大型醫院基于Hyper-V的虛擬化服務器資源池構建

徐有浩

(上海交通大學附屬第六人民醫院 上海200233)

?

大型醫院基于Hyper-V的虛擬化服務器資源池構建

徐有浩

(上海交通大學附屬第六人民醫院 上海200233)

簡要介紹虛擬化技術及Hyper-V平臺，以上海交通大學附屬第六人民醫院為例，評估現有服務器使用情況并基于Hyper-V搭建虛擬化服務器資源池，分析虛擬化為醫院帶來的收益，指出虛擬化能夠提高平臺的可用性、節省運維成本。

Hyper-V虛擬化；醫院信息化；統一資源池

1 引言

隨著現代信息技術的不斷發展，數據量的幾何級增長，醫療行業信息化的不斷深入以及新需求的不斷涌現，醫院尤其大型三甲醫院對信息化的要求越來越高。許多大型醫院目前在運行的單獨業務系統多達30～40個，隨之帶來的是數據量的爆發式增長、服務器數量跟隨業務系統線性增長、單臺服務器性能達到瓶頸跨度時間縮短、業務系統上線時間增長、服務器管理復雜、機房一再擴容、軟硬件資源嚴重失衡等問題。而且許多醫院采用的還是較陳舊的微軟服務器自帶的老版本群集管理器，其管理效能差，容錯率低，同時各服務器性能參差不齊，部分備份測試服務器資源長期閑置，空耗電力，浪費硬件資源，安全性也大大下降[1]。另外，一旦服務器數據庫出現故障，需要手工切換資源或重啟服務，造成前臺擁堵。孤島式的服務器結構上架時間長，購買和維護成本高，可用性和擴展性都無法與采用統一資源池的服務器群集相比。

建立服務器資源池，簡單來說就是對醫院整體服務器做出系統的規劃，從計算虛擬化、存儲虛擬化、網絡虛擬化、應用虛擬化的角度實現高性能技術架構[2]，將閑置和非重要的單臺服務器利用虛擬化技術整合在一起，使醫院信息系統的運行更有效、更節能，管理方式更便捷，真正做到整合資源，按需分配。

2 虛擬化技術及Hyper-V平臺介紹

2.1 服務器虛擬化

服務器虛擬化就是將服務器物理資源抽象成邏輯資源，讓一臺服務器變成幾臺甚至上百臺相互隔離的虛擬服務器[3]，不再受限于物理上的界限，是服務器整合、實現快速資源調配的主流技術[4]，可提高資源的利用率，簡化系統管理，讓IT對業務的變化更具適應力。

2.2 虛擬化技術Hyper-V簡介

基礎設施也是服務[5]，Hyper-V設計的目的是為廣大用戶提供更為熟悉以及成本效益更高的虛擬化基礎設施軟件，這樣可以降低運作成本、提高硬件利用率、優化基礎設施并提高服務器的可用性。Hyper-V采用微內核架構，兼顧了安全性和性能的要求。Hyper-V底層的Hypervisor運行在最高的特權級別下，微軟將其稱為ring -1(Intel則將其稱為root mode)，而虛擬機的操作系統內核和驅動運行在ring 0，應用程序運行在ring 3下，這種架構不需要采用復雜的BT(二進制特權指令翻譯)技術，可以進一步提高安全性[6]。服務器虛擬化技術主流廠商還包括Vmware的Vsphere和Xen公司的Xenserver等產品。考慮到目前所處環境主要是微軟Windows Server2008R2+SQL Server2005，因此選用微軟系統自帶的Hyper-V可以保證系統間的無縫連接以及底層硬件的天然支持。

3 虛擬化服務器資源池基礎架構

3.1 醫院現有服務器使用評估

目前醫院使用的服務器硬件性能較好，但造成大量的資源浪費，傳統煙囪式的架構方式使新上線的系統無法使用空閑資源，而退下來的老服務器也得不到有效利用[7]。以上海交通大學附屬第六人民醫院為例，醫院主要業務系統的物理服務器簡要配置及使用情況，見表1。考慮到對于核心業務系統，馬上對其服務器進行虛擬化有一定風險，且必須保證核心業務系統運行的資源冗余，因此還是以單臺物理機為主，暫不進行虛擬化。選擇將非核心業務信息系統辦公平臺(OA)以及部分閑置老核心服務器納入資源池，這樣首先可以保證無新設備采購費用，未來如需拓展，虛擬化技術的可擴展性保證了只需簡單購買設備加入原有資源池繼而分配資源便可。

