虛擬化技術(shù)在醫(yī)院船信息系統(tǒng)建設(shè)中的應(yīng)用

彭東亮，邱 景，張優(yōu)琴，曹宏偉

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·軍事醫(yī)學(xué)·

·短篇論著·

虛擬化技術(shù)在醫(yī)院船信息系統(tǒng)建設(shè)中的應(yīng)用

彭東亮，邱 景，張優(yōu)琴，曹宏偉

虛擬化；信息化建設(shè)；醫(yī)院船

866醫(yī)院船自2008年列裝海軍以來，至今執(zhí)行了多次包括“萬里海疆行”、“和諧使命”等系列重大護(hù)航、演習(xí)、救助任務(wù)。在實(shí)踐中通過了各種考驗(yàn)，在醫(yī)療服務(wù)中獲得了很多的贊譽(yù)，積累了寶貴豐富的經(jīng)驗(yàn)。醫(yī)院船信息系統(tǒng)在規(guī)范救治流程、高效管理醫(yī)療過程中起到了不可替代的作用。但隨著不斷的實(shí)踐，其使用、管理和維護(hù)中突出的問題和矛盾也逐漸顯現(xiàn)。筆者將從近年來不斷成熟的虛擬化技術(shù)的角度對這些問題進(jìn)行針對性的分析，以探討存在問題的解決辦法。

1 醫(yī)院船醫(yī)療信息系統(tǒng)基礎(chǔ)架構(gòu)及運(yùn)行中的問題

1.1 醫(yī)院船醫(yī)療信息系統(tǒng)基礎(chǔ)架構(gòu)的現(xiàn)狀

醫(yī)院船局域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由2臺一級主交換機(jī)和12臺二級用戶交換機(jī)組成，網(wǎng)絡(luò)終端分布于各個甲板，根據(jù)醫(yī)療系統(tǒng)的艙室布局與戰(zhàn)位設(shè)計(jì)，基本覆蓋醫(yī)療救治區(qū)域及相關(guān)輔診艙室[1]。

醫(yī)療信息系統(tǒng)管理系統(tǒng)采用客戶端/服務(wù)器模式運(yùn)行，中心服務(wù)器位于院辦信息中心機(jī)房，2臺服務(wù)器互為熱備份。客戶端位于護(hù)士站、醫(yī)生辦公室、檢查檢驗(yàn)科室及檢傷分類區(qū)，分別配置加固一體化客戶機(jī)、便攜式計(jì)算機(jī)和臺式機(jī)。

1.2 運(yùn)行中存在的主要問題 (1)每支醫(yī)療隊(duì)登船人員不固定，缺乏一定的計(jì)算機(jī)安全常識、操作系統(tǒng)基本知識、設(shè)備性能知識，致使醫(yī)院船信息系統(tǒng)的安全性問題日益突出。醫(yī)院船信息系統(tǒng)面臨包括人為損壞、計(jì)算機(jī)病毒、服務(wù)器的非法入侵破壞等信息安全隱患。(2)海上潮濕、高溫、高腐蝕等惡劣的環(huán)境下，設(shè)備使用壽命短[2]。中心機(jī)房空間狹小、通風(fēng)差、設(shè)備多、發(fā)熱量大、電磁干擾，海上空氣濕度大，船在航行時的振動都影響整個信息系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。傳統(tǒng)臺式機(jī)終端設(shè)備數(shù)量較多，長期暴露在海上惡劣環(huán)境中，損壞幾率高，維護(hù)工作量較大。(3)終端主機(jī)占用空間大，擠占救治病房空間。戰(zhàn)傷救治艙室空間有限，終端主機(jī)和外設(shè)因海上防護(hù)設(shè)計(jì)造成設(shè)備臃腫，擠占了用于傷員救治的艙室空間，導(dǎo)致終端主機(jī)防護(hù)設(shè)計(jì)的防護(hù)鐵甲限位器等拆裝不方便，造成修理困難，影響系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。(4)日常維護(hù)缺乏有經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)信息系統(tǒng)管理人員。目前，醫(yī)院船信息系統(tǒng)的日常維護(hù)保養(yǎng)主要由1名技師和 1名衛(wèi)生員負(fù)責(zé)，平時遇到問題缺乏處理經(jīng)驗(yàn)，需請廠家專業(yè)人員來維修。(5)服務(wù)器性能缺乏可擴(kuò)展性，無法升級。服務(wù)器一經(jīng)交付就基本定型，不能隨著信息化的發(fā)展擴(kuò)張性能。在近幾年的歷次任務(wù)中，有時執(zhí)行任務(wù)單位自帶專用服務(wù)器，以保障任務(wù)順利進(jìn)行。

