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诗檀软件专业数据库团队
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项目背景
- 现状：目前在用的HIS系统由3台P550Q小型机、1台IBM DS4800存储和1台EMC VNX5500存储组成，其中2台P5 550Q运行Oracle 10g RAC环境，另一台P6 550Q（租借）通过Oracle Dataguard实现异地灾备。
- 问题：HIS系统运行至今已6年多，设备已到生命周期的后期；存储存在单点故障；主机全部部署在门诊楼机房，存在单机房故障风险。
项目目标
- 消除硬件风险：完成设备更新，消除设备老化带来的故障高发风险。
- 完善HIS架构：消除存储单点故障，实现高可用和容灾的终极目标。
- 锻炼HIS运维团队：我院HIS运维团队相对比较年轻，在工作经验、技术水平、项目管理、沟通协作等方面具有很大上升空间，特别是通过大项目的历练，可以加快提高人员素质，对个人、对单位都具有很大好处。
HIS架构完善需求
根据业务分级标准，HIS系统归为Ⅰ级（平均非计划停机时间：99.999%（5分钟）计划停机：1次/季度），系统架构上采用双机房双机双活，灾备模式上采用热备/同步，服务器采用P+P+P小机，在线存储采用2台高端存储，灾备存储采用1台中端存储。
为实现上述目标，本项目需匹配相应的硬件设备和高可用、容灾技术。
数据库需求
2.2.1 数据库容量需求：
- 支持5年数据库容量
- 在线数据保留1年半，超出部分做数据转储。
注：目前采用传统的手工转储方式，误操作风险高，费时费力。明年规划引入“自动化数据转储平台”。
2.2.2 数据库版本需求
目前甲骨文公司已经停止对Oracle10g的技术支持。Oracle最新版本为12C，但是市场占有率不高，存在不稳定因素。Oracle11g为市场上较稳定版本，成功案例众多，因此建议升级到Oracle11g。
2.3 操作系统需求
现有AIX版本为5.3，但是IBM公司已经停止对该版本的补丁升级。AIX最新版本为7.1，但是同Oracle12C一样，市场占有率不高。经多方咨询，建议升级到AIX6.1。
1、 架构设计方案
3.1 HIS总体架构设计
为了实现HIS架构完善需求，经过反复论证，最终形成的HIS总体架构如下图所示。
小型机：
- 两台IBM P740小机分别部署在门诊楼和综合楼机房，通过Oracle RAC计算实现双活及负载均衡。
- 一台IBM P740小机部署在综合楼机房，利用Oracle Active Dataguard技术实现数据库实时灾备。灾备库部署在医联项目购买的EMC VNX5500存储。
- IBM P740灾备小机Oracle库开启实时查询功能，供报表类业务使用。
- 利旧小机做教练库、历史库、恢复测试库使用。
存储：
- 两台EMC VMAX10K高端存储分别部署在门诊楼和综合楼，通过Oracle ASM技术解决存储单点故障。
- 为了不占有高端存储资源，Oracle RMAN备份存放在Isilon。
数据保护：
- 规划部署一台CDP设备（单独立项），实现0-48小时数据库任意时间点回滚。
3.2 架构详细设计
HIS总体架构落实到硬件层面上可分为：小型机、存储、SAN网、心跳网和IP网，如下图所示。
.2.1 小型机
3.2.1.1 AIX操作系统
- AIX系统建议使用较稳定的1版本
- 不使用POWER VM
- JDK&JRE版本为IBM JDK 1.6.0.00 (64 BIT)或更高
- 启用操作系统Large Page特性
- 暂时打1 TL8 SP4（最新补丁为TL9，由Oracle服务公司和IBM共同商量是否需要打TL9）
详见：AIX操作系统安装文档（由安富利公司提供，ORACLE服务公司终审，待整理）
3.2.1.2 小型机硬件配置
- P740的4块硬盘规划：2块组建Raid 1，2块配置成hotspare
- P740网口绑定ether channel，模式为active/standby
详见：IBM P740配置方案（由安富利公司提供，ORACLE服务公司终审，待整理）
3.2.2 存储
3.2.2.1存储容量及生命周期规划原则
- 一次性规划到5年容量，并预留20%的安全容量（预防爆发性异常数据增长）
