超融合架構(gòu)在醫(yī)院信息化建設(shè)中的實(shí)踐

季敏

隨著醫(yī)院信息化需求的提升及相關(guān)信息化方面技術(shù)的發(fā)展，醫(yī)院對(duì)于以往的信息支持技術(shù)的改進(jìn)要求不斷提升，以往的信息支持運(yùn)維成本較高，利用率低，傳輸瓶頸等多方面不足，而超融合架構(gòu)即可有效彌補(bǔ)上述不足，可達(dá)到有效控制運(yùn)維成本、提高穩(wěn)定性及應(yīng)用安全性的目的。臨床中關(guān)于超融合架構(gòu)在醫(yī)院信息化建設(shè)中的實(shí)踐是保證其運(yùn)營(yíng)的基礎(chǔ)與前提，也是研究的重點(diǎn)。本文中就超融合架構(gòu)在醫(yī)院信息化建設(shè)中的實(shí)踐進(jìn)行探究，現(xiàn)分析如下。

1 超融合的架構(gòu)及特點(diǎn)

1.1 超融合的架構(gòu)

融合技術(shù)作為信息化建設(shè)中的一個(gè)重要方面，其在計(jì)算與存儲(chǔ)的融合中的作用顯著，其主要為通過(guò)虛擬化軟件的形式將資源進(jìn)行整合處理[1]，效果較好，而超融合架構(gòu)則是將計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)等資源在同一套單位設(shè)備中實(shí)現(xiàn)有效整合，同時(shí)對(duì)多個(gè)方面（軟件備份、數(shù)據(jù)快照、重復(fù)數(shù)據(jù)刪除和在線數(shù)據(jù)壓縮）進(jìn)行更為有效的處理，且其生產(chǎn)廠家多相同，因此在融合方面的效果較好，在無(wú)縫橫向擴(kuò)展方面優(yōu)勢(shì)突出，形成有效統(tǒng)一的資源池[2]，且本類(lèi)設(shè)備的預(yù)先配置為應(yīng)用的便捷提供了前提。而醫(yī)院的應(yīng)用過(guò)程中，對(duì)于便捷及穩(wěn)定性的要求較高，因此在醫(yī)院中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)突出。

1.2 超融合的主要特點(diǎn)

超融合的特點(diǎn)較多，且其中較多為優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于資源的整合與無(wú)縫化處理效果突出。（1）醫(yī)院中的資料數(shù)據(jù)一體化要求較高，各個(gè)科室及部門(mén)之間的配合要求較高，因此在資源池化方面的要求較高，而超融合技術(shù)則通過(guò)軟件的方式將各種計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源和網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行整合，因此為各部門(mén)的配合工作與應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)[3]。（2）設(shè)備部署效率是設(shè)備應(yīng)用前的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，醫(yī)院的工作性質(zhì)決定了對(duì)于時(shí)效性的要求較高，而超融合一體機(jī)的此方面特點(diǎn)突出，部署時(shí)間約為6～8 h，顯著短于同量級(jí)服務(wù)器的2周及以上的時(shí)間，對(duì)于時(shí)效性要求較高的醫(yī)院具有特定優(yōu)勢(shì)。（3）醫(yī)院的資料較多，且涉及多科室及部門(mén)的應(yīng)用，較多工作人員對(duì)于系統(tǒng)的應(yīng)用知識(shí)掌握仍相對(duì)欠缺，需逐步學(xué)習(xí)強(qiáng)化，因此對(duì)于運(yùn)維的便捷性要求較高，而超融合一體機(jī)各部分多出自一個(gè)廠家，在維護(hù)與操作方面具有統(tǒng)一性，在資源調(diào)整方面優(yōu)勢(shì)突出，且啟動(dòng)較快、硬件增改更為快捷，因此適合醫(yī)院的應(yīng)用環(huán)境。（4）醫(yī)院對(duì)于細(xì)節(jié)的繁瑣控制要求較高，超融合結(jié)構(gòu)的資源是池化的，節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)問(wèn)題的情況下可有效避免系統(tǒng)的中斷，在系統(tǒng)建立的同時(shí)即實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)鏡像的建立，因此在提高冗余方面的作用顯著。

