基于服務器虛擬化技術和存儲虛擬化技術的醫(yī)院雙活數(shù)據(jù)中心的建立

周錦

摘 要：隨著虛擬化技術的迅猛發(fā)展，醫(yī)療信息化建設的步伐也在不斷加快，醫(yī)院開始建立雙活數(shù)據(jù)中心，提高醫(yī)院數(shù)據(jù)的利用率，避免數(shù)據(jù)的丟失，更好的保證數(shù)據(jù)的安全性和完整性。如今，醫(yī)院雙活數(shù)據(jù)中心建立成為IT界重點關注和研究的問題，雙活數(shù)據(jù)中心的建立方式多種多樣，技術人員需要結合實際情況應用服務器和存儲虛擬技術來完成數(shù)據(jù)中心建立任務，不斷完善醫(yī)院信息系統(tǒng)。信息化和虛擬化已經成為醫(yī)院數(shù)據(jù)中心的特點，也是數(shù)據(jù)中心發(fā)展的主要趨勢。本文介紹了存儲虛擬化技術和服務器虛擬化技術，以及通過存儲虛擬化技術和服務器虛擬化技術的結合，如何實現(xiàn)醫(yī)院的雙活數(shù)據(jù)中心。

關鍵詞：虛擬化；存儲虛擬化；VMware；vplex

隨著醫(yī)院信息化的不斷深入，醫(yī)療信息系統(tǒng)對醫(yī)院的重要性越來越高，而系統(tǒng)的安全、高效、可靠運行主要依賴于服務器、存儲、交換機等核心設備的正常工作，以及這些設備容災系統(tǒng)的高可用性。但是容災站點的服務器、存儲、交換機等資源長期處于閑置狀態(tài)，并且長期占用機房場地并耗費大量能源，這造成了極大的浪費。如何建立一套高可用的系統(tǒng)，并把容災資源利用起來，成為最近研究的方向。[1]隨著存儲虛擬化技術以及服務器虛擬化技術的結合應用，使得這一問題得到了解決。

一、存儲虛擬化技術

隨著存儲虛擬化技術的出現(xiàn)，如何更有效的實現(xiàn)災備資源利用，以及數(shù)據(jù)中心之間，甚至跨存儲，跨網絡實現(xiàn)同時的數(shù)據(jù)訪問，建立真正意義上的“雙活數(shù)據(jù)中心”架構，成為一種必然的趨勢。

存儲虛擬化技術就是把相對復雜的存儲底層基礎架構的技術邏輯化，簡單化。通過存儲虛擬化的方式把物理存儲與邏輯存儲分開，用戶只需要使用簡化的邏輯存儲資源視圖即本。對于用戶來說，不用了解具體的硬盤，不用了解具體的LUN，用戶只需要把虛擬化的存儲資源連接上服務器即可。[2]

目前存儲虛擬化主要分成了三個方向：

（1）基于服務器軟件的虛擬化存儲。這種方法需要在服務器上安裝存儲的相關軟件，以對存儲進行管理。由于存儲生產廠商的不同，導致存儲管理軟件的不同，因此靈活性較差，同時也服務器帶來了一定的資源開銷。

（2）基于存儲本身的虛擬化。這種方法存儲設備自帶相關功能和模塊，如果沒有第三方軟件支持的話，則不能兼容其他品牌的存儲，通用性較差。

（3）基于網絡的虛擬存儲。這種方法在存儲區(qū)域網絡（SAN）實現(xiàn)存儲虛擬化功能。但是有些廠商設備兼容性差，有些設備則管理能力較弱。

EMC VPLEX存儲虛擬化技術：此次我們使用EMC VPLEX來實現(xiàn)存儲虛擬化，它屬于實現(xiàn)存儲虛擬化的第三種方式，通過存儲區(qū)域網絡（SAN）中添加虛擬化存儲網關實現(xiàn)。即由EMC VPLEX設備直接管理一個或多個存儲上的卷，然后再由EMC VPLEX設備把這些卷提供給服務器使用，服務器不直接管理存儲上的卷。這種方式可對異構存儲進行管理（即它可以在同一存儲區(qū)域網絡中同時管理多個存儲上的卷），這方便了的存儲數(shù)據(jù)擴展，同時這種方式還不占用服務器資源。EMC VPLEX設備上配置有最低64G的Cache，起緩存讀和緩存寫的功能，從而可以在一定程度上提升整個存儲平臺的IO性能。

VPLEX在使用中有三種使用方式，分別是Local，Metro，Geo。其中Local方式用于管理本地存儲，Metro方式用于在兩個站點間的訪問，Geo方式用于多個遠距離站點間的異步訪問。

二、服務器虛擬化技術

服務器虛擬化技術是將服務器的各種資源邏輯化，讓CPU、內存、存儲、網卡等硬件資源變成可以動態(tài)分配的“資源池”，讓幾臺甚至幾十臺虛擬服務器跑在一臺物理服務器上，從而提高服務器各資源的利用率，簡化系統(tǒng)管理，實現(xiàn)資源的整合。

服務器虛擬化技術的優(yōu)點：

（1）降低能耗，節(jié)約成本。隨著物理服務器性能的大大提升，我們可以把原來的多臺物理服務器轉化為虛擬服務器，讓多個虛擬機可以共用一臺物理服務器上，減少了物理服務器布署數(shù)量，以減少能耗，節(jié)省空間，節(jié)約成本。

