服務器虛擬化技術在軍隊康復療養院信息中心建設中的應用探析

張俊萌

（聯勤保障部隊大連康復療養中心，遼寧 大連 116016）

0 引言

近年來，軍隊康復療養院的信息化建設不斷發展。其中，信息中心作為康復療養院信息化建設中的重要組成部分，承擔著醫療、療養、衛勤保障和行政管理等各類業務的系統運行和數據管理任務。對于數據的穩定性、安全性和保密性，信息中心有非常高的要求。

隨著業務的擴展，不僅醫療系統在不斷升級優化，管理服務系統也在不斷優化與迭代升級。服務器數量不斷增加，部署越來越分散，導致存儲效率較低。同時信息中心機房的建設也偏向扁平化發展，極大地增加了運維和管理的工作量。傳統的信息中心布局已經無法滿足現有的發展需求。

為了解決這些問題，信息中心嘗試以服務器虛擬化方向作為突破點，對已有服務器硬件設備進行升級改造，實現對信息化數據中心資源的最大程度整合，并提升其運行效率。服務器虛擬化技術也被稱為網絡虛擬架構，是一種從邏輯角度考慮資源配置的新型技術手段。通過實施硬件虛擬化技術，將物理資源抽象為邏輯層面上的虛擬資源，有效地消除了物理結構之間的隔閡。

通過對服務器虛擬化技術的應用探析，虛擬化技術可以提高服務器硬件資源的利用率，并利用動態遷移功能提高系統的穩定性[1]。這不僅可以大大節省硬件購置成本和管理運營的投入，更能保證信息中心的穩定性和安全性。

1 軍隊康復療養院數據中心現狀分析

首先傳統的軍隊康復療養院信息中心機房的主要特點是專機使用，每臺服務器只運行一個業務，如果某臺服務器出現故障，那么布設在其上的業務系統也就停止使用。只能等待服務器維修好之后才能重新使用，普通業務應用服務器也沒有備份服務器，所以數據的安全性很難控制，服務器一旦宕機，應用就無法使用，其上的數據就會面臨丟失的風險。隨著業務規模的擴大，服務器需求量顯著增加。同時，康復療養業務數據量不斷增加，進一步提升了對服務器的需求量。購置服務器的成本不斷增加，布設業務單一也導致服務器硬件資源的浪費，大多數服務器的CPU使用率在1%～3%之間，內存使用率在20%以內，硬盤占用空間在50%以下。從資源的配置角度來看，整個系統負載較輕，浪費相對比較嚴重。

其次軍隊康復療養院信息中心存儲大量的軍隊醫療和康復保健療養信息數據，所以對于數據的保密性、安全性及穩定性要求級別高，要有可靠穩定的運行環境及安全備份能力。需要將大存儲量數據在高速環境下進行安全、及時的備份，并能夠精確恢復。但當前現有的數據備份能力已遠遠不夠，所以虛擬化技術可以針對應用的保密等級和安全等級進行分類管理，高效精準的對數據進行管理，以保證應用系統及數據庫的安全穩定性運行[2]。

最后軍隊康復療養院信息中心的建設是一個循序漸進的過程，在建設過程中，需要實現數據管理的統一性和數據資源的共享性，通過資源的整合達到信息的共享并形成系統管理。服務器虛擬化管理平臺采用虛擬化技術，在單個服務器上實現多臺虛擬服務器，并通過打破應用系統和管理操作系統之間的依賴關系，使其分離運行。該平臺能夠自動調配和管理數據，從而提高服務器的利用率。

2 服務器虛擬化規劃和實施

一個成功的應用服務器虛擬化解決方案應該具備以下特點：高可靠性和高穩定性，先進的設計理念，滿足客戶的性能需求，具備可擴展性和遠程容災功能。它需要在滿足當前系統需求的同時兼顧業務的持續發展。在系統構建過程中，還要考慮整體架構的升級換代，因此系統設計力求簡單易行、具有強大的擴展性，并且可以平滑過渡到新方案，將升級對整個系統的影響降到最低[3]。

2.1 信息中心服務器虛擬化規劃

康復療養院信息中心的應用系統主要包括醫療類系統：療養系統、HIS 系統、電子病歷、康復療養系統、體檢系統等。辦公類系統：OA 辦公系統、辦公自動化、財務管理系統等。此次規劃的信息中心服務器虛擬化方案旨在將物理服務器的硬件服務資源轉換為虛擬資源池。在資源中心分類別設置虛擬池，分類管理運維。選用VMware vSphere 7.0，它是目前實用性較為理想化的虛擬化平臺軟件，VMware vSphere 虛擬化架構包括三個方面：服務器虛擬化、網絡虛擬化和存儲虛擬化。三方面整合資源池，首先在硬件服務器上安裝ESXI，通過虛擬主機，所有硬件資源被調配與共享，實現了整個數據中心服務器的虛擬化整合，整合后的資源池可以根據需求進行動態分配。在后續的工作中，網絡管理員根據應用系統的需求增減資源池的容量，以滿足不同需求。