2 本院超融合技術(shù)的應(yīng)用基礎(chǔ)與問(wèn)題

2.1 本院超融合技術(shù)的應(yīng)用基礎(chǔ)與需求

航天七三一醫(yī)院信息中心核心機(jī)房建于2009年，建筑面積40平方米，容納16個(gè)機(jī)柜，UPS容量為30 KV。醫(yī)院信息化建設(shè)經(jīng)過(guò)近7年的快速發(fā)展，已建成為以電子病歷為核心，多種系統(tǒng)整合的醫(yī)院信息系統(tǒng)，涵蓋了患者就診的各個(gè)環(huán)節(jié)和醫(yī)院辦公、管理的各個(gè)方面，信息化建設(shè)已經(jīng)成為醫(yī)院發(fā)展的重要助力，然而服務(wù)器的需求卻成為信息化建設(shè)的瓶頸和巨大安全隱患。

運(yùn)行有HIS系統(tǒng)、PACS系統(tǒng)、LIS系統(tǒng)、電子病歷系統(tǒng)等45個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)，占用27臺(tái)服務(wù)器、13個(gè)機(jī)柜，由于服務(wù)器、機(jī)柜、存儲(chǔ)、UPS負(fù)載資源有限，僅對(duì)HIS系統(tǒng)和PACS系統(tǒng)進(jìn)行了雙機(jī)熱備，其他應(yīng)用系統(tǒng)的高可用性及數(shù)據(jù)安全無(wú)法保證。醫(yī)院目前采用的是一臺(tái)服務(wù)器安裝多個(gè)非核心應(yīng)用系統(tǒng)的方式，充分利用服務(wù)器資源，減少機(jī)房空間占用和UPS負(fù)載。根據(jù)醫(yī)院信息化建設(shè)發(fā)展規(guī)劃，至2020年，每年將開(kāi)展3～5個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的實(shí)施，重要業(yè)務(wù)系統(tǒng)需要進(jìn)行備份，而現(xiàn)有服務(wù)器中有9臺(tái)已到使用年限，維修較為頻繁，面臨更換。按照現(xiàn)有的系統(tǒng)部署方式，至2020年醫(yī)院將需要新增、更新服務(wù)器30臺(tái)，以及配套的交換、存儲(chǔ)設(shè)備。但醫(yī)院核心機(jī)房的空間有限，無(wú)法容納足夠數(shù)量的機(jī)柜，且現(xiàn)有UPS負(fù)載量在服務(wù)器平穩(wěn)運(yùn)行狀態(tài)下已達(dá)65%，已經(jīng)無(wú)法應(yīng)對(duì)緊急情況下服務(wù)器重啟對(duì)UPS負(fù)載的要求，更無(wú)法再承受因服務(wù)器數(shù)量而增加的負(fù)載量。現(xiàn)有的應(yīng)用系統(tǒng)部署模式，增加了服務(wù)器和應(yīng)用系統(tǒng)運(yùn)維管理難度，無(wú)法確保數(shù)據(jù)安全和提高應(yīng)用系統(tǒng)的可靠性，各服務(wù)器資源利用率不均衡，造成資源浪費(fèi)和能源消耗。同時(shí)，隨著信息化應(yīng)用的深入，醫(yī)院的日常業(yè)務(wù)已經(jīng)無(wú)法離開(kāi)信息系統(tǒng)的支撐，需要實(shí)現(xiàn)重要業(yè)務(wù)系統(tǒng)備份，并且保持不間斷運(yùn)行。因此，現(xiàn)有核心機(jī)房的可容服務(wù)器、存儲(chǔ)、交換設(shè)備數(shù)量、UPS容量設(shè)計(jì)已經(jīng)不能滿(mǎn)足醫(yī)院信息化建設(shè)的需求。

