虛擬化技術在醫院船信息系統建設中的應用

彭東亮，邱 景，張優琴，曹宏偉

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·軍事醫學·

·短篇論著·

虛擬化技術在醫院船信息系統建設中的應用

彭東亮，邱 景，張優琴，曹宏偉

虛擬化；信息化建設；醫院船

866醫院船自2008年列裝海軍以來，至今執行了多次包括“萬里海疆行”、“和諧使命”等系列重大護航、演習、救助任務。在實踐中通過了各種考驗，在醫療服務中獲得了很多的贊譽，積累了寶貴豐富的經驗。醫院船信息系統在規范救治流程、高效管理醫療過程中起到了不可替代的作用。但隨著不斷的實踐，其使用、管理和維護中突出的問題和矛盾也逐漸顯現。筆者將從近年來不斷成熟的虛擬化技術的角度對這些問題進行針對性的分析，以探討存在問題的解決辦法。

1 醫院船醫療信息系統基礎架構及運行中的問題

1.1 醫院船醫療信息系統基礎架構的現狀

醫院船局域網絡系統由2臺一級主交換機和12臺二級用戶交換機組成，網絡終端分布于各個甲板，根據醫療系統的艙室布局與戰位設計，基本覆蓋醫療救治區域及相關輔診艙室[1]。

醫療信息系統管理系統采用客戶端/服務器模式運行，中心服務器位于院辦信息中心機房，2臺服務器互為熱備份。客戶端位于護士站、醫生辦公室、檢查檢驗科室及檢傷分類區，分別配置加固一體化客戶機、便攜式計算機和臺式機。

1.2 運行中存在的主要問題 (1)每支醫療隊登船人員不固定，缺乏一定的計算機安全常識、操作系統基本知識、設備性能知識，致使醫院船信息系統的安全性問題日益突出。醫院船信息系統面臨包括人為損壞、計算機病毒、服務器的非法入侵破壞等信息安全隱患。(2)海上潮濕、高溫、高腐蝕等惡劣的環境下，設備使用壽命短[2]。中心機房空間狹小、通風差、設備多、發熱量大、電磁干擾，海上空氣濕度大，船在航行時的振動都影響整個信息系統的安全穩定運行。傳統臺式機終端設備數量較多，長期暴露在海上惡劣環境中，損壞幾率高，維護工作量較大。(3)終端主機占用空間大，擠占救治病房空間。戰傷救治艙室空間有限，終端主機和外設因海上防護設計造成設備臃腫，擠占了用于傷員救治的艙室空間，導致終端主機防護設計的防護鐵甲限位器等拆裝不方便，造成修理困難，影響系統穩定運行。(4)日常維護缺乏有經驗的專業信息系統管理人員。目前，醫院船信息系統的日常維護保養主要由1名技師和 1名衛生員負責，平時遇到問題缺乏處理經驗，需請廠家專業人員來維修。(5)服務器性能缺乏可擴展性，無法升級。服務器一經交付就基本定型，不能隨著信息化的發展擴張性能。在近幾年的歷次任務中，有時執行任務單位自帶專用服務器，以保障任務順利進行。

2 虛擬化技術

近年來，虛擬化技術逐漸興起，在IT基礎建設中發揮越來越重要的作用，在很多行業有了很好的應用，在醫院信息化建設中也逐漸占有很大比重。

當前，成熟運用的虛擬化技術主要在二個方面，一是服務器虛擬化，二是桌面虛擬化。前者主要是用來建立集成數據中心，后者主要是用來建設終端工作站桌面系統。

2.1 服務器虛擬化 是指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，不再受限于物理上的界限，而是讓CPU、內存、磁盤、I/O等硬件變成可以動態管理的“資源池”，從而提高資源的利用率，簡化系統管理，實現服務器整合，讓IT對業務的變化更具適應力。

從虛擬化技術的特性上來看，首先，虛擬化技術具有分區、隔離特性，即在一個物理服務器上可以運行多個虛擬機，且每個虛擬機之間是相互隔離的；其次，虛擬化技術具有封裝特性，即每個虛擬機都以文件的形式保存，從而可以通過復制、移動文件的方式對虛擬機進行相關操作；最后，虛擬化技術中各個虛擬機相對于物理硬件來說具有相對的封裝獨立性，不需附加條件即可在任意服務器上運行虛擬機。

2.2 桌面虛擬化 也稱作云桌面，是指將計算機的終端系統進行虛擬化，以達到桌面使用的安全性和靈活性。可以通過任何設備，在任何地點，任何時間通過網絡訪問屬于個人的桌面系統。

桌面虛擬化依賴于服務器虛擬化，在數據中心的服務器上進行服務器虛擬化，生成大量的獨立的桌面操作系統(虛擬機或者虛擬桌面)，同時根據專有的虛擬桌面協議發送給終端設備。在虛擬化環境里，采用瘦終端設備，終端不存數據，不做運算處理，只顯示從服務器推送的桌面，所有東西如操作系統、應用軟件、文件數據，都放在遠端。用戶終端通過以太網登陸到虛擬主機上，只需要記住用戶名密碼及網關信息，即可隨時隨地的通過網絡訪問自己的桌面系統，從而實現單機多用戶。

