自贡市第一人民医院：超融合与 SKS 承载 HIS 等核心业务应用，加速国产化与云原生转型

news2024/10/5 19:10:47

自贡市第一人民医院始建于 1908 年，现已发展成为集医疗、科研、教学、预防、公共卫生应急处置为一体的三级甲等综合公立医院。医院建有“全国综合医院中医药工作示范单位”等 8 个国家级基地，建成高级卒中中心、胸痛中心等 6 个国家级中心。医院日门诊量 5500 人，年门诊量 200 万人。

国产化与业务发展亟需更加稳定可靠的 IT 基础架构

医院的 HIS、EMR 等作为核心业务系统，其稳定运行关乎患者的看病效率和生命安全。经过长期论证，同时综合考虑医疗行业国产化要求，自贡市第一人民医院计划基于全栈超融合技术架构进行基础架构国产化和云原生转型。

自贡市第一人民医院信息中心主任王蔚认为在选择超融合技术与厂商时，需要综合考虑多种因素。

国产化改造要求：此前国家制定了“2+8+N”的信创三步走战略，医疗行业作为国家的 8 大关键行业之一，其信息系统的国产化改造逐步提上日程，超融合架构敏捷弹性的特点可以在国产化转型中起到良好的过渡作用。
技术风险遭遇挑战：未知的系统漏洞为信息安全带来潜在风险。医疗行业作为信息安全的重要一环，更要加强安全保护。
业务发展需要：在医院的信息化建设过程中，存在无限制规模化、资源超分浪费、运维复杂化、产品版本迭代周期长、升级造成业务停机等问题。同时，医院正值建设内自同城医疗中心的战略机遇，亟需一套可支撑微服务架构应用体系的云原生数字底座，支撑医院高质量发展。

在国产超融合厂商中，自贡市第一人民医院认可 SmartX 超融合产品的性能、稳定性以及专业的本地化服务能力。SmartX 超融合以其自主研发的分布式块存储为核心，在金融、医疗等头部客户的生产环境得到长期检验，具备企业级高可靠高可用特性，以端到端性能优化保障 HIS、EMR 等核心业务的稳定运行。

同时 SmartX 提供生产级 Kubernetes 构建与管理服务产品 SMTX Kubernetes Service （简称 SKS），可自动创建多台虚拟机以构建高可用的 K8s 集群；内置 SmartX 生产级分布式存储和 CSI（容器存储接口）插件，可为有状态应用提供稳定、高性能的持久卷；通过 SmartX 网络与安全产品和 CNI（容器网络接口）插件，能够以扁平化的方式实现虚拟机和容器的互联互通以及统一的网络安全策略管理，满足虚拟化和容器共存的使用场景。

从应用改造到基础设施升级，逐步完成国产化与云原生转型

当前医疗业务应用系统缺乏相关软硬平台的适配测试，也未形成完整成熟的产品生态链。面对众多产品，选择和搭配的工作量与难度较大。基于业务现状，自贡市第一人民医院信息化主任王蔚认为需要通过先应用改造、后基础设施的两次解耦的模式进行改造，即先采用操作系统进行应用适配改造，以低成本完成操作系统升级工作，然后底层基础设施通过超融合基础架构实现整个体系的升级替换工作。

基于 openEuler 完成应用容器化改造

依靠 openEuler 的稳定性、安全性等优势，自贡市第一人民医院同医疗应用厂商采用应用容器化方式，完成与 openEuler 之间的解耦，让应用拥有各自的文件系统、CPU、内存、进程空间，最大限度减少与底层软硬件的关联，不依赖于特定的硬件配置和操作系统。该方式能屏蔽底层异构基础设施的复杂性，弱化对硬件辅助虚拟化技术的依赖，解放操作系统与软件的兼容适配。同时利用编排引擎，可以实现应用资源实时监控与动态增减资源，减少人工干预，提高整个系统的高可用性。

引入超融合与 SKS 实现虚拟化与容器的统一管理

自贡市第一人民医院在硬件服务器上安装 SMTX OS 超融合软件，组成超融合集群，完成硬件资源的解耦，通过软件实现计算、存储、网络等多种基础设施资源池化和服务化。医院采用超融合完成了从传统架构到分布式架构、软件定义数据中心的转型，简化数据中心硬件的层次结构，弹性扩展，风险更低。

在改造过程中，医院采用海光 c86 芯片，有效降低了项目难度：CPU 在虚拟化在实际运行中，互用率较高，实际资源占用率较低：其次，应用容器化后，占用大量资源的操作系统、组件、杀毒软件等多余资源占用大幅下降，再次降低 CPU 负载；最后，采用以核心数量换取综合性能的方式获得同样的性能，最终完成 CPU 的适配与替换。

同时，自贡市第一人民医院在集群统一管理平台中一键安装部署 SKS，通过一套超融合管理平台实现医院虚拟化业务和容器业务的统一管理，同时能够以扁平化的方式实现虚拟机和容器的互联互通以及统一的网络安全策略管理。

以超融合和 SKS 赋能业务发展，持续探索云原生发展模式

作为该方案的主要部署与运维人员，自贡市第一人民医院工程师陈科与温意涛认为通过引入超融合与 SKS 顺利完成基础设施数字化转型的升级替代而非简单替代，并带来以下收益：

满足国产化改造核心业务承载需求

超融合建设真正实现了从架构体系上解决国产芯片、国产平台软件、国产操作系统与应用之间的适配问题。目前医院已完成部分核心业务的国产化改造适配工作，均采用 openEuler 22.03 LTSC 作为云计算基础操作系统，实现了 HIS、EMR 等医疗核心软件在国产基础架构平台和国产操作系统的稳定运行。

实现业务系统高可用

通过云原生技术为 HIS 等高并发业务提供自主负载均衡，目前医院部署有 19 台虚拟机服务器承载整个业务系统，其中 3 台服务器搭建高可用管理集群，若干节点作为应用实例承载。在业务高峰期（早上 8 点-12 点，下午 1 点-5 点），业务实例自动扩展，业务回落后可自动回收资源。同时，备份、报表实例开始扩展，实现弹性伸缩、资源互用，有效节约医院硬件资源投资。截至目前，整套系统已经平稳运行近 1 年。

降低成本，提升资源利用率

容器节点 c86 平台 CPU 资源与海光平台实现了资源的更小消耗；同时超融合架构集成了计算、存储、网络等软件定义的核心技术，超融合+容器的部署方式对比传统的虚拟化+集中式存储三层架构，在可用资源的供给方面有 2 倍以上的提升。

提升网络效率

充分考虑对于基础架构网络技术的探索和应用，以更高的 25Gb 网络作为超融合基础架构的存储网络，通过新型高性能计算和网络通信的技术 RDMA 来降低降低数据传输延迟，提高数据传输吞吐量，减轻主机 CPU 的负担，提高系统整体效率。相较于开启 RDMA 之前，带宽性能提升 216.67%，带宽延迟下降 55.96%。