医院存储系统规划方案

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1、医院存储规划方案一背景与意义2二数据存储技术31.DAS32.NAS33.SAN44.硬盘接口5a.ATA5b.SCSI5c.FC6d.SATA6e.SAS6f.发展7h.硬盘的选择和主要厂商85. RAID9RAID 012RAID 112RAID 513RAID 614RAID 10156.存储虚拟化17a.概念，原理17b.原因18c.实现模式197.主机访问磁盘阵列技术24a. DAS、NAS、IP SAN和FC SAN25b.对比288.数据保护技术29a. 备份30b. 复制38c. 镜像41d. CDP(快照的逻辑扩展)46e. 异地容灾48三数字化医院存储需求分析50四医院存储

2、架构设计511.设计原则512.设计方案53五医院存储架构实现57六参考文献60背景与意义 目前，我国医院信息系统应用仍未达到信息充分共享、业务协同和医疗智能化发展的要求，在其建设中存储系统又显得至关重要。医院对存储系统的使用主要集中医院业务系统，医院业务系统包括结构化数据和非结构化数据，从应用角度上来看结构数据大多都是记录着病人的相关信息类型的数据，非结构数据通常是一些医疗影像、文档类数据类型。两种不同类型数据对应到各自的应用系统，从而对数据的存储、安全以及性能等要求带来了差异。就如PACS影像，它的数据量太大，放射科的影像压缩后一天也有40多个G，一年大概有10个T的容量，这就造成对存储容

3、量的需求非常巨大。如果能够很好的分配规划好医院的信息系统，这无疑会给我国医院信息系统应用达到信息充分共享、业务协同和医疗智能化发展带来福音。二数据存储技术存储的发展经历了三代，分别是DAS（Direct Attached Storage，直连式存储）、NAS（Network Attached Storage，网络附加存储）、SAN（Storage Area Network，存储区域网络）。1.DAS它是最先被采用的网络存储系统。在这种方式中，存储设备是通过电缆（通常是SCSI接口电缆）直接和服务器相连。I/O（输入/输入）请求直接从服务器发送到存储设备。由于早期的网络十分简单，直连式存储得到发

4、展。DAS存储方式如下图所示： 2. NASDAS曾经是一种流行的存储系统，不能满足大容量存储和设备共享需求，于是出现了NAS和SAN等其他存储技术。NAS产品包括存储部件（例如磁盘阵列）和内嵌系统软件，能够支持多种应用协议（如NFS、CIFS、FTP、HTTP等），还能够支持各种操作系统，如Unix/WindowsNT等，在不同的网络环境中使用也无需对网络环境进行任何的修改。NAS直接通过网络接口连接到网络上，简单地配置IP地址后，就可以被网络上的用户所共享使用。NAS适宜于通过LAN传输存储文件和共享文件。NAS存储方式如下图所示：NAS存储系统实现的是一种文件级存储，这种处理方式会占用主

5、机大量的CPU资源，文件操作的延迟相当大。3. SAN相对于NAS，SAN的优势在于所有的数据处理都不是服务器完成的，SAN是一种将存储设备、连接设备和接口集成在一个高速网络中的技术，它本身就是一个存储网络，承担了数据存储任务，SAN网络与LAN业务网络相隔离，存储数据流不会占用业务网络带宽。SAN存储方式如下图所示： 在SAN网络中，所有的数据传输在高速、高带宽的网络中进行，SAN存储实现的是直接对物理硬件的块级存储访问，提高了存储的性能和升级能力。 SAN的优点主要包括以下几点： a.设备整合，多台服务器可以通过存储网络同时访问后端存储系统，不必为每台服务器单独购买存储设备，降低存储设备异

6、构化程度，减轻维护工作量，降低维护费用； b.数据集中，不同应用和服务器的数据实现了物理上的集中，空间调整和数据复制等工作可以在一台设备上完成，大大提高了存储资源利用率； c.高扩展性，存储网络架构使得服务器可以方便的接入现有SAN环境，较好的适应应用变化的需求。 d.总体拥有成本低，存储设备的整合和数据集中管理，大大降低了重复投资率和长期管理维护成本。SAN的诞生，使存储空间得到更加充分的利用以及安装和管理更加有效。在SAN网络中，所有的数据传输在高速、高带宽的网络中进行，SAN存储实现的是直接对物理硬件的块级存储访问，提高了存储的性能和升级能力。 早期的SAN采用的是光纤通道（FC，Fib

7、er Channel）技术。因此以前的SAN多指采用光纤通道的存储局域网络，到了iSCSI协议出现以后，为了区分，业界就把SAN分为FC-SAN和IP-SAN.由于 FC兼容性差、成本高昂、扩展能力差、异构化严重的问题，整个行业开始考虑将FC传输技术替代为更加成熟可靠、成本更低的IP技术，以适应广域网数据应用、大规模服务器数据集中、海量数据存储等应用对新一代存储系统的要求，同时为“随需应变”的IT新时代到来，奠定坚实的开放化标准基础。2003年，以IBM等公司共同发起的iSCSI（Internet SCSI）协议，通过IETF组织的审议，公布为RFC标准。iSCSI协议实际就是将标准的SCSI

