虛擬化技術在醫(yī)院信息化建設中的應用

李春林+劉建輝+周根鴻+張文體

摘要：為了提升醫(yī)院信息系統(tǒng)效能，對醫(yī)院服務器硬件、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫等資源進行了升級，同時運用虛擬化技術對醫(yī)院信息系統(tǒng)進行了改造升級，通過虛擬化改造，節(jié)省了醫(yī)院的投資運營成本，改善了醫(yī)院信息系統(tǒng)的性能，提高了安全性和穩(wěn)定性。

關鍵詞：虛擬化；醫(yī)院信息系統(tǒng)；數(shù)據(jù)庫

中圖分類號：TP315 文獻標識碼：A 文章編號：1006-1959（2017）23-0010-02

隨著虛擬化技術的快速發(fā)展和廣泛應用，醫(yī)療行業(yè)的虛擬化技術越來越普遍，為了節(jié)約成本和提高效率，在醫(yī)療衛(wèi)生領域，虛擬化技術在醫(yī)院信息化建設的進程中也變得不可或缺[1]。我們在進行醫(yī)院信息系統(tǒng)改造升級時進行了大膽應用，通過虛擬化技術的應用，我們節(jié)約了投資成本，提高了資源使用率。服務器虛擬化是目前各行各業(yè)應用非常廣泛的、相當熱門的一種架構應用，讓一臺服務器變成多臺或更多臺相互隔離的虛擬服務器，提高資源利用率，實現(xiàn)服務器的整合[2]，數(shù)據(jù)存儲網(wǎng)絡化是存儲技術發(fā)展的必然趨勢[3]。

1背景

我院醫(yī)院信息系統(tǒng)始建于2003年，至今已連續(xù)運行了10余年，其間雖進行過大大小小的升級和改造，但始終也是老平臺上進行的改造，只能勉強應對。原來的服務器硬件和數(shù)據(jù)庫版本都比較老舊，即使改造也只是停留在對一些前端應用程序進行改造或后臺添加一些觸發(fā)器進行彌補，隨著醫(yī)院業(yè)務的發(fā)展和延伸，老的系統(tǒng)顯得力不從心，效率也大為下降，瓶頸現(xiàn)象明顯。另外一些安全隱患也非常嚴重，如備份機制不合理，防雷措施不完備等等。給系統(tǒng)的正常運轉和安全帶來巨大隱患。原有的業(yè)務系統(tǒng)也因不適應現(xiàn)實要求，某一業(yè)務系統(tǒng)也因硬件、操作系統(tǒng)等原因存在升級、遷移和擴容困難，隨著時間推移，我院的服務器性能、軟件可用性、可靠性越來越不滿足現(xiàn)實業(yè)務增長的需要。而服務器升級之后，操作系統(tǒng)又需要重新安裝、還包括業(yè)務軟件、新的配置業(yè)務、所有數(shù)據(jù)的遷移等等。根據(jù)原有情況，如果單純升級硬件，存在原有軟件無法正常移植到新的硬件上，單獨升級軟件系統(tǒng)，原有硬件又不兼容。由于醫(yī)院日常管理和診療流程、患者信息資源等對醫(yī)療信息系統(tǒng)的日益依賴的關系，一旦系統(tǒng)崩潰或宕機，將影響到醫(yī)院的日常運作[4]。

2 升級內容

根據(jù)我院的實際情況，為了搞好此次升級工作，我們做了周密部署，此次醫(yī)院信息系統(tǒng)的升級涉及的主要內容有：

2.1硬件方面

主要包括服務器、存儲系統(tǒng)、備份機、交換機及網(wǎng)絡信息點擴容。

2.2軟件方面

包括下列幾個方面的升級：服務器操作系統(tǒng)，需從WINDOWS 2000 SERVER32位版升級至WINDOWS 2008 SERVER 64位；數(shù)據(jù)庫后臺從老版本的ORACLE 8.1.7 32位升級至高版本的64位的ORACLE 11G；電子病歷系統(tǒng)由非結構化升級成結構化電子病歷；前端應用程序模塊的升級改造。

