虛擬技術(shù)在數(shù)字化醫(yī)院中的應(yīng)用

摘要：當(dāng)今數(shù)字化醫(yī)院信息平臺的搭建越來越復(fù)雜，業(yè)務(wù)的發(fā)展對整個軟硬件運(yùn)行環(huán)境的要求也越來越高。虛擬化作為一種構(gòu)建IT基礎(chǔ)建構(gòu)的新型技術(shù)，能夠彌補(bǔ)了傳統(tǒng)IT建設(shè)模式的諸多不足。虛擬化技術(shù)涉及服務(wù)器虛擬化、存儲虛擬化、網(wǎng)絡(luò)虛擬化及桌面虛擬化四大領(lǐng)域，本文重點(diǎn)闡述服務(wù)器虛擬化在數(shù)字化醫(yī)院建設(shè)中的應(yīng)用。通過服務(wù)器虛擬化平臺的搭建，實(shí)現(xiàn)了資源自動調(diào)配、虛擬機(jī)的快速遷移、業(yè)務(wù)系統(tǒng)的高可用性。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化醫(yī)院；虛擬化平臺；高可用性

近年來隨著醫(yī)院整體規(guī)模不斷擴(kuò)大，醫(yī)院信息化的不斷深入，業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)量不斷增加，采用\"一系統(tǒng)一機(jī)\"的模式不僅增加了醫(yī)院的運(yùn)營成本，而且這些服務(wù)器還占用大量的機(jī)房空間，同時(shí)它們的供電和制冷將耗費(fèi)大量的電力資源。并且存在硬件采購周期長、硬件資源利用率低、管理及維護(hù)成本高等缺陷。面對信息化發(fā)展的種種困境，按照醫(yī)院發(fā)展趨勢，綜合醫(yī)院自身發(fā)展情況，我院逐步引入虛擬化技術(shù)，對服務(wù)器實(shí)施虛擬化。

1 虛擬化介紹

1.1 服務(wù)器虛擬化概念 服務(wù)器的虛擬化，是將服務(wù)器物理資源抽象成邏輯資源，讓一臺服務(wù)器變成幾臺甚至上百臺相互隔離的虛擬服務(wù)器，讓CPU、內(nèi)存、磁盤、I/O等硬件變成可以動態(tài)管理的\"資源池\"，從而提高資源的利用率，簡化系統(tǒng)管理，實(shí)現(xiàn)服務(wù)器整合，讓IT對業(yè)務(wù)的變化更具適應(yīng)力。

1.2 虛擬化產(chǎn)品選擇 以市場占有率來說，當(dāng)前企業(yè)虛擬化的主流產(chǎn)品是VMware的vSpher。Vsphere虛擬化平臺，以原生架構(gòu)的ESX/ESXi Server為基礎(chǔ)，讓多臺ESX Server能并發(fā)負(fù)擔(dān)多個虛擬機(jī)。VMware vSphere可使傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心變成私有云，發(fā)揮虛擬化的強(qiáng)大功能。充分利用現(xiàn)有IT資源來部署資源管理池，安裝新應(yīng)用程序、提高可用性和確保業(yè)務(wù)連續(xù)性。

2服務(wù)器虛擬化解決方案

我院2013年開始建設(shè)虛擬化服務(wù)器平臺，現(xiàn)簡單介紹如圖所示：

2.1 硬件設(shè)備部署 硬件部分包含3臺IBM X3650 M4服務(wù)器，共24個CPU，總CPU資源47GHz，總內(nèi)存100GB，總存儲容量1.8T，2臺IBM X3650 M3服務(wù)器，共24個CPU*2.4GHz，總內(nèi)存100GB，2臺IBM X3850 X5數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，2臺SAN交換機(jī)，一臺CX4-480存儲。根據(jù)實(shí)際需要和目前環(huán)境情況，我們創(chuàng)建兩個虛擬化群X和Y。3臺物理機(jī)A1、A2、A3構(gòu)成虛擬化群X，通過2臺SAN交換機(jī)，共享CX4-480存儲。另外2臺物理機(jī)B1、B2分別作為獨(dú)立的ESXI SERVER構(gòu)成虛擬機(jī)群Y，里面虛擬機(jī)應(yīng)用用于訪問2臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。

2.2 軟件環(huán)境部署、測試與維護(hù) 搭建：在底層每臺X3650服務(wù)器上安裝VMware ESXI虛擬化操作系統(tǒng)，通過SAN鏈路的冗余交叉接法，連接至共享存儲。在虛擬服務(wù)器創(chuàng)建vCenter集群管理虛擬機(jī)（也可是一臺獨(dú)立的服務(wù)器），通過vCenter管理機(jī)接管三臺ESXI虛擬化物理服務(wù)器，形成虛擬化集群X，然后可通過vClient客戶端連接至vCenter創(chuàng)建各應(yīng)用虛擬機(jī)，所有的虛擬機(jī)由vCenter進(jìn)行接管。在虛擬服務(wù)器集群X中打開\"VMware HA\"功能，在\"VMware HA\"的配置選項(xiàng)中啟用主機(jī)監(jiān)控，并在\"接入控制策略\"中指定故障切換主機(jī)為服務(wù)器A3。

