虛擬技術(shù)在數(shù)字化醫(yī)院建設(shè)中的應(yīng)用探討

江蘇省連云港市贛榆區(qū)人民醫(yī)院 邵澤虎

在現(xiàn)代醫(yī)院區(qū)域化、集團(tuán)化的發(fā)展大背景下，我國(guó)大部分醫(yī)院開(kāi)始投入使用信息技術(shù)，醫(yī)院的各類(lèi)業(yè)務(wù)也陸續(xù)采用信息技術(shù)，醫(yī)院對(duì)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生巨大的依賴(lài)，以此使得信息化建設(shè)在醫(yī)院體系中彌足珍貴。醫(yī)院信息系統(tǒng)在廣泛被應(yīng)用的同時(shí)，對(duì)服務(wù)器硬件的數(shù)量和規(guī)模都在提高。而虛擬化技術(shù)可以使得大量服務(wù)資源得到充分利用，給醫(yī)院體系帶來(lái)很多的便利，推動(dòng)醫(yī)院朝向數(shù)字化方向蓬勃發(fā)展。

近年來(lái)，醫(yī)院的整體規(guī)模不斷擴(kuò)大，醫(yī)院信息化不斷加深，業(yè)務(wù)系統(tǒng)不斷增加，繼續(xù)采用以往“一系統(tǒng)一機(jī)”的模式使得運(yùn)用成本居高不下，這些服務(wù)器的供電和制冷將造成巨大的電力資源的浪費(fèi)。目前，企業(yè)所運(yùn)用的系統(tǒng)大部分都是基于32位操作系統(tǒng)，訪問(wèn)內(nèi)存只有4G，若內(nèi)存不夠用就要不得不配置新的服務(wù)器。面對(duì)繼續(xù)采用以往模式的困境，我國(guó)大部分醫(yī)院將逐步引入虛擬技術(shù)，實(shí)現(xiàn)服務(wù)器虛擬化，來(lái)解決傳統(tǒng)服務(wù)器管理方法存在的種種問(wèn)題。

一、虛擬化技術(shù)簡(jiǎn)介

（一）虛擬化技術(shù)的概念

虛擬化是計(jì)算機(jī)行業(yè)的專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)，它指的是計(jì)算元件并非在真實(shí)環(huán)境中運(yùn)行，而是在一個(gè)虛擬建構(gòu)的環(huán)境中運(yùn)行。這種技術(shù)并不存在于物理層面，而是存在于邏輯層面，其實(shí)現(xiàn)過(guò)程就是在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中加入一個(gè)虛擬化層，并且將所有資源進(jìn)行抽象化處理，從而轉(zhuǎn)化為另一種形式的資源。虛擬化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于不僅可以有效提升資源利用率，而且可以針對(duì)相關(guān)需求開(kāi)展科學(xué)合理的規(guī)劃與設(shè)計(jì)，從而達(dá)到資源優(yōu)化處理地目的。

（二）虛擬化技術(shù)的常見(jiàn)形式

一是服務(wù)器虛擬化，也就是將一臺(tái)物理意義上實(shí)際存在的服務(wù)器拆分隔離出多臺(tái)各自獨(dú)立的虛擬服務(wù)器，從而將物理資源轉(zhuǎn)化為邏輯資源的過(guò)程。通過(guò)服務(wù)器虛擬化的方式，服務(wù)器資源可以得到融合，并且被集中利用起來(lái)，還可以將CPU等傳統(tǒng)意義上的固態(tài)硬件轉(zhuǎn)化為動(dòng)態(tài)資源進(jìn)行管理，這樣就可以按照不同的要求對(duì)資源進(jìn)行規(guī)劃和安排，從而達(dá)到促進(jìn)資源合理使用的目的。

