蘭州軍區(qū)蘭州總醫(yī)院 信息科，甘肅 蘭州 730050

服務(wù)器虛擬化技術(shù)的應(yīng)用與研究

王玉珍，王志強(qiáng)，趙正軍，王健

蘭州軍區(qū)蘭州總醫(yī)院 信息科，甘肅 蘭州 730050

目的對(duì)于日趨復(fù)雜的醫(yī)療信息系統(tǒng)，采用虛擬化技術(shù)搭建服務(wù)器集群平臺(tái)，能有效提高醫(yī)療信息系統(tǒng)的部署能力和管理水平，降低運(yùn)營(yíng)成本。方法以Vmware vSphere虛擬化平臺(tái)為例，探討應(yīng)用于醫(yī)療信息系統(tǒng)的VMware虛擬化技術(shù)解決方案，并詳細(xì)介紹了虛擬化平臺(tái)的實(shí)施過(guò)程。結(jié)果成功建立服務(wù)器集群平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了30多個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的遷移。結(jié)論服務(wù)器虛擬化技術(shù)有效整合了資源、改善了資源分配、提高了資源利用率、減輕了管理的負(fù)擔(dān)。

醫(yī)院信息系統(tǒng)；服務(wù)器；服務(wù)器虛擬化

0 前言

傳統(tǒng)服務(wù)器是每臺(tái)一個(gè)操作系統(tǒng)，軟硬件緊密結(jié)合，同一臺(tái)主機(jī)上運(yùn)行多個(gè)應(yīng)用程序通常會(huì)遭遇沖突，中央處理器（CPU）資源浪費(fèi)嚴(yán)重。隨著信息系統(tǒng)日趨復(fù)雜，對(duì)系統(tǒng)架構(gòu)的安全性、容災(zāi)性、穩(wěn)定性提出了更高的要求，虛擬化技術(shù)（Virtualization Technology）是實(shí)現(xiàn)這一要求的一個(gè)途徑。虛擬化技術(shù)將少量的物理服務(wù)器整合，共享硬件空間，使各類應(yīng)用及用戶共同使用這些資源，顯著降低運(yùn)營(yíng)成本，提高管理靈活性[1]。傳統(tǒng)架構(gòu)和虛擬化技術(shù)結(jié)構(gòu)對(duì)比，見圖1。

圖1 傳統(tǒng)架構(gòu)和虛擬化技術(shù)結(jié)構(gòu)對(duì)比

1 總體設(shè)計(jì)思路

1.1 目前我院醫(yī)療信息系統(tǒng)現(xiàn)狀

目前我院醫(yī)療信息系統(tǒng)主要包括面向臨床的醫(yī)院信息系統(tǒng)（HIS）、檢驗(yàn)信息系統(tǒng)（LIS）、影像管理系統(tǒng)（PACS）、體檢系統(tǒng)、手術(shù)麻醉及重癥監(jiān)護(hù)、感染控制系統(tǒng)和辦公自動(dòng)化系統(tǒng)等。運(yùn)行這些系統(tǒng)的服務(wù)器近50臺(tái)。隨著醫(yī)院規(guī)模的擴(kuò)大,各項(xiàng)醫(yī)療業(yè)務(wù)系統(tǒng)對(duì)信息系統(tǒng)的依賴越來(lái)越緊密，新版電子病歷系統(tǒng)、移動(dòng)醫(yī)護(hù)工作站、銀醫(yī)一卡通、數(shù)據(jù)集中管控平臺(tái)將陸續(xù)建設(shè)，對(duì)服務(wù)器的需求會(huì)不斷的增長(zhǎng)。每部署一套新的應(yīng)用都要觸發(fā)一次設(shè)備采購(gòu)，部署周期長(zhǎng)。同時(shí)，一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)應(yīng)1臺(tái)物理服務(wù)器，中央處理器（CPU）資源浪費(fèi)嚴(yán)重，單臺(tái)物理機(jī)對(duì)服務(wù)器冗余無(wú)法解決，當(dāng)主機(jī)發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)用系統(tǒng)即癱瘓，單點(diǎn)故障隱患嚴(yán)重。如果雙機(jī)運(yùn)行，服務(wù)器的數(shù)量要翻1倍，資源浪費(fèi)情況更嚴(yán)重，而且為了實(shí)現(xiàn)高可用性雙機(jī)配置，還必須要有外置的磁盤陣列。

