高可靠 SAS 存储空间，曙光并行存曙光并行存储系统储系统Parastor200Paras

35、tor200（索引控制冗余电源，内嵌高性能数据索引引擎，管器）理客户端的并行访问，实现全局统一命名空间，并支持两个索引控制器以Active-Active 方式运行。高性能 64 位处理器，24GB Cache，1 个管理网络端口，内嵌高性能数据存取引擎，千兆存取网络，可选万兆高速存取网络，P200-oStor支持 SAS、SATA 两种存储介质，单节点提（数据控制供高性能 SAS 存储空间和 24TB 大容量器）SATA 存储空间，支持两个副本或更多副本容错，支持自动处理磁盘失效，半自动处理节点失效；支持按需动态在线扩展；821内嵌曙光并行存储管理软件系统，中文界面，图形化显示，包含文件系统管

36、理、客管理软件户端管理、安装配置、系统监控等多个功能模块，实现存储系统的集中化部署、管理、监控和维护13.2.4.3.2.4.方案特色方案特色ParaStor200 存储系统采用了代表存储技术、网络通信技术以及数据管理技术发展方向的并行体系架构，是一款面向海量非结构化数据处理、拥有自主知识产权的高端存储系统。它具有如下特色和优势：单一命名存储空间，集中化共享虚拟存储池单一命名存储空间，集中化共享虚拟存储池ParaStor200 可以智能地将数据存放到存储系统的数据节点上，创建一个集中化的共享虚拟存储池，提供全局单一的命名空间。目前业界有很多存储系统也声明支持 PB 级的单一命名空间，但是底层无

37、一不是通过将若干卷挂载在同一个根目录下来形成的大容量统一命名空间，其效率和出现存储热点时的性能，将会大大低于将上 PB 级别的存储空间置于同一个文件系统下管理的统一命名空间。可以带来如下好处：（1）提高存储空间的利用率，高达 90%；（2）简化海量数据管理的复杂性，用户可以直接对虚拟资源池进行管理和控制，无需考虑存储设备的布局方式；（3）超越传统存储架构容量和性能的极限。高性能并行存储系统，支持并发高性能并行存储系统，支持并发 I/OI/O 读写，提供高达数百读写，提供高达数百 GB/sGB/s 的的聚合带宽聚合带宽衡量一个存储架构的优劣，无外乎从读写两个方面来看，ParaStor200的聚合

38、性能可随着数据控制器节点的增加而增加，根据实际测试结果，ParaStor 系统数据控制器节点每个插两块双口千兆以太网卡，提供 4 个数据传输通道，单节点可以提供高达 150MB/s 的写带宽和 360MB/s 的读带宽。ParaStor200 系统的聚合带宽，可以用每节点带宽乘以节点数来计算，系统性能可实现线性增长。部署于深圳云计算中心的、系统总容量 16PB 的ParaStor200 系统可提供高达一百多 GB/s 的聚合带宽！那么，ParaStor200 是如何达到超高性能的呢我们可以通过ParaStor200 系统的读写机制来分析。某个客户端发起读写请求，通过核心交换机，向 ParaSt

39、or200 系统发起读写请求。以两个索引控制器和八个数据控制器为例，索引控制器首先会接收此次读写请求，并通过分析数据控制器的状态来确定将文件如何分割以及写到哪些数据控制器上，然后将此信息反馈给客户端，客户端通过读取此信息，利用与数据控制器相连的数据通道并发的将文件块写入到对应的节点磁盘上。反过来看读一个文件，这个非常好理解，就是写的一个反过程。形象地举个例子，传统架构数据要写到磁盘上或从磁盘上读取数据，相当于一个人（一个机头）搬八个箱子，而 ParaStor200 并行存储系统是八个人搬八个箱子，效率和速度大大提高，这种并行架构决定了系统读写的性能比一般的存储性能高很多。存储系统自动实现数据分