測試：在部署虛擬機(jī)中，如虛擬服務(wù)器VM1、VM2和VM3等分別部署在服務(wù)器A1、A2、A3中，另外A3做備用主機(jī)，當(dāng)物理服務(wù)器A1或A2因硬件故障發(fā)生宕機(jī)時(shí)，故障主機(jī)上的虛擬機(jī)VM1及VM2將自動漂移到服務(wù)器A3上，從而實(shí)現(xiàn)了對應(yīng)用系統(tǒng)的業(yè)務(wù)連續(xù)性的保護(hù)。當(dāng)其中一個SAN交換機(jī)故障時(shí)，由于SAN網(wǎng)絡(luò)采用雙鏈路連接方式，另一半鏈路不受影響，故業(yè)務(wù)連續(xù)性仍然能夠得到保證。

維護(hù)：通過vCenter管理服務(wù)器，定期觀察各虛擬機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)在警報(bào)一欄中出現(xiàn)紅色或者黃色感嘆號時(shí)，我們可以看到具體的報(bào)錯時(shí)間，在任務(wù)與事件一欄中可以看到具體的報(bào)錯信息和事件的具體描述，然后我們可以針對性地及時(shí)采取措施，比如動態(tài)遷移虛擬機(jī)、更換內(nèi)存，增加存儲，硬盤故障處理等操作。

3 服務(wù)器虛擬化成果

通過虛擬化的應(yīng)用，現(xiàn)在的5臺物理服務(wù)器支撐了幾十臺虛擬服務(wù)器的業(yè)務(wù)，給醫(yī)院帶來了巨大效益。當(dāng)需要新的服務(wù)器部署應(yīng)用時(shí)，可通過模板克隆等技術(shù)，簡單幾步的操作，就能快速部署一臺滿足業(yè)務(wù)生產(chǎn)需要的虛擬服務(wù)器，大大節(jié)省了人力、時(shí)間成本；此外還淘汰了一大批老舊服務(wù)器，在一定程度上避免了因服務(wù)器硬件老化、故障而造成的系統(tǒng)停機(jī)隱患；VMware 虛擬機(jī)提供的快照技術(shù)可將虛擬機(jī)內(nèi)運(yùn)行的某一時(shí)刻快速的備份下來，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)異常時(shí)，可以通過恢復(fù)快照在最大程度上保證了系統(tǒng)的還原。

由于各業(yè)務(wù)系統(tǒng)在不同時(shí)間段繁忙程度不一，故在傳統(tǒng)的服務(wù)器架構(gòu)模式中，CPU等硬件資源就會大大被浪費(fèi)，利用服務(wù)器虛擬化，將不同業(yè)務(wù)系統(tǒng)放置一個虛擬機(jī)中，充分利用了現(xiàn)有的硬件資源，可為醫(yī)院節(jié)省了大量的硬件投入資金。

另外可通過VMware DRS分布式資源調(diào)度功能，可以持續(xù)不斷地監(jiān)控資源池的利用率，智能分配資源。VMware DRS能夠整合服務(wù)器，降低IT成本，增強(qiáng)靈活性；通過災(zāi)難修復(fù)，減少停機(jī)時(shí)間，保持業(yè)務(wù)的持續(xù)性和穩(wěn)定性；減少需要運(yùn)行服務(wù)器的數(shù)量以及動態(tài)地切斷當(dāng)前未需使用的服務(wù)器的電源，提高了能源的利用率。

4 服務(wù)器虛擬化的擔(dān)憂

由于各方面綜合原因，數(shù)據(jù)中心機(jī)房的虛擬化可能還是存在一些令人擔(dān)憂的地方。如虛擬化服務(wù)器群Y中，創(chuàng)建了數(shù)十臺虛擬服務(wù)器，其下虛擬機(jī)連接兩臺X3850數(shù)據(jù)庫集群架構(gòu)為ORACLE雙機(jī)RAC，底層接入HDS AMS2300 存儲。在虛擬化服務(wù)器群Y中分別部署了LIS應(yīng)用中間層、手麻系統(tǒng)、EMR質(zhì)控系統(tǒng)、院感系統(tǒng)、排隊(duì)叫號、無線輸液等產(chǎn)生數(shù)據(jù)量不大的系統(tǒng)。

物理服務(wù)器B1、B2為獨(dú)立的EXSI SERVER，兩臺ESXI上面部署的虛擬機(jī)應(yīng)用不盡相同。ESXI操作系統(tǒng)及里面的虛擬機(jī)數(shù)據(jù)均存放在物理機(jī)的本地硬盤上，未形成集群，存在單點(diǎn)故障隱患；一旦其中任意一臺服務(wù)器硬件發(fā)生故障，導(dǎo)致機(jī)器宕機(jī)，那么該物理服務(wù)器上所有的虛擬機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)業(yè)務(wù)將直接終止。若B1、B2的本地多塊硬盤故障導(dǎo)致硬盤RAID崩潰，則將面臨所有數(shù)據(jù)丟失的風(fēng)險(xiǎn)。因此，將虛擬機(jī)都納入到虛擬機(jī)集群中，做雙機(jī)VMware HA集群，共享存儲池，是我們的目標(biāo)。

5結(jié)論

服務(wù)器虛擬化是現(xiàn)代醫(yī)院發(fā)展的趨勢，它能夠很好的解決\"一個業(yè)務(wù)系統(tǒng)一個服務(wù)器\"的種種弊端。服務(wù)器虛擬化只是虛擬化技術(shù)的一部分，在實(shí)現(xiàn)醫(yī)療信息化的過程中，還有很多的應(yīng)用，比如存儲虛擬化，網(wǎng)絡(luò)虛擬化、桌面虛擬化等，實(shí)現(xiàn)資源自動部署工具化和管理簡單靈活化，真正做到智慧醫(yī)療，才是未來的發(fā)展方向。

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編輯/許言