1.2 總體設(shè)計(jì)思路

服務(wù)器數(shù)量劇增和平臺(tái)依賴性等因素成為醫(yī)院信息化發(fā)展的障礙，虛擬化技術(shù)可以通過(guò)整合硬件來(lái)提高服務(wù)器利用率，從而降低IT成本。目前，虛擬化技術(shù)有Virtual Server 2005 R2和VMware vSphere。Virtual Server 2005 R2，最大優(yōu)勢(shì)在于簡(jiǎn)便的人機(jī)交互界面、Windows資源管理器類似的簡(jiǎn)便操作方式以及微軟自家產(chǎn)品高度整合的特性[2]。VMware vSphere可以聚合和全面管理大型基礎(chǔ)架構(gòu)池，使之成為一種無(wú)縫、靈活、動(dòng)態(tài)的操作環(huán)境，構(gòu)建跨越多個(gè)數(shù)據(jù)中心及云服務(wù)提供商的私有云環(huán)境[3]。根據(jù)醫(yī)院實(shí)際情況，采用VMware vSphere虛擬平臺(tái)的VMwareESXi數(shù)據(jù)中心建設(shè)方案架構(gòu)圖，見圖2。

圖2 數(shù)據(jù)中心建設(shè)方案架構(gòu)圖

通過(guò)部署多臺(tái)存儲(chǔ)系統(tǒng)，擴(kuò)展整個(gè)存儲(chǔ)空間，將整個(gè)數(shù)據(jù)中心的存儲(chǔ)系統(tǒng)整合到EMC VPLEX存儲(chǔ)引擎下，在虛擬引擎的統(tǒng)一管理和配置下，構(gòu)建一個(gè)虛擬化存儲(chǔ)平臺(tái)。在虛擬化存儲(chǔ)平臺(tái)后端的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)采用2臺(tái)EMC VNX，通過(guò)虛擬化引擎在2臺(tái)存儲(chǔ)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)鏡像。備份方式采用EMC Networker備份軟件實(shí)現(xiàn)。

2 具體實(shí)施過(guò)程

2.1 硬件配置

配置EMC VPLEX虛擬存儲(chǔ)引擎1臺(tái)，MD9124光線存儲(chǔ)交換機(jī)2臺(tái)，EMC VNX5500核心存儲(chǔ)1臺(tái)，和現(xiàn)有CX4-120存儲(chǔ)1臺(tái)構(gòu)成存儲(chǔ)空間，DD160虛擬帶庫(kù)1臺(tái)作為備份，帶HBA卡的IBM X3850 X5 PC服務(wù)器6臺(tái)。

2.2 實(shí)施步驟

（1）在6臺(tái)IBM PC服務(wù)器上部署Vmware ESXi 5.0主機(jī)虛擬化軟件，安裝Vcenter管理端，安裝應(yīng)用測(cè)試環(huán)境，數(shù)據(jù)放在本地硬盤上。

（2）安裝VNX5500存儲(chǔ)，進(jìn)行微碼升級(jí)，上架MD-9124光交換機(jī)，配置交換機(jī)ZONE，對(duì)VPLEX進(jìn)行初始化測(cè)試，掛載VPLEX和VNX5500。

（3）將老存儲(chǔ)CX4-120的數(shù)據(jù)遷移到VNX5500上，對(duì)老存儲(chǔ)CX4-120擴(kuò)容、升級(jí)微碼、重新規(guī)劃配置。

（4）上架安裝DD160，配置VTL虛擬帶庫(kù)。

（5）創(chuàng)建集群Vmcluster，加入6臺(tái)服務(wù)器，配置冗余網(wǎng)絡(luò)。

（6）創(chuàng)建虛擬機(jī)Win2003_32bit和Win2008_64bit模板。

（7）掛載VNX5500到服務(wù)器虛擬環(huán)境中，使虛擬機(jī)可以識(shí)別到存儲(chǔ)磁盤，遷移本地硬盤的虛擬機(jī)數(shù)據(jù)到掛載的新存儲(chǔ)VNX5500上。

（8）PACS數(shù)據(jù)的遷移。搭建遷移數(shù)據(jù)的虛擬機(jī)，安裝遷移軟件Vmware vCenter Converter Standalone Client，建立RIS應(yīng)用所需虛擬環(huán)境，遷移原PACS刀片服務(wù)器數(shù)據(jù)和“syanpse”。

（9）遷移各類應(yīng)用，包括臨床路徑、手術(shù)麻醉、軍隊(duì)財(cái)經(jīng)、績(jī)效考評(píng)等20多個(gè)應(yīng)用。