8、存储访问指令，打包到TCP/IP中进行传输。 由于iSCSI协议将SCSI数据传输的基础从封闭昂贵的FC协议转移到IP之上，使存储系统突破了长期困扰着存储系统的兼容性、成本和管理性桎梏，使存储网格、广域数据传输、大规模服务器数据集中、远程容灾、高性能交换式存储架构等存储技术有更多的选择。4.硬盘接口 a.ATA( Advanced Technology Attachment )高级技术附加装置ATA硬盘是传统的桌面级硬盘，主要应用于个人PC机，也经常称为IDE（ Integrated Drive Electronics ）硬盘.ATA接口为并行ATA技术，下一代的产品是串行ATA（SATA）b

9、.SCSI(Small Computer System Interface )小型计算机系统接口SCSI硬盘并发处理性能优异，常应用于企业级存储领域SCSI硬盘采用并行接口，接口速率目前发展到320MB/s，基本已经达到极限，将来必被其串行版本SAS（ Serial Attached SCSI ）硬盘所替代 c. FC硬盘采用FC-AL( Fiber ChannelArbitrated Loop，光纤通道仲裁环) 接口模式FC-AL是一种双端口的串行存储接口, 能够提供200MB/s速率,规划达到400MB/sFC-AL支持全双工工作方式,利用类似SATA/SAS所用的4芯连接提供一种单环拓扑

10、结构，一个控制器能访问126个硬盘 d. SATA：Serial ATA (SerialAdvanced Technology Attachment )串行ATASATA采用串行方式进行数据传输，接口速率比IDE接口高，最低为150MB/s，并且第二代（SATA ）300MB/s接口硬盘已经形成商用，规划内的最高速率可达600MB/sSATA硬盘采用点对点连接方式，支持热插拔，即插即用 SATA II有以下五个主要特性： 更高的端口传输率（300MB/s） 本机命令队列（NCQ） 组件管理（Enclosure Management ），比如风扇控制，温度控制，新硬盘指示，坏硬盘指示，硬盘状态指

11、示等 端口复用（Port Multiplier ），允许多个硬盘连接到同一端口 可向上兼容SAS技术 SATA技术可对247企业在线和近线存储应用提供超大容量和高可靠性的支持 e.SAS(Serial Attached SCSI)串行连接SCSISAS是一种点对点、全双工、双端口的接口SAS专为满足高性能企业需求而设计，并且兼容SATA硬盘，为企业用户带来前所未有的灵活性性能：能够提供3.0Gbit/s的传输率，规划到12.0Gbit/s兼容性：SAS连接器可以同时支持SATA和SAS硬盘可扩展性：通过Expander可以扩展到16000个设备,支持世界范围唯一的设备ID号，提高了设备寻址能力

12、,支持更长距离的电缆，在无光纤传输能力的情况下，电缆长度可以到10米灵活性：SAS可以使用现有的SCSI命令集，保护企业现有SCSI软件的投资，继承了SCSI的高可用性，并在SCSI命令排队方面进行了优化SAS完全承袭了SCSI的优势，采用串行技术性能得到进一步提升，同时还考虑了向下兼容SATA的问题，因此用户可以根据不同的需求和承受能力，灵活选择SAS和SATA进行组合来构建存储系统f.发展h.硬盘的选择和主要厂商5. RAIDRAID （Redundant Array of Independent Disks）即独立磁盘冗余阵列，RAID技术将多个单独的物理硬盘以不同的方式组合成一个逻辑硬

13、盘，从而提高了硬盘的读写性能和数据安全性。根据不同的组合方式可以分为不同的RAID级别同时采用两种不同的RAID方式还能组合成新的RAID级别 RAID由几个硬盘组成，从整体上看相当于一个物理卷 在物理卷的基础上可以按照指定容量创建一个或多个逻辑卷，通过LUN（Logic Unit Number）来标识RAID 0定义：RAID0即没有容错设计的条带硬盘阵列（Striped Disk Array withoutFault Tolerance），以条带形式将RAID组的数据均匀分布在各个硬盘中RAID 1 RAID 1又称镜像（Mirror），数据同时一致写到主硬盘和镜像硬盘RAID 5它与RA

14、ID 3（RAID 3即带有校验的并行数据传输阵列（Paralleled transfer withparity），数据条带化分布在数据盘中，同时使用专用校验硬盘存放校验数据）机制类似，但校验数据均匀分布在各数据硬盘上，RAID成员硬盘上同时保存数据和校验信息，数据块和对应的校验信息保存在不同硬盘上。RAID 5是最常用的RAID方式之一RAID 6 带有两个独立分布式奇偶校验方案的独立数据硬盘（Independent data disks with two independent distributedparity schemes）。广义上讲，能够允许两个硬盘同时失效的RAID级别统称为RA

15、ID 6，狭义上讲，特指Intel的RAID P+Q技术。硬盘空间利用率为(N-2)/N，N为RAID6阵列硬盘总数RAID 6技术：目前RAID 6还没有统一的标准，各家公司的实现方式都有所不同： RAID P+Q： INTEL和HDS公司 RAID DP： NetApp公司 RAID ADG：HP公司RAID 10是将镜像和条带进行两级组合的RAID级别，第一级是RAID1镜像对，第二级为RAID 0。RAID10也是一种应用比较广泛的RAID级别。6.存储虚拟化 a.概念 ，原理 通过对存储(子)系统或存储服务的内部功能进行抽象、隐藏或隔离，使存储或数据的管理与应用、服务器、网络资源的管

