醫(yī)院信息系統(tǒng)虛擬服務(wù)器構(gòu)建方案及應(yīng)用分析

周廣清

醫(yī)院信息系統(tǒng)虛擬服務(wù)器構(gòu)建方案及應(yīng)用分析

周廣清

目的：使用虛擬服務(wù)器以節(jié)約能耗，節(jié)省機(jī)房空間，簡(jiǎn)化應(yīng)用軟件部署，減少因硬件故障導(dǎo)致的應(yīng)用軟件停用。方法：通過VMware將物理服務(wù)器、交換機(jī)、磁盤柜組成虛擬系統(tǒng)，在虛擬系統(tǒng)之上部署虛擬服務(wù)器。結(jié)果：虛擬服務(wù)器部署方便，運(yùn)行安全快速，易擴(kuò)展升級(jí)、保障應(yīng)用軟件的高可用性。結(jié)論：虛擬服務(wù)器解決了物理服務(wù)器目前的主要弊端，改變了服務(wù)器的部署方式，在信息系統(tǒng)建設(shè)中將成為首選方案。

虛擬服務(wù)器；VMware；光纖通道-存儲(chǔ)局域網(wǎng)絡(luò)；HIS

0 引言

隨著醫(yī)院信息化建設(shè)的快速發(fā)展，越來越多的應(yīng)用軟件投入使用。有些應(yīng)用軟件需要單獨(dú)的服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)，甚至需要備份和容災(zāi)，使得機(jī)房的服務(wù)器和機(jī)柜越來越多，線路越來越復(fù)雜，不間斷電源（uninterruptible power supply，UPS）的負(fù)載越來越重甚至需要增加或更換UPS，機(jī)房的耗電量和產(chǎn)熱量也越來越大。

虛擬服務(wù)器[1]方案不但很好地解決了上述問題，而且比物理服務(wù)器有更多優(yōu)勢(shì)，因此逐漸成為主流。

目前，發(fā)布服務(wù)器虛擬化軟件的公司主要有VMware、微軟、思杰（Citrix）、紅帽（Redhat）、甲骨文（Oracle）。本文采用 VMware發(fā)布的 VMware vsphere5構(gòu)建虛擬服務(wù)器。

1 VMware虛擬系統(tǒng)

VMware vsphere5能將存儲(chǔ)交換機(jī)和多達(dá)32臺(tái)的獨(dú)立物理服務(wù)器組成一個(gè)虛擬系統(tǒng)，存儲(chǔ)是虛擬系統(tǒng)的公共資源池，每臺(tái)物理服務(wù)器的CPU、內(nèi)存形成一個(gè)個(gè)相對(duì)獨(dú)立的資源池。利用這些資源池，VMware vsphere5可以部署多達(dá)512臺(tái)虛擬服務(wù)器。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)中的客戶機(jī)來說，虛擬服務(wù)器和物理服務(wù)器沒有區(qū)別[2]。

2 VMware虛擬系統(tǒng)構(gòu)建

2.1 硬件安裝和軟件配置

（1）硬件設(shè)備安裝如圖1所示。

圖1 虛擬系統(tǒng)構(gòu)建示意圖

（2）在2臺(tái)惠普DL580G7服務(wù)器上，祼機(jī)安裝vsphere5的核心組件VMware ESXi5，并設(shè)置管理員用戶和密碼、管理IP地址，2臺(tái)惠普DL580G7服務(wù)器成為虛擬系統(tǒng)的ESXI主機(jī)。

（3）將2臺(tái)P4500 G2存儲(chǔ)配置為鏡像的網(wǎng)絡(luò)RAID 10的磁盤卷，并被ESXI主機(jī)識(shí)別，格式化為VMFS5文件系統(tǒng)。

（4）在任意一臺(tái)已接入局域網(wǎng)的計(jì)算機(jī)上，安裝Vsphere Clinet組件。通過Vsphere Clinet、ESXI主機(jī)的管理員用戶和密碼、管理IP，連接ESXI主機(jī)，配置虛擬系統(tǒng)的端口組、vmotion、FT，并創(chuàng)建一臺(tái)虛擬機(jī)，在其上安裝vCenter組件，作為vCenter服務(wù)器。此后，Vsphere Clinet即可通過vCenter服務(wù)器管理整個(gè)虛擬系統(tǒng)：建立數(shù)據(jù)中心和具有高可用性的ESXI主機(jī)集群；設(shè)置資源分配規(guī)則，監(jiān)控虛擬系統(tǒng)資源利用、運(yùn)行狀態(tài)、查看事件和報(bào)警等；增加、刪除、克隆虛擬服務(wù)器；設(shè)置虛擬服務(wù)器的CPU個(gè)數(shù)和核數(shù)、內(nèi)存大小、硬盤大小、網(wǎng)卡數(shù)量；安裝虛擬服務(wù)器的操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件；配置虛擬服務(wù)器的計(jì)算機(jī)名稱和IP地址；啟動(dòng)、關(guān)閉虛擬服務(wù)器；快照（snapshot）[3]、備份虛擬服務(wù)器。

