探討服務器虛擬化在醫(yī)院信息化建設中的應用

朱偉德

（福建省職業(yè)病與化學中毒預防控制中心，福建 福州 350001）

服務器虛擬化能夠滿足現(xiàn)階段醫(yī)院信息化發(fā)展所需的大部分可用功能，完成服務器集中管理[1]。虛擬化意味著物理資源被定義為邏輯資源，從而拓寬物理結構界限。在這種模式下，物理平臺應該具有一種邏輯形式的資源透明性，優(yōu)化資源配置自動性?？茖W發(fā)展促進了虛擬化技術的完整性與應用性增加，例如高容量海量存儲系統(tǒng)的虛擬化以及資源和系統(tǒng)管理。隨著醫(yī)療數(shù)據(jù)量的增加，醫(yī)院信息系統(tǒng)面臨著數(shù)據(jù)管理有待升級。大部分應用程序功能均為獨立運行，若硬件一旦出現(xiàn)故障，就可能導致數(shù)據(jù)缺失[2]。服務器虛擬化可增加修復硬件故障的概率，并使用虛擬化技術整合服務器保證醫(yī)院信息資源安全性和高可用性。同時，降低人財物等資源占有率，加快其信息化步伐。本文對醫(yī)院服務器虛擬化實施深刻研討，觀察其可行性。

一、服務器虛擬化概述

在服務器虛擬化中，服務器物理資源被抽象為邏輯資源，這樣一臺服務器就被轉換成幾個甚至幾百臺互相隔離的虛擬服務器，成為一個資源池，可不受物理邊界限制從而實現(xiàn)CPU、內存、磁盤I/0、網(wǎng)絡資源等動態(tài)管理，這提高了資源利用率，簡化了系統(tǒng)管理，并允許服務器整合。使用虛擬機，可在一臺物理計算機上模擬兩臺或兩臺以上虛擬機。同時，可運行Linux、Windows等操作系統(tǒng)來安裝應用程序、訪問網(wǎng)絡資源等。在操作系統(tǒng)之間切換不需要重新啟動計算機。虛擬化是有效過程，可降低成本和改進設備使用，將服務器資源、網(wǎng)絡存儲資源、軟件應用程序資源和其他組織整合到虛擬機集群中，將物理資源轉換為虛擬機面向需求資源池，分配適當數(shù)據(jù)處理和存儲資源以滿足業(yè)務需求。服務器虛擬化大幅度降低了在醫(yī)院建立信息成本，提高了服務器穩(wěn)定性，并減少了在創(chuàng)建服務器集群時對硬件資源限制。這大幅度改善了醫(yī)院信息結構。

二、醫(yī)院引進虛擬化技術必要性

醫(yī)院信息系統(tǒng)（HIS）是企業(yè)信息系統(tǒng)中最復雜、最復雜的系統(tǒng)之一。在醫(yī)院中必須建立多個應用系統(tǒng)如：門診系統(tǒng)、電子病歷系統(tǒng)、電子文書系統(tǒng)、體檢系統(tǒng)、醫(yī)學圖像傳輸系統(tǒng)（PACS）、實驗室系統(tǒng)（LIS）等，為協(xié)調每個系統(tǒng)的運行需要不同服務器和內存的支持，而不同服務器的在日常工作中必定需要面臨更多問題[3]，這也是現(xiàn)階段綜合醫(yī)院亟待解決的問題之一。

成本密集性服務器不但成本高、風險大，且占用物理空間，還需增加網(wǎng)線、電力、線纜、維護人員等后續(xù)運維成本。有些服務器甚至達到其使用期限后仍繼續(xù)運行，導致故障率增加和多個應用服務器的獨立運行。若出現(xiàn)故障修復難度較大，從而面臨數(shù)據(jù)丟失、宕機等風險。