2.2 存在的主要問(wèn)題

對(duì)于醫(yī)院信息系統(tǒng)的存在問(wèn)題分析顯示，其問(wèn)題較多。主要為以下幾項(xiàng)：（1）需要更換的服務(wù)器較多，購(gòu)買(mǎi)成本較高，利用率低，部署困難。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，航天七三一醫(yī)院信息中心，需要新增和替換40多臺(tái)服務(wù)器，如此多的服務(wù)器單獨(dú)部署需要很長(zhǎng)的時(shí)間，而且不便于管理，服務(wù)器的資源也沒(méi)有辦法進(jìn)行有效的利用。（2）機(jī)房空間不足，電源后備能力有限。現(xiàn)在的核心機(jī)房于2010年建成，當(dāng)時(shí)預(yù)留了16路電源為16個(gè)機(jī)柜供電，但是由于一些核心設(shè)備占用了多路供電，目前預(yù)留的16路電源已被全部占用；機(jī)柜13個(gè)也基本飽和，無(wú)法支撐如此多的服務(wù)器。（3）重要業(yè)務(wù)系統(tǒng)無(wú)系統(tǒng)備份，存在安全隱患。如LIS系統(tǒng)和電子病歷系統(tǒng)等目前還沒(méi)有建立系統(tǒng)備份，一旦服務(wù)器出現(xiàn)故障，將會(huì)直接影響到治療工作的開(kāi)展。（4）部分重要業(yè)務(wù)系統(tǒng)沒(méi)有測(cè)試環(huán)境，對(duì)于系統(tǒng)升級(jí)和系統(tǒng)更改都不能提前在測(cè)試環(huán)境中進(jìn)行測(cè)試，存在安全隱患。

2.3 醫(yī)院信息化相關(guān)問(wèn)題的解決

隨著信息化技術(shù)和虛擬化技術(shù)的不斷發(fā)展，有效利用服務(wù)器的各種資源，減少資源浪費(fèi)、同時(shí)能夠建立可靠的應(yīng)用備份是當(dāng)今服務(wù)器技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向，融合一體機(jī)在這樣的歷史條件下產(chǎn)生，有效整合多臺(tái)服務(wù)器的資源，同時(shí)能夠互為備份，便于管理和操作系統(tǒng)復(fù)用，方便建立各種測(cè)試環(huán)境。

利用虛擬化技術(shù)，可以解決目前航天七三一醫(yī)院信息中心發(fā)展的瓶頸，不需要對(duì)信息中心的核心機(jī)房進(jìn)行改造，不影響目前的業(yè)務(wù)使用，有效分離應(yīng)用系統(tǒng)并建立測(cè)試環(huán)境和備份系統(tǒng)。