二是存儲(chǔ)虛擬化，這是一種根據(jù)接口協(xié)議對(duì)所有的物理設(shè)備進(jìn)行整合而構(gòu)建起的虛擬存儲(chǔ)體系。通過(guò)對(duì)存儲(chǔ)設(shè)備和系統(tǒng)的抽象化處理，就可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分離或控制。儲(chǔ)存虛擬化的優(yōu)勢(shì)在于客戶可以享有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)服務(wù)，從而促進(jìn)資源共享，達(dá)到優(yōu)化使用效率的目的。

三是網(wǎng)絡(luò)虛擬化，這是一種在底層的物理網(wǎng)和用戶之間增加抽象層，并且分割抽象層以下的物理資源的方式，從而達(dá)到軟硬件與網(wǎng)絡(luò)功能融合的目的。目前我們常見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)包括資源的分割與整合，以及虛擬連接等方式。

四是桌面虛擬化，其來(lái)源是服務(wù)器的計(jì)算模型和傳統(tǒng)的客戶端模型，通過(guò)桌面虛擬化可以達(dá)到高效率地管理桌面虛擬機(jī)數(shù)據(jù)的目的。

（三）虛擬化產(chǎn)品的選擇

目前，企業(yè)虛擬化主流產(chǎn)品是VMware的Vsphere。Vsphere虛擬化平臺(tái)，以ESX/EXSI Server為基石，使得多臺(tái)ESX Server能并發(fā)承載多個(gè)虛擬機(jī)。VMware將傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心變成私有云，發(fā)揮虛擬機(jī)的強(qiáng)大功能。極大利用現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)資源規(guī)劃資源管理池，以確保業(yè)務(wù)的連續(xù)性和提高可用性。

二、虛擬化技術(shù)在數(shù)字化醫(yī)院建設(shè)中的應(yīng)用

（一）服務(wù)器虛擬化技術(shù)的使用

與傳統(tǒng)的服務(wù)器相比，虛擬化服務(wù)器的智能化程度和多功能化程度更高，包括但不限于CPU的虛擬化、內(nèi)存的虛擬化、熱量的自動(dòng)轉(zhuǎn)移以及部署速度極快等等優(yōu)點(diǎn)。在使用虛擬化服務(wù)器技術(shù)時(shí)，需要采購(gòu)高配置的服務(wù)器，并且運(yùn)行服務(wù)器虛擬技術(shù)有關(guān)的軟件，使醫(yī)院傳統(tǒng)的服務(wù)器性能得到最大程度的提升，從而可以創(chuàng)建理想化的測(cè)試環(huán)境，有利于應(yīng)用的順利實(shí)施。

為了保證虛擬化服務(wù)器系統(tǒng)可以良好上線，并最大程度地保證業(yè)務(wù)之間的連續(xù)性和容錯(cuò)容災(zāi)性，下面簡(jiǎn)單介紹一些解決方案：

硬件設(shè)備部署：硬件部分包含3臺(tái)IBM X3650 M4服務(wù)器，共24個(gè)CPU，總CPU資源47GHz，總內(nèi)存100GB，總儲(chǔ)存量1.8T,根據(jù)當(dāng)前中國(guó)醫(yī)院實(shí)際需要和當(dāng)前環(huán)境，可以建立倆個(gè)虛擬群，以保證儲(chǔ)存和數(shù)據(jù)庫(kù)的有效性。

搭建：在底層每臺(tái)X3650服務(wù)器上安裝VMware EXSI虛擬操作系統(tǒng)，連接到共享存儲(chǔ)。在虛擬服務(wù)器建立一臺(tái)獨(dú)立的服務(wù)器，通過(guò)它進(jìn)行管理三臺(tái)EXSI虛擬化物理服務(wù)器，形成虛擬化集群，并通過(guò)客戶端創(chuàng)建個(gè)應(yīng)用虛擬化機(jī)，所有的虛擬機(jī)都有這臺(tái)獨(dú)立的服務(wù)器接管。

