基于醫(yī)院虛擬化平臺(tái)改造升級(jí)項(xiàng)目的數(shù)據(jù)遷移技術(shù)研究

李剛

關(guān)鍵詞：VMware Esxi虛擬化平臺(tái)；平臺(tái)升級(jí)改造；超融合；數(shù)據(jù)遷移

中圖分類(lèi)號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2024）03-0088-03

1 概述

安徽醫(yī)科大學(xué)附屬阜陽(yáng)醫(yī)院是一所集醫(yī)療、教學(xué)、科研、康復(fù)、保健、預(yù)防為一體的現(xiàn)代化綜合性三級(jí)甲等公立醫(yī)院，于2017年7月開(kāi)診運(yùn)營(yíng)。因醫(yī)院臨床業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)增多、大量新業(yè)務(wù)系統(tǒng)上線(xiàn)等原因，數(shù)據(jù)中心已不能滿(mǎn)足日益增長(zhǎng)的信息化需求，需要進(jìn)行升級(jí)改造。

本文結(jié)合醫(yī)院虛擬化平臺(tái)改造升級(jí)項(xiàng)目案例，重點(diǎn)探討虛擬化平臺(tái)改造升級(jí)中的數(shù)據(jù)遷移技術(shù)。

2 改造升級(jí)方案

2.1 項(xiàng)目背景

改造升級(jí)前，醫(yī)院有兩套虛擬化平臺(tái)和二十余臺(tái)X86物理服務(wù)器承載臨床業(yè)務(wù)系統(tǒng)，主要存在以下四種部署方式。

1） VMware Esxi虛擬化平臺(tái)：由三臺(tái)物理機(jī)承載，通過(guò)兩臺(tái)SAN交換機(jī)連接三臺(tái)存儲(chǔ)設(shè)備，承載PACS、病理管理、病案統(tǒng)計(jì)、LIS等30多個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)。

2） 華為Fusion Compute虛擬化平臺(tái)：由十臺(tái)物理機(jī)承載，通過(guò)兩臺(tái)SAN交換機(jī)連接三臺(tái)存儲(chǔ)設(shè)備，承載心電網(wǎng)絡(luò)、合理用藥、自助機(jī)打印、合理用血等40多個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)。

3） NAS平臺(tái)：由五臺(tái)高性能物理服務(wù)器承載，通過(guò)NAS技術(shù)共享一臺(tái)存儲(chǔ)設(shè)備，分別承載HIS、EMR數(shù)據(jù)庫(kù)、EMR應(yīng)用、集成平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)、集成平臺(tái)應(yīng)用五個(gè)重要的業(yè)務(wù)系統(tǒng)。

4） 單服務(wù)器：二十余臺(tái)低性能物理服務(wù)器，每臺(tái)服務(wù)器承載一個(gè)非常重要的業(yè)務(wù)系統(tǒng)。

改造前IT系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

改造前的IT系統(tǒng)主要存在以下問(wèn)題：

1） 設(shè)備型號(hào)老舊、軟件無(wú)法升級(jí)：承載虛擬化平臺(tái)的服務(wù)器（華為RH2285H V2） 、存儲(chǔ)設(shè)備（華為Ocean?Stor S2600T） 設(shè)備型號(hào)老舊，已到使用壽命周期。華為虛擬化平臺(tái)版本為1.0版，版本老舊且無(wú)法升級(jí)。

2） 架構(gòu)可靠性低：HIS、EMR、系統(tǒng)集成平臺(tái)等核心服務(wù)器均為單臺(tái)部署，無(wú)雙活或主備機(jī)制；存儲(chǔ)設(shè)備均為單機(jī)部署，無(wú)冗余設(shè)計(jì)，存在單點(diǎn)故障，架構(gòu)可靠性低。

3） 平臺(tái)拓性能低下：存儲(chǔ)設(shè)備型號(hào)老舊，存儲(chǔ)無(wú)法掛載存儲(chǔ)柜擴(kuò)容；SAN交換機(jī)及服務(wù)器HBA卡均為8GB，傳輸速度慢。

2.2 需求分析

由于承載虛擬化平臺(tái)的物理服務(wù)器和存儲(chǔ)設(shè)備型號(hào)老舊，性能下降嚴(yán)重，架構(gòu)可靠性存在安全隱患、業(yè)務(wù)拓展性差，需要建設(shè)一套新的虛擬化平臺(tái)，并遷移業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)系統(tǒng)到新的虛擬化平臺(tái)。

2.3 升級(jí)方案

以虛擬化技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合Vmware軟件，將醫(yī)院現(xiàn)有生產(chǎn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)部署到超融合虛擬化平臺(tái)上，利用萬(wàn)兆以太網(wǎng)支撐系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)等資源的統(tǒng)一管理[1]。