2 虛擬化技術(shù)

近年來，虛擬化技術(shù)逐漸興起，在IT基礎(chǔ)建設(shè)中發(fā)揮越來越重要的作用，在很多行業(yè)有了很好的應(yīng)用，在醫(yī)院信息化建設(shè)中也逐漸占有很大比重。

當(dāng)前，成熟運(yùn)用的虛擬化技術(shù)主要在二個方面，一是服務(wù)器虛擬化，二是桌面虛擬化。前者主要是用來建立集成數(shù)據(jù)中心，后者主要是用來建設(shè)終端工作站桌面系統(tǒng)。

2.1 服務(wù)器虛擬化 是指將服務(wù)器物理資源抽象成邏輯資源，讓一臺服務(wù)器變成幾臺甚至上百臺相互隔離的虛擬服務(wù)器，不再受限于物理上的界限，而是讓CPU、內(nèi)存、磁盤、I/O等硬件變成可以動態(tài)管理的“資源池”，從而提高資源的利用率，簡化系統(tǒng)管理，實(shí)現(xiàn)服務(wù)器整合，讓IT對業(yè)務(wù)的變化更具適應(yīng)力。

從虛擬化技術(shù)的特性上來看，首先，虛擬化技術(shù)具有分區(qū)、隔離特性，即在一個物理服務(wù)器上可以運(yùn)行多個虛擬機(jī)，且每個虛擬機(jī)之間是相互隔離的；其次，虛擬化技術(shù)具有封裝特性，即每個虛擬機(jī)都以文件的形式保存，從而可以通過復(fù)制、移動文件的方式對虛擬機(jī)進(jìn)行相關(guān)操作；最后，虛擬化技術(shù)中各個虛擬機(jī)相對于物理硬件來說具有相對的封裝獨(dú)立性，不需附加條件即可在任意服務(wù)器上運(yùn)行虛擬機(jī)。

2.2 桌面虛擬化 也稱作云桌面，是指將計(jì)算機(jī)的終端系統(tǒng)進(jìn)行虛擬化，以達(dá)到桌面使用的安全性和靈活性。可以通過任何設(shè)備，在任何地點(diǎn)，任何時間通過網(wǎng)絡(luò)訪問屬于個人的桌面系統(tǒng)。

桌面虛擬化依賴于服務(wù)器虛擬化，在數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器上進(jìn)行服務(wù)器虛擬化，生成大量的獨(dú)立的桌面操作系統(tǒng)(虛擬機(jī)或者虛擬桌面)，同時根據(jù)專有的虛擬桌面協(xié)議發(fā)送給終端設(shè)備。在虛擬化環(huán)境里，采用瘦終端設(shè)備，終端不存數(shù)據(jù)，不做運(yùn)算處理，只顯示從服務(wù)器推送的桌面，所有東西如操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件、文件數(shù)據(jù)，都放在遠(yuǎn)端。用戶終端通過以太網(wǎng)登陸到虛擬主機(jī)上，只需要記住用戶名密碼及網(wǎng)關(guān)信息，即可隨時隨地的通過網(wǎng)絡(luò)訪問自己的桌面系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)單機(jī)多用戶。

2.3 虛擬化技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn) (1)提高可用性，帶來具有透明負(fù)載均衡、動態(tài)遷移、故障自動隔離、系統(tǒng)自動重構(gòu)的高可靠服務(wù)器應(yīng)用環(huán)境，減少服務(wù)器或應(yīng)用系統(tǒng)的停機(jī)時間；(2)支持異構(gòu)操作系統(tǒng)的整合，支持老應(yīng)用的持續(xù)運(yùn)行；在不中斷用戶工作的情況下進(jìn)行系統(tǒng)更新；支持快速轉(zhuǎn)移和復(fù)制虛擬服務(wù)器，提供一種簡單便捷的災(zāi)難恢復(fù)解決方案；(3)通過集中快速執(zhí)行桌面的IT管理工作，大大提高了IT管理效率。安裝軟件、升級、補(bǔ)丁、恢復(fù)、擴(kuò)展等工作桌面管理都可由后臺快速、統(tǒng)一地執(zhí)行，簡化服務(wù)器的部署、管理和維護(hù)工作，降低管理成本；(4)桌面虛擬化加強(qiáng)了工作桌面的安全性。所有的工作桌面和應(yīng)用數(shù)據(jù)完全保存在后臺，本地終端只是工作桌面影像的顯示。拷貝、下載、存盤、非法外設(shè)連接等操作都加以管控；(5)桌面云終端的功耗一般是普通PC的10%，能夠大幅降低能耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。通過降低空間、散熱以及電力消耗等途徑減少數(shù)據(jù)中心資源消耗[3]。