40、层，存储系统自动实现数据分层，有效的提升读写性能、有效的提升读写性能、降低构建成本降低构建成本Parastor200 的存储介质可以根据实际需要选择高性能 SSD、FC、SAS硬盘或是大容量高性价比 SATA 硬盘，这种灵活的构建方式可以极为方便的为 PACS 应用构建高性能存储区和大容量低速存储区，高性能存储区可以用来存储用户最新的一些访问频繁的医学影像素材及病历信息，低速存储区用来存储用户海量的历史医学数据和病历信息，Parastor200 支持用户采用自动或是手动的方式实现数据在这两个区的迁移。Parastor200 这种灵活的分层存储架构和对数据迁移功能的支持，使得 PACS、ERM

41、存储系统不需要额外的数据迁移管理系统，有效的降低了存储系统的构建复杂度，同时提高了存储系统的可靠性以及查询的效率，在最大程度上降低用户的投资成本以及使用和管理成本。Scale-outScale-out 扩展方式，扩展方式，性能和容量随数据控制器数量的增加而线性性能和容量随数据控制器数量的增加而线性增长增长首先，解释一个概念，Scale-up 和 Scale-out 是什么Scale-up 向更强大的 CPU，内存，通道及其他设备扩展，而 Scale-out则是通过一定的技术将一个个独立的低成本存储节点聚合成一个大而强的系统。对于用户来讲，Scale-up 架构的存储系统其设备处理能力上限在购买

42、时已经确定，如果需求超过上限，只能重新购买更高性能的设备；而Scale-out 架构的系统可以采用搭积木的方式，通过把成百上千台个体聚合起来，来满足不断增长的存储容量和性能的需求。ParaStor200 系统就是一款基于 Scale-out 架构的高端存储系统！由于采用了 Scale-out 横向动态扩展技术，ParaStor200 系统可以为用户提供如下好处：（1）打破了传统架构的扩展限制，容量可扩展到 EB级，同时可以保证存储系统容量和性能的均衡；（2）避免由于用户需求的不断增长而带来的数据迁移和应用中断的问题，可随业务需求变化而动态调整资源，带宽、处理能力和存储容量都可以实时调整和扩展；

43、（3）存储容量和聚合带宽随着数据控制器的增加动态线性扩展；（4）所有扩容操作均可以在线进行，无须中断应用的正常执行。Parastor200Parastor200 采用多副本、采用多副本、全冗余架构等多种先进的数据保护机制全冗余架构等多种先进的数据保护机制确保整套存储系统安全可靠，确保整套存储系统安全可靠，无单点故障，无单点故障，提供始终如一的高可用提供始终如一的高可用性性传统的 NAS 和 SAN 存储构架都存在固有的单点故障，容易形成“数据孤岛”，一旦 NAS 头或者磁盘阵列机头出现问题，发生数据不可用的危险就会大增。此外，传统的RAID 技术，包括 RAID4、RAID5，在过去很长一段时

44、期中都能基本满足需求，提供单个磁盘驱动器发生故障时的数据保护。但是现在我们都采用大容量磁盘驱动器，发生第二块、第三块磁盘故障的概率大增。面密度以将近 100%的复合年增长率在不断加大，但是磁盘驱动器的可靠性和性能并没有同步提高，而且由于大容量磁盘需要更长的RAID 重建时间，极大地增加了同时发生几个磁盘故障的可能性，数据丢失的风险不可小视。再者，传统存储系统在发现和处理故障硬件部件问题时，都是被动反应，而非预先应对。因为不具备有预知功能的智能软件，不能预判什么时候会发生故障，传统存储系统将用户的数据置于危险之中。而 ParaStor200 系统由于采用了全冗余架构、数据多副本技术以及高效数据容

45、错重构技术和故障自动恢复机制，系统可靠性和数据安全性非常高！ParaStor200 可以提供针对系统级和文件数据级的两个级别容错。系统级容错：数据读取和传输过程中，当某一个模块（可以是索引控制器、数据控制器或者交换机）发生问题宕掉了，通过系统级容错，冗余模块可以接替问题模块继续工作，系统仍是可用的，数据仍然是安全的、完整的，用户端感觉不到任何变化。整套系统没有单点故障！文件数据级容错：ParaStor200 系统通过条带化技术将文件分块存储在多个数据控制器上，其中每一个分块都会有两个以上的副本存放在不同的数据控制器上。当客户端读取的数据块所在的数据控制器无法访问时，依然可以通过访问该数据块副本

