南疆医院信息虚拟化技术应用的初步实践

查佳凌①② 唐献江① 苏 炜① 万江生① 吴 韬①②

【关键词】信息系统 虚拟化 瘦客户端

【摘 要】医院发展离不开信息化，医院信息系统的应用越来越复杂，医院整体业务对信息系统的依赖程度也越来越高。卫生援疆为喀什地区带来上海乃至国际领先的技术，其中医院虚拟化技术的应用，能够减轻南疆地区医院信息化推进过程中由于地广人稀、交通不便、资源匮乏等因素带来的影响，促进医院信息化实现跨越式发展。

南疆地区大型综合性医院喀什地区第二人民医院作为上海市对口援疆医院，通过派驻上海优秀的援疆医疗队，不断引进上海先进的技术和理念，近年来医院在各个方面都取得了跨越式的发展。其中，医院信息化发展的步伐更是不断的加快。医院各科室通过越来越多的学习与培训，对医院信息化的要求不断提高，对医院信息系统的需求也越来越细化。而快速可靠的信息系统不仅提供最新最快的业务资料作为决策参考，在医院数据运营中的角色更不言而喻。采用先进的虚拟化技术，搭建医院虚拟化服务器架构，可以有效解决传统服务器管理中利用效率低下，扩展性能差以及管理复杂与运营维护成本高等问题。

1 医院信息化基础架构现状与需求

1.1 设备资源需合理利用

南疆地区的大型综合性医院信息系统存在数量较多的情况，应用系统数量通常都不低于30个，而服务器数量一般都会超过50台，终端的台式办公电脑也一般在1000-2000台之间。在常规IT基础架构下，随着系统使用率的变动，会造成服务器工作分配的不平均，部分服务器工作负载很重，而部分服务器工作负载很轻，服务器资源不能被合理、有效利用，服务器利用率仅为 5%-12%。伴随着服务器数量剧增，每台服务器一个应用程序，服务器性能利用率低，每台服务器无法充分发挥其全部性能。极低的资源利用率，造成了大量资源的浪费[1]。

1.2 系统架构需易管理

南疆地区地广人稀、交通不便的客观因素导致信息化推广过程中设备运输、系统部署、维修管理的成本高、效率低。同时医院信息系统架构中，每个应用系统与其使用的基础设施紧密捆绑，相互独立，无法形成统一的管理平台，配置、备份、容灾、恢复等大量工作都需要针对每个应用分别实施。为提升信息化推进效率与方便执行和管理工作，需集中管理区域内所有架构台式机、笔记本电脑、服务器等系统，包括部署、监视和定义操作。要求缩短部署更新工作，实现操作自动化（如自动执行灾难测试和恢复），实现资源统一调度，控制安全访问等。

1.3 空间能耗需减负担

现阶段， 采用常规的I T 基础架构，设备数量较多，由此产生的能耗成本及安装、维护和管理等成本巨大，造成医院巨大的经济负担。为实现明显的节能效益，有效控制成本，需在不影响现有业务的基础上，尽量减少设备的数量。由于各种应用的增多，所购置的服务器在数量上和质量上都已经无法满足应用系统增长需求。为了保障工作的正常开展，必须要增加相应数量的服务器，而日益增多的服务器增加了相当大的服务器管理和维护工作量。但这些服务器扩展灵活性差，且由于应用系统对服务器计算能力和存储能力需求的不断提升，一般硬件在服役5年左右就需要升级换代，这种硬件设备的升级过程复杂、耗时多、易出问题。

1.4 系统业务需不停机

医院需要7 * 2 4 小时不间断医疗服务。对于南疆地区的大型综合性医院， 由于信息化建设人力资源的相对不足，学历偏低，信息技术水平不高，处理紧急情况的能力相对较弱等原因，一旦系统停顿将会造成不可估量的损失。所以在IT基础架构的设计上，更需要考虑最大限度的实现业务不停机，实现所有软件应用的高可用性，排除服务器的单点故障，在任何情况下都可安全地备份和迁移整个业务信息系统而不会出现服务中断的情况，以及能够有效消除计划内停机，并可从计划外故障中快速恢复，最大程度的缩短平均恢复时间。服务器容错功能不强，在应用服务器出现故障或需要维护的情况下，所有连接该应用服务器的客户端都将无法正常工作，只有等待应用服务器修复正常或重新安装一台备用应用服务器才能恢复客户端的正常工作。系统不能实现应用服务器的负载均衡或故障转移功能。当应用系统都由一台服务器单独提供服务时，存在单点故障，而如为每个非关键应用都配置冗余服务器，又会带来大量的资源浪费，从成本上来说不切实际[2]。

