引言

医院的业务系统是典型的OLTP+OLAP应用，因为医疗业务的特殊性，对系统的性能、可用性要求很高。医院业务系统必须7×24 小时连续运行，而且对响应时间敏感性强，不能因为系统的宕机影响医疗业务，影响对患者的救治、造成医疗纠纷。

现状

医院业务系统主要包含HIS、PACS、LIS等，所有系统都离不开数据库支，典型应用主要是Orcal、SQL Server及少量的DB2、Caché。要实现数据库高可用，Orcal可采用十分成熟的RAC 方式，DB2、Caché的应用较少，而使用广泛的SQL Server数据库，在SQL Server2012版本发布之前，一直缺少十分满意的方案（只能采取类似于订阅发布、Windows故障转移集群方式），难于实现多副本负载均衡。

采用传统的Windows故障转移集群方式（HA）时，数据库服务器处于主备状态，一台主机工作时另一台处于备用状态，硬件资源不能充分利用，由于共用存储，数据库只有一份，读写压力大，IO性能极易成为影响业务效率的瓶颈。具体表现为业务高峰期速度缓慢，而且数据库只有一份拷贝，存在风险。

全闪存平台虚拟化架构数据库高可用的设计及实现

1. 设计方案

全闪存存储目前已进入大规模应用，由于全闪存介质的固有特性，能实现极高的IOPS，极低的延时。而且，全新的原生全闪存存储内置在线数据消重及压缩功能，非常适合关系型数据库应用场景，能很好地实现效率和成本的平衡。

服务器虚拟化技术目前也已经非常成熟，有多种方案可选，服务器虚拟化技术能充分利用X86 服务器的计算性能，一台服务器可创建多台虚拟机，部署虚拟机也十分便捷。多台服务器可组成群集，虚拟机可在不同服务器上实现漂移。

SQL Server 2012新增AlWaysOn高可用性功能，可实现一份数据库的多副本联机运行（一主本、多副本），可以方便地实现读写分离及负载均衡。同时主数据库宕机后副本能自动接管，很好地实现了数据库高可用。另一方面，SQL Server 2012 AlWaysOn高可用性利用Windows 故障转移集群方式实现，系统融合度紧密，部署简单。设计架构图见图１。

图１ 设计架构图

2. 实现

多台主机采用VMware vSphere虚拟化，虚拟出多台虚拟机（Windows 2008 R2）。搭建一台域控（Domain Controller），三台windows 2008虚拟机组成Windows故障转移集群，分别安装SQL Server 2012数据库并配置AlWaysOn高可用性。

虚拟环境搭建过程十分常见，此处不做介绍，现将AlWaysOn 高可用性实现步骤简要描述如下。

主服务器SQL1、辅助服务器SQL2、辅助服务器SQL3分别进行如下设置：安装故障转移；加入域；创建集群；SQL服务属性本账户更改为域账户登录；SQL登录名添加域账户登录，配置AlwaysOn。

由于SQL和Windows系统都是微软的核心系统，能无缝融合，配置AlwaysOn时会自动找到故障转移集群中的主机。

设置AlWaysOn高可用需要注意的几点：数据库需要完整模式，并有历史备份；指定副本时，选择自动故障转移/可读数据库；给添加好的alwayson应用添加侦听器时选择浮动IP。

另外，有一个常见的误区，认为AlWaysOn可以自动实现负载均衡，这是不对的。实际情况是：读写分离功能实现需要应用程序做相应设置，比如指定报表、查询在数据库副本中操作，写操作在主数据库中执行。

3. 方案特点

由于本方案应用环境为纯数据库服务，对延时响应要求很高，特别是在高负荷下，大数据的查询不能影响正常业务。经前期对系统的诊断，观察到系统的瓶颈不在计算性能，CPU使用率不高，数据库并发性能和存储读写速度是影响系统效率的主要因素，另外，应用程序的设计方式也时常造成数据库阻塞。

针对以上特点，本方案选择了EMC公司的全闪存存储XtremIO，并采用VMware虚拟化技术充分利用现在X86服务器Xeon V3处理器的计算性能，搭建了SQL 的AlWaysOn高可用环境。由于全闪存存储内置在线数据消重及压缩功能，三份数据库副本，在存储中实际上只占用了一份的存储空间，由于元数据复用，实际上数据库的同步不需要耗费拷贝时间，这是和传统磁盘存储最大的区别。同理，三台虚拟机，由于装的是相同操作系统，类似三个镜像，也能实现很高的重复数据消除。服务器虚拟化环境下，多台虚拟机并发运行，对共享存储来说，表现为随机读写，对存储随机读写的IO性能要求高。全闪存存储具备的高随机读写IO 性能也满足业务要求。

存储管理界面截图见图２，可以看到，通过重复数据消除和压缩，能实现3.9:1的数据减少效果，读写IO带宽也超过了900M/S。

图２ 存储管理界面图

本项目实施时，对HIS应用程序也进行了升级，进行了读写分离设置，指定报表、查询等只读业务在数据库副本中执行，写操作在主数据库中执行。因为设置了读写分离、优化了应用程序，基本消除了数据库阻塞情况。系统运行速度大幅提升，报表查询时间减少了十倍以上。

结语

利用虚拟化、全闪存、数据库的最新技术，可以充分发挥软硬件性能，以有限的投资实现最大的收益并节省TCO。