16、理分离，从而实现应用和网络的独立管理。对存储服务和设备进行虚拟化，能够在对下一层存储资源进行扩展时进行资源合并、降低实现的复杂度。存储虚拟化可以在系统的多个层面实现，比如建立类似于HSM(分级存储管理)的系统。b.原因 用虚拟化简化IT架构 融合：技术基础（更可靠、更可控、更灵活、更易扩展、更低成本） 开放：个性化基础（SOA的标准中间件架构和应用开发接口） 面向应用：以应用为先导，资源动态分配、统一管理存储虚拟化的价值 ESG报告表明，早期采用虚拟化技术平均每年可节约:24% 硬件成本；16% 软件成本；19% 管理成本如果预算共$1，000，000，花费$500，000于硬件，$ 200，

17、000于软件和$300，000于管理。每年可节约$209，000c.实现模式 存储虚拟化实现的结果 磁盘虚拟化 磁盘扇区的物理地址一般用C-H-S(柱面号-磁头号-扇区号）表示 磁盘虚拟化就是将扇区地址用LBA（逻辑块地址）表示，屏蔽底层物理磁盘的概念 磁盘虚拟由磁盘自身固件完成 磁盘虚拟化的结果是使磁盘的使用者无须了解磁盘的内部硬件细节，通过块地址就可以访问磁盘 块虚拟化 块虚拟化是指对多块硬盘建立RAID，划分逻辑卷（LUN）。 每个逻辑卷对于使用者都完全等同于一块物理硬盘。物理上来说，这个逻辑卷的所有数据块，都是通过RAID处理，分布在不同的物理硬盘上。 块虚拟化的结果是使存储的使用者无

18、须关心RAID实现的具体过程，只要象读写普通硬盘一样读写这个逻辑卷，就能获得RAID对数据的保护功能。 磁带、磁带驱动器、磁带库虚拟化 采用类似RAID的技术对多盘磁带进行条带化和校验，以期提高磁带使用的可靠性和性能 由于磁带读写缓慢，难以满足条带和校验的需要，因此RAIT技术很少使用 提高磁带驱动器使用效率 加快数据备份的速度 VTL将磁盘阵列虚拟为磁带库，使用户在无须改变备份习惯和现有备份软件配置的情况下，获得以下优点： 大幅度提高性能，缩短数据备份和恢复窗口 获得磁盘阵列的RAID保护功能，避免磁带介质故障 持续扩展备份的性能和容量 文件系统虚拟化NAS存储虚拟化实现的位置 基于主机的存

19、储虚拟化 主要用途：使服务器的存储空间可以跨越多个异构的磁盘阵 列，常用于在不同磁盘阵列之间做数据镜像保护。 优点：支持异构的存储系统。 缺点：1.占用主机资源，降低应用性能。2.存在操作系统和 应用的兼容性问题。3.导致主机升级、维护和扩展非常复杂，而且容易造成系统不稳定性。4.需要复杂的数据迁移过程，影响业务连续性。 常见产品：Symantec Veritas VolumeManager 实现方式：一般由操作系统下的逻辑卷管理软件完成（安装客户端软件），不同操作系统的逻辑卷管理软件也不相同。 基于存储设备的存储虚拟化 主要用途：在同一存储设备内部，进行数据保护和数据迁移。 优点：与主机无关

20、，不占用主机资源。数据管理功能丰富。虚拟化引擎 实现方式：在存储控制器上添加虚拟化功能，常见于中高端存储 设备。 缺点：1.一般只能实现对本设备内磁盘的虚拟化。2.不同厂商间的数据管理功能不能互操作。3.多套存储设备需配置多套数据管理软件，成本较高。 常见产品:H3C IX/EX系列;HP EVA;HDS TagmaStor;SUN 6920系列 基于网络的存储虚拟化 主要用途：异构存储系统整合和统一数据管理。 优点：与主机无关，不占用主机资源。能够支持异构主机、异构存储设备。使不同存储设备的数据管理功能统一。构建统一管理平台，可扩展性好。 实现方式：通过在存储域网（SAN）中添加虚拟化引擎实

21、现。 缺点：部分厂商数据管理功能弱，难以达到虚拟化统一数据管理的目的。部分厂商产品成熟度较低，仍然存在和不同存储和主机的兼容性问题。 常见产品:H3C IV系列;IBM SVC;EMC Invista;NetApp GFiler系列存储虚拟化实现的方式 带内虚拟化 用途：异构存储系统整合，统一数据管理，在业务运行同时 完成复制、镜像、CDP等各种数据管理功能 优点： 服务器、存储设备的兼容性好；虚拟化和数据管理功能由专用硬件实现，不占用主机资源；丰富的数据管理功能；配置简单，易于实施 缺点：虚拟化设备发生故障，整个系统将中断 带外虚拟化 用途：一般用于不同存储设备之间的数据复制 优点：虚拟化设

22、备发生故障，整个系统将不会中断 缺点：主机资源占用较大；大部分产品缺乏数据管理功能；主机和存储系统需要严格的兼容性认证；数据初始化同步复杂；配置复杂，实施难度高7.主机访问磁盘阵列技术磁盘阵列包括两大主要部件：控制器和磁盘柜控制器：是磁盘阵列的“大脑”，主要部件为处理器和缓存，最先主要实现简单IO操作、RAID管理功能，随着技术发展，能够提供各种各样的数据管理功能，如快照、镜像、复制等磁盘柜：包含了多块的磁盘，本身既没有处理器，也没有缓存，RAID及数据管理功能通过控制器实现 常见磁盘阵列分类 按控制器数量JBOD：无控制器，通常用于扩展柜或者与主机端RAID结合使用双控制器阵列：如IX300

