基于服務器虛擬化技術和存儲虛擬化技術的醫院雙活數據中心的建立

周錦

摘 要：隨著虛擬化技術的迅猛發展，醫療信息化建設的步伐也在不斷加快，醫院開始建立雙活數據中心，提高醫院數據的利用率，避免數據的丟失，更好的保證數據的安全性和完整性。如今，醫院雙活數據中心建立成為IT界重點關注和研究的問題，雙活數據中心的建立方式多種多樣，技術人員需要結合實際情況應用服務器和存儲虛擬技術來完成數據中心建立任務，不斷完善醫院信息系統。信息化和虛擬化已經成為醫院數據中心的特點，也是數據中心發展的主要趨勢。本文介紹了存儲虛擬化技術和服務器虛擬化技術，以及通過存儲虛擬化技術和服務器虛擬化技術的結合，如何實現醫院的雙活數據中心。

關鍵詞：虛擬化；存儲虛擬化；VMware；vplex

隨著醫院信息化的不斷深入，醫療信息系統對醫院的重要性越來越高，而系統的安全、高效、可靠運行主要依賴于服務器、存儲、交換機等核心設備的正常工作，以及這些設備容災系統的高可用性。但是容災站點的服務器、存儲、交換機等資源長期處于閑置狀態，并且長期占用機房場地并耗費大量能源，這造成了極大的浪費。如何建立一套高可用的系統，并把容災資源利用起來，成為最近研究的方向。[1]隨著存儲虛擬化技術以及服務器虛擬化技術的結合應用，使得這一問題得到了解決。

一、存儲虛擬化技術

隨著存儲虛擬化技術的出現，如何更有效的實現災備資源利用，以及數據中心之間，甚至跨存儲，跨網絡實現同時的數據訪問，建立真正意義上的“雙活數據中心”架構，成為一種必然的趨勢。

存儲虛擬化技術就是把相對復雜的存儲底層基礎架構的技術邏輯化，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）基于服務器軟件的虛擬化存儲。這種方法需要在服務器上安裝存儲的相關軟件，以對存儲進行管理。由于存儲生產廠商的不同，導致存儲管理軟件的不同，因此靈活性較差，同時也服務器帶來了一定的資源開銷。

（2）基于存儲本身的虛擬化。這種方法存儲設備自帶相關功能和模塊，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）基于網絡的虛擬存儲。這種方法在存儲區域網絡（SAN）實現存儲虛擬化功能。但是有些廠商設備兼容性差，有些設備則管理能力較弱。

EMC VPLEX存儲虛擬化技術：此次我們使用EMC VPLEX來實現存儲虛擬化，它屬于實現存儲虛擬化的第三種方式，通過存儲區域網絡（SAN）中添加虛擬化存儲網關實現。即由EMC VPLEX設備直接管理一個或多個存儲上的卷，然后再由EMC VPLEX設備把這些卷提供給服務器使用，服務器不直接管理存儲上的卷。這種方式可對異構存儲進行管理（即它可以在同一存儲區域網絡中同時管理多個存儲上的卷），這方便了的存儲數據擴展，同時這種方式還不占用服務器資源。EMC VPLEX設備上配置有最低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間的訪問，Geo方式用于多個遠距離站點間的異步訪問。

二、服務器虛擬化技術

服務器虛擬化技術是將服務器的各種資源邏輯化，讓CPU、內存、存儲、網卡等硬件資源變成可以動態分配的“資源池”，讓幾臺甚至幾十臺虛擬服務器跑在一臺物理服務器上，從而提高服務器各資源的利用率，簡化系統管理，實現資源的整合。

服務器虛擬化技術的優點：

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

（2）提高穩定性。通過虛擬化軟件的相關功能可以實現物理機的負載均衡和虛擬機的動態遷移，大大提高了服務器的穩定性。

（3）減少宕機時間。當有物理服務器出現硬件故障必須要停機檢修時，通過動態遷移，可以實現不停機或少停機，大大提高了系統的可用性。

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

目前我們常見的虛擬服務器主要有以下兩種方式：

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

（2）多臺物理服務器與光纖交換機，數據存儲組成一個集群，然后再虛擬成多虛擬服務器使用。相較與第一種方式，第二種方式更加靈活，當一臺物理服務器出現問題時可動態遷移至其它的物理服務器上，安全性更高，各物理服務器可實現性能平衡。但是一旦數據存儲出現問題，則所有虛擬機都面臨著宕機的風險。

三、醫院雙活數據中心的實現

我們醫院機現分為本部院區，友誼院區和廣仁院區三個院區，其中友誼院區機房為主生產機房，本部院區機房為災備機房。現在我們要在我本部院區機房和友誼院區機房，建立雙活數據中心。實現如下圖：

為此我們做了如下的工作：

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

醫院本部院區和友誼院區，兩個院區直線距離4公里左右，在兩院區間我們租用了六對裸光纖，并對光纖時延進行了測試，實測RTT（網絡往返時延）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的聯通，兩對裸光纖用于VMware vmotion，Vplex Metro兩節間的通信以及Oracel Rac節點間的私有通訊，兩對供交換機網絡通信。

醫院核心系統數據都通過EMC VPLEX進行數據存儲。醫院HIS系統是物理服務器，它通過Oracle數據庫的RAC，構建了三節點（友誼兩臺，本部一臺）的系統，實現了性能的提升和異地容災。其它的虛擬化服務器通過虛擬化軟件VMware vsphere實現醫院核心應用系統的機房容災。

完成整個系統構建后，我們在兩個院區機房間建立一個高可用性虛擬化應用集群，達到了數據雙活，服務器無縫切換，當某一個物理服務器出現故障，其運行的虛擬化應用自動遷移至其他物理服務器，提高了系統的高可用性。該系統可以方便的，在虛擬機不停機的情況下，從集群一臺服務器遷移到集群中另外一臺服務器，從而避免硬件維修導至的系統停機，加強了系統的高可用性，所有數據同時寫入兩臺存儲，一臺存儲出現故障，直接從另一臺存儲讀取數據，實現無縫切換，不需人工干預。[3]

四、總結

本文介紹了一種高可用的雙活數據中心的建設。此方案在服務器管理上運用服務器虛擬化管理技術把醫院的各種物理服務器納入服務器集群進行統一管理；在存儲器管理上引入存儲虛擬化技術。在生產機房出現斷電，火災等極端情況時，可以非常方便的把關鍵業務切換到災備機房，同時災備機房平時也承擔一定的業務，避免了資源浪費。此方案在一定程度滿足了醫院對高可用、安全、可靠的系統的要求。

參考文獻：

[1]杜向文.基于虛擬化技術的雙活數據中心平臺在企業的實現與應用[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的雙活存儲系統設計與實現[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據中心架構設計[J].西南師范大學學報（自然科學版），2017，42（5）：41.46.