表1 上海交通大學附屬第六人民醫院現有服務器情況匯總

3.2 服務器虛擬化架構

選擇部分業務物理服務器、存儲及部分達到虛擬化要求的閑置服務器組成虛擬化資源池平臺。將10個虛擬化服務器整合到4臺資源機節點上，并且不重用任何硬件。詳細架構,見圖1,虛擬機資源分配,見表2。同時將OA的數據庫服務器、郵件服務Exchange服務器配置為高可用，一旦出現故障，可進行動態實時遷移，保證系統有效運行。

圖1 服務器虛擬化架構

表2 虛擬機資源分配

4 虛擬化帶來的效益

醫院迫切需要搭建一個可持續發展的基礎平臺，既有利于數據安全和系統穩定，又能大幅度降低運營成本和硬件成本〔8〕。采用目前比較常用的技術評價標準(Total Cost of Ownership,TCO)來分析對比虛擬化實施前后醫院服務器管理的效率優劣。首先通過表3可簡單比較虛擬化技術使用前后的服務器情況，服務器利用率有較為明顯的提升，單位時間內能節省近5 000 W的電力，大幅降低能源損耗、節約成本。同時也更加節約機架空間，醫院可以更加合理安排已顯臃腫的中心機房空間而無需耗費人力、物力、財力拓寬中心機房。以醫院未來3年信息化規劃作為參照，進行虛擬化前后的TCO比對,見表4。由于Hyper-V自帶在Windows Server 2008中，所以只需購買正版服務器操作系統。

表3 虛擬化技術使用前后對比

表4 虛擬化技術使用后3年TCO預估對比

5 結語

我國醫院信息化建設起步于20世紀70年代末[9]，在新一輪醫改浪潮中醫療服務信息化將是必然趨勢[10]。本文以上海交通大學附屬第六人民醫院為例，針對醫院所面臨的服務器管理現狀，經過細致的研究規劃測試，采用微軟自帶的虛擬化服務器管理平臺Hyper-V，首先將能夠移植的非核心OA系統和部分業務子系統遷移到虛擬化資源池，有效減少醫院信息化對于硬件的盲目投入，大大提高了整體信息化的集成度，方便信息科對服務器給予更有效的管理和分配，提高信息化平臺的可用性和可持續性，降低業務系統的上線時間，節省信息化的運維成本，對未來醫院信息化是一項有益的探索。

1 李鐵.虛擬化技術在醫療信息化平臺中的應用[J].中國衛生信息管理，2013,10(2):171-176.

2 鄭西川，孫宇,于廣軍，等.基于物聯網的智慧醫療信息化10大關鍵技術研究[J].醫學信息學雜志，2013，34(1)：13-14.

3 金海.計算系統虛擬化：原理與應用[M].北京：清華大學出版社，2008.

4 高時超.上海電信NOC統一資源池和云桌面的規劃與建設[D].上海：上海交通大學,2012.

5 王鵬.走進云計算[M].北京：人民郵電出版社，2009.

6 MicroSoft.Hyper-V[EB/OL]. [2014-01-10].http://technet.microsoft.com/library/hh831531.aspx.

7 沈碧飛.利用虛擬化技術構建醫院數據中心[J]. 醫學信息學雜志，2014，35(1)：22-25.

8 石磊.服務器虛擬化技術在數據中心建設中的應用[J].醫學信息學雜志，2012，33(12)：29-31.

9 王佳.醫院信息化建設實踐中問題的探討[J].醫學信息學雜志，2013,34(3):20-21.

10 胡新平，張志美，董建成.基于云計算理念與技術的醫療信息化[J].醫學信息學雜志，2010，31(3)：9-10.

Construction of Virtual Server Resource Pool Based on Hyper-V in Large Hospital

XUYou-hao,

SixthPeople'sHospitalAffiliatedtoShanghaiJiaotongUniversity,Shanghai200233,China

The paper briefly introduces the virtualization technology and Hyper-V platform, taking Sixth People's Hospital Affiliated to Shanghai Jiaotong University as an example, it evaluates the application status of current server and constructs virtual server resource pool based on Hyper-V, analyzes the benefits brought to hospital by virtualization, points out that virtualization could improve usability of the platform and reduce the operation and maintenance cost.

Hyper-V virtualization; Hospital informatization； Unified resource pool

2014-09-28

徐有浩，初級職稱。

R-058

A 〔DOI〕10.3969/j.issn.1673-6036.2015.01.007