23、0系列 按对外接口：SCSI阵列；FC阵列；iSCSI阵列 a. DAS、NAS、IP SAN和FC SAN 关于DAS、NAS、IP SAN和FC SAN，在上诉第二章数据存储技术中就已有所介绍了，现在大概总结对比一下他们的优势与不足： DAS存储方式：易于部署，且经济实惠。不足：存储系统可共享性差，存储系统分散不易于管理等，比较适合应用简单、前端服务器较少、业务量小的环境 NAS存储方式：NAS存储方式通过以太网文件访问协议，提供不同操作系统的文件共享，由于依托现有的IP网络，易于部署。不足：由于在IP网络部署，数据备份或者存储过程中会占用大量网络带宽，公用网络带宽限定了NAS存储的性能。

24、 IPSAN ：由于IPSAN 存储方式是基于以太网，因此有容易部署、没有距离限制、成本低等优势，随着10Gbps以太网的应用，IPSAN存储方式得到相应的应用和发展。但以太网本身的安全性、稳定性等一些因素在制约着它的发展。 FC SAN： 网络设备及传输介质：在链路中使用光纤介质，不仅完全可以避免因传输过程中各种电磁干扰，而且可以有效达到远距离的I/O通道连接；在FC-SAN中所使用的核心交换设备-光纤高可靠性及高性能的ASIC芯片设计，在连接至主机的HBA设计中，绝大多数操作独立处理，完全不耗费主机处理资源。 并发操作能力:FC-SAN可以承接更多的并发访问用户数，当外接用户数呈大规模增长

25、趋势时，FC-SAN就显示出其在稳定、安全、以及高性能传输率等方面的优势，比较适合电子病历平台等用户快速增长的业务需求。 设备稳定性:FC-SAN由于使用高效的光纤通道协议，因此大部分功能都基于硬件来实现的，因此在大量减少主机处理开销的同时，也大大提高了整个FC-SAN的稳定性。 可扩展性:在全交换（FC-SW Fibre Channel switch fabric）的FC-SAN中，各通信终端通过FC端口登陆后来进行数据的传输与处理，而每个端口会提供专用的24位的FC端口地址（WWN）来进行数据通信，根据其地址分配策略，在FC-SW中实际可用的地址值达到1550万，因此在实际的企业级应用中，

26、完全可以满足任何规模的存储网络的建立。 可靠性:在整个系统中，除了本身系统即基于高靠的环境中外，所有设备均采用高可靠性的硬件及芯片来设计，并且系统的核心部件以及相关的所有链路等均可采用热插拔双冗余的设计，如存储子系统的冗余控制器、冗余电源等；链路可采用多路径冗余或者负载均衡等等。 可管理性:FC-SAN本身即一个开放式的独立系统，并存储和处理企业核心的数据信息，因此对其有和良好的管理与监控也至关重要。它可以提供各种方式的连接，如WEB、RS-232等；各种管理界面，如字符界面、命令行界面、GUI图形界面等；各种集中或独立的灵活管理方式，如C/S方式的集中管理、直接本地LED或者远程WEB单独监

27、控、整个存储子系统设备的集中管理与配置或单个模块的特定监控等等。 不足:FC SAN应用成本较高，需要配套的光纤交换机、每个服务器配光纤HBA卡，因此在做FC SAN规划时要充分考虑成本问题b.对比8.数据保护技术 数据的重要性不言而喻，可见数据保护技术至关重要 数据保护的核心是：建立两份或多份数据副本。 衡量数据保护的重要标准：RTO：（Recovery Time Object，恢复时间目标）是指信息系统从灾难状态恢复到可运行状态所需的时间，用来衡量容灾系统的业务恢复能力；RPO：（Recovery Point Time，恢复点目标）是指业务系统所允许的在灾难过程中的最大数据丢失量，用来衡量

28、容灾系统的数据冗余备份能力； 最佳数据保护方案：根据BC要求不同；以可接受成本为前提；以合理技术方案为手段；以RTO、RPO为考核指标；下面就介绍一些数据保护技术：a. 备份 传统的备份是指利用备份软件把数据从磁盘备份到磁带进行离线保存；1.与拷贝相比，备份方式支持每次针对增量数据进行保护、可以制定策略自动完成，并且可以对正在使用的数据（如注册表）进行保护；2.备份数据是磁带格式，不能被应用系统直接访问；在源数据被破坏或丢失时，备份数据必须由备份软件恢复成可用数据，才可让数据处理系统访问；3.备份过程中，应用系统的性能、带宽等都会受影响，有可能需要应用停机或者在业务量较小的时候进行。与业务连续

29、性矛盾突出！ 备份系统的组成： 备份软件：具体备份策略的制定、备份介质的管理及一些扩展功能的实现，都由其最终完成。如Netbackup、NetWorker、Brightstor等。主流备份软件厂家：Symantec（Veritas）主要的是高端的NetBackup和低端的Backup Exec。备份软件市场占据了40%左右的份额。EMC(Legato)公司的备份软件产品以NetWorker系列为主。CA公司的ARC Serve2000定位在低端市场，BrightStor定位中高端市场。BakBone的NetVault软件。IBMTivoli Storage Manager产品是高端备份产品，但

30、更多的适用于IBM主机为主的系统平台 磁带库：磁带库由库体、机械手、磁带机、磁带槽位和磁带等组成，是一个完全自行控制并按照备份软件的策略自动进行工作的体系。在磁带库厂商中，市场份额最大的当属美国存储技术公司StorageTek。已被SUN收购。美国先进数字信息公司(ADIC)。已被Quantum 收购。Quantum的M系列是模块化产品，可根据用户系统需求的增长灵活扩展带库的容量和性能. 备份服务器：安装备份软件的服务器端，在应用服务器端安装备份软件的客户端，按照预先制定的备份策略将数据备份到磁带/磁盘上，为了降低成本通常选用Windows PC机作为备份服务器； 备份技术基本概念 备份窗口：