1.5 终端桌面需保安全

常规的医院信息系统软件安装在个人电脑端，因而医疗数据及病人的个人信息有泄露及丢失的风险。为尽可能的避免这种风险，需要采用更安全的技术，达到更轻松的屏蔽具有安全隐患的应用程序，以及避免一个应用程序的不稳定导致整个系统崩溃而重新安装的情况[3]。

2 建设思路与方案

在虚拟化平台设计和建设上，遵循着“兼容现有、满足需求，具备扩展”的原则。因此，对医院现有设备进行合理充分利用，并选用兼容现有系统的解决方案，进行平台设计与建设。新平台性能不仅需要满足目前医院对信息化的需求，还需满足在今后一段时间的扩展需要，而且系统也为全新业务的扩展预留充足的冗余系统资源。设计方案如下：在4台4U PC服务器上部署Vmware ESXi主机虚拟化软件，2台2U PC服务器不加入虚拟化平台，以部署实际生产业务中不支持虚拟化平台的应用。其中，i上运行5-10台虚拟机。虚拟机对应的数据通过光纤传输存放在核心存储设备上，保证数据安全性并提高了I/O性能。最后将一台4U的服务器作为备份管理服务器实时备份ESXi及存储上的核心数据至2 U 磁带库，磁带库中的数据又可通过备份管理服务器还原虚拟机或存储因各种原因丢失的数据，实现所有虚拟化应用的高可用性。

3 实践成果

3.1 服务器虚拟化

服务器虚拟化实现了应用的高可用性。对于众多运行日常业务的应用程序来说，虚拟化所提供的重启和实施迁移的灵活性是对可用性性能的一个显著提升。一台虚拟机可以在发生故障后的数分钟内重启，而一台非虚拟机则可能会经历一个较长的停机时间。同时降低了IDC的空间占用， 2 台4 U 的服务器替换了几十台共计占用1 0 0 U 以上空间的服务器， 并且降低了信息人员的维护工作量， 从维护几十台服务器到维护2-3台服务器，实现了节能减排，大大降低了信息运行成本。以4 U 服务器1 0 0 0 W 功耗计算， 每台服务器运行2 5 台虚拟机计算， 每年节电情况如下： 4 0 0 W * 2 5 * 3 6 5 * 5 0 / 1 0 0 0 -1000W*24*365*2/1000=157680度，以I D C P U E 为2 . 5 计算， 节省制冷耗电：157680*1.5=236520度；以每节约一度电减少二氧化碳排放1千克计算，全年可以减少二氧化碳排放394吨。

3.2 桌面虚拟化

桌面虚拟化降低了终端的故障率。瘦客户端由于没有内存、硬盘，功耗不足10W，故障率远低于电脑台式机， 降低了信息人员的维护工作量。瘦客户端占用空间小，低功耗，低辐射，低散热，大大优化了办公环境。而在移动办公与医疗上，医生和护士不再受限于某台电脑的性能和具体位置，由于桌面在服务器端存放，只需以自己身份登录桌面终端，随时随地可以继续未完成的工作。 同样，桌面虚拟化也达到了节能减排的目的，降低了信息运行成本[4]。

4 结束语

虚拟化技术的应用可以提高医院各种信息资源的利用率，产生更多的便捷和更好的效率，为医院运营维护的持续性保驾护航。网络虚拟化能够保护对光纤存储的现有投资，降低数据中心的成本和复杂性，并简化网络管理。服务器虚拟化整合不仅在发达地区应用广泛，在南疆地区更能体现出明显优势。比如在服务器利用率、提高资源管理效率、灵活扩展以及实现零宕机、硬件维护升级等等。但在整合资源与节约成本的目的下，也不能忽视其风险的存在。在如何保证虚拟机文件的安全,如何安全备份降低数据丢失的风险等方面，更要设计出相应的解决方案。随着虚拟化技术的不断发展和成熟，以及机构对灾难恢复和业务连续性的日益重视，虚拟环境在架构设计中会变得越来越普遍。

参考文献

[1] 潘欣.服务器虚拟化技术在医院信息系统中的应用[J].中国卫生产业,2013(1):124-125.

[2] Mladen A Vouk. Cloud Computing.Issue，R e s e a r c h a n d I m p l e m e n t a t i o n s I n f o r m a t i o nTechnology[J] . Interfaces,2008, 23(26):31-40.

[3] 张军峰.企业服务器虚拟化应用平台搭建及应用研究[J].中国科技信息,2009(23):123-129.

[4] 李先锋.三甲医院虚拟化技术的研究与实践[J].中国医院,2012,16(2):12-14.