2.3.1 基本設(shè)備的問(wèn)題解決 （1）替換常規(guī)服務(wù)器：目前醫(yī)院的主要的業(yè)務(wù)服務(wù)器購(gòu)置時(shí)間都超過(guò)5年，硬盤(pán)空間、內(nèi)存和CPU都不能滿(mǎn)足現(xiàn)有業(yè)務(wù)的需求，很多服務(wù)器較為平凡的出現(xiàn)宕機(jī)和硬件故障，影響了醫(yī)院業(yè)務(wù)的正常進(jìn)行。更換融合一體機(jī)后，可以在不影響生產(chǎn)業(yè)務(wù)的情況下，用較快的時(shí)間將這些系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到新的服務(wù)器上。（2）服務(wù)器應(yīng)用備份：目前航天七三一醫(yī)院除了HIS系統(tǒng)外，其他系統(tǒng)都是單機(jī)運(yùn)行，如果出現(xiàn)服務(wù)器宕機(jī)，將會(huì)影響到業(yè)務(wù)的正常進(jìn)行，融合一體機(jī)本身對(duì)建立的服務(wù)器會(huì)有一個(gè)鏡像備份，如果系統(tǒng)出現(xiàn)了宕機(jī)不會(huì)影響到業(yè)務(wù)的使用，也確保了數(shù)據(jù)的安全[4]。（3）應(yīng)用分離：解決多個(gè)服務(wù)器在同一臺(tái)服務(wù)器上不穩(wěn)定的問(wèn)題，因?yàn)槿诤弦惑w機(jī)在部署方面非常方便，建立以個(gè)虛擬的系統(tǒng)只需要很短時(shí)間，方便我們將原有的多個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行分離，建立屬于自己的服務(wù)器，提高穩(wěn)定性和安全性。（4）建立最佳測(cè)試環(huán)境：因?yàn)榉?wù)器環(huán)境限制的因素，航天七三一醫(yī)院80%的系統(tǒng)沒(méi)有測(cè)試環(huán)境，因?yàn)榇罱y(cè)試環(huán)境的周期較長(zhǎng)，而且與生產(chǎn)環(huán)境也是脫節(jié)的；但是沒(méi)有測(cè)試環(huán)境，系統(tǒng)進(jìn)行更新和變更的時(shí)候，無(wú)法提前對(duì)系統(tǒng)變更的有效性進(jìn)行測(cè)試，會(huì)對(duì)系統(tǒng)的使用產(chǎn)生隱患，融合一體機(jī)可以通過(guò)復(fù)制鏡像建立與生產(chǎn)環(huán)境完全一樣的測(cè)試庫(kù)，只需要用十幾分鐘的時(shí)間就能夠建立起一套測(cè)試環(huán)境。（5）減小能耗、增加核心機(jī)房可用空間：替換不能滿(mǎn)足需求的老舊服務(wù)器，減少能耗；重新整合服務(wù)器機(jī)柜，將核心機(jī)房的可用年限擴(kuò)大[5]。

2.3.2 設(shè)備選型與項(xiàng)目實(shí)施方面問(wèn)題解決 設(shè)備選型應(yīng)做到簡(jiǎn)單易用、快速部署，產(chǎn)品應(yīng)具有統(tǒng)一存儲(chǔ)架構(gòu)，能夠?qū)⒎?wù)器、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)集成放置在統(tǒng)一的機(jī)框或機(jī)架中，高度融合集成，簡(jiǎn)單易用。

高可用性、高可靠性及高安全性也是重要方面，實(shí)現(xiàn)所有部件及節(jié)點(diǎn)的冗余配置是重點(diǎn)，磁盤(pán)陣列系統(tǒng)具有高可靠性、可用性。能夠自動(dòng)監(jiān)控資源和系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，具有管理分權(quán)分域、日志記錄、日志審計(jì)等功能。具有雙機(jī)集群功能、容錯(cuò)機(jī)制，保障業(yè)務(wù)連續(xù)性。具備快照功能，保存基于時(shí)間點(diǎn)的運(yùn)行狀況和數(shù)據(jù)，作為導(dǎo)出數(shù)據(jù)、恢復(fù)數(shù)據(jù)之用[6-7]。

資源池化及資源自動(dòng)分配也是必要基礎(chǔ)條件，其能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備資源池化，對(duì)資源進(jìn)行共享，提高現(xiàn)有醫(yī)院數(shù)據(jù)資源利用率。系統(tǒng)擴(kuò)展能力強(qiáng)，可根據(jù)業(yè)務(wù)量彈性擴(kuò)容，適應(yīng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)突發(fā)需求。資源能夠自動(dòng)分配，縮短系統(tǒng)部署周期，加快業(yè)務(wù)上線速度。當(dāng)集群資源不足時(shí)，可對(duì)集群增加計(jì)算或存儲(chǔ)資源，方便醫(yī)院數(shù)據(jù)自動(dòng)化、合理化分配及應(yīng)用[8]。

