醫(yī)院扁平化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及改造

朱全

摘要：目前醫(yī)院園區(qū)網(wǎng)普遍采用三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在分析其存在的問題的基礎(chǔ)上，提出適用的扁平化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，符合園區(qū)網(wǎng)高效、快速、便捷、穩(wěn)定的發(fā)展趨勢。應(yīng)用扁平化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)理念設(shè)計(jì)的大二層園區(qū)網(wǎng)，能夠滿足日益提高的業(yè)務(wù)發(fā)展需求，還可以突破傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的諸多瓶頸，更好地保證醫(yī)院業(yè)務(wù)的持續(xù)可靠運(yùn)行。通過對該院網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及改造的闡述，能夠給其他醫(yī)療機(jī)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃及設(shè)計(jì)提供一定參考。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；扁平化；CSS；鏈路聚合

中圖分類號：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2019）06-0282-02

信息技術(shù)的高速發(fā)展，使我們進(jìn)入了一個互聯(lián)網(wǎng)+、大數(shù)據(jù)的時代，醫(yī)療信息化得到了飛速發(fā)展。近年來醫(yī)療應(yīng)用軟件百花齊放，為醫(yī)院的業(yè)務(wù)發(fā)展提供了新思路，但業(yè)務(wù)系統(tǒng)的應(yīng)用離不開底層設(shè)備、技術(shù)的支持，其中網(wǎng)絡(luò)就是不可或缺的一部分，傳統(tǒng)的核心層、匯聚層和接入層的園區(qū)三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)正朝著大二層方向轉(zhuǎn)變，以適應(yīng)應(yīng)用的發(fā)展需求，更符合園區(qū)網(wǎng)高效、快速、便捷、穩(wěn)定的發(fā)展趨勢。

1 傳統(tǒng)三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分析

我院原使用核心-匯聚-接入三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，核心交換機(jī)2臺，型號為Extreme BlackDiamond 8810，分別放在1號和2號機(jī)房；匯聚交換機(jī)8臺，型號為Extreme Summit X450a-24t，1號和2號機(jī)房各4臺，分別連門診區(qū)、裙樓區(qū)、住院南樓區(qū)和住院北樓區(qū)，全網(wǎng)采用萬兆主干鏈路，百兆或千兆接入到桌面，實(shí)現(xiàn)醫(yī)院內(nèi)各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)互通，滿足醫(yī)院日常業(yè)務(wù)運(yùn)行和辦公。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。

刀片服務(wù)器運(yùn)行在VMware服務(wù)器虛擬化平臺上，刀箱的兩塊MXL 10/40GbE交換機(jī)分別連接1號和2號機(jī)房核心交換機(jī)，如圖2所示，刀箱的實(shí)際上聯(lián)帶寬僅有20Gb。隨著醫(yī)院的快速發(fā)展，業(yè)務(wù)系統(tǒng)逐年增加，數(shù)據(jù)量成倍增長，以及虛擬機(jī)vmotion對帶寬要求越來越高，原有的20Gb帶寬已經(jīng)成為未來業(yè)務(wù)發(fā)展的瓶頸。

2 CSS和鏈路聚合技術(shù)

CSS和鏈路聚合技術(shù)是本次網(wǎng)絡(luò)改造主要使用的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它有效解決了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的一系列問題。

2.1 CSS技術(shù)

隨著數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)訪問量的逐漸增大以及對網(wǎng)絡(luò)可靠性要求越來越高，單臺交換機(jī)已經(jīng)無法滿足應(yīng)用需求，而通過交換機(jī)的集群能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)中心大數(shù)據(jù)量轉(zhuǎn)發(fā)和網(wǎng)絡(luò)高可靠性。集群技術(shù)CSS（Cluster Switch System，集群交換系統(tǒng)），它能夠?qū)⒍嗯_支持集群特性的交換機(jī)組合在一起，從邏輯上組合成一臺整體交換機(jī)，用戶可通過一個IP地址對集群中的所有交換機(jī)進(jìn)行管理和維護(hù)。即使其中一臺交換機(jī)出現(xiàn)故障，也不會影響數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，業(yè)務(wù)系統(tǒng)正常運(yùn)行。

2.2 鏈路聚合技術(shù)

鏈路聚合是將一組相同類型的物理以太網(wǎng)接口捆綁在一起的邏輯接口，實(shí)現(xiàn)增加鏈路帶寬和冗余備份，當(dāng)聚合鏈路中一條鏈路發(fā)生故障時，故障鏈路上的流量會自動分擔(dān)到其他鏈路上，從而保證業(yè)務(wù)傳輸不被中斷，有效地提高了鏈路的可靠性。

3 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)扁平化改造與實(shí)施

3.1 備份原核心交換機(jī)配置文件，并整理文檔

備份并導(dǎo)出原核心的配置文件，根據(jù)配置信息整理成文檔，其中包含vlan、路由、接口等信息，以便新核心的配置和故障排除。

3.2 更換1號和2號機(jī)房核心交換機(jī)，組建集群交換系統(tǒng)

