基于服務(wù)器虛擬化技術(shù)和存儲虛擬化技術(shù)的醫(yī)院雙活數(shù)據(jù)中心的建立

周錦

摘 要：隨著虛擬化技術(shù)的迅猛發(fā)展，醫(yī)療信息化建設(shè)的步伐也在不斷加快，醫(yī)院開始建立雙活數(shù)據(jù)中心，提高醫(yī)院數(shù)據(jù)的利用率，避免數(shù)據(jù)的丟失，更好的保證數(shù)據(jù)的安全性和完整性。如今，醫(yī)院雙活數(shù)據(jù)中心建立成為IT界重點(diǎn)關(guān)注和研究的問題，雙活數(shù)據(jù)中心的建立方式多種多樣，技術(shù)人員需要結(jié)合實(shí)際情況應(yīng)用服務(wù)器和存儲虛擬技術(shù)來完成數(shù)據(jù)中心建立任務(wù)，不斷完善醫(yī)院信息系統(tǒng)。信息化和虛擬化已經(jīng)成為醫(yī)院數(shù)據(jù)中心的特點(diǎn)，也是數(shù)據(jù)中心發(fā)展的主要趨勢。本文介紹了存儲虛擬化技術(shù)和服務(wù)器虛擬化技術(shù)，以及通過存儲虛擬化技術(shù)和服務(wù)器虛擬化技術(shù)的結(jié)合，如何實(shí)現(xiàn)醫(yī)院的雙活數(shù)據(jù)中心。

關(guān)鍵詞：虛擬化；存儲虛擬化；VMware；vplex

隨著醫(yī)院信息化的不斷深入，醫(yī)療信息系統(tǒng)對醫(yī)院的重要性越來越高，而系統(tǒng)的安全、高效、可靠運(yùn)行主要依賴于服務(wù)器、存儲、交換機(jī)等核心設(shè)備的正常工作，以及這些設(shè)備容災(zāi)系統(tǒng)的高可用性。但是容災(zāi)站點(diǎn)的服務(wù)器、存儲、交換機(jī)等資源長期處于閑置狀態(tài)，并且長期占用機(jī)房場地并耗費(fèi)大量能源，這造成了極大的浪費(fèi)。如何建立一套高可用的系統(tǒng)，并把容災(zāi)資源利用起來，成為最近研究的方向。[1]隨著存儲虛擬化技術(shù)以及服務(wù)器虛擬化技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用，使得這一問題得到了解決。

一、存儲虛擬化技術(shù)

隨著存儲虛擬化技術(shù)的出現(xiàn)，如何更有效的實(shí)現(xiàn)災(zāi)備資源利用，以及數(shù)據(jù)中心之間，甚至跨存儲，跨網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)同時的數(shù)據(jù)訪問，建立真正意義上的“雙活數(shù)據(jù)中心”架構(gòu)，成為一種必然的趨勢。

存儲虛擬化技術(shù)就是把相對復(fù)雜的存儲底層基礎(chǔ)架構(gòu)的技術(shù)邏輯化，簡單化。通過存儲虛擬化的方式把物理存儲與邏輯存儲分開，用戶只需要使用簡化的邏輯存儲資源視圖即本。對于用戶來說，不用了解具體的硬盤，不用了解具體的LUN，用戶只需要把虛擬化的存儲資源連接上服務(wù)器即可。[2]

目前存儲虛擬化主要分成了三個方向：

（1）基于服務(wù)器軟件的虛擬化存儲。這種方法需要在服務(wù)器上安裝存儲的相關(guān)軟件，以對存儲進(jìn)行管理。由于存儲生產(chǎn)廠商的不同，導(dǎo)致存儲管理軟件的不同，因此靈活性較差，同時也服務(wù)器帶來了一定的資源開銷。

（2）基于存儲本身的虛擬化。這種方法存儲設(shè)備自帶相關(guān)功能和模塊，如果沒有第三方軟件支持的話，則不能兼容其他品牌的存儲，通用性較差。

（3）基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬存儲。這種方法在存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（SAN）實(shí)現(xiàn)存儲虛擬化功能。但是有些廠商設(shè)備兼容性差，有些設(shè)備則管理能力較弱。

