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【導(dǎo)讀】整體業(yè)務(wù)全部遷移到到云端是個(gè)復(fù)雜而龐大的工程，一定要有前期的充分調(diào)研，明確的需求定位，與云端廠商和系統(tǒng)廠商的充分交流溝通。即便如此在遷移的過程中仍舊會(huì)遇到各種預(yù)料不到的問題，本文結(jié)合某醫(yī)院云端遷移項(xiàng)目，分享了項(xiàng)目建設(shè)過程中面臨的技術(shù)問題和解決方案。

某省級(jí)綜合三甲醫(yī)院，開放床位 3092 張，開設(shè)住院病區(qū) 78 個(gè)，設(shè)有 38 個(gè)臨床科室， 15 個(gè)醫(yī)技科室。2019 年，醫(yī)院完成年門急診量 250.7 余萬人次，出院 11.9 余萬人次，完成手術(shù) 3.5 萬臺(tái)，平均住院日 8.8 天，屬于中等規(guī)模的大型三甲醫(yī)院。醫(yī)院建設(shè)有 2 個(gè)機(jī)房，分別位于兩棟不同的大樓中通過光纖相連接，院內(nèi)共有 45 個(gè)各類信息系統(tǒng)，共有實(shí)體服務(wù)器及虛擬化服務(wù)器 200 余臺(tái)。2019 年，根據(jù)省衛(wèi)建委要求，所有醫(yī)療機(jī)構(gòu)不建議新建機(jī)房，所有服務(wù)都應(yīng)遷移至云端，至此醫(yī)院決定將院內(nèi)所有系統(tǒng)遷移至云端。

經(jīng)過調(diào)研分析后，選擇國(guó)內(nèi)大型 ISP 商，距醫(yī)院 15 公里外的核心機(jī)房中構(gòu)建一個(gè)私有云，共需約 8 架 4KW 機(jī)柜，含 9 臺(tái)計(jì)算節(jié)點(diǎn)服務(wù)器和 10 臺(tái)存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)服務(wù)器、 4 臺(tái)管理監(jiān)控服務(wù)器、 4 臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)物理服務(wù)器、 1 臺(tái)災(zāi)備前置機(jī)服務(wù)器、 2 臺(tái)集中式雙活存儲(chǔ)、 2 臺(tái)光纖交換機(jī)，配套網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 2 臺(tái)四槽位核心交換機(jī)，萬兆交換機(jī) 4 臺(tái)、千兆交換機(jī) 3 臺(tái)，并附有等保涉及的安全設(shè)備一并規(guī)劃，安全設(shè)備將按照等保三標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一建設(shè)。項(xiàng)目在建設(shè)過程中面臨的技術(shù)問題和解決方案如下。

一、 網(wǎng)絡(luò)問題

1） 端口管控：醫(yī)院計(jì)劃與云機(jī)房用 40G 帶寬 4 路光纖專線連接。出于安全考慮，與云端的所有連接都要經(jīng)過端口管控。醫(yī)院經(jīng)過十幾年信息化的發(fā)展，也有著自己原本的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，因?yàn)樽隽藘?nèi)外網(wǎng)隔離，所有院內(nèi)系統(tǒng)都是在內(nèi)網(wǎng)中傳輸，只需要設(shè)定好 IP 地址就不需要考慮端口的問題。經(jīng)過云端的端口管控，所有的信息系統(tǒng)都要對(duì)端口進(jìn)行整體測(cè)試。私有云的底層架構(gòu)中網(wǎng)卡的所有配置需要在底層運(yùn)維人員的修改處理，所有網(wǎng)卡地址的修改都伴隨著端口的統(tǒng)一管理，遷移后要與開發(fā)廠商共同協(xié)調(diào)各類端口。對(duì)于這個(gè)復(fù)雜的工作，整個(gè)遷移項(xiàng)目中采用初期調(diào)研，詳細(xì)記錄好所有系統(tǒng)及設(shè)備的端口使用情況，在云端先建立測(cè)試機(jī)，與廠商協(xié)同測(cè)試好相應(yīng)網(wǎng)卡及端口配置，在系統(tǒng)測(cè)試成功后再進(jìn)行遷移。

