一、医疗IT业务的宏观发展
近年来，随着医疗卫生行业信息化体制改革的快速发展，信息化技术作为医改支撑依托的作用越来越大。特别是随着基本公共卫生服务的均等化发展和体制机制改革的建设发展。更细分的诊疗需求，衍生出了信息化的业务需求。随着信息化业务的需求呼声越来越大，提高病人就医的效率及医疗对应的社会保障，是医院信息化发展的重要方向。病人的挂号、就诊、开药、住院、报销等一系列就医操作，都需要繁杂的业务系统及数据作为支撑。所以现在医疗行业早已进入了“医疗大数据时代”，大数据应用代表医疗行业工作的发展方向。医疗大数据是时代特征，应加强数据中心的建设，构建医疗大数据平台。实现不同地区、不同部门、不同疾病的资源共享与业务协同，是整个医疗IT业务发展的本质需求。
纵观整个医疗IT业务的发展，大致分为4个阶段：
（1）管理信息化：是医院信息化建设的最初阶段，主要围绕HIS系统，以挂号、收费等为主要业务进行建设，让医院在管理及运营方向集中发力。各科室的临床业务系统较为独立，没法集中管理和运营。在这个阶段，各系统相对独立，且主要在管理侧围绕就医效率方向进行IT建设，数据上更多是以结构化数据系统的建设。
（2）临床信息化：在这个阶段，IT业务系统的发展从最初的管理方向切换到医疗技术方向，服务于临床医生及护理人员。如PACS、EMR系统，以电子病历、影像等为主要业务进行建设。医院的集成平台也在这个阶段开始建设，为各业务系统的互联互通进行技术铺垫。互联网医疗业务和新型技术系统也在这个阶段开始尝试。
（3）信息集成化：在这个阶段，医院业务的互联互通、医疗数据的统一整合、数字化就医的高效决策是这个阶段建设的首要目标。HIS系统不再像最初阶段只负责挂号、收费等基础业务，更偏向于医院的一体化核心管理业务，涵盖了挂号、分诊、医嘱、护理等业务，将这些业务高度集成。如何闭环问诊和提高效率是信息集成化要解决的问题。医疗大数据的初步形成就在这个阶段。整个国家的医疗卫生建设针对医院也开始设计一系列的医疗建设标准，如电子病历评级等。
（4）医疗智慧化：是当下大部分三级及以上医院建设的目标，在这个阶段，业务集成程度高，数字化医疗已成为常规的诊断方式。在这个阶段更多注重业务系统和当下大数据、AI、IOT、5G技术的有机结合。通过AI实现辅助诊断、健康管理促进、医疗科研等技术创新和落地。且就医的范围不再仅限于医院当中，跟随国家地区医联体的发展，形成了智慧化的医疗集团。
根据医院IT业务的发展要求，结合《全国卫生信息化发展规划纲要》规划要求，医院在进行业务系统改造升级时，需要稳定且高效的业务支撑平台作为保障。利用云计算等技术方式和手段，为医院提供信息化发展的平台，通过超融合构建云化数据中心。
二、医院云化数据中心的发展阶段与政策驱动
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从发展阶段上来看
第一阶段——传统架构数据中心
在这个阶段的数据中心，是一个繁杂硬件堆积的数据中心，主要的特点如下：
▪️ 设备割裂——单个硬件承载单个业务系统
▪️ 运维繁琐——单个设备或业务需要单独管理，故障难排查
▪️ 厂商异构——服务器、网络、安全等设备由不同厂商提供
▪️ 资源利用率低——硬件的存储、计算资源利用不充分
▪️ 项目周期长——从市场调研，到预算规划，到硬件采购，到部署上线，需要半年到一年左右的时间
▪️ 无冗余性——业务没有冗余机制，出现问题恢复较慢
为了解决这些传统架构的问题，就出现了计算资源虚拟化的第二个建设阶段，以VMware为代表的服务器虚拟化。
第二阶段——虚拟化架构数据中心
相对于传统数据中心的架构，虚拟化架构把数据中心当中的计算资源作为一个资源池，后置集中存储，采用SAN架构的方式进行组网，不仅解决了资源利用率的问题，同时也减轻了运维的负担。
相对于传统数据中心基础架构而言，具有以下优点：
▪️ 计算资源虚拟化——硬件服务器通过虚拟化技术进行计算资源的整合，形成了计算虚拟化资源池，用于业务承载
▪️ 统一管理——在虚拟化平台实现对虚拟机的统一管理及维护
▪️ 横向灵活扩展——计算资源不够，可以直接补充硬件服务器进行横向计算资源拓展
▪️ 高可用性——内部业务平台出现故障，可快速通过虚拟化平台新建虚拟机拉起业务
▪️ 提升资源利用率——计算资源充分利用，需要多少，取多少，可弹性伸缩
▪️ 降低能源消耗——通过平台化建设，降低服务器数量进而降低能耗
相对应的发展瓶颈在于：
▪️ 网络、虚拟化平台、共享存储的运维依然相对繁琐
▪️ 共享存储的高昂投资，存储扩容较难，不利于长期发展