三、服務器虛擬化在醫(yī)院信息化建設中的應用

1.服務器虛擬化的必要性

受互聯(lián)網(wǎng)信息化的影響，醫(yī)院也將信息化發(fā)展列為其主要發(fā)展方向。醫(yī)院更依賴于各種醫(yī)療信息系統(tǒng)。現(xiàn)階段，大部分醫(yī)院均有由于磁盤故障而導致數(shù)據(jù)丟失的經(jīng)歷，究其原因是仍沿用傳統(tǒng)服務器集成硬盤數(shù)據(jù)存儲導致，這不僅影響服務器正常程序性能，同時，也大幅度增加了硬件維護成本，阻礙建立醫(yī)院進行信息處理進程。因此，在醫(yī)院信息建設服務器虛擬化十分必要。

2.虛擬機技術在醫(yī)療領域實現(xiàn)不間斷運行

使用虛擬化技術來充分監(jiān)控各個虛擬主機運行情況可減少使用故障。如物理服務器突然出現(xiàn)故障，由于資源不足在動態(tài)資源平衡基礎上自動確定虛擬架構，檢測出故障服務器并快速遷移到其他物理服務器上，保證醫(yī)院系統(tǒng)平穩(wěn)運行。虛擬化集群平臺可用于醫(yī)院信息系統(tǒng)（HIS）、電子病歷系統(tǒng)、體檢系統(tǒng)、醫(yī)學圖像傳輸系統(tǒng)（PACS）、實驗室系統(tǒng)（LIS）等應用程序資源。確保醫(yī)院信息系統(tǒng)最佳可用性，確保醫(yī)院信息系統(tǒng)結構高可用性。

3.整合服務器并優(yōu)化醫(yī)院資源

醫(yī)院信息系統(tǒng)通過虛擬基礎設施來整合服務器。多個信息系統(tǒng)應用在虛擬化平臺架構上，增加服務器系統(tǒng)資源利用效率。首先，服務器虛擬化運用一對多運行結構，其中1臺服務器可運行多個虛擬機，在醫(yī)院信息構建過程中，可在虛擬服務器上運行多個應用程序系統(tǒng)，從而顯著提高服務器使用效率。其次，服務器虛擬化可動態(tài)調整服務器資源和使資源更有效地分配。再次，在新老服務器交叉使用時，通過虛擬化平臺簡化新舊服務器的資源使用配置，提高資源利用率。最后，服務器虛擬化的基本特性是基于醫(yī)院運營中不同場景的業(yè)務“優(yōu)先級”來分配資源，這不僅能確保主要業(yè)務平穩(wěn)運行，且增加資源利用效率[4]。

4.實現(xiàn)系統(tǒng)高可用功能，排除單點故障影響

服務器虛擬化用于醫(yī)院，可提高整體信息系統(tǒng)的可用性。系統(tǒng)高可用性為虛擬機上應用程序提供的高可用性解決方案。此外，高可用性在設置操作系統(tǒng)時提供更大便利，并對優(yōu)化成本有積極影響。在傳統(tǒng)服務器集成模式中，應用系統(tǒng)中斷通常將對醫(yī)院發(fā)展產(chǎn)生較大影響。服務器虛擬化實現(xiàn)醫(yī)院信息系統(tǒng)高可用功能，消除傳統(tǒng)模式下單點故障影響。因此，如果醫(yī)院服務器出現(xiàn)故障，虛擬化服務器將通過高可用性群集自動切換，默認服務器就可將遷移到另一臺虛擬機，確保服務器故障最小化，且無數(shù)據(jù)丟失問題[5]。

5.集中式服務器管理，提高維護效率

現(xiàn)階段醫(yī)院使用數(shù)據(jù)量持續(xù)增加，給設備穩(wěn)定運行和管理產(chǎn)生諸多問題。服務器虛擬化不僅大幅度減少了物理機數(shù)量且對服務器集中管理的問題進行優(yōu)化，提供平臺情況監(jiān)控和提升維護效率。此外，硬件升級還可實現(xiàn)快速硬件替換，并為信息系統(tǒng)提供高效不間斷的平臺服務。