維護(hù)：通過(guò)獨(dú)立的服務(wù)器的管理器，定期觀察個(gè)虛擬機(jī)的運(yùn)行，當(dāng)警報(bào)欄出現(xiàn)紅色或黃色感嘆號(hào)，可以通過(guò)任務(wù)與事件這一欄看到具體的報(bào)錯(cuò)信息，這樣就可以及時(shí)并有針對(duì)性的解決錯(cuò)誤，比如更換內(nèi)存、硬盤(pán)故障處理等操作。

（二）儲(chǔ)存虛擬化應(yīng)用

在進(jìn)行存儲(chǔ)虛擬化工作時(shí)，醫(yī)院多采取存儲(chǔ)池方式，也就是將磁盤(pán)中的一些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到其他磁盤(pán)中，使自身的負(fù)載能力達(dá)到一個(gè)相對(duì)平衡的水平，從而有效避免管理與容量方面的問(wèn)題，提升服務(wù)器整體的性能與水平。在這種虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng)構(gòu)建方式的基礎(chǔ)上，醫(yī)院可以利用其自動(dòng)恢復(fù)功能、容錯(cuò)功能與數(shù)據(jù)備份功能與來(lái)健全虛擬化存儲(chǔ)系統(tǒng)和虛擬化存儲(chǔ)平臺(tái)，從而改良醫(yī)院傳統(tǒng)的儲(chǔ)存系統(tǒng)，促進(jìn)存儲(chǔ)池的建立。

（三）桌面虛擬化應(yīng)用

通過(guò)創(chuàng)建準(zhǔn)確且高效的虛擬機(jī)模板，可以極大地提升醫(yī)生站和護(hù)士站等相同類(lèi)型工作站中相關(guān)人員的工作效率和工作質(zhì)量。而且，通過(guò)創(chuàng)建虛擬化構(gòu)架來(lái)集中管理相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，并成立數(shù)據(jù)中心，只需維護(hù)虛擬機(jī)即可，為醫(yī)院節(jié)省一大筆維護(hù)工作花費(fèi)的巨額成本。桌面用戶可為終端設(shè)備，采取通訊協(xié)議訪問(wèn)的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)中心信息的獲取，以此高效完成相關(guān)工作任務(wù)。一旦桌面虛擬化應(yīng)用被充分的推廣和普及之后，醫(yī)院工作人員將不再受到工作地點(diǎn)、工作條件等的限制，只要有電腦和網(wǎng)絡(luò)，工作人員就可以通過(guò)訪問(wèn)醫(yī)院內(nèi)部的VPN登錄自己的虛擬桌面終端，使各項(xiàng)工作任務(wù)高效保質(zhì)得到完成。

（四）網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)應(yīng)用

由于一個(gè)VLAN可使得一個(gè)邏輯子網(wǎng)的形成，因此VLAN能按區(qū)域劃分網(wǎng)段以及子網(wǎng)多表現(xiàn)的局限性予以突破，還可以同時(shí)涉及多個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，對(duì)于不在同一地理位置的用戶可以加入同一個(gè)邏輯子網(wǎng)。為提升醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)信息安全，可以業(yè)務(wù)的性質(zhì)作為判斷依據(jù)，將不同用戶劃分為不同VLAN并進(jìn)行訪問(wèn)權(quán)設(shè)置，避免出現(xiàn)廣播風(fēng)暴，為醫(yī)院提供一定的有效保證。

在VPN技術(shù)的基礎(chǔ)之上，醫(yī)院可以建立起自身的專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)，并將其廣泛應(yīng)用于公共網(wǎng)絡(luò)，并最終通過(guò)撥號(hào)連接或者是數(shù)據(jù)專(zhuān)線的方式，構(gòu)建起專(zhuān)業(yè)網(wǎng)絡(luò)，就可以在不同的區(qū)域連接客戶端與服務(wù)端，并通過(guò)專(zhuān)業(yè)的、保密性強(qiáng)的通訊方式使得數(shù)據(jù)得到安全、加密、精準(zhǔn)的傳輸。

