医疗卫生行业数据存储双活技术实现方式
摘 要为了实现医院管理的科学化、现代化、数字化，适应现代化医院的医疗、科研、教育和管理的要求，医院的信息系统（HIS）主要以一体化的临床系统、LIS系统、PACS系统，EIS系统、PIS系统等为基础，共同形成全面的医院信息管理系统。庞大的系统必然产生海量数据，对于软件而言数据就是根本，任何操作、分析、结算都要在数据的基础上进行，所以数据安全成为了医院信息系统安全的重中之重。
【关键词】医疗行业 数据储存 双活技术
作为数据载体的存储阵列，其可靠性的重要性毋庸置疑，尤其在一些关键应用中，比如医院的HIS业务系统，不仅需要单台存储阵列自身保持高可靠性，往往还需要两台存储阵列组成高可靠的系统。一旦其中一台存储阵列发生故障，另一台可以无缝接管业务。这种两台存储都处于运行状态，互为冗余，可相互接管的应用模式一般称之为双活存储。
过去由于技术上的限制，传统的双活存储方案无法由存储阵列自身直接实现，更多的是通过在服务器上增加卷镜像软件，或者通过增加额外的存储虚拟化引擎实现。通过服务器上的卷镜像软件实现的双活存储，实施复杂，对应用业务影响大，而且软件购买成本较高。通过存储虚拟化引擎实现的双活存储，虽然实施难度有一定降低，但存储虚拟化引擎自身会成为性能、可靠性的瓶颈，而且存在兼容性的限制，初次购买和维护成本也不低。
随着信息技术发展，基于存储阵列自身搭建的双活技术已逐渐成熟，存储双活技术已经被广泛应用于各个数据中心。存储双活技术，不需要引入任何第三方软硬件，直接通过两台同存储阵列实现两台存储的双活工作，互为冗余。当其中一台存储发生故障时，可由另一台存储实时接管业务，实现RPO、RTO为0。这是一种简单、高效的新型双活存储技术。
这是一种简单、高效的新型双活存储技术，其特征是：
（1）具备双活保护特性的两个LUN分别位于同一数据中心不同机柜，或者位于两个数据中心
（2）两个LUN可同时提供给服务器访问。
（3）两个LUN的数据完全相同，相互保护。
存储双活技术是在数据镜像技术的基础上，进一步提升数据保护的可靠性和业务系统的连续性，实现真正的自动切换+数据零丢失。主机可以通过两台存储同时进行数据读写，两台存储可以承载不同的应用，相互镜像。两台存储在一个界面内进行统一管理，并有心跳检测。生产卷与镜像卷虽然是两个卷，但两个卷的UUID相同，服务器识别为同一个LUN。当某一台引擎发生故障时，可自动切换至另一台存储，不需人工参与，整个切换过程所需时间为秒级，真正实现数据零丢失和业务零停顿。
双活存储系统由两台存储阵列组成，分别对应存储引擎A、引擎B。存储引擎A和B上的卷可配置为双活镜像对，中间通过万兆以太网链路进行高速数据同步，数据完全一致。由于采用虛拟卷技术，双活镜像对中的两个卷对外形成一个虚拟卷。
对服务器而言，双活镜像对就是可以通过多条路径访问的同一个数据卷，服务器可以同时对双活镜像对中两个卷进行读写访问。组成双活镜像系统的两台存储互为冗余，当其中一台存储阵列发生故障时，可由另一台存储阵列直接接管业务。服务器访问双活存储系统可根据实际需要，选用FC、iSCSI方式，服务器访问存储的SAN网络与数据同步的万兆网络相互独立，互不干扰。
以FC SAN为例，存储双活的组网如图1所示。
如图1所示，两台存储设备之间使用私有双活网络互连，以避免双活IO和前端业务IO的相互干扰。
部署后，可在两台引擎上配置双活镜像对。双活镜像对的两个LUN分别位于引擎A和引擎B，其容量完全相同，同时，为了便于管理，名称完全相同。两个LUN的镜像角色分为主LUN和镜像LUN，可同时分配给客户端服务器访问。客户端服务器登录引擎A、引擎B后，通过多路径软件会把镜像对的两个物理LUN识别为同一个LUN，即，该LUN同时具有两台存储设备的路径，在任一台存储设备出现双点故障时，另一台存储设备都能继续提供存储服务，客户端服务器上业务可实现无缝切换，从而保证业务连续性。
双活镜像对通过私有双活网络进行数据传输。部署双活镜像对时，将触发主LUN到镜像LUN的数据同步，同步过程中，主LUN和镜像LUN可继续访问，其不影响主LUN上已有数据；同步完成后，双活镜像对将变成已同步状态，客户端服务器上新数据将同时写入主LUN和镜像LUN。在正常运行过程中，因为引擎关机/重启、链路中断等，导致主LUN和镜像LUN数据存在差异时，在设备恢复正常时，将立即触发数据同步，把差异数据进行同步，以保证双活镜像对的两个LUN中数据完全一致。
双活存储可以和复制快照功能一起构建功能更为丰富的解决方案。比如引擎A上LUN-1和引擎B上LUN-1部署双活镜像对，同时，还可以为引擎A上LUN-1或引擎B上LUN-1启用快照功能，为数据提供多时间点保护，以避免“软灾难”发生导致数据丢失；或者启用复制功能，把数据在异地灾备中心创建副本，这样即使本地发生“硬灾难”导致生产中心数据丢失，也可以通过灾备中心中数据副本恢复数据。
针对路径故障、主存储掉电、镜像存储掉电三种典型故障，双活存储的解决方式；
1 路径故障
数据库写入过程中，如果引擎A所有光纤线失效，流量会切换到引擎B，此时镜像LUN同步数据到主LUN，一旦路径恢复，流量又会切换到主LUN，如图2所示。
2 主存储掉电
数据库写入过程中，如果引擎A掉电，镜像LUN自动反转成主LUN，流量切换的引擎B，待引擎A启动完成后，引擎A的LUN变成镜像LUN，引擎B的主LUN同步数据到镜像LUN，如图3所示。
3 镜像存储掉电
数据库写入过程中，如果引擎B掉电，流量仍然走引擎A主LUN，待引擎B启动后，同步数据到镜像LUN，如图4所示。
在医院的数据中心建设中，存储双活技术，在数据可靠性和业务连续上的表现较好，而且投资成本低，方案实施简单，不需第三方软硬件，对前端主机的性能没有影响，而且通过引擎之间的负载均衡，还能够提升整个存储系统的数据读写效率，构建了新一代智能、高效、统一的存储平台，保障了从基础数据、业务数据到测试数据高效的读写性能、资源的弹性部署和高扩展性。实现了前端业务数据的集中可靠存储和数据有效管理。在多业务平台共存、大量数据并发访问和管理的环境下，有效确保了业务系统的连续性，大幅度提升了业务系统的响应能力。简化了技术服务部门的日常维护管理，提高了医院系统运营效率、服务水平和信息部门服务能力。
作者单位
杭州市五云山疗养院信息中心 浙江省杭州市 310000