- 如初始购买容量不够，则按照3年规划。3年后，建议再扩2年容量
- 5年后，存储进入生命周期后期，建议评估更换（如果不能更换，建议再扩2年容量）
- 7年后，存储已经进入故障高发期，建议必须更换
3.2.2.2 VMAX存储
由于HIS生产库存放在两台VMAX存储上，因此需要评估现有存储容量可以支持几年的数据量。另外，由于配置了SSD固态硬盘，也需要制定其使用场景。
（1）VMAX存储现有容量
- 可用容量：总共52块600G SAS，4块热备盘，可用48*600G，做ASM+RAID1，可提供约12TB空间（实际容量=理论容量*0.9）。（5块400G SSD，1块热备盘，RAID1,可用800G。）
- 两份克隆：规划提供两份1：1克隆数据（已确认只能克隆到自身），供教练库和EXPDP逻辑导出库
（2）生产数据库容量需求估算
截至2014年12月，HIS全库大小为227GB。业务增长率以每年门诊人次为参考，平均每年12%，新业务增长率为10%。下表规划到2019年12月，总共五年。
生产库容量为表中的数据文件+归档日志文件。由于RMAN备份文件放在NAS，因此不占用VMAX存储容量。
从表中可以估算出3年生产库容量约为。
按照计算公式：存储容量需求=生产库+克隆+预留20%安全容量（12TB*0.2=2.4TB），评估VMAX存储可以支持几年的数据量。
（3）3年存储容量需求评估
3年存储容量需求=生产库+克隆+预留20%安全容量=3TB+6TB+2.4TB=11.4TB < 12TB
得出结论：现有VMAX容量可以满足3年存储容量。
（4）5年存储容量需求评估
5年存储容量需求=生产库+克隆+预留20%安全容量=5TB+10TB+2.4TB=17.4TB > 12TB
得出结论：现有VMAX容量不能满足5年存储容量。
因此，按照3年存储容量，对VMAX进行空间划分。
（5）VMAX扩容规划
- VMAX扩容能力
VMAX在不加磁盘笼子的情况下，还能扩展42块600G SAS硬盘；再加磁盘笼子的情况下，最多可扩展到2000块600G SAS硬盘。
- 第一次扩容：
3年后需扩容6TB（17.4TB-11.4TB）到5年容量。每台存储增加12块600G SAS硬盘（4块一组），加上实施费，经询价，约需经费45万元。（3年后视市场价格情况再调整）。
- 第二次扩容：
5年后，新设备如果不到位，再申请经费进行扩容，具体扩容方案及费用根据当时的市场情况评估。
（6）VMAX配置图
根据容量需求、ORACLE RAC心跳盘配置和ORACLE ASM配置需求，给出VMAX配置图如下。
对存储配置图的几点说明：
- REDO不建议放在SSD层中，规划放在SAS层，容量为2个50G。
- SSD适合存放的Oracle文件需专业ORACLE服务公司测试后才能定论（不影响架构规划）。
- VMAX本身不作为备份设备，采用相对廉价的Isilon作为备份设备。
- 每台存储划3个2G磁盘，两两做LVM镜像，实现RAC心跳的投票盘。
注：日后规划改为第3个机房的SAN存储作为投票盘。
- 根据Oracle经验，存储的LUN划分单位为200G。
- 容量划分明细如下表所示：
详见：VMAX存储实施方案（由EMC公司提供，ORACLE服务公司终审，待整理）
（7）ASM头的备份与恢复
- ASM Disk头部的100MB数据是ASM的元数据，若丢失则可能造成ASM Diskgroup的故障。
- 通过运行在操作系统上的脚本备份（每半个月备份，加减盘前必须备份！），可以将ASM disk元数据备份到文件系统上(建议备份到isilon)。
- 若ASM Disk的元数据受损，则可以通过该份备份迅速还原(具体使用Unix dd工具），快速修复ASM diskgroup。
- 待实施公司确定后，由其出具详细方案。
（8）操作系统、数据库、ASM、存储之间的关系
ASM视图（举例）如下：
VNX5500灾备存储
需要对HIS灾备存储VNX5500（医联采购）配置LUN，并映射给P740灾备小机使用。
详见：VNX5500灾备存储实施方案（由EMC公司提供，ORACLE服务公司终审，待整理）
3.2.3 SAN网
利用外围业务系统改造项目采购的4台SAN交换机组建的SAN网，来实现主机与存储之间的冗余连接。
详见：SAN网络实施方案
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