通過升級逐漸打造醫(yī)院虛擬化云管理平臺，醫(yī)院虛擬化云平臺由基礎設施層、虛擬化層、平臺管理層和平臺服務層4層組成[5]。

3技術方案

我們這次引進了3臺聯(lián)想ThinkServer RD650 物理服務器，做為虛擬化業(yè)務計算資源平臺的基礎，對每臺服務器的配置如下：2顆Intel Xeon E5-2605v3（10核）CPU，內存128G。通過2臺聯(lián)想-博科300E光纖交換機共享1臺聯(lián)想Lenovo|EMC VNX5200磁盤陣列。這樣服務器總CPU資源達到137.88Ghz，總內存達到384G，總存儲容量達到8T。備份機制采用1臺聯(lián)想備份一體機BUA-D5-D進行備份，備份策略分為增量、全備交替進行。所有服務器均使用 VMware 虛擬化軟件[6]，劃分建立針對各項業(yè)務的虛擬機，并通過 VMware軟件系統(tǒng)虛擬中心進行集中控制，達到自動調配資源、自動遷移和核心業(yè)務連續(xù)高可用性。使用3臺 ThinkServer RD650 共同承擔 HIS（醫(yī)院信息系統(tǒng)）、LIS（實驗室檢驗系統(tǒng)），同時為PACS（醫(yī)學影像傳輸系統(tǒng)）預留了足夠的備用資源。

4虛擬化技術帶來的效果

4.1提高效率，提升性能

虛擬化技術的合理應用，可以將物理存儲設備和服務器所見的存儲設備完全分開，并為服務器提供一個統(tǒng)一化的邏輯存儲空間[7]。大幅提高可用性，高效的應用運行，系統(tǒng)所有應用全部運行在虛擬化中，每一個不同的業(yè)務都可以很快遷移到任何一臺虛擬服務器上運行。如今很多系統(tǒng)都采用存儲虛擬化技術，可以構建可擴展、易維護、高性能的存儲虛擬化平臺，實現(xiàn)醫(yī)院信息系統(tǒng)的業(yè)務連續(xù)性[8]。

4.2數(shù)據(jù)安全，防止入侵

對虛擬化資源安全管理，保證用戶間的安全隔離，防止資源濫用。采用數(shù)據(jù)和應用相分設離的設計理念，以裸磁盤映射的形式存將數(shù)據(jù)部分存在磁盤陣列中，把應用執(zhí)行文件和操作系統(tǒng)文件放在虛擬磁盤中，通過虛擬化的快照技術，先將系統(tǒng)快照備份下來，一旦應用出現(xiàn)問題，利用快照技術能在最短時間內（一般在5～10 s內）恢復業(yè)務，并且有效防止了木馬、病毒等惡意程序對應用系統(tǒng)的影響，同理，依靠快照技術也能夠快速恢復應用系統(tǒng)等日常操作。

4.3擴展方便，功能穩(wěn)定

系統(tǒng)部署變得容易和擴展方便。通過虛擬機模板方案 5～10 min 即可完成硬件劃分、操作系統(tǒng)、配置等環(huán)境的準備，極大加快了新業(yè)務系統(tǒng)的上線時間，對現(xiàn)有虛擬機克隆更是很快速，業(yè)務系統(tǒng)的部署簡單快捷；擴展硬件方便，新增服務器即可擴展全部業(yè)務系統(tǒng)的性能，熱插網(wǎng)卡、硬盤等技術又讓擴展快速安全。使得數(shù)據(jù)中心的業(yè)務更加安全，可靠虛擬化層的HA（高可用性）技術的應用，使所有的業(yè)務系統(tǒng)都各自擁有備份冗余功能，通過使用vMotion （在線遷移）技術可以輕松實現(xiàn)停機不停業(yè)務，當某一臺物理機有故障時，可以先將業(yè)務遷移再維修，修好后再將業(yè)務遷移過來。采用VMwareFT（容錯）機制可以讓業(yè)務系統(tǒng)實現(xiàn)“永不宕機”，而DRS（動態(tài)資源調配）技術的啟用更是滿足業(yè)務系統(tǒng)多變的性能要求，由于數(shù)據(jù)應用分離和快照技術的結合，被病毒、木馬威脅概率大大降低，通過對以上虛擬化技術的應用，如今讓“永不停機”變?yōu)楝F(xiàn)實，醫(yī)院的各項業(yè)務連續(xù)性得到了最大限度的保障。endprint