目前在信息遠(yuǎn)程管理方面，我國(guó)絕大多數(shù)的醫(yī)院采用的都是虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（VPN），通過(guò)VPN就可以在不同的場(chǎng)所和位置使用相同的系統(tǒng)進(jìn)行各項(xiàng)工作的開(kāi)展，從而既能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程辦公，又能保證工作質(zhì)量和速度。并且使用這種技術(shù)還有利于建立起醫(yī)院的數(shù)字圖書(shū)館，最大程度地通過(guò)遠(yuǎn)程訪問(wèn)實(shí)現(xiàn)資源共享。

三、服務(wù)器虛擬技術(shù)的優(yōu)勢(shì)與益處

虛擬化的應(yīng)用，可以用少量的服務(wù)器支撐更多服務(wù)器的業(yè)務(wù)，給醫(yī)院帶來(lái)巨大的效益，當(dāng)需要更新服務(wù)器時(shí)，可通過(guò)模板克隆技術(shù)，通過(guò)簡(jiǎn)單的操作，就可以快速部署一臺(tái)滿足業(yè)務(wù)需求的模擬服務(wù)器，極大地節(jié)省了人力，時(shí)間成本。而且還使以往的老舊服務(wù)器被淘汰，這樣就避免了硬件老化導(dǎo)致的一系列問(wèn)題，降低了風(fēng)險(xiǎn)和隱患。VMwaer虛擬機(jī)的快照技術(shù)可將虛擬機(jī)運(yùn)行的某一時(shí)刻備份下來(lái)，而當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)異常時(shí)，可通過(guò)快照保證系統(tǒng)的還原。在傳統(tǒng)服務(wù)器架構(gòu)模式下，因各業(yè)務(wù)系統(tǒng)在各個(gè)時(shí)間段繁忙程度不一，會(huì)對(duì)硬件資源產(chǎn)生極大地浪費(fèi)。而利用服務(wù)器虛擬化，將各類(lèi)業(yè)務(wù)放在一個(gè)虛擬機(jī)中，可充分利用現(xiàn)有硬件資源，為醫(yī)院節(jié)省一大筆硬件資金?？梢酝ㄟ^(guò)VMwareDRS分布式資源調(diào)度功能，持續(xù)對(duì)資源池進(jìn)行智能分配，提高利用率，也可以整合服務(wù)器，增強(qiáng)靈活性；減少服務(wù)器的數(shù)量以及隨時(shí)切斷未使用服務(wù)器的電源，減少能源的消耗。但需要注意的是必須要保證其可靠性和科學(xué)性。最重要的就是，要將所以虛擬機(jī)納入到虛擬機(jī)集群中，進(jìn)行存儲(chǔ)池的共享，否則會(huì)面臨著所以數(shù)據(jù)丟失的風(fēng)險(xiǎn)。

四、小結(jié)

由以上可知，通過(guò)對(duì)虛擬化技術(shù)的合理應(yīng)用，醫(yī)院不僅會(huì)朝著數(shù)字化方向發(fā)展，并且還能對(duì)自身所擁有信息資源高效利用，統(tǒng)一整合，從而使管理工作更加靈活。一旦虛擬化技術(shù)實(shí)現(xiàn)，很多醫(yī)院“一個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)一個(gè)服務(wù)器”的難題將得到有效的解決，同時(shí)還可以減低運(yùn)營(yíng)和維護(hù)成本。因此未來(lái)我國(guó)在虛擬化技術(shù)方面的發(fā)展方向是：繼續(xù)加強(qiáng)推廣、科學(xué)確定標(biāo)準(zhǔn)、促使資源共享。做到并推廣服務(wù)器虛擬化，存儲(chǔ)虛擬化、網(wǎng)絡(luò)虛擬化以及桌面虛擬化等應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)資源自動(dòng)部署和管理簡(jiǎn)單靈活化，真正做到智慧醫(yī)療，才是未來(lái)醫(yī)院的發(fā)展方向。