虛擬化技術(shù)在醫(yī)療信息系統(tǒng)整合中的應(yīng)用研究

摘 要：隨著醫(yī)院信息化的不斷發(fā)展，服務(wù)器的數(shù)量急劇增加，使得數(shù)據(jù)中心的機(jī)架資源、電力資源、冷卻系統(tǒng)日趨緊張，給運(yùn)維管理也帶來(lái)了很大的難度。目前虛擬化技術(shù)日漸成熟，虛擬化技術(shù)應(yīng)用到醫(yī)療系統(tǒng)的整合中，可以提高資源利用率，降低成本，提高管理效率。

關(guān)鍵詞：虛擬化；醫(yī)療信息系統(tǒng)；資源；系統(tǒng)整合

中圖分類(lèi)號(hào)：C93 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-291X（2013）22-0214-02

引言

隨著醫(yī)院信息化的發(fā)展，醫(yī)院部署了越來(lái)越多的醫(yī)療信息系統(tǒng)，為了避免不同信息系統(tǒng)互相影響，傳統(tǒng)的解決方案是使用不同的服務(wù)器安裝不同的應(yīng)用，同時(shí)，醫(yī)院的服務(wù)性決定了醫(yī)療信息系統(tǒng)需要7×24小時(shí)不間斷運(yùn)行，重要的應(yīng)用還需安裝在多臺(tái)服務(wù)器上，并做好熱備，以保證應(yīng)用的不間斷或盡量使應(yīng)用中斷時(shí)間縮短，因此醫(yī)院需要購(gòu)買(mǎi)相當(dāng)多的服務(wù)器，在上面部署不同的應(yīng)用系統(tǒng)以滿(mǎn)足業(yè)務(wù)上的需求，并在日常運(yùn)行中進(jìn)行維護(hù)。這樣就造成了醫(yī)院服務(wù)器的數(shù)量逐步增加，導(dǎo)致數(shù)據(jù)中心的規(guī)模也日益擴(kuò)大，需要更多的網(wǎng)絡(luò)、電源等硬件設(shè)備以及物理空間，對(duì)能源的消耗也逐步加大，另外服務(wù)器數(shù)量的增加也對(duì)信息系統(tǒng)運(yùn)維管理人員造成了更大的壓力，極大地增加了運(yùn)維開(kāi)銷(xiāo)。除此之外，在日常運(yùn)行中，大多數(shù)服務(wù)器因沒(méi)有大量的數(shù)據(jù)請(qǐng)求，很多的時(shí)間內(nèi)其CPU、內(nèi)存、硬盤(pán)等都處于空閑狀態(tài)，硬件利用率不高。在此情況下，如何降低成本、提高維護(hù)效率成為醫(yī)院信息化發(fā)展中一個(gè)急需解決的問(wèn)題。目前虛擬化技術(shù)的日趨成熟，如何利用虛擬化應(yīng)用技術(shù)解決醫(yī)院信息化發(fā)展中遇到的這些的問(wèn)題，成為醫(yī)院IT運(yùn)維管理人員的一大挑戰(zhàn)。

一、醫(yī)院現(xiàn)狀

筆者所在的東南大學(xué)附屬中大醫(yī)院經(jīng)過(guò)十余年的信息化發(fā)展，在服務(wù)器的運(yùn)維中也出現(xiàn)了上述的一些問(wèn)題。

1.隨著信息化的不斷發(fā)展，醫(yī)療IT系統(tǒng)越來(lái)越完善，服務(wù)器數(shù)量也越來(lái)越多，導(dǎo)致物理空間越來(lái)越緊張，服務(wù)器耗電量也急劇上升，為了要保證服務(wù)器的散熱及正常運(yùn)行，機(jī)房的制冷系統(tǒng)需要跟著升級(jí)改造，數(shù)據(jù)中心也需要更大的空間以承載更多的服務(wù)器。同時(shí)服務(wù)器數(shù)量的增長(zhǎng)也帶來(lái)了管理上的難度，系統(tǒng)的災(zāi)難恢復(fù)和數(shù)據(jù)備份等方案也變得更加復(fù)雜。