2.2 系統(tǒng)特點(diǎn)

（1）高效率、低傳輸故障：物理服務(wù)器、存儲(chǔ)交換機(jī)、磁盤柜組成光纖通道（fibre channel，F(xiàn)C）及存儲(chǔ)局域網(wǎng)絡(luò)（storage area netnork，SAN）[4]雙路冗余網(wǎng)絡(luò)FC-SAN，提高數(shù)據(jù)傳輸效率，避免網(wǎng)絡(luò)單點(diǎn)故障。

（2）可支持多塊CPU及大容量?jī)?nèi)存：惠普DL580G7是高性能物理服務(wù)器，可以支持4塊CPU、1 TB內(nèi)存。物理服務(wù)器至少2臺(tái)，是實(shí)現(xiàn)虛擬系統(tǒng)的高可用性（HA）的必要條件。

（3）存儲(chǔ)量大、數(shù)據(jù)安全：P4500 G2是磁盤柜，可插入12塊1 TB硬盤，raid5冗余，2臺(tái)磁盤柜再鏡像冗余，避免因存儲(chǔ)造成的單點(diǎn)故障。服務(wù)器間的共享存儲(chǔ)也是實(shí)現(xiàn)虛擬系統(tǒng)高可用性的必要條件。

（4）易擴(kuò)展性：為現(xiàn)有服務(wù)器添加CPU、內(nèi)存或服務(wù)器、磁盤柜。

（5）高可用性（HA）[5]：如果某臺(tái)物理服務(wù)器因故障意外停機(jī)，基于這臺(tái)物理服務(wù)器資源的虛擬機(jī)會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)移到其他物理服務(wù)器上，并重新啟動(dòng)。

（6）不停機(jī)遷移（VMotion）[6]：如果某臺(tái)物理服務(wù)器需要維護(hù)，就將其置于維護(hù)模式，其上的虛擬機(jī)會(huì)自動(dòng)遷移到其他物理服務(wù)器，而虛擬服務(wù)器不需停機(jī)。

（7）分布式資源調(diào)度（DRS）[7]：VMware持續(xù)監(jiān)控虛擬服務(wù)器的運(yùn)行狀態(tài)和資源池的利用，當(dāng)某虛擬服務(wù)器負(fù)載過重時(shí)，VMware根據(jù)設(shè)定的資源分配規(guī)則為它分配額外的資源。當(dāng)虛擬服務(wù)器所在的物理服務(wù)器資源不足時(shí)，依靠VMotion將這臺(tái)物理服務(wù)器的一些虛擬服務(wù)器遷移到其他負(fù)載較輕的物理服務(wù)器上。DRS可以配置為以自動(dòng)或手動(dòng)模式操作。在自動(dòng)模式下，DRS自動(dòng)在不同的物理服務(wù)器之間分配虛擬服務(wù)器，使虛擬系統(tǒng)以最優(yōu)狀態(tài)運(yùn)行。在手動(dòng)模式下，DRS提供一個(gè)把虛擬機(jī)放到最佳位置的建議，由系統(tǒng)管理員決定是否進(jìn)行操作。

（8）分布式電源管理（DPM）：如果整個(gè)虛擬系統(tǒng)的資源空閑到設(shè)置的值時(shí)，VMware會(huì)關(guān)閉或重啟一些物理服務(wù)器，以降低能耗。DPM需要較為復(fù)雜的設(shè)置和管理，目前不常用。最好根據(jù)自己的需要手工關(guān)閉或添加物理服務(wù)器。

3 應(yīng)用

我院按照如圖1所示構(gòu)建的虛擬系統(tǒng)配備了2臺(tái)惠普DL580G7物理服務(wù)器，每臺(tái)服務(wù)器配4塊 Intel Xeon E7540 CPU、128 GB內(nèi)存，磁盤柜鏡像冗余后為10 TB。目前已運(yùn)行1 a，陸續(xù)在虛擬系統(tǒng)上部署了19臺(tái)虛擬服務(wù)器：化驗(yàn)（LIS）、感染控制（NIS）、護(hù)士長(zhǎng)平臺(tái)、護(hù)理基礎(chǔ)理論網(wǎng)絡(luò)考試平臺(tái)、醫(yī)生基礎(chǔ)理論網(wǎng)絡(luò)考試平臺(tái)、合理用藥（PASS）、臨床藥學(xué)工作站、用藥不良反應(yīng)系統(tǒng)、醫(yī)院網(wǎng)站、干休所遠(yuǎn)程醫(yī)療、體檢系統(tǒng)、節(jié)假日值班報(bào)告系統(tǒng)、5臺(tái)EMRS中間件、2臺(tái)EMRS數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。虛擬系統(tǒng)、虛擬服務(wù)器及其500多個(gè)客戶端運(yùn)行安全、快速。虛擬系統(tǒng)的CPU使用率在10%以下，內(nèi)存使用率在30%以下，存儲(chǔ)使用率在15%以下，就目前的資源利用情況，還能再部署20臺(tái)左右虛擬服務(wù)器。