▪️ 网络、存储的厂商较为异构、需要独立管理，出现问题故障难排查
▪️ 共享存储成为业务可靠性的新隐患，存储设备一旦故障，业务因无法读取数据而停摆
第三阶段——超融合架构的云化数据中心
所有医疗业务的快速发展，仅仅靠服务器虚拟化已经无法满足需求。无论是资源的扩展能力，还是自动化运营的能力，都需要数据中心从传统服务器虚拟化架构向“超融合”架构过渡。
超融合数据中心架构通过X86/ARM等通用服务器和二层交换机的连接，将网络功能、计算功能、存储功能全部虚拟化，一套超融合服务器组建的数据中心满足传统数据中心硬件堆积所完成的全部功能，诸多管理功能一并融合在超融合架构数据中心当中。超融合主要特点为下：
▪️ 计算资源虚拟化——硬件服务器通过虚拟化技术进行计算资源的整合，形成了计算虚拟化资源池，用于业务承载；
▪️ 网络虚拟化——传统架构需要的SAN网络以虚拟化的形式集成在超融合当中，通过虚拟化平台进行虚拟网络的搭建；
▪️ 存储虚拟化——采用分布式存储架构，一份数据在不同物理主机上存有总共2-3份，确保单台主机或者单块磁盘故障不影响整体业务；
▪️ 统一运维——整个数据中心通过虚拟化平台进行运维保障，不再单独管理网络、业务、存储；
▪️ 节约成本——一套超融合平台集成了计算、网络、存储能力，相对于传统架构大大节约了建设成本；
▪️ 扩容简易——直接新增物理服务器和超融合软件就能扩容整个平台资源。
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从医疗政策上来看
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2019年国家卫健委发布《医院智慧服务分级评估标准体系》，2021年3月国家卫健委签发《医院智慧管理分级评估标准》，医院信息化建设围绕标准化的数据针对管理、诊疗、服务开展多项应用辅助管理、决策，如BI院长驾驶舱、临床辅助决策等。另一方面，国家发布《互联网+健康医疗》政策推动线上诊疗的加速，鼓励慢性病患者二次就诊可以在线上就诊，开出电子处方，互联网医院将成为线下诊疗重要补充手段。国家政策明文要求三级医院要在2020年之前达到互联互通成熟度评测四级，医疗集成平台是帮助医院通过四级的必备条件。而医疗集成平台也是医院过电子病历五级的明确建设内容，随着新版《国家医疗健康信息互联互通标准》2020版正式发布，虚拟化、云计算成为四级甲等测评项。
从发展趋势结合行业政策的角度上来看，超融合架构是当前医院主流的数据中心建设方式。医院应以超融合架构构建医院云化数据中心。
三、威努特超融合系统助力医院云化数据中心建设
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医院数据中心发展存在的瓶颈
从医院自身的数据中心发展角度上来分析，随着业务的增多，行业建设标准的完善，传统的数据中心发展暴露出一定的局限，主要发展痛点如下：
资源孤岛：传统的医院数据中心架构可能包含独立的服务器、存储和网络设备，这些资源之间缺乏有效的整合，容易形成资源孤岛，导致资源利用率低下，增加管理复杂度和成本。
管理复杂性：分离的硬件和软件产品需要单独的管理界面和工具，这会增加医院信息科运维的负担，尤其是在故障排查和日常运维方面，需要更多的人力和时间。
扩展困难：在传统架构下，增加计算或存储资源往往涉及复杂的规划和实施过程，可能需要停机时间，影响业务连续性。
高可用性问题：如果医院的业务平台不具备适当的冗余和容灾措施，传统架构下的单点故障可能会导致数据丢失或服务中断，这对于需要高度可靠性的医疗业务来说是不可接受的。
成本效率低：传统数据中心可能需要更多的物理空间、电力和冷却资源，这不仅增加了初期投资，还会导致运营成本居高不下。
安全性和合规性挑战：分散的资源和数据存储可能难以统一监控和保护，增加了数据泄露的风险，尤其是面对严格的医疗数据隐私法规，如《中华人民共和国数据安全法》。
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威努特超融合系统简介
威努特超融合系统部署架构图
威努特超融合系统是一套基于服务器架构的通用型云操作系统，具有软硬件解耦、应用优化、支持混合业务负载等特点。威努特能够为企业提供高性能、高可用、高效率及易于安装维护的IT基础设施平台，加速医院上云进程，为推动医疗数字化转型提供完整的一站式私有云方案。
威努特超融合产品架构图
通过架构图能够清楚了解威努特超融合系统的产品特性，下面将从底层的硬件设施到顶层的业务平台逐层分析：