1） 超融合架構(gòu)：超融合架構(gòu)是指在同一套單元設(shè)備中具備計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)和虛擬化等資源和技術(shù)，多節(jié)點(diǎn)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)聚合以用來(lái)實(shí)現(xiàn)模塊化的橫向擴(kuò)展，形成統(tǒng)一資源池架構(gòu)。由于穩(wěn)定可靠、優(yōu)異的性能、快速搭建等優(yōu)勢(shì)，已漸漸取代傳統(tǒng)的光纖存儲(chǔ)架構(gòu)（FCSAN交換機(jī)+光纖存儲(chǔ)），而成為數(shù)據(jù)中心虛擬化平臺(tái)首選[2]。本次部署6臺(tái)高性能4U超融合服務(wù)器，搭載7.0版本Vmware軟件，搭建一套基于超融合架構(gòu)的全虛擬化業(yè)務(wù)平臺(tái)。

2） 核心存儲(chǔ)：由于HIS、EMR、集成平臺(tái)是醫(yī)院最核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)，選擇兩套15T全閃存核心存儲(chǔ)設(shè)備，將現(xiàn)有HIS、EMR、集成平臺(tái)的數(shù)據(jù)集中存儲(chǔ)在全閃存存儲(chǔ)陣列上，在兩套存儲(chǔ)之間采用雙活技術(shù)實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)級(jí)別的容災(zāi)保護(hù)，并新增一臺(tái)容災(zāi)存儲(chǔ)，作為核心存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)備份，增強(qiáng)數(shù)據(jù)安全性。

3） FC-SAN交換機(jī)：目前SAN交換機(jī)均為8GB，本次采用兩臺(tái)主流的16GB-FC SAN，作為本次超融合平臺(tái)計(jì)算與存儲(chǔ)資源的數(shù)據(jù)橋梁，提高數(shù)據(jù)訪問(wèn)速度。

改造后IT系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。

3 數(shù)據(jù)遷移問(wèn)題與探索

數(shù)據(jù)遷移是本次虛擬化平臺(tái)改造升級(jí)的重點(diǎn)。遷移指的是把源主機(jī)上的操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序移動(dòng)到目的主機(jī)，并且能夠在目的主機(jī)上正常運(yùn)行[3]，主要分為冷遷移和熱遷移。冷遷移是指在源主機(jī)停止服務(wù)的狀態(tài)下，使用遷移工具將整個(gè)源主機(jī)的數(shù)據(jù)移動(dòng)到目的主機(jī)。熱遷移是指在源主機(jī)不停機(jī)的狀態(tài)下，把數(shù)據(jù)遷移到目的主機(jī)。冷遷移方式可以創(chuàng)建一份和源主機(jī)最為一致的數(shù)據(jù)，因?yàn)樵谶w移期間源主機(jī)的數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)不會(huì)被寫(xiě)入，應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)也屬于停止寫(xiě)入狀態(tài)，因此遷移后的目標(biāo)主機(jī)和源主機(jī)的數(shù)據(jù)最為一致。在允許停止業(yè)務(wù)的情況下，一般推薦使用冷遷移方式。但由于醫(yī)院信息系統(tǒng)使用環(huán)境的特殊性，例如HIS、LIS、電子病歷系統(tǒng)停用較長(zhǎng)時(shí)間，會(huì)對(duì)病人、醫(yī)生造成極大的不便，影響病人就診和醫(yī)生及時(shí)診療。除此之外，醫(yī)院業(yè)務(wù)系統(tǒng)較多，各業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)交互、數(shù)據(jù)共享復(fù)雜，因此本次數(shù)據(jù)遷移時(shí)不但要保證數(shù)據(jù)的安全性和完整性，更要盡可能地保證各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的持續(xù)服務(wù)。本項(xiàng)目通過(guò)信息系統(tǒng)項(xiàng)目管理知識(shí)，根據(jù)不同場(chǎng)景采用多種遷移方式，進(jìn)行不完全停機(jī)數(shù)據(jù)遷移。

3.1 項(xiàng)目管理

數(shù)據(jù)遷移工作十分煩瑣且龐雜，需要制定合理的計(jì)劃。本項(xiàng)目采用信息系統(tǒng)管理的進(jìn)度管理、溝通管理、風(fēng)險(xiǎn)管理的相關(guān)知識(shí)。