即插即用的優(yōu)勢(shì)能夠支持在正在運(yùn)行的物理主機(jī)上熱插拔PCIe SSD驅(qū)動(dòng)器的功能，即無(wú)需中斷或停機(jī)即可根據(jù)需要向虛擬機(jī)添加CPU，磁盤(pán)和內(nèi)存，以保證醫(yī)院數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性、安全性。

提供統(tǒng)一的圖形界面管理軟件，方便在一個(gè)地點(diǎn)完成所有虛擬機(jī)的日常管理工作。操作界面盡量簡(jiǎn)單易用，確保安全性。

2.3.3 設(shè)備部署方面的問(wèn)題解決 管理節(jié)點(diǎn)部署在虛擬機(jī)上，利用2臺(tái)物理服務(wù)器做主備部署。管理節(jié)點(diǎn)使用兩塊本地硬盤(pán)做RAID1管理節(jié)點(diǎn)虛機(jī)的存儲(chǔ)，除系統(tǒng)使用外，所有服務(wù)器的其他本地硬盤(pán)都可組成分布式存儲(chǔ)池，非管理節(jié)點(diǎn)刀片可用于部署應(yīng)用虛擬機(jī)，應(yīng)用虛擬機(jī)使用分布式存儲(chǔ)池資源。

2.3.4 系統(tǒng)遷移方面的問(wèn)題解決 業(yè)務(wù)遷移服務(wù)主要內(nèi)容是將現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務(wù)平滑的遷移到虛擬化一體機(jī)上，盡量減少系統(tǒng)遷移對(duì)業(yè)務(wù)的影響?，F(xiàn)在目前醫(yī)院在用的應(yīng)用系統(tǒng)中，有兩種情況：（1）供應(yīng)商能夠提供支持的應(yīng)用系統(tǒng)。（2）供應(yīng)商無(wú)法提供支持或供應(yīng)商已經(jīng)聯(lián)系不上的。對(duì)于供應(yīng)商能夠提供支持的，我們采用的方式是先在虛擬機(jī)中部署好應(yīng)用系統(tǒng)的環(huán)境，再?gòu)脑?wù)器中將數(shù)據(jù)遷移到新的服務(wù)器中。此種方式可以避免原服務(wù)器的操作系統(tǒng)有問(wèn)題或者有病毒。對(duì)于供應(yīng)商無(wú)法提供支持或者已經(jīng)聯(lián)系不上的應(yīng)用系統(tǒng)服務(wù)器，可以利用超融合廠家提供的鏡像工具，將現(xiàn)有的系統(tǒng)制作成為鏡像，再加載到虛擬機(jī)上，此種方式雖然不能將操作系統(tǒng)更新，但是能夠提升系統(tǒng)的安全性和硬件性能。

3 結(jié)論

通過(guò)實(shí)施虛擬化融合一體機(jī)，能夠?qū)ΜF(xiàn)有服務(wù)器進(jìn)行整合，減少服務(wù)器數(shù)量，不僅節(jié)省了硬件設(shè)備資金投入，并且延長(zhǎng)了機(jī)房的使用壽命，降低能源消耗，節(jié)約了機(jī)房擴(kuò)建和能源資金投入。同時(shí)，虛擬化融合一體機(jī)能夠快速的部署各類(lèi)服務(wù)器和應(yīng)用，能夠?yàn)橹匾獦I(yè)務(wù)系統(tǒng)建立備份，大大提升了醫(yī)院信息系統(tǒng)的可靠性、安全性、穩(wěn)定性和故障恢復(fù)的時(shí)效性，確保醫(yī)療工作的正常開(kāi)展。

綜上，虛擬化融合一體機(jī)不僅能減少硬件資源的浪費(fèi)，而且能提升醫(yī)院業(yè)務(wù)系統(tǒng)整體運(yùn)營(yíng)效率，為醫(yī)療工作提供了有力的支撐。

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