2）防火墻設(shè)置：信息系統(tǒng)上云后，所有數(shù)據(jù)將通過醫(yī)院內(nèi)的防火墻和云端的防火墻，防火墻的型號(hào)、支持的功能都有不同。醫(yī)院內(nèi)部因?yàn)闅v史原因，造成的復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，醫(yī)院內(nèi)網(wǎng) 190.1.240.0/20 網(wǎng)段的地址分布在 vlan1 與 vlan80 內(nèi)，由于內(nèi)網(wǎng)啟用了 mux-vlan ，功能院內(nèi)內(nèi)網(wǎng) vlan1 與 vlan80 的 190.1.240.0/20 網(wǎng)段內(nèi)可以二層互通。隨著業(yè)務(wù)逐步遷移至云端（ vlan80 的部分業(yè)務(wù)），造成院內(nèi) vlan1 中的 IP 地址無法與云端 vlan80 的地址進(jìn)行二層通信，給正常業(yè)務(wù)造成影響。解決方案是醫(yī)院內(nèi) vlan1 發(fā)起的流量訪問至云端 vlan80 主機(jī)時(shí)，在云端核心交換機(jī)與防火墻對(duì)接鏈路的入接口上，配置基于源、目標(biāo) mac 地址的 vlan 映射。根據(jù)訪問源、目 mac 地址，將 vlan1 內(nèi)源主機(jī)的 mac 與訪問到目的業(yè)務(wù)的虛機(jī)的 mac 進(jìn)行匹配，并將該流量進(jìn)行 vlan tag 映射，將 vlan1 轉(zhuǎn)換 vlan80 ，達(dá)到 vlan1 與 vlan80 互通需求。

1）服務(wù)器的配置：項(xiàng)目開始初期，云端廠商做了大量的前期調(diào)研。整理了醫(yī)院現(xiàn)有系統(tǒng)使用的 CPU 、內(nèi)存、存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)庫(kù)等相關(guān)信息。醫(yī)院原有的無論實(shí)體機(jī)還是虛擬機(jī)都是按照 CPU 核數(shù) 1 ：1 比例的配置，遷移至云端后，因?yàn)樵朴?jì)算資源調(diào)配的靈活性， CPU 核數(shù)并非按照 1 ：1 比例配置。初期云端廠商使用 6 臺(tái)服務(wù)器做虛擬化計(jì)算資源，院方認(rèn)為醫(yī)院內(nèi)的信息系統(tǒng)比較復(fù)雜，有些應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)資源的需求量很高，云端如果按照 1 ：3 的虛擬 CPU 核數(shù)將無法達(dá)到院內(nèi)需求，甚至影響醫(yī)院未來信息化發(fā)展。通過與云端廠商的討論研究，最終云端廠商同意將計(jì)算節(jié)點(diǎn)服務(wù)器由 6 臺(tái)增至 9 臺(tái)，并把虛擬 CPU 核數(shù)的虛擬比例由 1 ：3 降低至 1 ：2 ，為此擴(kuò)容工作將工期多拖延 2 個(gè)月。