2.3 虛擬化技術具有以下優點 (1)提高可用性，帶來具有透明負載均衡、動態遷移、故障自動隔離、系統自動重構的高可靠服務器應用環境，減少服務器或應用系統的停機時間；(2)支持異構操作系統的整合，支持老應用的持續運行；在不中斷用戶工作的情況下進行系統更新；支持快速轉移和復制虛擬服務器，提供一種簡單便捷的災難恢復解決方案；(3)通過集中快速執行桌面的IT管理工作，大大提高了IT管理效率。安裝軟件、升級、補丁、恢復、擴展等工作桌面管理都可由后臺快速、統一地執行，簡化服務器的部署、管理和維護工作，降低管理成本；(4)桌面虛擬化加強了工作桌面的安全性。所有的工作桌面和應用數據完全保存在后臺，本地終端只是工作桌面影像的顯示。拷貝、下載、存盤、非法外設連接等操作都加以管控；(5)桌面云終端的功耗一般是普通PC的10%，能夠大幅降低能耗，實現節能減排。通過降低空間、散熱以及電力消耗等途徑減少數據中心資源消耗[3]。

3 醫院船信息系統中應用虛擬化技術的優勢

3.1 虛擬化的封裝特性，提高了系統安全性和穩定性 醫院船工作終端使用了虛擬化桌面云，將極大提高工作桌面的安全性。所有的工作桌面和應用數據完全保存在后臺，本地終端只是工作桌面影像的顯示。拷貝、下載、存盤、非法外設連接等操作都被管控； 對任務人員流動性大，人為損壞系統的問題有了很好的解決方案，一旦出現系統問題，迅速部署新的虛擬桌面即可。利用虛擬技術可以對虛擬機進行區分和隔離，這樣既可以有效實現操作系統的整合，又可以保證整個信息系統的安全性，防止一個程序的崩潰對整個系統造成影響，從而導致系統癱瘓，因其特性，即使在原本系統不穩定的情況下，也能保證程序在隔離狀態下安全運行。基于以上特性，基本可以保證醫院船工作人員在進行信息系統的相關操作過程中整個系統免于被其中的程序意外或崩潰影響。同時，虛擬技術可以將操作系統轉換為文件形式，從而對其進行更為便捷的操作，同時能夠將其進行很好地備份，減小意外損失。在系統崩潰后，由于虛擬資源不存在硬件等方面的問題，因而能夠更快地恢復使用。

3.2 簡化終端設備，減少運行風險點 提高資源可用性和虛擬資源可擴展性 通過虛擬技術可以對多個操作系統和程序以及 虛擬主機進行統一管理，加之進行桌面虛擬化，更有利于對資源管理進行簡化操作，并且在一定程度上簡化了硬件結構，通過虛擬化桌面終端技術可以將各個醫院船上工作站終端由原來臃腫的傳統主機加外設轉變成只有瘦客戶端甚至零客戶端，減少了主機這種有大量電子電路元器件的設備的使用，避免了在海上惡劣環境下的損壞風險和維護管理，維修時只需更換瘦客戶端(顯示器大小)。從而很好地解決了長期維護難的問題。

3.3 節省寶貴艙室空間，更好服務醫療救治 由原來的鐵甲防護裝置，變成只有一個簡單如顯示器般大小的終端，只需簡單桌面固定即可，而且沒有了胖主機，沒有了防護裝置，節約了空間，真正體現了一切為了救治的原則。

3.4 簡化部署，減少對信息管理維護的依賴 虛擬技術的集中化管理的優勢可以使醫院船的技術人員安排更加合理，充分提高資源和人員的利用效率并減少資源和人員的調配時間。由于虛擬化桌面的高度的部署彈性和便利性，使得客戶端的維護變得極其方便和簡單，系統軟件的安裝，升級，配置，完全可以在控制中心實現，減輕了維護人員的工作強度，提高了維護管理的效率。

3.5 有效利用服務器資源，提高服務器管理利用水平 通過虛擬化技術可以將多個操作系統整合到一臺性能較高的物理服務器上，從而解決中心服務器CPU和內存普遍利用率較低的現象，虛擬技術的使用可以使醫院信息系統在不改變物理資源的基礎上對其進行較大規模的內部調整，因為虛擬機可以對其內部資源進行較大的調整配置，從而為醫院船信息系統的規模調整提供了更大的虛擬資源支持，若對同系統進行升級配置，則可以進一步擴展虛擬資源。

同時，規劃調整可以文件化，虛擬機等各項實戰中需要的配置，在隧行任務時，可根據需要，預先在上船前定制好策略，形成策略文件，待登船后可迅速部署實行，做到任務心中有數。

4 結論

目前虛擬化技術日趨成熟，對于醫院信息系統的虛擬化平臺搭建也將越來越成熟可靠。在醫院船信息系統的中，針對醫院船信息系統使用管理過程中的問題，虛擬化技術的使用有了較好地解決之道，虛擬化技術的應用無疑將極大地簡化管理維護使用的難度，提高快速部署能力，保證系統的穩定可靠的運行，較好的適應了醫院船獨特應用場景對信息系統的要求，并且極大的提高醫院船信息系統的資源利用率，在資源分配上更加合理化。虛擬化技術方案的使用將對今后醫院船信息系統基礎建設的加改裝，及未來醫院船的信息系統建設具有重要的參考價值。

[1] 倪健，胡家慶.醫院船醫療信息系統“和諧使命-2010”任務中適用性分析[J].中華航海醫學與高氣壓醫學雜志，2011,18(1):12-13.

[2] 馬錫坤，張穩. 服務器虛擬化技術及其在醫院的應用[J]. 中國醫療設備, 2013, 28(5): 60-62. DOI:10.3969/j.issn.1674-1633.2013.05.021.

[3] 李先鋒，王凱蕓，呂強，等. 三甲醫院虛擬化技術的研究與實踐[J]. 中國醫院, 2012, 16(2): 12-14. DOI:10.3969/j.issn.1671-0592.2012.02.004.

(本文編輯：甘輝亮)

200081 上海，解放軍第四一一醫院信息科

曹宏偉，電子信箱：chw777@163.com

R839

B [DOI] 10.3969/j.issn.1009-0754.2016.05.007

2016-03-15)