醫療衛生行業數據存儲雙活技術實現方式

陳毫博

摘 要為了實現醫院管理的科學化、現代化、數字化，適應現代化醫院的醫療、科研、教育和管理的要求，醫院的信息系統（HIS）主要以一體化的臨床系統、LIS系統、PACS系統，EIS系統、PIS系統等為基礎，共同形成全面的醫院信息管理系統。龐大的系統必然產生海量數據，對于軟件而言數據就是根本，任何操作、分析、結算都要在數據的基礎上進行，所以數據安全成為了醫院信息系統安全的重中之重。

【關鍵詞】醫療行業 數據儲存 雙活技術

作為數據載體的存儲陣列，其可靠性的重要性毋庸置疑，尤其在一些關鍵應用中，比如醫院的HIS業務系統，不僅需要單臺存儲陣列自身保持高可靠性，往往還需要兩臺存儲陣列組成高可靠的系統。一旦其中一臺存儲陣列發生故障，另一臺可以無縫接管業務。這種兩臺存儲都處于運行狀態，互為冗余，可相互接管的應用模式一般稱之為雙活存儲。

過去由于技術上的限制，傳統的雙活存儲方案無法由存儲陣列自身直接實現，更多的是通過在服務器上增加卷鏡像軟件，或者通過增加額外的存儲虛擬化引擎實現。通過服務器上的卷鏡像軟件實現的雙活存儲，實施復雜，對應用業務影響大，而且軟件購買成本較高。通過存儲虛擬化引擎實現的雙活存儲，雖然實施難度有一定降低，但存儲虛擬化引擎自身會成為性能、可靠性的瓶頸，而且存在兼容性的限制，初次購買和維護成本也不低。

隨著信息技術發展，基于存儲陣列自身搭建的雙活技術已逐漸成熟，存儲雙活技術已經被廣泛應用于各個數據中心。存儲雙活技術，不需要引入任何第三方軟硬件，直接通過兩臺同存儲陣列實現兩臺存儲的雙活工作，互為冗余。當其中一臺存儲發生故障時，可由另一臺存儲實時接管業務，實現RPO、RTO為0。這是一種簡單、高效的新型雙活存儲技術。

這是一種簡單、高效的新型雙活存儲技術，其特征是：

（1）具備雙活保護特性的兩個LUN分別位于同一數據中心不同機柜，或者位于兩個數據中心

（2）兩個LUN可同時提供給服務器訪問。

（3）兩個LUN的數據完全相同，相互保護。

存儲雙活技術是在數據鏡像技術的基礎上，進一步提升數據保護的可靠性和業務系統的連續性，實現真正的自動切換+數據零丟失。主機可以通過兩臺存儲同時進行數據讀寫，兩臺存儲可以承載不同的應用，相互鏡像。兩臺存儲在一個界面內進行統一管理，并有心跳檢測。生產卷與鏡像卷雖然是兩個卷，但兩個卷的UUID相同，服務器識別為同一個LUN。當某一臺引擎發生故障時，可自動切換至另一臺存儲，不需人工參與，整個切換過程所需時間為秒級，真正實現數據零丟失和業務零停頓。

雙活存儲系統由兩臺存儲陣列組成，分別對應存儲引擎A、引擎B。存儲引擎A和B上的卷可配置為雙活鏡像對，中間通過萬兆以太網鏈路進行高速數據同步，數據完全一致。由于采用虛擬卷技術，雙活鏡像對中的兩個卷對外形成一個虛擬卷。

對服務器而言，雙活鏡像對就是可以通過多條路徑訪問的同一個數據卷，服務器可以同時對雙活鏡像對中兩個卷進行讀寫訪問。組成雙活鏡像系統的兩臺存儲互為冗余，當其中一臺存儲陣列發生故障時，可由另一臺存儲陣列直接接管業務。服務器訪問雙活存儲系統可根據實際需要，選用FC、iSCSI方式，服務器訪問存儲的SAN網絡與數據同步的萬兆網絡相互獨立，互不干擾。