（2）提高穩(wěn)定性。通過虛擬化軟件的相關功能可以實現(xiàn)物理機的負載均衡和虛擬機的動態(tài)遷移，大大提高了服務器的穩(wěn)定性。

（3）減少宕機時間。當有物理服務器出現(xiàn)硬件故障必須要停機檢修時，通過動態(tài)遷移，可以實現(xiàn)不停機或少停機，大大提高了系統(tǒng)的可用性。

（4）增加了系統(tǒng)布署的靈活性。在虛擬化軟件上可以支持各種操作系統(tǒng)（windows 2003，linux等等），從而使各種老應用系統(tǒng)的可以繼續(xù)運行，減少了遷移成本，大大提高了維護效率。

目前我們常見的虛擬服務器主要有以下兩種方式：

（1）一臺物理服務器虛擬成多臺服務器使用，但由于只有一臺服務器，一旦物理服務器出現(xiàn)問題，則所有的虛擬服務器都面臨著宕機的風險。

（2）多臺物理服務器與光纖交換機，數(shù)據(jù)存儲組成一個集群，然后再虛擬成多虛擬服務器使用。相較與第一種方式，第二種方式更加靈活，當一臺物理服務器出現(xiàn)問題時可動態(tài)遷移至其它的物理服務器上，安全性更高，各物理服務器可實現(xiàn)性能平衡。但是一旦數(shù)據(jù)存儲出現(xiàn)問題，則所有虛擬機都面臨著宕機的風險。

三、醫(yī)院雙活數(shù)據(jù)中心的實現(xiàn)

我們醫(yī)院機現(xiàn)分為本部院區(qū)，友誼院區(qū)和廣仁院區(qū)三個院區(qū)，其中友誼院區(qū)機房為主生產機房，本部院區(qū)機房為災備機房。現(xiàn)在我們要在我本部院區(qū)機房和友誼院區(qū)機房，建立雙活數(shù)據(jù)中心。實現(xiàn)如下圖：

為此我們做了如下的工作：

我們購買了2臺Vplex Metro（兩院區(qū)各一臺），2臺DELL COMPLENT 8000存儲（兩院區(qū)各一臺），4臺Borcade 6510光纖交換機（兩院區(qū)各兩臺），以及8臺Dell R920服務器（本部院區(qū)2臺，友誼院區(qū)6臺）。

醫(yī)院本部院區(qū)和友誼院區(qū)，兩個院區(qū)直線距離4公里左右，在兩院區(qū)間我們租用了六對裸光纖，并對光纖時延進行了測試，實測RTT（網絡往返時延）1.2 ms，高于Vplex Metro的5 ms要求。租用的六對裸光纖中兩對用于光纖交換機的聯(lián)通，兩對裸光纖用于VMware vmotion，Vplex Metro兩節(jié)間的通信以及Oracel Rac節(jié)點間的私有通訊，兩對供交換機網絡通信。

醫(yī)院核心系統(tǒng)數(shù)據(jù)都通過EMC VPLEX進行數(shù)據(jù)存儲。醫(yī)院HIS系統(tǒng)是物理服務器，它通過Oracle數(shù)據(jù)庫的RAC，構建了三節(jié)點（友誼兩臺，本部一臺）的系統(tǒng)，實現(xiàn)了性能的提升和異地容災。其它的虛擬化服務器通過虛擬化軟件VMware vsphere實現(xiàn)醫(yī)院核心應用系統(tǒng)的機房容災。

完成整個系統(tǒng)構建后，我們在兩個院區(qū)機房間建立一個高可用性虛擬化應用集群，達到了數(shù)據(jù)雙活，服務器無縫切換，當某一個物理服務器出現(xiàn)故障，其運行的虛擬化應用自動遷移至其他物理服務器，提高了系統(tǒng)的高可用性。該系統(tǒng)可以方便的，在虛擬機不停機的情況下，從集群一臺服務器遷移到集群中另外一臺服務器，從而避免硬件維修導至的系統(tǒng)停機，加強了系統(tǒng)的高可用性，所有數(shù)據(jù)同時寫入兩臺存儲，一臺存儲出現(xiàn)故障，直接從另一臺存儲讀取數(shù)據(jù)，實現(xiàn)無縫切換，不需人工干預。[3]

四、總結

本文介紹了一種高可用的雙活數(shù)據(jù)中心的建設。此方案在服務器管理上運用服務器虛擬化管理技術把醫(yī)院的各種物理服務器納入服務器集群進行統(tǒng)一管理；在存儲器管理上引入存儲虛擬化技術。在生產機房出現(xiàn)斷電，火災等極端情況時，可以非常方便的把關鍵業(yè)務切換到災備機房，同時災備機房平時也承擔一定的業(yè)務，避免了資源浪費。此方案在一定程度滿足了醫(yī)院對高可用、安全、可靠的系統(tǒng)的要求。

參考文獻：

[1]杜向文.基于虛擬化技術的雙活數(shù)據(jù)中心平臺在企業(yè)的實現(xiàn)與應用[J].中國管理信息化，2017，20（10）：63.64.

[2]朱金惟.基于存儲虛擬化技術的雙活存儲系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[J].信息與電腦（理論版），2017（1）：137.138.

[3]劉冬鄰.基于云計算的智慧校園雙活數(shù)據(jù)中心架構設計[J].西南師范大學學報（自然科學版），2017，42（5）：41.46.