2.3 實(shí)施效果

利用虛擬化中的群集技術(shù)，解決服務(wù)器單點(diǎn)故障問(wèn)題[4]。虛擬機(jī)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)集中存放共享的核心EMC存儲(chǔ)上，保證數(shù)據(jù)安全性并提高了I/O性能，徹底解決數(shù)據(jù)存放服務(wù)器內(nèi)置硬盤上導(dǎo)致的性能低下與安全問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)所有虛擬化應(yīng)用的高可用性。虛擬機(jī)管理界面圖，見圖3。

圖3 虛擬機(jī)管理界面圖

2.4 數(shù)據(jù)中心虛擬化方案的實(shí)施建議

數(shù)據(jù)中心實(shí)施虛擬化技術(shù)，需要從以下方面加以考慮[5]：

（1）合理安排應(yīng)用系統(tǒng)虛擬化。HIS的安全性和運(yùn)維的延續(xù)性是醫(yī)院最高級(jí)別的，暫時(shí)未納入虛擬化服務(wù)器，另外視頻服務(wù)類應(yīng)用需要占用大量I/O，不適合采用虛擬化技術(shù)。應(yīng)該根據(jù)數(shù)據(jù)中心實(shí)際應(yīng)用情況來(lái)具體分析。

（2）分步實(shí)施虛擬化工作。虛擬化的實(shí)施步驟應(yīng)該根據(jù)醫(yī)院現(xiàn)有資源及資源的使用情況，制定系統(tǒng)的實(shí)施規(guī)劃，確定需要納入虛擬化管理的應(yīng)用，分步實(shí)施數(shù)據(jù)中心虛擬化工作。

（3）注重虛擬化管理工作。在實(shí)施數(shù)據(jù)中心虛擬化的過(guò)程中，在完成物理資源虛擬化的同時(shí)，要加強(qiáng)虛擬環(huán)境的管理，數(shù)據(jù)中心專人專管，逐級(jí)分配權(quán)限，規(guī)范各類操作，保證系統(tǒng)使用的安全可靠。

3 結(jié)束語(yǔ)

服務(wù)器虛擬化技術(shù)有效整合資源，降低了購(gòu)置成本，改善了資源分配，提高了資源利用率，減輕了管理的負(fù)擔(dān)。高效的服務(wù)部署，方便數(shù)據(jù)備份和災(zāi)難恢復(fù)，增強(qiáng)了應(yīng)用系統(tǒng)的可移植性，具有很好的技術(shù)領(lǐng)先性和性價(jià)比。

[1] 江代有．云計(jì)算技術(shù)綜述[J]．計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代化,2012,(5):71-74．

[2] 焦磊．基于虛擬化技術(shù)的Virtual Server在我院的應(yīng)用[J]．電腦知識(shí)與技術(shù), 2012,8(4):776-777．

[3] 繆一峰．醫(yī)院虛擬化服務(wù)器部署[J]．計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件,2011, 28(8):206-208．

[4] 李先鋒,凱蕓．三甲醫(yī)院虛擬化技術(shù)的研究與實(shí)踐[J]．中國(guó)醫(yī)院,2012,16(2):12-14．

[5] 韓寓．服務(wù)器虛擬化技術(shù)研究與分析[J]．電腦知識(shí)與技術(shù), 2012,7(7):1654-1655．

[6] 張?。髽I(yè)虛擬化實(shí)戰(zhàn)-Vmware篇[M]．北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 2009．

[7] 韓晟,陳衍,彭紅波,等．虛擬機(jī)在醫(yī)院信息系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]．中國(guó)醫(yī)療設(shè)備,2012,27(5):35-37．

Application and Research of Server Virtualization Technology

WANG Yu-zhen, WANG Zhi-qiang, ZHAO Zheng-jun, WANG Jian
Department of Information, Lanzhou General Hospital of Lanzhou Military Region, Lanzhou Gansu 730050, China

ObjectiveDue to rapid development of medical information system, using virtualization technology into server cluster platform can effectively improve the ability of deployment and the level of management.MethodsTaking Vmware vSphere virtualization platform as example, this paper discusses about the solution of VMware virtualization technology in medical information system and introduces the process of building virtualization platform.Results The server cluster platform has been build successfully and more than 30 application systems have been moved.ConclusionVirtualization technology integrates resources effectively, improved resource allocation, ensures high available performance, and reduces the burden of the management.

hospital information system; server; server virtualization technology

TP393.01

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2013.09.010

1674-1633(2013)09-0031-02

2013-01-14

2012年全軍醫(yī)藥衛(wèi)生科研基金課題（CLZ12JB01）。

本文作者：王玉珍，高級(jí)工程師，碩士。

作者郵箱：yuzhen_jinge@163．com