四、醫(yī)院信息化建設虛擬機構架

由于光纖壽命長，接入傳輸范圍廣，傳輸數(shù)據(jù)量大，容量大，通過簡化三層交換機可降低網(wǎng)絡投資和維護成本。基于虛擬機體系結構，計劃在虛擬機集群中物理系統(tǒng)上逐步遷移業(yè)務系統(tǒng)，以便在專用網(wǎng)絡存儲設備上存儲和保護業(yè)務系統(tǒng)數(shù)據(jù)。使用網(wǎng)絡存儲設備自動備份功能來執(zhí)行基于實時和異構策略備份。為虛擬機群集中每個業(yè)務系統(tǒng)虛擬機創(chuàng)建單獨備份虛擬機。如果其所在原始虛擬機或服務器出現(xiàn)故障，備份虛擬機將立即接管業(yè)務，并在另一臺物理服務器上執(zhí)行，以確保業(yè)務連續(xù)性和內存高可靠性。由于醫(yī)院數(shù)據(jù)高數(shù)據(jù)保留率和長期存儲性，在購買存儲設備時，應注重設備性能，確保數(shù)據(jù)保持完整、圖像分辨率高、數(shù)據(jù)量大。在設計遠程位置和三層交換場景時，應關注網(wǎng)絡提供和數(shù)據(jù)維護安全方案[6]。

五、服務器虛擬化特點分析

1.整合服務器資源

醫(yī)院信息系統(tǒng)可分為核心業(yè)務系統(tǒng)和非核心業(yè)務系統(tǒng)，均有著嚴格要求，有專用服務器，實現(xiàn)雙機熱備。非核心業(yè)務系統(tǒng)可放置在虛擬服務器上，通過虛擬化進行服務器整合，根據(jù)需要自動分配資源，提高服務器性能和可用性，通過強大VCenter管理界面實時監(jiān)控服務器狀態(tài)，并根據(jù)需要自動提供動態(tài)資源，以實現(xiàn)高效資源管理。

2.遷移虛擬機和存儲

遷移主要是指將虛擬機從一個主機或存儲位置遷移到另一個主機或存儲位置，通常通過vMotion實現(xiàn)熱遷移，在不中斷虛擬機工作情況下遷移到新主機。

3.VSAN數(shù)據(jù)區(qū)域創(chuàng)建

確保數(shù)據(jù)安全軟件定義內存優(yōu)化虛擬機，聚合虛擬機監(jiān)控程序體系結構，可在任何標準服務器上執(zhí)行，虛擬化軟件在邏輯內存資源池中組織一組物理內存，并根據(jù)配置需求分配資源，不斷改進硬件設備，優(yōu)化資源可用性。VSAN值確保在發(fā)生硬盤故障時不會丟失任何數(shù)據(jù)，并允許通過同步復制和擴展群集功能實現(xiàn)完全的位置故障，從而為重要的業(yè)務應用程序提供可靠的保障[7]。

六、醫(yī)院虛擬化思路及策略

因為醫(yī)院現(xiàn)在運營著來自不同公司的不同應用程序，數(shù)據(jù)庫也不同。早期數(shù)據(jù)庫可能存儲在現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫以外服務器上。要訪問早期數(shù)據(jù)，必須啟動舊服務器，這直接影響現(xiàn)有程序執(zhí)行。根據(jù)醫(yī)院實際情況，開發(fā)了服務器虛擬化解決方案，通過虛擬化程序調用早期HIS數(shù)據(jù)，安裝虛擬服務器，方便快捷地查詢患者信息和數(shù)據(jù)。醫(yī)院計劃使用虛擬化實現(xiàn)將關鍵服務器（包括醫(yī)院中心數(shù)據(jù)庫，如HIS、EMR和PACS）遷移到虛擬機環(huán)境中。通過整合現(xiàn)有資源，確保業(yè)務連續(xù)性和提高服務器利用率來減輕資源壓力[8]。

結語

服務器虛擬化為醫(yī)院創(chuàng)建一個服務器虛擬化平臺，將整個服務器集群統(tǒng)一到一個資源池中。高效地整合數(shù)據(jù)，改進設備，降低整個體系結構的成本。集中式虛擬管理平臺簡化了服務器管理，提高了信息系統(tǒng)的效率，降低了管理的復雜性。此外，服務器虛擬化提供的高可用性與動態(tài)資源配置，確保所有應用系統(tǒng)的不間斷運行，提高醫(yī)院信息系統(tǒng)的整體安全性。隨著信息技術的發(fā)展，虛擬化技術的重要性與日俱增，對醫(yī)院的發(fā)展至關重要。