31、（Backup Window）是一个时间概念，即一个工作周期内留给备份系统进行备份的时间长度。BC要求越高，备份窗口就会越小。备份窗口与BC的关系：业务连续性越高(比如7x24小时的应用)，备份窗口与业务连续性的矛盾就越突出。 全备份：是对数据的完全备份。 增量备份：是对上次全备份或者增量备份后被修改了的文件做备份；优点是备份数据量小，需要的时间短；缺点是恢复的时候需要多份备份数据，出问题的风险较大。 差量备份：是备份自上次全备份后被修改过的文件；优点是恢复速度相对较快，因为只需要两份磁带最后一次完全备份和最后一次差量备份；缺点是每次备份需要的时间较长。 备份模式 LAN备份 LAN Free

32、备份 Server Free备份 Server Less备份 磁带备份的问题 机械设备故障率高：磁带库是一个机械密集型设备，磁带库的核心部件机械手、磁带驱动器为机械易损件，本身故障率高，灰尘、潮湿等使故障不可预期，导致设备可用性差； 备份/恢复时间：抓带、加载、机械定位文件等机械动作延长等待时间，如果需要多盘磁带恢复数据，业务连续性会受到更大影响； 备份介质的安全性：磁带为非封闭介质，且磁带库中的磁带之间没有容错保护。备份业务涉及到的磁带组中任一盘磨损、卡带、霉点、粘连等，均会导致整个备份无法恢复 VTL虚拟磁带库基本原理 采用虚拟化技术将磁盘空间模拟成磁带，磁带驱动器以及机械磁带库； 虚拟磁

33、带库一般采用磁盘阵列作为后端存储设备； 支持FC接口、iSCSI接口以及SCSI接口。 虚拟磁带库设备的特点 性能大幅提高可支持接近磁盘阵列极限速度的备份/恢复速度； 免疫病毒数据安全性等同普通磁带库； 避免磁盘碎片保障性能持续性； 兼容性好标准FC、SCSI或iSCSI接口设备，兼容流行的主机设备和操作系统； 实用性好与现有磁带库应用方式一致，不用更改现有存储应用软件的管理策略，保护用户投资。 D2D2T备份（Disk to Disk to Tape） 磁盘到磁盘的备份（D2D） 磁带库、虚拟磁带库及磁盘阵列比较表 虚拟磁带库和D2D方式解决了传统磁带备份的难题即： 提高备份数据的可靠性；

34、提高备份速度，减小备份窗口； VTL可用于优化备份环境，配合磁带库完成历史归档。但是备份窗口的存在，使得应用系统仍然面临丢失一部分数据的风险，而且备份数据流对带宽的要求非常高，很难进行数据在远程或者异地的保护。更重要的是改变原来数据的格式，备份数据无法直接使用，必须通过备份软件恢复后才能使用，影响业务连续性； b. 复制 定义：是指利用复制软件/硬件把数据从一个存储区域传输到另一个存储区域（通常是逻辑卷），生成一个数据副本。 价值：主卷和复制卷被主机/存储控制识别为一个生产卷和一个备用卷，两者之间业务可以通过卷提升操作进行切换，提高可靠性；主卷在向复制卷复制数据的过程中，可以设置灵活的复制策略

35、，提高复制的效率和兼容性。 本地复制 远程复制 复制策略 策略性复制即阈值触发包括时间阈值和变化量阈值两种；时间阈值触发：生产中心的数据每隔一定的时间间隔复制一次（下图中为隔1小时复制一次），假如一个新的文件在3:50pm第一次保存，而随后3:56pm生产中心发生故障，那么这个文件将不会复制到灾备中心，因此不能被恢复；变化量阈值触发：同上一次复制相比，只有生产中心的数据变化量达到设定的阈值（例如1MB），才会将发生变化的数据复制到灾备中心去。 自适应复制生产中心产生不间断复制缓存（CDR）；数据同时写入磁盘和CDR缓存中；在缓存中数据被顺序写入而不需要经过确认。一旦CDR缓存中的数据被成功地复

36、制到灾备中心，它将把缓存中原有的数据清空。初始同步时将整个资源的数据进行复制，之后仅进行增量复制。 复制方式数据保护分析 同备份方式相比，复制技术消除了备份窗口，实现了应用系统在不需要停机的前提下对应用数据进行保护； 基于网络层的复制技术对数据的增量判断精确至硬盘Block级，只需要较小的网络带宽即可将数据传输至远程，实现异地保护； 与备份方式不同，利用复制技术保护的数据在格式上与原文件一摸一样，不需要进行格式转换的工作，就可以被应用系统访问，大大缩短了业务恢复的时间； 一般来说，采用复制方式保护的数据在恢复业务时，需要手工将复制卷提升为生产卷才能被应用系统正常调用，整个过程一般需要十几分钟，

