超融合架構
分布式存儲
統一存儲
開放式存儲平臺
自主可控
解放軍某療養院PACS系統高可用應用
方案背景
解放軍某療養院為我軍級別最高、規模最大的療養院，是軍隊各級首長和地方各界朋友健康體檢、養生保健、康復療養基地。
療養院體檢中心，配備美國GE彩色B超、菲利浦數字化攝片（DR）、GE螺旋CT、GE磁共振、熱CT成像系統。日立全自動生化分析儀、多腫瘤標志物蛋白芯片檢測系統等高檔儀器，集結了當今國際最先進的PACS醫學影像傳輸系統、LIS檢驗信息系統、自動排隊等候系統等信息化健康體檢管理系統。
PACS系統現狀
采用主服務器部署PACS系統，PACS系統的數據采用服務器自帶硬盤進行存儲，服務器硬盤采用RAID5的方式保護數據安全。
配置一臺備份服務器，定期進行數據備份，當主服務器宕機時，需人工干預，啟動備份服務器來繼續PACS系統的運行。如下圖所示：
隨著療養院就診人數的不斷增加及醫學影像對數字化精度的不斷提高，PACS系統的工作及存儲壓力愈來愈大。
存儲量倍增，服務器自帶的硬盤存儲空間無法滿足海量PACS數據存儲的容量要求；
服務器多塊硬盤故障引起的RAID組失效，必將造成PACS系統數據的丟失，存儲系統可靠性差；
主服務器定期向備份服務器備份的方式，無法保證備份數據的完整性；
兩臺服務器無雙機熱備機制，服務器宕機需要人工干預，業務連續性差。
面臨這些問題，該療養院急需上線一套高可用的PACS系統，來保證業務的連續性和高可靠性。
系統建設需求
建設單獨的存儲系統，完成PACS海量數據的存儲；
存儲系統需具備高可用性，不能因為硬盤或存儲設備的故障造成PACS系統的業務中斷；
原PACS系統服務器利舊使用，建設成主備的方式，當一臺服務器出現故障時，另一臺服務器自動實現業務切換，無需人工干預，保證PACS系統業務的連續性。
解決方案
鯨鯊根據解放軍某療養院對PACS系統的需求，采用IBRICK集群存儲構建存儲子系統。服務器采用雙機熱備的方式保證業務連續性。如下圖所示：
1) 服務器雙機熱備部署
兩臺PACS服務器均部署RoseHA軟件，實雙機熱備，熱備模式為：Active/Standby。兩臺服務器之間通過私用心跳網絡連接，通過RoseHA軟件監控系統運行狀態，當主服務器發生故障時，RoseHA就會控制系統自動切換至備用服務器，保證PACS系統的業務不中斷。
2) 集群存儲系統部署
集群存儲由兩個節點組成，采用雙機鏡像的方式保障數據安全，并提供單一IP的samba訪問接口。PACS系統通過samba客戶端訪問集群存儲系統中的一個節點，當所訪問的節點發生故障時，服務能迅速切換到另一個節點上，保證PACS系統業務不中斷。整個過程對上層透明，對系統使用沒有影響。
iBRICK集群存儲采用分布式全對稱集群文件系統，對兩個節點的數據實時同步，保障數據安全；節點中的硬盤或單一節點出現故障時，數據不丟失。通過任意節點上的集群客戶端都可以訪問到兩個節點上的所有數據。
通過配置CTDB，把兩個集群節點的物理IP隱藏于虛擬IP之后，PACS系統通過這個虛擬IP來訪問集群存儲，由CTDB把虛擬IP映射為其中一個集群節點的物理IP。如下圖所示：
高可用設計
磁盤故障時的讀操作：
每臺集群節點的磁盤在另一個節點上都有鏡像，通過集群客戶端能直接訪問到該鏡像，當單塊磁盤故障時讀操作可以正常運行。
磁盤故障時的寫操作：
PACS系統每次寫操作都會同時向兩塊磁盤發起數據寫入，只要其中一塊磁盤寫入成功，整個寫操作就會成功。磁盤故障造成的數據損壞（丟失）會在更換新磁盤后自行修復。
網絡或集群節點故障：
當PACS系統正在訪問的集群節點發生網絡或節點故障時，CTDB會迅速偵測到該故障，并把虛擬IP映射到另一臺可正常工作的節點上，PACS系統仍然能正常工作，業務不中斷。如下圖所示：
性能設計
集群存儲系統通過兩個節點同時存取數據的方法以滿足PACS服務器的訪問需求。PACS服務器對集群存儲空間的訪問通過每個節點上獨立接口進行。大量的數據IO請求都被分散到兩個集群節點上，全面的負載均衡策略使每個節點的磁盤性能和網絡帶寬都可以得到充分的利用；
鯨鯊集群存儲采用千兆網絡進行部署，每節點配置4個GbE接口，采用網卡綁定技術，集群系統可提供300MB/s以上的帶寬性能，滿足療養院PACS系統數據讀寫的性能需求。
容量設計
鯨鯊為該療養院每節點配置了8塊2TB的SATAIII企業級磁盤，磁盤鏡像后可提供16TB的存儲空間，滿足了PACS系統對存儲容量的需求；
單節點支持24個磁盤位，最大支持96TB的裸容量，隨著療養院PACS系統數據量的不斷提升，可采用增加硬盤的方式進行擴容；
集群存儲系統支持Scale-out橫向擴展，增加集群節點，容量和性能同時線性提升。
客戶受益
鯨鯊軟件為解放軍某療養院PACS系統部署了高可用的服務器雙機熱備和集群存儲解決方案，在滿足了PACS系統對數據存儲大容量、高性能要求的同時，也為用戶帶來了系統的高可用性，另外，存儲系統的集群化部署，后期擴展方便，保護用戶投資。