首先，本次網(wǎng)絡(luò)改造的重點(diǎn)是用2臺華為S12712核心交換機(jī)替換1號和2號機(jī)房ExtremeBlackDiamond 8810核心交換機(jī)。

配置1號機(jī)房華為S12712核心交換機(jī)運(yùn)行模式為CSS，設(shè)定優(yōu)先級為100，其他vlan、路由等配置與原配置保持不變，測試路由功能正常，與接入層同型號交換機(jī)鏈路聚合功能正常。下架ExtremeBlackDiamond 8810核心交換機(jī)，安裝華為S12712核心交換機(jī)，按照配置端口連接各網(wǎng)絡(luò)線路，開機(jī)，查看核心交換機(jī)運(yùn)行狀態(tài)正常，檢查各區(qū)域網(wǎng)絡(luò)，各業(yè)務(wù)能正常訪問。

下架2號機(jī)房ExtremeBlackDiamond 8810核心交換機(jī)，并安裝華為S12712核心交換機(jī)。配置2號機(jī)房S12712運(yùn)行模式為CSS，設(shè)定優(yōu)先級為10，4對光纖直連兩臺交換機(jī)的集群板卡，重啟2號機(jī)房華為S12712交換機(jī)，等待幾分鐘后，查看交換機(jī)集群狀態(tài)正常，完成集群交換系統(tǒng)的組建。此時，再次確定各區(qū)域，各業(yè)務(wù)均能正常訪問。此時2號機(jī)房核心僅與1號機(jī)房核心連接，不與其他任何設(shè)備互聯(lián)。

3.3DELL刀箱M1000e上聯(lián)端口聚合

將DELL刀箱交換機(jī)模塊MXL 10/40GbE的上聯(lián)端口聚合為1個邏輯接口，實(shí)現(xiàn)單交換機(jī)上聯(lián)20Gb，整個刀箱的上聯(lián)網(wǎng)絡(luò)帶寬為40Gb，擴(kuò)展到以前的2倍，有效提高了業(yè)務(wù)帶寬要求，以及滿足虛擬機(jī)vmotion的帶寬需求。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖3所示。

3.4 分步下架匯聚交換機(jī)，接入層網(wǎng)關(guān)上移至核心

2個機(jī)房的核心更換以后，全院業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流量由客戶端至1號機(jī)房匯聚交換機(jī)，再由匯聚交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)至核心，最后由核心轉(zhuǎn)發(fā)至服務(wù)器，此時已無流量經(jīng)過2號機(jī)房匯聚交換機(jī)。為縮短業(yè)務(wù)中斷時間，優(yōu)先下架2號機(jī)房的4臺匯聚交換機(jī)，最后分步下架1號機(jī)房4臺匯聚交換機(jī)。

3.4.1 整理匯聚交換機(jī)配置信息

匯聚交換機(jī)匯集了各接入層的vlan、網(wǎng)關(guān)及互聯(lián)地址等信息，這些信息對于網(wǎng)關(guān)上移至核心層至關(guān)重要。整理各匯聚交換機(jī)的信息，規(guī)劃華為交換機(jī)端口vlan屬性，形成表格，以便在配置交換機(jī)和故障排除時有據(jù)可循。

3.4.2 下架匯聚交換機(jī)

根據(jù)之前整理的表格，選定一臺匯聚交換機(jī)，拔掉其所有光纖鏈路，然后在核心交換機(jī)上創(chuàng)建Eth-trunk接口及vlan，將對應(yīng)物理接口加入Eth-trunk中，并允許對應(yīng)的vlan和管理vlan通過，最后連接1號機(jī)房和2號機(jī)房對應(yīng)的光纖鏈路，測試該鏈路業(yè)務(wù)恢復(fù)正常，實(shí)現(xiàn)接入層雙鏈路聚合上行。其他匯聚交換機(jī)依照此法逐一實(shí)施，直至所有匯聚交換機(jī)全部下架。最后的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖4所示。

4 網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化

為了保證網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運(yùn)行，對改造后的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步優(yōu)化。重新規(guī)劃接入層管理地址、開啟DHCP-SNOOPING功能、開啟回環(huán)檢測功能（loopback-detection）、開啟廣播包抑制功能（broadcast-suppression）、接入層交換機(jī)配置訪問控制。

5 結(jié)束語

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)步，醫(yī)院建立一套完善的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，能夠確保信息系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運(yùn)行，促進(jìn)工作效率提升。扁平化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用符合園區(qū)網(wǎng)高效、快速、便捷、穩(wěn)定的發(fā)展趨勢，為醫(yī)院的進(jìn)一步發(fā)展提供了有力的保障。

參考文獻(xiàn)：

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