2）操作系統(tǒng)的安裝：醫(yī)院現(xiàn)有服務(wù)器有實(shí)體的、有使用 ctrix 為底層的 XEN 構(gòu)架的虛擬機(jī)。而云端使用的是使用 openstack+KVM 做虛擬機(jī)的構(gòu)架。整體遷移方案時(shí)采用在云端重新安裝操作系統(tǒng)、重新部署應(yīng)用和安裝數(shù)據(jù)庫(kù)，這樣在將醫(yī)院系統(tǒng)遷移至云端就存在很多問題，一些常用的操作系統(tǒng)可以通過直接安裝來解決，而院內(nèi)虛擬機(jī)環(huán)境中有些系統(tǒng)是定制化的系統(tǒng)， openstack 支持 qCOW2 格式的虛擬機(jī)， XEN 架構(gòu)只有 ova 或 ovf 格式的虛擬機(jī)，面對(duì)這樣的定制系統(tǒng)時(shí)，如果原始系統(tǒng)安裝鏡像 iso 不能很好的轉(zhuǎn)換成 qCOW2 格式，那么服務(wù)器的基本安裝都存在問題。醫(yī)院在遷移中就遇到因操作系統(tǒng)無法安裝，導(dǎo)致一個(gè)重要的系統(tǒng)遲遲不能遷移，后來由云端廠商進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)才解決此問題。

3） 數(shù)據(jù)的遷移：能夠保證遷移數(shù)據(jù)完整性和一致性的整機(jī)遷移需要通過停機(jī)后才可以遷移，而因?yàn)獒t(yī)療行業(yè)的特殊性，業(yè)務(wù)系統(tǒng)的運(yùn)行不能中斷，醫(yī)院也存在各類占用極大空間的數(shù)據(jù)，使得整體遷移并不能通過短暫停機(jī)來實(shí)現(xiàn)。

經(jīng)過論證最終遷移使用的方案就是在源服務(wù)器和目標(biāo)服務(wù)器同時(shí)安裝數(shù)據(jù)遷移代理軟件，通過建立好互通的網(wǎng)絡(luò)鏈路，架設(shè)一臺(tái)用于遷移數(shù)據(jù)的控制服務(wù)器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸校驗(yàn)。首先在云端建立全新目標(biāo)機(jī)虛擬機(jī)，安裝相同的操作系統(tǒng)、預(yù)留相同的磁盤空間、部署相同的環(huán)境，根據(jù)不同應(yīng)用系統(tǒng)要求在后臺(tái)傳輸目標(biāo)服務(wù)器所需要數(shù)據(jù)，待數(shù)據(jù)傳輸完成經(jīng)過校驗(yàn)后，將源服務(wù)器暫時(shí)停機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)導(dǎo)出通過遷移代理傳輸至目標(biāo)服務(wù)器，目標(biāo)服務(wù)器將數(shù)據(jù)庫(kù)導(dǎo)入恢復(fù)，將網(wǎng)絡(luò)配置更改后關(guān)閉源服務(wù)器，啟用新服務(wù)器。數(shù)據(jù)遷移的過程中一定要注意以下原則，以防目標(biāo)服務(wù)器不可用時(shí)產(chǎn)生臟數(shù)據(jù)。

1. 確保業(yè)務(wù)系統(tǒng)平穩(wěn)順利遷移為最根本原則。

2. 在遷移工程中，不進(jìn)行任何系統(tǒng)架構(gòu)的調(diào)整或變更，以避免項(xiàng)目交叉導(dǎo)致的業(yè)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)。

3. 制定相應(yīng)的遷移方案，確保宕機(jī)時(shí)間可控。

4. 需要對(duì)遷移前后的應(yīng)用服務(wù)器性能進(jìn)行對(duì)比分析，保證資源利用率的合理性以及 IOPS 要求。

三、 存儲(chǔ)

