虛擬化技術在醫院信息化建設中的應用

李春林+劉建輝+周根鴻+張文體

摘要：為了提升醫院信息系統效能，對醫院服務器硬件、操作系統、數據庫等資源進行了升級，同時運用虛擬化技術對醫院信息系統進行了改造升級，通過虛擬化改造，節省了醫院的投資運營成本，改善了醫院信息系統的性能，提高了安全性和穩定性。

關鍵詞：虛擬化；醫院信息系統；數據庫

中圖分類號：TP315 文獻標識碼：A 文章編號：1006-1959（2017）23-0010-02

隨著虛擬化技術的快速發展和廣泛應用，醫療行業的虛擬化技術越來越普遍，為了節約成本和提高效率，在醫療衛生領域，虛擬化技術在醫院信息化建設的進程中也變得不可或缺[1]。我們在進行醫院信息系統改造升級時進行了大膽應用，通過虛擬化技術的應用，我們節約了投資成本，提高了資源使用率。服務器虛擬化是目前各行各業應用非常廣泛的、相當熱門的一種架構應用，讓一臺服務器變成多臺或更多臺相互隔離的虛擬服務器，提高資源利用率，實現服務器的整合[2]，數據存儲網絡化是存儲技術發展的必然趨勢[3]。

1背景

我院醫院信息系統始建于2003年，至今已連續運行了10余年，其間雖進行過大大小小的升級和改造，但始終也是老平臺上進行的改造，只能勉強應對。原來的服務器硬件和數據庫版本都比較老舊，即使改造也只是停留在對一些前端應用程序進行改造或后臺添加一些觸發器進行彌補，隨著醫院業務的發展和延伸，老的系統顯得力不從心，效率也大為下降，瓶頸現象明顯。另外一些安全隱患也非常嚴重，如備份機制不合理，防雷措施不完備等等。給系統的正常運轉和安全帶來巨大隱患。原有的業務系統也因不適應現實要求，某一業務系統也因硬件、操作系統等原因存在升級、遷移和擴容困難，隨著時間推移，我院的服務器性能、軟件可用性、可靠性越來越不滿足現實業務增長的需要。而服務器升級之后，操作系統又需要重新安裝、還包括業務軟件、新的配置業務、所有數據的遷移等等。根據原有情況，如果單純升級硬件，存在原有軟件無法正常移植到新的硬件上，單獨升級軟件系統，原有硬件又不兼容。由于醫院日常管理和診療流程、患者信息資源等對醫療信息系統的日益依賴的關系，一旦系統崩潰或宕機，將影響到醫院的日常運作[4]。

2 升級內容

根據我院的實際情況，為了搞好此次升級工作，我們做了周密部署，此次醫院信息系統的升級涉及的主要內容有：

2.1硬件方面

主要包括服務器、存儲系統、備份機、交換機及網絡信息點擴容。

2.2軟件方面

包括下列幾個方面的升級：服務器操作系統，需從WINDOWS 2000 SERVER32位版升級至WINDOWS 2008 SERVER 64位；數據庫后臺從老版本的ORACLE 8.1.7 32位升級至高版本的64位的ORACLE 11G；電子病歷系統由非結構化升級成結構化電子病歷；前端應用程序模塊的升級改造。

通過升級逐漸打造醫院虛擬化云管理平臺，醫院虛擬化云平臺由基礎設施層、虛擬化層、平臺管理層和平臺服務層4層組成[5]。

3技術方案

我們這次引進了3臺聯想ThinkServer RD650 物理服務器，做為虛擬化業務計算資源平臺的基礎，對每臺服務器的配置如下：2顆Intel Xeon E5-2605v3（10核）CPU，內存128G。通過2臺聯想-博科300E光纖交換機共享1臺聯想Lenovo|EMC VNX5200磁盤陣列。這樣服務器總CPU資源達到137.88Ghz，總內存達到384G，總存儲容量達到8T。備份機制采用1臺聯想備份一體機BUA-D5-D進行備份，備份策略分為增量、全備交替進行。所有服務器均使用 VMware 虛擬化軟件[6]，劃分建立針對各項業務的虛擬機，并通過 VMware軟件系統虛擬中心進行集中控制，達到自動調配資源、自動遷移和核心業務連續高可用性。使用3臺 ThinkServer RD650 共同承擔 HIS（醫院信息系統）、LIS（實驗室檢驗系統），同時為PACS（醫學影像傳輸系統）預留了足夠的備用資源。

4虛擬化技術帶來的效果

4.1提高效率，提升性能

虛擬化技術的合理應用，可以將物理存儲設備和服務器所見的存儲設備完全分開，并為服務器提供一個統一化的邏輯存儲空間[7]。大幅提高可用性，高效的應用運行，系統所有應用全部運行在虛擬化中，每一個不同的業務都可以很快遷移到任何一臺虛擬服務器上運行。如今很多系統都采用存儲虛擬化技術，可以構建可擴展、易維護、高性能的存儲虛擬化平臺，實現醫院信息系統的業務連續性[8]。

4.2數據安全，防止入侵

對虛擬化資源安全管理，保證用戶間的安全隔離，防止資源濫用。采用數據和應用相分設離的設計理念，以裸磁盤映射的形式存將數據部分存在磁盤陣列中，把應用執行文件和操作系統文件放在虛擬磁盤中，通過虛擬化的快照技術，先將系統快照備份下來，一旦應用出現問題，利用快照技術能在最短時間內（一般在5～10 s內）恢復業務，并且有效防止了木馬、病毒等惡意程序對應用系統的影響，同理，依靠快照技術也能夠快速恢復應用系統等日常操作。