4 結(jié)語

虛擬系統(tǒng)不但適用于醫(yī)院信息系統(tǒng)，而且適用于其他性質(zhì)的信息系統(tǒng)。在信息化建設(shè)的初期，采用虛擬服務(wù)器方案更加合適。

但虛擬系統(tǒng)仍有以下限制之處[8]：

（1）因保密要求，有些應(yīng)用系統(tǒng)需要在網(wǎng)絡(luò)上與醫(yī)院局域網(wǎng)隔離，如醫(yī)保前置機(jī)，這些應(yīng)用系統(tǒng)不易采用虛擬服務(wù)器。

（2）設(shè)備和虛擬化軟件在初期建設(shè)中投入較大。要在虛擬系統(tǒng)上部署20臺(tái)虛擬服務(wù)器才能獲得較好的性價(jià)比。

（3）虛擬系統(tǒng)分配給某臺(tái)虛擬服務(wù)器的資源不能跨越物理服務(wù)器，使得虛擬服務(wù)器的最高性能不會(huì)超過虛擬系統(tǒng)中最高性能的單臺(tái)物理服務(wù)器。因此，為使一些虛擬服務(wù)器獲取高性能，虛擬系統(tǒng)應(yīng)采用性能較高的物理服務(wù)器。

（4）如果物理服務(wù)器采用的CPU廠家不同或廠家相同但型號(hào)差異太大，在這些物理服務(wù)器之間將不能實(shí)現(xiàn)VMotion功能。

[1] 黃影，孫立淼.淺談虛擬化技術(shù)在醫(yī)院信息化建設(shè)中的應(yīng)用及其發(fā)展趨勢(shì)[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2012，33（8）：98-100.

[2] 朱海濤.VMware虛擬化系統(tǒng)在高校圖書館中的構(gòu)建與應(yīng)用[J].現(xiàn)代圖書情報(bào)技術(shù)，2012，28（1）：68-72.

[3] 陳彬，蔡志平，肖儂，等.虛擬機(jī)管理器中面向虛擬塊設(shè)備的一種通用快照擴(kuò)展機(jī)制[J].計(jì)算機(jī)工程與科學(xué)，2011，33（5）：54-58.

[4] 吳婷.SAN網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)字化校園網(wǎng)中的設(shè)計(jì)和應(yīng)用[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2012，8（5）：999-1 001.

[5] 趙志云，楊宏橋，劉震.基于VMware的高可用集群在HIS中的應(yīng)用研究[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2008，29（6）：37-38.

[6] 石磊.服務(wù)器虛擬化技術(shù)在數(shù)據(jù)中心建設(shè)中的應(yīng)用[J].醫(yī)學(xué)信息學(xué)雜志，2012，33（12）：28-31.

[7] 繆一峰.醫(yī)院虛擬化服務(wù)器部署[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件，2011，28（8）：206-208.

[8] 周波.服務(wù)器虛擬化的優(yōu)缺點(diǎn)分析及趨勢(shì)[J].微型電腦應(yīng)用，2012，28（9）：56-58.

（收稿：2013-07-18 修回：2013-10-24）

Configuration scheme and application of virtual server in HIS

ZHOU Guang-qing
（The 401st Hospital of the PLA,Qingdao 266071,Shandong Province,China）

ObjectiveTo lower energy consumption,save space,simplify application software deployment and to reduce software failure due to hardware by using virtual server.MethodsVMware was used to develop the virtual system with server,switch and disk array,then the virtual server was deployed on the system.ResultsThe virtual server was easy to deploy,operate and extend,and the high availability of software was enhanced.ConclusionThe virtual server conquers the deficiencies of the physical server and changes its deployment mode,and will be the first choice in the construction of information system.[Chinese Medical Equipment Journal，2014，35（9）：137-138]

virtual server;VMware;FC-SAN;HIS

R318；TP309.2

A

1003-8868（2014）09-0137-02

10.7687/J.ISSN1003-8868.2014.09.137

周廣清（1969—），男，副主任，主要從事網(wǎng)絡(luò)信息方面的研究工作，E-mail：zhougq401@sina.com。

266071山東青島，解放軍401醫(yī)院（周廣清）