2.隨著醫(yī)院業(yè)務(wù)對(duì)信息系統(tǒng)的依賴(lài)程度越來(lái)越大，信息系統(tǒng)需要不間斷運(yùn)行，而硬件或軟件等故障導(dǎo)致的停機(jī)都會(huì)影響到業(yè)務(wù)的正常運(yùn)行，這就需要做好服務(wù)器的熱備，但是基于數(shù)據(jù)中心空間及成本的考慮，不可能將所有的服務(wù)器均納入熱備的行列，因此在出現(xiàn)一些故障的時(shí)候就不能及時(shí)恢復(fù)業(yè)務(wù)的正常運(yùn)行。

3.當(dāng)需要新加一個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的時(shí)候，需要經(jīng)歷預(yù)算、采購(gòu)、安裝測(cè)試、上線(xiàn)等過(guò)程，運(yùn)轉(zhuǎn)周期較長(zhǎng)，而且有時(shí)僅僅為了測(cè)試某些服務(wù)就需要增加額外的服務(wù)器，在測(cè)試結(jié)束之后服務(wù)器就處于閑置狀態(tài)，造成嚴(yán)重的資源浪費(fèi)。

二、虛擬化技術(shù)分析

（一）什么是虛擬化

虛擬化是一個(gè)廣義的術(shù)語(yǔ)，對(duì)于不同的人來(lái)說(shuō)可能意味著不同的東西，這要取決他們所處的環(huán)境。在計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域中，虛擬化代表著對(duì)計(jì)算資源的抽象，而不僅僅局限于虛擬機(jī)的概念。例如對(duì)物理內(nèi)存的抽象，產(chǎn)生了虛擬內(nèi)存技術(shù)，使得應(yīng)用程序認(rèn)為其自身?yè)碛羞B續(xù)可用的地址空間（Address Space），而實(shí)際上，應(yīng)用程序的代碼和數(shù)據(jù)可能是被分隔成多個(gè)碎片頁(yè)或段，甚至被交換到磁盤(pán)、閃存等外部存儲(chǔ)器上，即使物理內(nèi)存不足，應(yīng)用程序也能順利執(zhí)行。

我們通常所說(shuō)的虛擬化主要是指平臺(tái)虛擬化技術(shù)，通過(guò)使用控制程序（Control Program，也被稱(chēng)為Virtual Machine Monitor或Hypervisor），隱藏特定計(jì)算平臺(tái)的實(shí)際物理特性，為用戶(hù)提供抽象的、統(tǒng)一的、模擬的計(jì)算環(huán)境（稱(chēng)為虛擬機(jī)）。虛擬機(jī)中運(yùn)行的操作系統(tǒng)被稱(chēng)為客戶(hù)機(jī)操作系統(tǒng)（Guest OS），運(yùn)行虛擬機(jī)監(jiān)控器的操作系統(tǒng)被稱(chēng)為主機(jī)操作系統(tǒng)（Host OS），當(dāng)然某些虛擬機(jī)監(jiān)控器可以脫離操作系統(tǒng)直接運(yùn)行在硬件之上（如 VMWARE 的 ESX 產(chǎn)品）。

隨著近年多核系統(tǒng)、集群、網(wǎng)格甚至云計(jì)算的廣泛部署，虛擬化技術(shù)在商業(yè)應(yīng)用上的優(yōu)勢(shì)日益體現(xiàn)，不僅降低了 IT 成本，而且還增強(qiáng)了系統(tǒng)安全性和可靠性，虛擬化的概念也逐漸深入到人們?nèi)粘５墓ぷ髋c生活中。

（二）虛擬化技術(shù)在系統(tǒng)整合中的優(yōu)勢(shì)

1.更高的資源利用率——虛擬化可支持實(shí)現(xiàn)物理資源和資源池的動(dòng)態(tài)共享，提高資源利用率，特別是針對(duì)那些平均需求遠(yuǎn)低于需要為其提供專(zhuān)用資源的不同負(fù)載。