醫(yī)院的存儲(chǔ)基本是用服務(wù)器自帶硬盤（包括 SAS ， SATA 和 SSD ）和多個(gè)品牌型號(hào)的集中存儲(chǔ)。云端使用的是 Ceph 存儲(chǔ)，使用大量服務(wù)器插滿硬盤做分布式存儲(chǔ)，這樣不同的存儲(chǔ)方式也帶來不同的問題。Ceph 本身就是分布式存儲(chǔ)構(gòu)架，優(yōu)勢(shì)在于能夠動(dòng)態(tài)地伸縮、再均衡和修復(fù)，醫(yī)院內(nèi)系統(tǒng)應(yīng)用的復(fù)雜導(dǎo)致存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的格式差異非常大，如有需要實(shí)時(shí)讀取的小碎片 XML 文件，也有體積巨大的 DCom 影像文件，而且不同的系統(tǒng)對(duì)文件存儲(chǔ)響應(yīng)時(shí)間要求也不同。項(xiàng)目初期時(shí)是使用 SAS 和 SATA 硬盤作為存儲(chǔ)，院方與云端廠商提出不同系統(tǒng)的 IO 需求時(shí)，云端廠商使用 SSD 硬盤擴(kuò)容，用于影像系統(tǒng)這類對(duì) IO 要求較高的系統(tǒng)。

四、 災(zāi)備

當(dāng)醫(yī)院的所有信息系統(tǒng)遷移至云端后，所有的業(yè)務(wù)都通過光纖專線進(jìn)行傳輸。盡管有 4 條專線，但仍舊存在光纖故障導(dǎo)致醫(yī)院業(yè)務(wù)停滯的可能。

基于以上考慮，這次遷移后將對(duì)醫(yī)院原有服務(wù)器進(jìn)行充分利舊，做成一個(gè)緊急災(zāi)備機(jī)房，將核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)在醫(yī)院內(nèi)做應(yīng)用級(jí)備份。當(dāng)線路出現(xiàn)故障時(shí)第一時(shí)間能夠啟用醫(yī)院內(nèi)的災(zāi)備應(yīng)用，保障醫(yī)院所有業(yè)務(wù)的正常運(yùn)行。

本次信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)備份均采用網(wǎng)絡(luò)方式進(jìn)行數(shù)據(jù)備份，根據(jù)醫(yī)院需求本次數(shù)據(jù)備份數(shù)據(jù)量共計(jì) 100TB ，容災(zāi)數(shù)據(jù) 15TB 。初期要分別對(duì)院內(nèi)所有需求進(jìn)行容災(zāi)和備份的業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)研并定級(jí)，在制定完善調(diào)研表后，其中 HIS 、 LIS 等核心系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)保護(hù)， PACS 系統(tǒng)業(yè)務(wù)自身為冗余互備模式，不需要使用容災(zāi)系統(tǒng)，只需對(duì)部分?jǐn)?shù)據(jù)做定期備份。根據(jù)對(duì)各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的定級(jí)，確定每臺(tái)服務(wù)器的災(zāi)備策略，并與各業(yè)務(wù)系統(tǒng)廠商確認(rèn)要備份的文件目錄和業(yè)務(wù)類型，如數(shù)據(jù)庫(kù)或普通文件等，在災(zāi)備策略中進(jìn)行配置。根據(jù)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的要求配置對(duì)應(yīng)的備份策略和數(shù)據(jù)保留策略，啟動(dòng)容災(zāi)備份服務(wù)，對(duì)核心系統(tǒng)（如 HIS ， EMR ， PACS,LIS, 集成平臺(tái)等）建立應(yīng)用級(jí)災(zāi)備，保證因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)問題連接中斷時(shí)在院內(nèi)原有系統(tǒng)可以順利接管。

五、 結(jié)語(yǔ)

整體業(yè)務(wù)全部遷移到到云端是個(gè)復(fù)雜而龐大的工程，一定要有前期的充分調(diào)研，明確的需求定位，與云端廠商和系統(tǒng)廠商的充分交流溝通。即便如此在遷移的過程中仍舊會(huì)遇到各種預(yù)料不到的技術(shù)問題，所以當(dāng)決定系統(tǒng)整體遷移的時(shí)候，務(wù)必規(guī)劃好工期進(jìn)度以及軟硬件的需求，充分考慮好未來的擴(kuò)容的需求，內(nèi)外網(wǎng)互訪，安全管理，災(zāi)備等方面內(nèi)容。