虛擬化技術在醫療信息系統整合中的應用研究

摘 要：隨著醫院信息化的不斷發展，服務器的數量急劇增加，使得數據中心的機架資源、電力資源、冷卻系統日趨緊張，給運維管理也帶來了很大的難度。目前虛擬化技術日漸成熟，虛擬化技術應用到醫療系統的整合中，可以提高資源利用率，降低成本，提高管理效率。

關鍵詞：虛擬化；醫療信息系統；資源；系統整合

中圖分類號：C93 文獻標志碼：A 文章編號：1673-291X（2013）22-0214-02

引言

隨著醫院信息化的發展，醫院部署了越來越多的醫療信息系統，為了避免不同信息系統互相影響，傳統的解決方案是使用不同的服務器安裝不同的應用，同時，醫院的服務性決定了醫療信息系統需要7×24小時不間斷運行，重要的應用還需安裝在多臺服務器上，并做好熱備，以保證應用的不間斷或盡量使應用中斷時間縮短，因此醫院需要購買相當多的服務器，在上面部署不同的應用系統以滿足業務上的需求，并在日常運行中進行維護。這樣就造成了醫院服務器的數量逐步增加，導致數據中心的規模也日益擴大，需要更多的網絡、電源等硬件設備以及物理空間，對能源的消耗也逐步加大，另外服務器數量的增加也對信息系統運維管理人員造成了更大的壓力，極大地增加了運維開銷。除此之外，在日常運行中，大多數服務器因沒有大量的數據請求，很多的時間內其CPU、內存、硬盤等都處于空閑狀態，硬件利用率不高。在此情況下，如何降低成本、提高維護效率成為醫院信息化發展中一個急需解決的問題。目前虛擬化技術的日趨成熟，如何利用虛擬化應用技術解決醫院信息化發展中遇到的這些的問題，成為醫院IT運維管理人員的一大挑戰。

一、醫院現狀

筆者所在的東南大學附屬中大醫院經過十余年的信息化發展，在服務器的運維中也出現了上述的一些問題。

1.隨著信息化的不斷發展，醫療IT系統越來越完善，服務器數量也越來越多，導致物理空間越來越緊張，服務器耗電量也急劇上升，為了要保證服務器的散熱及正常運行，機房的制冷系統需要跟著升級改造，數據中心也需要更大的空間以承載更多的服務器。同時服務器數量的增長也帶來了管理上的難度，系統的災難恢復和數據備份等方案也變得更加復雜。

2.隨著醫院業務對信息系統的依賴程度越來越大，信息系統需要不間斷運行，而硬件或軟件等故障導致的停機都會影響到業務的正常運行，這就需要做好服務器的熱備，但是基于數據中心空間及成本的考慮，不可能將所有的服務器均納入熱備的行列，因此在出現一些故障的時候就不能及時恢復業務的正常運行。

3.當需要新加一個業務系統的時候，需要經歷預算、采購、安裝測試、上線等過程，運轉周期較長，而且有時僅僅為了測試某些服務就需要增加額外的服務器，在測試結束之后服務器就處于閑置狀態，造成嚴重的資源浪費。

二、虛擬化技術分析

（一）什么是虛擬化

虛擬化是一個廣義的術語，對于不同的人來說可能意味著不同的東西，這要取決他們所處的環境。在計算機科學領域中，虛擬化代表著對計算資源的抽象，而不僅僅局限于虛擬機的概念。例如對物理內存的抽象，產生了虛擬內存技術，使得應用程序認為其自身擁有連續可用的地址空間（Address Space），而實際上，應用程序的代碼和數據可能是被分隔成多個碎片頁或段，甚至被交換到磁盤、閃存等外部存儲器上，即使物理內存不足，應用程序也能順利執行。

我們通常所說的虛擬化主要是指平臺虛擬化技術，通過使用控制程序（Control Program，也被稱為Virtual Machine Monitor或Hypervisor），隱藏特定計算平臺的實際物理特性，為用戶提供抽象的、統一的、模擬的計算環境（稱為虛擬機）。虛擬機中運行的操作系統被稱為客戶機操作系統（Guest OS），運行虛擬機監控器的操作系統被稱為主機操作系統（Host OS），當然某些虛擬機監控器可以脫離操作系統直接運行在硬件之上（如 VMWARE 的 ESX 產品）。

隨著近年多核系統、集群、網格甚至云計算的廣泛部署，虛擬化技術在商業應用上的優勢日益體現，不僅降低了 IT 成本，而且還增強了系統安全性和可靠性，虛擬化的概念也逐漸深入到人們日常的工作與生活中。

（二）虛擬化技術在系統整合中的優勢

1.更高的資源利用率——虛擬化可支持實現物理資源和資源池的動態共享，提高資源利用率，特別是針對那些平均需求遠低于需要為其提供專用資源的不同負載。

2.降低管理成本——虛擬化可通過以下途徑提高管理人員的效率：減少必須進行管理的物理資源的數量；隱藏物理資源的部分復雜性；通過實現自動化、獲得更好的信息和實現中央管理來簡化公共管理任務；實現負載管理自動化。另外，虛擬還可以支持在多個平臺上使用公共的工具。

3.提高使用靈活性——通過虛擬化可實現動態的資源部署和重配置，滿足不斷變化的業務需求。

4.提高安全性——虛擬化可實現較簡單的共享機制無法實現的隔離和劃分，這些特性可實現對數據和服務進行可控和安全的訪問。

5.更高的可用性——虛擬化可在不影響用戶的情況下對物理資源進行刪除、升級或改變。

6.更高的可擴展性——根據不同的產品，資源分區和匯聚可支持實現比個體物理資源小得多或大得多的虛擬資源，這意味著可以在不改變物理資源配置的情況下進行規模調整。

7.互操作性和投資保護——虛擬資源可提供底層物理資源無法提供的與各種接口和協議的兼容性。

8.改進資源供應——與個體物理資源單位相比，虛擬能夠以更小的單位進行資源分配。與物理資源相比，虛擬資源因其不存在操作系統和硬件方面的問題，能夠在出現崩潰后更快地恢復。

三、虛擬化技術在系統整合中的應用

應用虛擬化技術進行系統整合的步驟：

1.準備階段。對數據中心進行虛擬化評估：對當前環境進行評估、分析，確定需要虛擬化的目標及范圍，收集目標服務器配置信息及性能利用率等數據，分析采集的數據并進行虛擬化服務器的整合評估。進行虛擬化的規劃設計：以虛擬化的評估報告為依據進行虛擬化的規劃設計，編寫虛擬化的設計方案，確定服務器是否需要更換，規劃存儲的分布，當前服務的遷移，預留擴容空間、服務器容災等工作，同時還要準備虛擬化軟件的許可。

2.建設階段。根據虛擬化設計方案，購置硬件設備及軟件許可，安裝虛擬機各組件，配置網絡及存儲，測試虛擬服務，完成測試后遷移現有服務。

3.運維階段。對虛擬機進行監控、管理虛擬化架構并調優相應的策略。

結束語

虛擬化技術的優點大家是有目共睹，它不僅能增加系統整體的可靠性和安全性，還能減少資源浪費，降低成本。本文對虛擬化技術在醫療系統整合中的應用做了簡單的分析研究，希望能給醫院IT運維管理人員提供一些參考。

參考文獻：

[1] 魯松.計算機虛擬化技術及應用[M].北京：機械工業出版社，2008.

[2] 虛擬化與云計算[M].北京：電子工業出版社，2009.[責任編輯 王曉燕]