2.2 VMware vSphere(虛擬化平臺)

此系統的技術核心是將應用程序和操作系統從底層硬件分離出來并封裝成用戶需求的自由調節的服務，利用虛擬機技術進行服務器的處理、備份和遷移。VMware vSphere 7.0 的主核心組件包括vCenter Server與ESXi。

vCenter Server 是VMware vSphere 7.0 的核心組件之一。它是一個中央管理服務器，用于集中管理和監控整個虛擬化環境。vCenter Server 提供了一套功能豐富的工具和界面，管理員可以實現遠程管理硬件服務器的開關機、故障監控、日常維護等，實現操作層與虛擬層的連接，更好地實現虛擬機的日常運維[4]，使管理員能夠輕松管理大規模的虛擬化基礎設施。

ESXi 是VMware vSphere 7.0 的另一核心組件，它是一款高性能的Hypervisor平臺。作為虛擬化基礎設施的關鍵部分，ESXi負責直接在物理服務器上運行虛擬機，并提供虛擬化的計算資源。

2.3 服務器虛擬化數據中心主機部署

組建VMware 虛擬化數據中心有兩種主流架構，一種是使用共享存儲的傳統架構，就是物理主機僅配置小容量的本機系統硬盤，不配置存儲，虛擬機保存在共享存儲中，但是容易形成單點故障和速度瓶頸節點。

圖1 使用共享存儲的傳統架構

另一種架構是超融合架構（vSAN 架構），服務器本地硬盤組成“磁盤組”，不配備共享存儲。各服務器之間獨立運行，相互之間不干擾，沒有速度瓶頸，數據存儲為多服務器間數據冗余，可以保證損壞某臺服務器而不丟失數據。

圖2 使用vSAN存儲的超融合架構

此次虛擬化采用vSAN 架構，單服務器本地磁盤組中的磁盤以RAID-5 的方式保存數據，服務器之間通過網絡實現類似于RAID-5 的模式交叉備份，當RAID5陣列中的一個磁盤發生故障時，采用奇偶校驗技術可以確保數據的完整性，并從而保證數據的安全性。RAID5 使用分布在其他磁盤上的奇偶校驗信息來重建損壞磁盤上的數據，以維持陣列的高可靠性。一旦故障磁盤被替換，RAID5會自動利用剩余磁盤上的奇偶校驗信息重新生成該磁盤上的數據，使整個陣列恢復到正常工作狀態。這種自動的數據重建過程確保了RAID5的容錯能力和數據可靠性[5]。每臺虛擬機都被保存在某臺主機的一個或多個磁盤組，多臺服務器的多個磁盤組共同組成可以在服務器之間“共享”的vSAN存儲。

本次信息中心部署5臺型號為Dell R740X的服務器，每臺配置四顆八核CPU，128GB內存，四口千兆網卡，由于服務器的型號一致，所以操作起來更加容易，將這些型號統一的服務器整合成一個虛擬池，虛擬出約30臺服務器，進行分類應用管理。實施步驟如下：通過在4 臺物理服務器上安裝VMware ESXi，建立主機集群，可以實現對虛擬服務器的集群式管理。其中一臺服務器配置了VMware的虛擬化集群技術（HA），以提供高可用性保護。管理員在一臺終端上安裝vCenter Server，并通過該工具進行遠程操作。通過登錄VMware vCenter Server，管理員可以進行集中管理，包括虛擬機的停止、啟動、資源分配和監控運行等功能。這樣的架構能夠為虛擬化環境提供更便捷和高效的管理和操作方式[6]。

圖3 虛擬化服務器—接診管理

圖4 虛擬化集群

3 數據中心虛擬化后評估

最終康復療養中心信息中心完成服務器的虛擬化部署。通過這個部署方案，成功地將原本的5臺物理服務器虛擬化為30個虛擬機（VM）。大大地增加了資源池空間，提升了硬件的利用率，并在資源池中分類存儲管理。最終順利完成了各種應用系統數據的遷移和整合工作，確保了系統的穩定性和可靠性。這樣的虛擬化部署架構提供了更高的資源利用率和靈活性，同時降低了服務器數量和管理成本。這一舉措極大地提高了管理效率，降低了投資和運行成本，并顯著增加了數據中心的運行效能[7]。通過本次的部署方案，確保了數據中心的安全性和穩定性。虛擬化技術在未來發展中扮演著重要角色，特別是在軍隊康復療養中心信息化快速發展的背景下。因此，虛擬化技術將成為未來信息中心機房部署的主導趨勢。