進(jìn)度管理階段：首先搜集待遷移業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)量、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)量、數(shù)據(jù)庫(kù)空間、操作系統(tǒng)版本等信息，定義超融合服務(wù)器安裝、存儲(chǔ)設(shè)備安裝、聯(lián)合調(diào)試、遷移服務(wù)器等活動(dòng)節(jié)點(diǎn)，估算各項(xiàng)活動(dòng)的持續(xù)時(shí)間，最終制定合理的施工進(jìn)度計(jì)劃，確保每個(gè)活動(dòng)在預(yù)定時(shí)間內(nèi)完成。

溝通管理階段：本次升級(jí)改造中涉及的應(yīng)用軟件廠家、項(xiàng)目技術(shù)人員、醫(yī)院科室較多，由于不同角色對(duì)該項(xiàng)目的期望值不同，因此在項(xiàng)目實(shí)施中，采用了頭腦風(fēng)暴、問(wèn)卷調(diào)查、建立微信群等方式，定期召開(kāi)項(xiàng)目溝通協(xié)調(diào)會(huì)，保持溝通流暢。

風(fēng)險(xiǎn)管理：在遷移業(yè)務(wù)系統(tǒng)前，根據(jù)醫(yī)院業(yè)務(wù)系統(tǒng)的重要程度，劃分為核心、重要、一般、非重要四個(gè)業(yè)務(wù)等級(jí)，并對(duì)每個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行定性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，制定了應(yīng)急方案，方案內(nèi)容包括遷移詳細(xì)步驟及遷移失敗后的應(yīng)急操作步驟及恢復(fù)所需時(shí)間。

3.2 數(shù)據(jù)遷移技術(shù)探討

本次虛擬化平臺(tái)改造升級(jí)，共涉及145臺(tái)服務(wù)器的遷移，數(shù)據(jù)庫(kù)主要是Oracle和Sql server數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)遷移應(yīng)遵循盡量不停業(yè)務(wù)、降低影響范圍、能夠應(yīng)急恢復(fù)等要求。

1） 同一類(lèi)型虛擬化平臺(tái)遷移：源虛擬機(jī)平臺(tái)和目標(biāo)虛擬機(jī)平臺(tái)都屬于VM架構(gòu)，但不在同一個(gè)虛擬化平臺(tái)，需要跨vCenter Server 進(jìn)行計(jì)算資源和存儲(chǔ)遷移。本次采用V2V業(yè)務(wù)系統(tǒng)在線(xiàn)熱遷移方式，實(shí)現(xiàn)不停機(jī)在線(xiàn)遷移業(yè)務(wù)系統(tǒng)。采用方式為：把源VM虛擬機(jī)平臺(tái)由6.0版本升級(jí)到6.5版本（目標(biāo)VM虛擬機(jī)和源虛擬機(jī)平臺(tái)均需在6.5版本及以上），采用VM自帶的Advanced Cross vCenter vMotion 工具，把源虛擬機(jī)平臺(tái)內(nèi)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的計(jì)算資源和存儲(chǔ)一起熱遷移到超融合VCENTER管理平臺(tái)。

2） 不同類(lèi)型虛擬化平臺(tái)遷移：針對(duì)物理機(jī)、華為虛擬化平臺(tái)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，利用“VMware vcenter Con?verter”遷移工具進(jìn)行P2V方式遷移。首先在超融合VM虛擬化平臺(tái)內(nèi)新創(chuàng)建一臺(tái)虛擬機(jī)并安裝VMwareConverter軟件，指定待遷移的源虛擬化平臺(tái)和目標(biāo)虛擬化平臺(tái)，在遷移即將完成前幾分鐘，通知業(yè)務(wù)部門(mén)停止寫(xiě)入數(shù)據(jù)，等待所有數(shù)據(jù)同步完成后，老的業(yè)務(wù)系統(tǒng)停機(jī)，遷移后的系統(tǒng)更換成老業(yè)務(wù)系統(tǒng)的IP地址，完成整個(gè)遷移工作。