EMC VPLEX存儲虛擬化技術(shù)：此次我們使用EMC VPLEX來實(shí)現(xiàn)存儲虛擬化，它屬于實(shí)現(xiàn)存儲虛擬化的第三種方式，通過存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（SAN）中添加虛擬化存儲網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)。即由EMC VPLEX設(shè)備直接管理一個或多個存儲上的卷，然后再由EMC VPLEX設(shè)備把這些卷提供給服務(wù)器使用，服務(wù)器不直接管理存儲上的卷。這種方式可對異構(gòu)存儲進(jìn)行管理（即它可以在同一存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)中同時管理多個存儲上的卷），這方便了的存儲數(shù)據(jù)擴(kuò)展，同時這種方式還不占用服務(wù)器資源。EMC VPLEX設(shè)備上配置有最低64G的Cache，起緩存讀和緩存寫的功能，從而可以在一定程度上提升整個存儲平臺的IO性能。

VPLEX在使用中有三種使用方式，分別是Local，Metro，Geo。其中Local方式用于管理本地存儲，Metro方式用于在兩個站點(diǎn)間的訪問，Geo方式用于多個遠(yuǎn)距離站點(diǎn)間的異步訪問。

二、服務(wù)器虛擬化技術(shù)

服務(wù)器虛擬化技術(shù)是將服務(wù)器的各種資源邏輯化，讓CPU、內(nèi)存、存儲、網(wǎng)卡等硬件資源變成可以動態(tài)分配的“資源池”，讓幾臺甚至幾十臺虛擬服務(wù)器跑在一臺物理服務(wù)器上，從而提高服務(wù)器各資源的利用率，簡化系統(tǒng)管理，實(shí)現(xiàn)資源的整合。

服務(wù)器虛擬化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：

（1）降低能耗，節(jié)約成本。隨著物理服務(wù)器性能的大大提升，我們可以把原來的多臺物理服務(wù)器轉(zhuǎn)化為虛擬服務(wù)器，讓多個虛擬機(jī)可以共用一臺物理服務(wù)器上，減少了物理服務(wù)器布署數(shù)量，以減少能耗，節(jié)省空間，節(jié)約成本。

（2）提高穩(wěn)定性。通過虛擬化軟件的相關(guān)功能可以實(shí)現(xiàn)物理機(jī)的負(fù)載均衡和虛擬機(jī)的動態(tài)遷移，大大提高了服務(wù)器的穩(wěn)定性。

（3）減少宕機(jī)時間。當(dāng)有物理服務(wù)器出現(xiàn)硬件故障必須要停機(jī)檢修時，通過動態(tài)遷移，可以實(shí)現(xiàn)不停機(jī)或少停機(jī)，大大提高了系統(tǒng)的可用性。

（4）增加了系統(tǒng)布署的靈活性。在虛擬化軟件上可以支持各種操作系統(tǒng)（windows 2003，linux等等），從而使各種老應(yīng)用系統(tǒng)的可以繼續(xù)運(yùn)行，減少了遷移成本，大大提高了維護(hù)效率。

目前我們常見的虛擬服務(wù)器主要有以下兩種方式：

（1）一臺物理服務(wù)器虛擬成多臺服務(wù)器使用，但由于只有一臺服務(wù)器，一旦物理服務(wù)器出現(xiàn)問題，則所有的虛擬服務(wù)器都面臨著宕機(jī)的風(fēng)險。

（2）多臺物理服務(wù)器與光纖交換機(jī)，數(shù)據(jù)存儲組成一個集群，然后再虛擬成多虛擬服務(wù)器使用。相較與第一種方式，第二種方式更加靈活，當(dāng)一臺物理服務(wù)器出現(xiàn)問題時可動態(tài)遷移至其它的物理服務(wù)器上，安全性更高，各物理服務(wù)器可實(shí)現(xiàn)性能平衡。但是一旦數(shù)據(jù)存儲出現(xiàn)問題，則所有虛擬機(jī)都面臨著宕機(jī)的風(fēng)險。

三、醫(yī)院雙活數(shù)據(jù)中心的實(shí)現(xiàn)