37、在极少数情况下，业务连续性要求实现故障自动切换时，就需要采取其他技术手段来满足。 c. 镜像 定义：通过同样的I/O读写操作，在独立的2个存储区域（通常是逻辑卷）中保存相同的数据，并且可以同时进行I/O读写操作； 镜像的价值：两个镜像卷被主机/存储控制器识别为同一个生产卷，之间业务可以直接切换，提高可靠性；对镜像卷同时读操作可以提升性能。 镜像技术实现的层次 硬盘镜像（RAID1）最简单的形式是:一个主机控制器带二个互为镜像的硬盘。数据同时写入二个硬盘，二个硬盘上的数据完全相同，因此，一个硬盘故障时，另一个硬盘可提供数据。 存储逻辑卷镜像 主机卷管理软件镜像 主机RAID卡镜像 网络层镜像 镜

38、像的工作模式 同步镜像 异步镜像 同步镜像与异步镜像的区别 镜像方式数据保护分析 与复制方式相比，在服务器层和存储网络层的同步镜像技术实现了应用系统在硬件故障时的自动切换，业务连续性达到7X24小时； 存储层镜像技术受品牌和兼容性限制，往往成本很高，如果与虚拟化技术结合则会大大降低用户的总体成本； 镜像技术对带宽和时延要求很高，因此不适合在远程站点之间采用，当生产中心和灾备中心之间距离达到百公里级别时，更适合采用复制技术实现数据保护。 小结 d. CDP(快照的逻辑扩展) CDP，Continuous Data Protection，即持续数据保护。 SNIA数据保护论坛（DMF）的持续数据保

39、护特别兴趣小组（CDP SIG）对CDP的定义是：“持续数据保护是一套方法，它可以捕获或跟踪数据的变化，并将其在生产数据之外独立存放，以确保数据可以恢复到过去的任意时间点。持续数据保护系统可以基于块、文件或应用实现，可以为恢复对象提供足够细的恢复粒度，实现几乎无限多的恢复时间点。” 传统的方式只能创建、管理和恢复单个时间点的数据备份，CDP可以提供：更灵活的目标恢复点(Recovery Point Objectives -RPO)更快的目标恢复时间(Recovery Time Objectives -RTO) H3C CDP 的实现原理 CDP的实现模式比较 CDP的优势特性 恢复到任意时间点

40、：可以实现对“任意时间点（APIT，Any Point-In-Time）”的数据访问 实时可验证：备份数据可立即使用,无须恢复过程 软灾难保护 ：非硬件故障导致的数据丢失 使用灵活：由于恢复时间和恢复对象的粒度更细，所以数据恢复更加灵活 CDP数据保护技术分析 CDP是一套方法，其核心是记录数据在任意时间点的变化，从而实现无限多的数据恢复时间点。 实际环境中，根据BC要求的不同，需要实现针对硬件、软件、误操作、病毒，自然灾难等不同因素的持续数据保护，因此必须与虚拟化、远程复制、数据快照等技术配合，才能真正将CDP方案落地。 小结e. 异地容灾 随着企业规模的扩展，用户原有意识中的数据备份已经无

41、法满足关键业务对系统的可用性、实时性、安全性的需要。更重要的是备份的数据往往会因为各种因素而遭到毁坏，如地震、火灾、丢失等。异地容灾解决方案的出现则可通过在不同地点建立备份系统，从而进一步提高数据抵抗各种可能安全因素的容灾能力。 建立灾备需要考虑那些因素？ 灾备技术应用层 局限性：只针对特定的数据库应用；对应用性能的影响，与服务器OS、FS相关，异构服务器环境带来的是实施、升级和维护的难题。总体成本较高，尤其在异构服务器环境。 优势：保证数据一致性；日志传输数据量较小，缓解带宽压力；RTO、RPO分钟至小时。 代表厂商：Oracle、DB2、Sybase等。 灾备 技术主机层 局限性：对应用性

42、能的影响明显；卷层次的数据保护，对数据库等应用无法保证一致性问题；与服务器OS、FS相关，对备用服务器配置要求高，同样面临升级维护的难题；数据传输占据较大带宽；总体成本较高，尤其在异构服务器环境。对于数据库应用RTO、RPO为数小时 优势：支持异构存储系统环境 代表厂商：IBM、Veritas等。 灾备 技术存储网络层 局限性：1、简单环境下，初次成本较高；2、与其他厂商实施服务等的配合。优势：1、支持异构服务器环境；2、支持异构存储环境；3、专业数据库插件保证复制数据的逻辑一致性；4、增量复制，降低带宽要求；5、RTO、RPO为分钟级；6、长期总体成本低，不受品牌限制，为了扩展灵活主动。 代

43、表厂商：H3C、EMC、IBM等。三数字化医院存储需求分析医院对存储系统的使用主要集中医院业务系统，医院业务系统包括结构化数据和非结构化数据，从应用角度上来看结构数据大多都是记录着病人的相关信息类型的数据，非结构数据通常是一些医疗影像、文档类数据类型。两种不同类型数据对应到各自的应用系统，从而对数据的存储、安全以及性能等要求带来了差异，下面简要对存储需求进行分析。 文档库存储需求分析 大量的pdf、word等类型的文件数量，并且文档库的文件大小相对较小。 业务系统调阅文档库时，服务器对小文件的读取效率低。 随着文档库内数据的积累，当文件数量达到一定规模时，文件系统是否可以支撑。 众多的文档库内

44、pdf、word等文件的数据备份效率低，采用传统的数据备份窗口时间长。 ODS数据库存储需求分析 ODS数据库主要依靠业务系统从医疗服务、药品管理、物资管理、经济管理、 医院统计和综合管理等抓取相关数据生成一个ODS数据库。ODS数据库通常都是采用常见Oracle、SQL server等类型数据库实现数据存储，运行ODS数据库应用时，服务器与存储系统之间大多都有8KB为单位进行IO读取和写入操作，大多数业务系统对ODS数据库记录的调用模型多以随机访问为主，在医院日常业务繁忙时，ODS数据库同时对存储IO读取也是最繁忙的阶段，存储系统主要需要提供高性能同时保证ODS数据的业务处理能力。 医疗影像