3） 異構(gòu)系統(tǒng)遷移：異構(gòu)系統(tǒng)切換升級(jí)是一個(gè)數(shù)據(jù)資源遷移的過(guò)程[4]。HIS、EMR、集成平臺(tái)是醫(yī)院核心的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，均部署在windows2008 R2操作系統(tǒng)，采用oracle 11.2.0.1數(shù)據(jù)庫(kù)。此次遷移，HIS服務(wù)器遷移后采用Centos系統(tǒng)，EMR、集成平臺(tái)的操作系統(tǒng)升級(jí)到WINDOWS 2016版本，數(shù)據(jù)庫(kù)都統(tǒng)一升級(jí)到oracle11.2.0.4 版本。在oracle 數(shù)據(jù)庫(kù)遷移中，本次采用ORACLE DATAGUARD 和RMAN工具保證數(shù)據(jù)庫(kù)的無(wú)縫遷移。步驟如下：首先在超融合內(nèi)部署虛擬機(jī)及操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)，在遷移準(zhǔn)備階段，開(kāi)啟歸檔并在目標(biāo)虛擬機(jī)內(nèi)搭建ORACLE DATAGUARD，建立Win?dows與LinuX/Windows的數(shù)據(jù)同步機(jī)制并進(jìn)行檢查，確保數(shù)據(jù)庫(kù)具備主備切換條件。在數(shù)據(jù)庫(kù)割接階段，根據(jù)提前和臨床科室溝通好的割接操作時(shí)間，目標(biāo)服務(wù)器更改為源服務(wù)器的IP地址，并完成主備數(shù)據(jù)庫(kù)的切換工作，并交付給應(yīng)用使用。在應(yīng)用上線(xiàn)階段，對(duì)應(yīng)用測(cè)試，確認(rèn)是否具備上線(xiàn)條件，如測(cè)試數(shù)據(jù)正常則確認(rèn)應(yīng)用切換成功，否則按回退方案回退至原生產(chǎn)環(huán)境，啟動(dòng)應(yīng)用交付使用。

3.3 數(shù)據(jù)遷移注意事項(xiàng)

由于醫(yī)院臨床業(yè)務(wù)系統(tǒng)業(yè)務(wù)連續(xù)性、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性要求較高，遷移數(shù)據(jù)時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：

1） 系統(tǒng)遷移前，提前搜集各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)量、數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)量、操作系統(tǒng)版本、IP等信息，預(yù)估各系統(tǒng)遷移時(shí)間，切換的時(shí)間，并根據(jù)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)量，通過(guò)事前測(cè)試，掌握數(shù)據(jù)遷移的耗時(shí)，落實(shí)各個(gè)操作的時(shí)間點(diǎn)[5]。

2） 遷移過(guò)程中，應(yīng)做好充分的準(zhǔn)備工作，因需要的遷移工具較多，在數(shù)據(jù)遷移時(shí)，要注意各工具出現(xiàn)的報(bào)錯(cuò)信息，及時(shí)排查。遷移時(shí)，提前做好備份，萬(wàn)一出現(xiàn)遷移失敗，可以通過(guò)備份文件及時(shí)恢復(fù)。

3） 數(shù)據(jù)遷移完成后，要登錄到業(yè)務(wù)系統(tǒng)服務(wù)器及時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)校驗(yàn)，進(jìn)行服務(wù)、數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)驗(yàn)證。如出現(xiàn)應(yīng)用報(bào)錯(cuò)，應(yīng)及時(shí)回退到原生產(chǎn)環(huán)境。

4） 利用信息管理系統(tǒng)進(jìn)行精細(xì)化管理。在數(shù)據(jù)遷移中，要注意做好管理計(jì)劃、風(fēng)險(xiǎn)管理、溝通管理等工作。

4 典型問(wèn)題分享

本次遷移中，出現(xiàn)了一些數(shù)據(jù)遷移典型問(wèn)題，進(jìn)行分享。

問(wèn)題一：輸血系統(tǒng)在遷移時(shí)，進(jìn)度條長(zhǎng)時(shí)間卡在1%，界面顯示報(bào)錯(cuò)信息：“Connecting to the Converterhelper server on the destination virtual machine.”。

解決方式：由于源虛擬機(jī)的防火墻處于開(kāi)啟狀態(tài)，阻止了443端口。由于443端口用于HTTPS服務(wù)， 因此一直遷移不成功。關(guān)閉防火墻，解除對(duì)443端口阻止即可。

問(wèn)題二：低性能物理服務(wù)器利用VMware vcenterConverter 遷移時(shí)，提示“Error Clonevolume：detected awrite error during the cloning”報(bào)錯(cuò)。

解決方式：由于VMware vcenter Converter軟件不支持部分服務(wù)器導(dǎo)致。本次利用Netbackup工具，選擇自定義RMAN腳本備份方式，進(jìn)行“全量+增量”方式進(jìn)行遷移。

5 總結(jié)

本次通過(guò)分享醫(yī)院虛擬化平臺(tái)升級(jí)改造案例，重點(diǎn)探討了虛擬化平臺(tái)改造升級(jí)中的數(shù)據(jù)遷移技術(shù)。通過(guò)本次升級(jí)，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)管理平臺(tái)管理所有醫(yī)院內(nèi)網(wǎng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)，在提高IT基礎(chǔ)運(yùn)行環(huán)境、提供安全可靠性的同時(shí)，也方便了后期運(yùn)維，助力醫(yī)院信息化更加穩(wěn)定運(yùn)行。

【通聯(lián)編輯：光文玲】