2.降低管理成本——虛擬化可通過(guò)以下途徑提高管理人員的效率：減少必須進(jìn)行管理的物理資源的數(shù)量；隱藏物理資源的部分復(fù)雜性；通過(guò)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、獲得更好的信息和實(shí)現(xiàn)中央管理來(lái)簡(jiǎn)化公共管理任務(wù)；實(shí)現(xiàn)負(fù)載管理自動(dòng)化。另外，虛擬還可以支持在多個(gè)平臺(tái)上使用公共的工具。

3.提高使用靈活性——通過(guò)虛擬化可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的資源部署和重配置，滿(mǎn)足不斷變化的業(yè)務(wù)需求。

4.提高安全性——虛擬化可實(shí)現(xiàn)較簡(jiǎn)單的共享機(jī)制無(wú)法實(shí)現(xiàn)的隔離和劃分，這些特性可實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)和服務(wù)進(jìn)行可控和安全的訪(fǎng)問(wèn)。

5.更高的可用性——虛擬化可在不影響用戶(hù)的情況下對(duì)物理資源進(jìn)行刪除、升級(jí)或改變。

6.更高的可擴(kuò)展性——根據(jù)不同的產(chǎn)品，資源分區(qū)和匯聚可支持實(shí)現(xiàn)比個(gè)體物理資源小得多或大得多的虛擬資源，這意味著可以在不改變物理資源配置的情況下進(jìn)行規(guī)模調(diào)整。

7.互操作性和投資保護(hù)——虛擬資源可提供底層物理資源無(wú)法提供的與各種接口和協(xié)議的兼容性。

8.改進(jìn)資源供應(yīng)——與個(gè)體物理資源單位相比，虛擬能夠以更小的單位進(jìn)行資源分配。與物理資源相比，虛擬資源因其不存在操作系統(tǒng)和硬件方面的問(wèn)題，能夠在出現(xiàn)崩潰后更快地恢復(fù)。

三、虛擬化技術(shù)在系統(tǒng)整合中的應(yīng)用

應(yīng)用虛擬化技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)整合的步驟：

1.準(zhǔn)備階段。對(duì)數(shù)據(jù)中心進(jìn)行虛擬化評(píng)估：對(duì)當(dāng)前環(huán)境進(jìn)行評(píng)估、分析，確定需要虛擬化的目標(biāo)及范圍，收集目標(biāo)服務(wù)器配置信息及性能利用率等數(shù)據(jù)，分析采集的數(shù)據(jù)并進(jìn)行虛擬化服務(wù)器的整合評(píng)估。進(jìn)行虛擬化的規(guī)劃設(shè)計(jì)：以虛擬化的評(píng)估報(bào)告為依據(jù)進(jìn)行虛擬化的規(guī)劃設(shè)計(jì)，編寫(xiě)虛擬化的設(shè)計(jì)方案，確定服務(wù)器是否需要更換，規(guī)劃存儲(chǔ)的分布，當(dāng)前服務(wù)的遷移，預(yù)留擴(kuò)容空間、服務(wù)器容災(zāi)等工作，同時(shí)還要準(zhǔn)備虛擬化軟件的許可。

2.建設(shè)階段。根據(jù)虛擬化設(shè)計(jì)方案，購(gòu)置硬件設(shè)備及軟件許可，安裝虛擬機(jī)各組件，配置網(wǎng)絡(luò)及存儲(chǔ)，測(cè)試虛擬服務(wù)，完成測(cè)試后遷移現(xiàn)有服務(wù)。

3.運(yùn)維階段。對(duì)虛擬機(jī)進(jìn)行監(jiān)控、管理虛擬化架構(gòu)并調(diào)優(yōu)相應(yīng)的策略。

結(jié)束語(yǔ)

虛擬化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)大家是有目共睹，它不僅能增加系統(tǒng)整體的可靠性和安全性，還能減少資源浪費(fèi)，降低成本。本文對(duì)虛擬化技術(shù)在醫(yī)療系統(tǒng)整合中的應(yīng)用做了簡(jiǎn)單的分析研究，希望能給醫(yī)院IT運(yùn)維管理人員提供一些參考。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 虛擬化與云計(jì)算[M].北京：電子工業(yè)出版社，2009.[責(zé)任編輯 王曉燕]