45、存储需求分析 PACS系统的影像图像主要是影像文档，日常工作站并发访问量小，但是文件比较大。 医疗PACS系统中的数据保存量大，数据量增长快，医疗影像6-12个月之后大部分数据将作为归档数据，需要安全地保存和随时方便地调用，数据需要通过分级策略进行存储。 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。 随着数据量的增长，诊断工作站和浏览工作站对在线图像检索速度要求越来越高，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

46、分别考虑，有条件进行分类存储。 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，降低总体拥有成本（TCO），提高投资回报率。 PACS存储系统的设计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。四医院存储架构设计医院存储系统设计通常需要结合医院业务系统情况、日常的门诊总量、门诊业务峰值、以及影像日产生量以及保存实际等诸多因素进行考虑。结构化数例如HIS系统主要业务系统的稳定性要求高，当系统硬件发生问题到业务恢复控制在5-15分钟之内，对存储系统稳定性要求较高；非结构化数据例如医疗影像数据由

47、于每天都会有大量数据，并且电子病历系统需要对这部分数据尽显随时调阅，对数据保存周期要求较长，通常要求永久保留。1.设计原则 先进性在存储系统的设计过程中，充分依照国际上的规范、标准，存储及容灾设备采用标准的接口、规范和协议，借鉴国内外主流的网络存储备份体系结构，使用国际上成熟的模式和最新的存储及备份技术，以及业界领先的存储产品，才能使网络存储及容灾系统的建设不断地保持其技术与方案的先进性。 数据的安全性和系统的高可靠性存储系统负责完成对医院业务系统的业务连续性支持，医院应用系统对可靠性有着很高的要求。作为该系统核心的存储平台的高可靠性则更是重中之重。由于医院应用系统的整合，势必会带来数据的整合

48、，因此需要采用集中存储方式实现数据的统一存储，即所有的数据共享均集中存储于统一的SAN架构之上。数据存储在同一存储平台之上，存储平台的稳定性直接决定了业务的连续性。存储平台的任何故障会造成巨大的影响。因此存储平台的数据安全性和系统高可靠性尤为重要。为了保证数据安全，除了建立可靠的数据存储备份系统之外，可以采用先进的存储设计方案和先进的软、硬件产品。 系统的高性能存储系统要存储大量的文档库、ODS、数据仓库等数据类型,需要支持更多医院信息系统的在线业务日常正常运行要求。医院通常每天产生的数据量会很大，如何在大量数据量情况下满足医生工作站的并发访问，整个存储系统的性能也是一个非常关键的要求。而且备

49、份系统也要支持不断增加的数据流量和存储容量，以保证各种数据的及时处理和可靠的完成，这要求网络存储系统要具有足够的容量，为了及时、迅速地传送数据，网络存储设备还必须具备高速处理能力，提供高速数据链路，保证系统高吞吐能力，满足各种医院各种应用系统对数据传送带宽的需求，系统的性能应能很好的适应未来的扩充和扩展的需要。 系统的可扩展性/可扩充性医院业务系统集中数据存储的基本要求，存储系统应能支持巨大的存储容量，可以集中存储不同平台的业务系统数据，从而使医院业务系统实现数据的集中存储和集中管理。随着时间的推移、技术的发展以及环境的变化，医院业务系统的数据量会飞速增长，许多新业务系统会不断产生，因此对医院

50、建设数据存储和容灾系统的可扩展性有很高要求。需要充分考虑系统存储备份容量空间的预留，同时随着业务的发展，对存储系统的可扩展性要求仍将非常迫切。这主要表现在对存储和备份系统容量的平滑扩充以及对新的主机系统的平滑连接，以尽量减少对已有正常业务的影响。 灵活性和系统管理的简单性由于存储及数据备份系统的数据量非常大，如何有效的管理大量的数据，包括数据备份/恢复，都对存储系统的管理提出了巨大的挑战。系统管理人员需要有高效的方法实现全面的存储系统监控，包括实时数据性能监视、错误监测、错误状态识别等等。另外作为医院数据集中的存储平台，由于前端需要连接的服务器数量很多，如何在多个服务器平台之间对容量进行灵活的

51、划分和调度也是为存储系统的管理提出了巨大的挑战。 价格适中、投资合理医院建立存储及数据备份系统的经济性也是网络建设中的一个重要方面。经济性需从两个方面来考虑，首先是建立数据集中存储、容灾系统过程中的费用，同时还有系统建成后的维护费用和对投资的保护能力。在考虑使存储、容灾系统具有高性能的同时，还必须考虑投资的合理性，不能一味追求不切实际的先进性。在建设的过程中还需要考虑未来的升级能力和提供商的服务水平。另外，存储及数据备份方案除了要满足当前应用医院业务系统的需要外,还要为未来的的医院业务量发展和数据高速膨胀打下一个良好的基础，必须考虑未来整个系统应用级容灾的现实需求，方案必须可以和已经建设的信息