硬件设施：威努特超融合软件适配广泛，支持国内外的X86/ARM主流服务器，其次针对智算场景，也有GPU的适配，除超融合自身存储以外也支持与常规外置存储的对接。
核心组件：包含了计算虚拟化、存储虚拟化、网络虚拟化三大模块，涵盖云化数据中心的优势功能。
管理平台：主要分为运维和管理2大模块。在运维中集成了很多智能运维技术，如一建巡检、一件资源优化等。在系统管理模块，更多集成平台管理能力，如站点配置，软件授权管理中心等功能模块。
业务场景：包含当前主流的XC改造场景、Vmware替代场景、容灾场景、应用场景等。
物理部署架构图
根据医院业务量进行评估后，部署威努特超融合一体机进行业务承载，万兆交换机进行融合网络组建。通过建设之后形成资源统一的业务承载平台，以此来承载HIS、LIS、PACS、EMR等各类业务系统。使用云管平台对计算、存储、网络等所有资源进行统一的调度，实现整体业务的自动化编排以及可视化管理。
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威努特超融合系统产品特点
▪️ 从硬盘级到站点级业务保障能力
针对医院核心的业务系统，威努特超融系统合帮助医院提高从硬盘级到站点级的容灾能力。威努特超融合系统从硬盘层面通过数据的副本机制保障数据冗余，通过数据完整性校验保障写入数据可靠。在物理节点层面，支持虚拟机故障自动重建，保障业务连续性。在站点层面，支持超融合集群双活和容灾，保障医院业务的可靠性。
▪️ 按需定义业务VM副本数
针对不同的医疗业务系统，威努特超融合系统可以根据医院业务的重要程度设定不同的业务保护策略，重要性高的医院业务（如HIS）可以设定3副本策略和数据重建优先级。当医院业务遇到故障时，可以使用不同的业务保护策略进行数据保护。
▪️ vNUMA加速业务性能
针对医疗业务数据库场景，或对IO性能要求高的业务场景，威努特超融合系统通过NUMA内存通道技术将业务的处理性能大大提高，降低CPU和内存的通讯延迟，当计算量增加的时候，优先调用本地内存进行指令缓存来保障业务虚拟机的处理性能，满足医院高IO业务的运行需求。
▪️ 基于业务应用的存储性能优化
针对不同的医院业务系统，威努特超融合系统支持存储通道按照医院业务种类及数量进行划分，并且每一个通道支持设定IO阈值，保障当出现另一医院业务占用大量IO处理资源时，其余业务不受其影响，确保计算资源通道合理利用。
▪️ DRS资源动态调用
针对潮汐类医院业务，威努特超融合系统支持动态资源调整功能，周期性地检测一个或多个聚合组内节点负载情况，如果不平衡，在不中断系统的情况下通过将虚拟机从CPU或者内存利用率比较高的物理主机迁移到利用率比较低的物理主机上，从而保障各个物理节点资源利用的平衡。
▪️ 更直观的展示：监控大屏与集群健康巡检
在医院的云化改造中，集中业务管理平台是非常关键的技术体现。威努特超融合系统通过大屏展示能力可以充分了解各虚拟机的资源动态、性能动态、告警动态等，帮助运维人员通过可视化大屏了解业务实时的健康程度。其次，威努特超融系统合支持全业务健康程度的一键巡检，监测内容包含资源巡检、平台系统巡检、硬件巡检、网络巡检等，帮助运维人员通过简单的一键按钮，就可以得到超融合平台及所有业务的问题分析报告及健康评分。
▪️ 资源告警：提前预防故障风险
医院通过超融合云化改造，多种检测机制保障医院业务系统稳定运行。威努特超融合系统支持集群、物理节点、存储、业务主机层面的主动故障检测及告警。告警的方式可以通过邮件或者钉钉进行推送，保障了告警的实时性。
四、总结
相比于传统架构的建设方式，医院通过部署威努特超融合系统建设数据中心提高了硬件资源的利用率，并且通过统一管理平台提高业务运维效率。在能耗方面，超融合架构所需能耗相对传统架构降低30%，综合下来在整体业务平台上的建设总成本降低40%；在业务管理方面，超融合架构简化了管理流程，降低了业务上线的复杂度；在扩容改造方面，只需横向添加X86服务器就可以实现性能和容量的线性扩展；在数据保护方面，通过分布式跨节点多副本以及定时备份技术可以实现数据安全可靠；在虚拟化方面，虚拟化技术与生俱来的HA、DRS等技术特性降低了由物理节点故障导致业务中断的风险。总体来讲，通过部署威努特超融合系统，医院一方面可以满足业务系统平台后期国产化的替代需求，另一方面可以保障并提升医院业务系统的稳定性及安全性。
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?发表于：中国 北京