4.3擴展方便，功能穩定

系統部署變得容易和擴展方便。通過虛擬機模板方案 5～10 min 即可完成硬件劃分、操作系統、配置等環境的準備，極大加快了新業務系統的上線時間，對現有虛擬機克隆更是很快速，業務系統的部署簡單快捷；擴展硬件方便，新增服務器即可擴展全部業務系統的性能，熱插網卡、硬盤等技術又讓擴展快速安全。使得數據中心的業務更加安全，可靠虛擬化層的HA（高可用性）技術的應用，使所有的業務系統都各自擁有備份冗余功能，通過使用vMotion （在線遷移）技術可以輕松實現停機不停業務，當某一臺物理機有故障時，可以先將業務遷移再維修，修好后再將業務遷移過來。采用VMwareFT（容錯）機制可以讓業務系統實現“永不宕機”，而DRS（動態資源調配）技術的啟用更是滿足業務系統多變的性能要求，由于數據應用分離和快照技術的結合，被病毒、木馬威脅概率大大降低，通過對以上虛擬化技術的應用，如今讓“永不停機”變為現實，醫院的各項業務連續性得到了最大限度的保障。endprint

4.4 綠色環保，性價比高

運行更加環保，減少了整個機房系統對空間、電力、溫控等方面的要求，大大節省了電力、制冷等方面的運營維護成本，做到了運行高效低耗環保。一次性集中投入，后期只需少量維護成本，無需每次再為新的應用添置新的實體服務器。在以虛擬化技術為基礎的構建數據中心實際工作中，通過統計發現，虛擬化不僅大幅提升了工作效率，而且減少了系統故障，從而保證了系統安全運行。首先是降低了服務器等硬件成本，通過對服務器的有效整合和控制，從而減少對物理服務器數量上的需求，這樣就大幅度地降低了 TCO（總所有成本），通過比較分析，我院的單一物理服務器的使用率由原來的 5%～20%提高到目前 60%～85%。同時，還對降低運營和維護成本做出了很大貢獻，在場地、占用空間上節省不少，機房空間利用率提高了，在電力需求、機房制冷、硬件資源和人力管理成本等都有不向程度的減少。

4.5連續服務，快速響應

實現了在線維護。HIS服務器，是醫院業務的核心服務器，必須保證7×24 h順暢運行。實施虛擬化以后，醫院就能夠主動地提前進行資源規劃，達到快速響應客戶和應用的需求。以前，我們進行硬件維護需要提前幾天乃至幾周對科室進行預告，同時要抓緊在1～3 h的維護窗口盡快完成，應用虛擬化技術以后，可以隨時進行快速的硬件維護和升級，充分滿足醫院不間斷業務的需求，極大提高了工作效率，真正確保了服務器永不停機。

4.6維護方便，應用簡單

維護更加方便靈活。通過利用虛擬化技術，醫院業務系統連續性得到保證，減少了過去由于執行維護時的計劃內停機次數，并通過 HA 有效地應對計劃外停機。DRS 可持續監控，各個資源池的利用率隨時動態掌握，虛擬機之間根據業務需求可智能分配調度使用資源，實現了資源優化管理。VMotion 則將可以將正在運行中的虛擬服務器從一臺物理服務器遷移到另一臺物理服務器上，在這個遷移過程中應用服務始終不會中斷業務，從而實現了無中斷的 IT 運營維護，確保業務連續性和高可用性。

5總結

由于虛擬化技術的應用，使用較少物理服務器需求就可以代替原來需要更多服務器需求的難題，節省了資源，同時多個業務系統運行了同一虛擬平臺上，維護難度、維護水平、維護效率都大為提高，使整個 IT 基礎架構更易于控制和管理，減少了數據中心的運營維護成本，HA、vMotion、FT、DRS 等技術的應用也確保了業務的連續性， DPM 動態電源管理等讓數據中心更加綠色，虛擬化技術為我院網絡系統的安全高效運行和低碳環保提供了有力保障。

參考文獻：

[1]陳榮山，蔣俊，姚婕.虛擬化技術在醫院信息化建設中的應用[J].信息技術，2016（33）：78.

[2]王亦煊，周小龍，修燕.醫院服務器虛擬化技術的探索與應用[J].中國衛生信息管理雜志，2014，11（1）：83-86.

[3]王剛.計算機網絡存儲技術[J].計算機系統應用，2015，24（1）：14-20.

[4]戴聲，艾育華，陳芳炯.服務器虛擬化技術在醫院信息系統中的應用[J].中國數字醫學，2012，7（10）：101-103.

[5]王春容.醫院虛擬化云平臺構建研究[J].醫學信息學雜志，2016，37（5）：24-27.

[6]緱文海，邵耀來，王福義，等.利用VMware虛擬化技術整合醫院數據中心[J].中國數據醫學，2015，10（12）：47-49.

[7]戴迪.淺談存儲虛擬化技術在醫院信息系統平臺中的作用[J].電腦與信息技術，2016，24（5）：54-55.

[8]翁盛鑫，袁慧穎，謝邦.存儲虛擬化在保障醫院信息系統連續性應用與展望[J].中國數字醫學，2015，10（1）：67-69.endprint