4.4 綠色環(huán)保，性價比高

運行更加環(huán)保，減少了整個機房系統(tǒng)對空間、電力、溫控等方面的要求，大大節(jié)省了電力、制冷等方面的運營維護成本，做到了運行高效低耗環(huán)保。一次性集中投入，后期只需少量維護成本，無需每次再為新的應用添置新的實體服務器。在以虛擬化技術為基礎的構建數(shù)據(jù)中心實際工作中，通過統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，虛擬化不僅大幅提升了工作效率，而且減少了系統(tǒng)故障，從而保證了系統(tǒng)安全運行。首先是降低了服務器等硬件成本，通過對服務器的有效整合和控制，從而減少對物理服務器數(shù)量上的需求，這樣就大幅度地降低了 TCO（總所有成本），通過比較分析，我院的單一物理服務器的使用率由原來的 5%～20%提高到目前 60%～85%。同時，還對降低運營和維護成本做出了很大貢獻，在場地、占用空間上節(jié)省不少，機房空間利用率提高了，在電力需求、機房制冷、硬件資源和人力管理成本等都有不向程度的減少。

4.5連續(xù)服務，快速響應

實現(xiàn)了在線維護。HIS服務器，是醫(yī)院業(yè)務的核心服務器，必須保證7×24 h順暢運行。實施虛擬化以后，醫(yī)院就能夠主動地提前進行資源規(guī)劃，達到快速響應客戶和應用的需求。以前，我們進行硬件維護需要提前幾天乃至幾周對科室進行預告，同時要抓緊在1～3 h的維護窗口盡快完成，應用虛擬化技術以后，可以隨時進行快速的硬件維護和升級，充分滿足醫(yī)院不間斷業(yè)務的需求，極大提高了工作效率，真正確保了服務器永不停機。

4.6維護方便，應用簡單

維護更加方便靈活。通過利用虛擬化技術，醫(yī)院業(yè)務系統(tǒng)連續(xù)性得到保證，減少了過去由于執(zhí)行維護時的計劃內停機次數(shù)，并通過 HA 有效地應對計劃外停機。DRS 可持續(xù)監(jiān)控，各個資源池的利用率隨時動態(tài)掌握，虛擬機之間根據(jù)業(yè)務需求可智能分配調度使用資源，實現(xiàn)了資源優(yōu)化管理。VMotion 則將可以將正在運行中的虛擬服務器從一臺物理服務器遷移到另一臺物理服務器上，在這個遷移過程中應用服務始終不會中斷業(yè)務，從而實現(xiàn)了無中斷的 IT 運營維護，確保業(yè)務連續(xù)性和高可用性。

5總結

由于虛擬化技術的應用，使用較少物理服務器需求就可以代替原來需要更多服務器需求的難題，節(jié)省了資源，同時多個業(yè)務系統(tǒng)運行了同一虛擬平臺上，維護難度、維護水平、維護效率都大為提高，使整個 IT 基礎架構更易于控制和管理，減少了數(shù)據(jù)中心的運營維護成本，HA、vMotion、FT、DRS 等技術的應用也確保了業(yè)務的連續(xù)性， DPM 動態(tài)電源管理等讓數(shù)據(jù)中心更加綠色，虛擬化技術為我院網(wǎng)絡系統(tǒng)的安全高效運行和低碳環(huán)保提供了有力保障。

參考文獻：

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