52、基础架构完美结合，成为统一信息基础平台。2.设计方案 小型规模的医院存储规划方案 小型规模医院存储部署通常是满足医院信息系统的数据实现基本的数据集中存储和备份需求，服务器端通过与存储网络的连接，把数据存储到磁盘阵列之上；数据安全保障通过备份服务器对业务系统数据按照指定的周期进行数据保护，通常在周一至周五夜间进行增量或者差异数据保护，周6至周日进行一周数据的完全数据保护，并把最终备份数据备份到磁带库中。 在线存储： 1.基于IP或者FC存储系统，控制器缓存大于等与4Gb 2.主存储容量至少2T，可扩展到60TB以上，可支持快照、镜像、CDP技术。3.支持在线升级软件和存储扩容 备份软件： 1.要

53、求可以支持主流操作系统、数据库、文件等数据备份。2.支持LAN-BASE、LAB-FREE等备份模式 离线存储： 1.离线存储至少4T 2.采用VTL虚拟带库或者带库的方式3.支持LTO3LTO4驱动器 中型规模的医院存储规划方案 中型规模的医院已经实现了最基本的数据集中存储和备份，需要加强业务系统业务连续性方面因素，在本地建设近线存储，通过连续数据保护方式把在线阵列的数据备份到近线阵列之上，当数据发生灾难时，可以通过近线阵列进行恢复或直接把业务切换到近线阵列，通过这种方式提升了存储系统整体的可靠性，中型规模医院已经具备一定规模的医疗影像设备数量，影像数据的长期备份和归档可以采用物理带库进行。

54、 在线存储： 1.基于IP或者FC存储系统，控制器缓存大于等与8Gb2.主存储容量至少6T，可扩展100TB以上，可支持快照、镜像、CDP技术。3.支持在线升级软件和存储扩容 近线存储： 1. 基于IP或者FC存储系统，控制器缓存大于等于4Gb，支持高速FC/SAS硬盘和低速SATA硬盘混插. 2. 存储容量最大可以扩展200TB以上，可支持快照、镜像、CDP技术和基于IP复制技术。3.支持在线升级软件和存储扩容。 离线存储： 1.采用磁带库的方式2.离线存储至少12T，存储容量最大可以扩展64TB以上3.物理带库支持至少1个机械臂、2个以上LTO4驱动器4.物理带库支持LTO3LTO4驱动器

55、 大型规模的医院存储规划方案 大型医院规模的医院对业务连续性要求更加苛刻，在要求本地数据中型有完善业务连续性保障和数据安全的同时，需要在远程建立灾备中心，通过灾备中心防止一些自然、人为等灾难因素。 在线存储： 1. 基于IP或者FC存储系统，控制器缓存大于等于32G，支持高速硬盘和低速硬盘混插，支持SSD硬盘技术2.考虑未来扩容，建议采用万兆IP或者8Gb FC存储系统3.主存储容量至少10T，可支持快照、镜像、CDP技术、基于IP复制技术。3. 支持在线升级软件和存储扩容近线 备份存储： 1. 建议采用基于万兆IP或者16Gb FC存储系统，控制器缓存大于等于16Gb，支持高速硬盘和低速硬盘

56、混插，支持SSD硬盘技术2.存储容量可以扩展64TB以上3.可支持快照、镜像、CDP技术、基于IP复制技术。4.支持在线升级软件和存储扩容 灾难备份系统： 1. 支持基于增量的备份机制2. 支持断点续传 3. 基于IP复制技术 离线存储： 1.采用VTL虚拟带库或者带库的方式2.离线存储至少20T，存储容量最大可以扩展64TB以上3.物理带库支持至少1个机械臂以上，至少2个以上LTO3LTO4驱动器，磁带槽位可以达到150盘以上。五医院存储架构实现大型规模的医院存储规划方案 要求最为严格，故主要讨论大型规模的实现。 由于 FC兼容性差、成本高昂、扩展能力差、异构化严重的问题，整个行业开始考虑将

57、FC传输技术替代为更加成熟可靠、成本更低的IP技术，以适应广域网数据应用、大规模服务器数据集中、海量数据存储等应用对新一代存储系统的要求， 选择采用S6800T存储设备 S6800T的技术亮点主要体现在采用新的硬件架构、支持企业级的SSD（Solid State Drive）硬盘、可热插拔的模块化设计、智能化的能耗控制等方面。 产品特点S6800T的主要特点主要体现在高可靠性、支持FC和iSCSI双协议、支持主机侧的集群应用、支持虚拟快照、支持LUN拷贝、支持远程复制、在线扩容、主动的故障侦测和修复能力、一键式升级、在线更换故障模块、支持多路径等方面。 支持FC和iSCSI双协议是指S6800

58、T采用FC SAN 和IP SAN 相结合的综合网络存储构架。通过FC SAN与IP SAN的无缝整合,可简化存储网络的基础架构。在发挥FC SAN 高性能优势的同时，利用IP SAN规避了FC SAN的距离限制。客户端 应用网络备份服务器LISHIS应用服务器RISPACS 通过以太网交换机连应用服务器交换机备用站点 管理服务器数据复制链路级联硬盘框 灾备中心控制框硬盘框数据中心 图二通过以太网交换机连应用服务器图一级联硬盘框 六参考文献基于电子病历的医院信息平台建设技术解决方案（征求意见稿） 基于电子病历的医院信息平台建设技术解决方案（1.0版）：第五章平台设计部分。 存储技术介绍 华为赛门铁克存储产品文档：提供存储产品详细文档资料。 S6800T 存储系统 产品文档-(V100R001_03)参考描述-硬件描述部分，了解最大存储容量，及存储系统两大组成部分：控 制框和硬盘框。