以FC SAN為例，存儲雙活的組網如圖1所示。

如圖1所示，兩臺存儲設備之間使用私有雙活網絡互連，以避免雙活IO和前端業務IO的相互干擾。

部署后，可在兩臺引擎上配置雙活鏡像對。雙活鏡像對的兩個LUN分別位于引擎A和引擎B，其容量完全相同，同時，為了便于管理，名稱完全相同。兩個LUN的鏡像角色分為主LUN和鏡像LUN，可同時分配給客戶端服務器訪問。客戶端服務器登錄引擎A、引擎B后，通過多路徑軟件會把鏡像對的兩個物理LUN識別為同一個LUN，即，該LUN同時具有兩臺存儲設備的路徑，在任一臺存儲設備出現雙點故障時，另一臺存儲設備都能繼續提供存儲服務，客戶端服務器上業務可實現無縫切換，從而保證業務連續性。

雙活鏡像對通過私有雙活網絡進行數據傳輸。部署雙活鏡像對時，將觸發主LUN到鏡像LUN的數據同步，同步過程中，主LUN和鏡像LUN可繼續訪問，其不影響主LUN上已有數據；同步完成后，雙活鏡像對將變成已同步狀態，客戶端服務器上新數據將同時寫入主LUN和鏡像LUN。在正常運行過程中，因為引擎關機/重啟、鏈路中斷等，導致主LUN和鏡像LUN數據存在差異時，在設備恢復正常時，將立即觸發數據同步，把差異數據進行同步，以保證雙活鏡像對的兩個LUN中數據完全一致。

雙活存儲可以和復制快照功能一起構建功能更為豐富的解決方案。比如引擎A上LUN-1和引擎B上LUN-1部署雙活鏡像對，同時，還可以為引擎A上LUN-1或引擎B上LUN-1啟用快照功能，為數據提供多時間點保護，以避免“軟災難”發生導致數據丟失；或者啟用復制功能，把數據在異地災備中心創建副本，這樣即使本地發生“硬災難”導致生產中心數據丟失，也可以通過災備中心中數據副本恢復數據。

針對路徑故障、主存儲掉電、鏡像存儲掉電三種典型故障，雙活存儲的解決方式；

1 路徑故障

數據庫寫入過程中，如果引擎A所有光纖線失效，流量會切換到引擎B，此時鏡像LUN同步數據到主LUN，一旦路徑恢復，流量又會切換到主LUN，如圖2所示。

2 主存儲掉電

數據庫寫入過程中，如果引擎A掉電，鏡像LUN自動反轉成主LUN，流量切換的引擎B，待引擎A啟動完成后，引擎A的LUN變成鏡像LUN，引擎B的主LUN同步數據到鏡像LUN，如圖3所示。

3 鏡像存儲掉電

數據庫寫入過程中，如果引擎B掉電，流量仍然走引擎A主LUN，待引擎B啟動后，同步數據到鏡像LUN，如圖4所示。

在醫院的數據中心建設中，存儲雙活技術，在數據可靠性和業務連續上的表現較好，而且投資成本低，方案實施簡單，不需第三方軟硬件，對前端主機的性能沒有影響，而且通過引擎之間的負載均衡，還能夠提升整個存儲系統的數據讀寫效率，構建了新一代智能、高效、統一的存儲平臺，保障了從基礎數據、業務數據到測試數據高效的讀寫性能、資源的彈性部署和高擴展性。實現了前端業務數據的集中可靠存儲和數據有效管理。在多業務平臺共存、大量數據并發訪問和管理的環境下，有效確保了業務系統的連續性，大幅度提升了業務系統的響應能力。簡化了技術服務部門的日常維護管理，提高了醫院系統運營效率、服務水平和信息部門服務能力。

作者單位

杭州市五云山療養院信息中心 浙江省杭州市 310000