我們醫(yī)院機(jī)現(xiàn)分為本部院區(qū)，友誼院區(qū)和廣仁院區(qū)三個院區(qū)，其中友誼院區(qū)機(jī)房為主生產(chǎn)機(jī)房，本部院區(qū)機(jī)房為災(zāi)備機(jī)房。現(xiàn)在我們要在我本部院區(qū)機(jī)房和友誼院區(qū)機(jī)房，建立雙活數(shù)據(jù)中心。實(shí)現(xiàn)如下圖：

為此我們做了如下的工作：

我們購買了2臺Vplex Metro（兩院區(qū)各一臺），2臺DELL COMPLENT 8000存儲（兩院區(qū)各一臺），4臺Borcade 6510光纖交換機(jī)（兩院區(qū)各兩臺），以及8臺Dell R920服務(wù)器（本部院區(qū)2臺，友誼院區(qū)6臺）。

醫(yī)院本部院區(qū)和友誼院區(qū)，兩個院區(qū)直線距離4公里左右，在兩院區(qū)間我們租用了六對裸光纖，并對光纖時延進(jìn)行了測試，實(shí)測RTT（網(wǎng)絡(luò)往返時延）1.2 ms，高于Vplex Metro的5 ms要求。租用的六對裸光纖中兩對用于光纖交換機(jī)的聯(lián)通，兩對裸光纖用于VMware vmotion，Vplex Metro兩節(jié)間的通信以及Oracel Rac節(jié)點(diǎn)間的私有通訊，兩對供交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信。

醫(yī)院核心系統(tǒng)數(shù)據(jù)都通過EMC VPLEX進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲。醫(yī)院HIS系統(tǒng)是物理服務(wù)器，它通過Oracle數(shù)據(jù)庫的RAC，構(gòu)建了三節(jié)點(diǎn)（友誼兩臺，本部一臺）的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了性能的提升和異地容災(zāi)。其它的虛擬化服務(wù)器通過虛擬化軟件VMware vsphere實(shí)現(xiàn)醫(yī)院核心應(yīng)用系統(tǒng)的機(jī)房容災(zāi)。

完成整個系統(tǒng)構(gòu)建后，我們在兩個院區(qū)機(jī)房間建立一個高可用性虛擬化應(yīng)用集群，達(dá)到了數(shù)據(jù)雙活，服務(wù)器無縫切換，當(dāng)某一個物理服務(wù)器出現(xiàn)故障，其運(yùn)行的虛擬化應(yīng)用自動遷移至其他物理服務(wù)器，提高了系統(tǒng)的高可用性。該系統(tǒng)可以方便的，在虛擬機(jī)不停機(jī)的情況下，從集群一臺服務(wù)器遷移到集群中另外一臺服務(wù)器，從而避免硬件維修導(dǎo)至的系統(tǒng)停機(jī)，加強(qiáng)了系統(tǒng)的高可用性，所有數(shù)據(jù)同時寫入兩臺存儲，一臺存儲出現(xiàn)故障，直接從另一臺存儲讀取數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)無縫切換，不需人工干預(yù)。[3]

四、總結(jié)

本文介紹了一種高可用的雙活數(shù)據(jù)中心的建設(shè)。此方案在服務(wù)器管理上運(yùn)用服務(wù)器虛擬化管理技術(shù)把醫(yī)院的各種物理服務(wù)器納入服務(wù)器集群進(jìn)行統(tǒng)一管理；在存儲器管理上引入存儲虛擬化技術(shù)。在生產(chǎn)機(jī)房出現(xiàn)斷電，火災(zāi)等極端情況時，可以非常方便的把關(guān)鍵業(yè)務(wù)切換到災(zāi)備機(jī)房，同時災(zāi)備機(jī)房平時也承擔(dān)一定的業(yè)務(wù)，避免了資源浪費(fèi)。此方案在一定程度滿足了醫(yī)院對高可用、安全、可靠的系統(tǒng)的要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]杜向文.基于虛擬化技術(shù)的雙活數(shù)據(jù)中心平臺在企業(yè)的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用[J].中國管理信息化，2017，20（10）：63.64.

[2]朱金惟.基于存儲虛擬化技術(shù)的雙活存儲系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[J].信息與電腦（理論版），2017（1）：137.138.

[3]劉冬鄰.基于云計算的智慧校園雙活數(shù)據(jù)中心架構(gòu)設(shè)計[J].西南師范大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2017，42（5）：41.46.