46、所在的数据控制器来读取数据，同时系统将会自动的在另一台可用数据控制器上生成此数据块的新副本。这种容错机制可以保证只要系统中剩余空间的容量大于损失的硬件中所存储数据的容量，系统即可自动进行数据恢复。同时，由于每一个存储设备上的数据所对应的另一个副本是分布在其他所有的存储设备上的，存储系统数据的恢复重构过程是一个多到多的数据复制过程，其恢复速度大大高于传统的存储系统，保证了业务的连续性和数据的安全性。ParaStor200 系统恢复重构 1TB 的数据只需半个小时左右，而传统基于 RAID 技术的存储系统，即使是高端磁盘阵列，重构 1TB 的数据都需要十几个小时！丰富的使用方式丰富的使用方式Par

47、astor200 为用户提供了丰富的使用方式。Parastor200 为追求极致性能的客户提供私有 Linux、Windows 接口应用模式，该应用模式在需要在客户端安装曙光提供的客户端软件，客户端软件不用修改和编译操作系统内核，这种直接访问方式没有额外的开销，因此具有最好的性能。Parastor200 还为用户提供间接应用模式，在该应用模式下，Parastor200 的集群 NAS 模块为用户提供 NFS、CIFS 标准访问协议，用户的前端应用服务器通过这些标准访问协议访问后端存储系统，这种方式对客户端没有影响，使用最简单。管理方便管理方便Parastor200 集成图形化的并行存储管理软件

48、系统，实现存储系统的统一管理和监控，有效的减轻管理工作负担！ParaStor 并行存储管理系统是专为 ParaStor 系列产品开发的统一监控管理平台，提供系统配置、客户端管理、性能优化、监控告警等功能，直观易懂的中文图形化界面方便用户实时监控系统的软硬件状态和性能，简化安装和维护过程，提高管理效率。ParaStor 并行存储管理系统主要提供以下功能：管理维护：管理维护：提供服务启动停止和节点上线离线功能文件系统管理：文件系统管理：提供文件系统查询、文件系统创建、文件系统删除功能客户端管理：客户端管理：提供客户端查询、增加删除客户端以及修改客户端功能安装配置：安装配置：为管理员提供系统的安装卸

49、载、节点扩容删除、系统升级、数据删除、数据磁盘增加删除、配置修改、配置备份恢复功能监控管理：监控管理：提供索引控制器、数据控制器，以及并行文件系统和整个存储系统的监控针对典型行业应用特点提供便捷的快速优化接口，针对典型行业应用特点提供便捷的快速优化接口，为用户带来最佳为用户带来最佳应用性能应用性能海量数据处理的典型应用基本分为三种类型：高 IOPS、高带宽和均衡型。ParaStor200 根据以上不同应用的特点，提供专门优化的软硬件平台：ParaStor200I、ParaStor200W、ParaStor200B，满足不同需求特点用户的需要。其中 Parastor200I 专为 PACS、ER

50、M 等海量小文件处理的高 IOPS 应用设计，通过配置深度调优参数、高性能处理器、大容量缓存以及高速 Flash存储介质，显着提升存储系统的 IOPS 性能，满足海量图像文件并发加载和更新的随机读写性能需求。3.3.3.3.容灾备份系统容灾备份系统3.3.1.3.3.1.一体化备份容灾方案介绍一体化备份容灾方案介绍考虑到大范围内灾难或故障发生的可能性，为了保障数据安全，利用现有存储设备资源为大量的主流平台用户制定完备的备份和容灾方案，构建简单、经济、可靠的备份及容灾系统，增强系统的抗灾能力，最大限度地减少损失有着十分重要意义。备份容灾系统是应用系统的补充，起到将应用系统中的数据（比如文件系统当