3 醫(yī)院船信息系統(tǒng)中應(yīng)用虛擬化技術(shù)的優(yōu)勢

3.1 虛擬化的封裝特性，提高了系統(tǒng)安全性和穩(wěn)定性 醫(yī)院船工作終端使用了虛擬化桌面云，將極大提高工作桌面的安全性。所有的工作桌面和應(yīng)用數(shù)據(jù)完全保存在后臺，本地終端只是工作桌面影像的顯示。拷貝、下載、存盤、非法外設(shè)連接等操作都被管控； 對任務(wù)人員流動性大，人為損壞系統(tǒng)的問題有了很好的解決方案，一旦出現(xiàn)系統(tǒng)問題，迅速部署新的虛擬桌面即可。利用虛擬技術(shù)可以對虛擬機(jī)進(jìn)行區(qū)分和隔離，這樣既可以有效實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)的整合，又可以保證整個信息系統(tǒng)的安全性，防止一個程序的崩潰對整個系統(tǒng)造成影響，從而導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓，因其特性，即使在原本系統(tǒng)不穩(wěn)定的情況下，也能保證程序在隔離狀態(tài)下安全運(yùn)行。基于以上特性，基本可以保證醫(yī)院船工作人員在進(jìn)行信息系統(tǒng)的相關(guān)操作過程中整個系統(tǒng)免于被其中的程序意外或崩潰影響。同時，虛擬技術(shù)可以將操作系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為文件形式，從而對其進(jìn)行更為便捷的操作，同時能夠?qū)⑵溥M(jìn)行很好地備份，減小意外損失。在系統(tǒng)崩潰后，由于虛擬資源不存在硬件等方面的問題，因而能夠更快地恢復(fù)使用。

3.2 簡化終端設(shè)備，減少運(yùn)行風(fēng)險點(diǎn) 提高資源可用性和虛擬資源可擴(kuò)展性 通過虛擬技術(shù)可以對多個操作系統(tǒng)和程序以及 虛擬主機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一管理，加之進(jìn)行桌面虛擬化，更有利于對資源管理進(jìn)行簡化操作，并且在一定程度上簡化了硬件結(jié)構(gòu)，通過虛擬化桌面終端技術(shù)可以將各個醫(yī)院船上工作站終端由原來臃腫的傳統(tǒng)主機(jī)加外設(shè)轉(zhuǎn)變成只有瘦客戶端甚至零客戶端，減少了主機(jī)這種有大量電子電路元器件的設(shè)備的使用，避免了在海上惡劣環(huán)境下的損壞風(fēng)險和維護(hù)管理，維修時只需更換瘦客戶端(顯示器大小)。從而很好地解決了長期維護(hù)難的問題。

3.3 節(jié)省寶貴艙室空間，更好服務(wù)醫(yī)療救治 由原來的鐵甲防護(hù)裝置，變成只有一個簡單如顯示器般大小的終端，只需簡單桌面固定即可，而且沒有了胖主機(jī)，沒有了防護(hù)裝置，節(jié)約了空間，真正體現(xiàn)了一切為了救治的原則。

3.4 簡化部署，減少對信息管理維護(hù)的依賴 虛擬技術(shù)的集中化管理的優(yōu)勢可以使醫(yī)院船的技術(shù)人員安排更加合理，充分提高資源和人員的利用效率并減少資源和人員的調(diào)配時間。由于虛擬化桌面的高度的部署彈性和便利性，使得客戶端的維護(hù)變得極其方便和簡單，系統(tǒng)軟件的安裝，升級，配置，完全可以在控制中心實(shí)現(xiàn)，減輕了維護(hù)人員的工作強(qiáng)度，提高了維護(hù)管理的效率。

3.5 有效利用服務(wù)器資源，提高服務(wù)器管理利用水平 通過虛擬化技術(shù)可以將多個操作系統(tǒng)整合到一臺性能較高的物理服務(wù)器上，從而解決中心服務(wù)器CPU和內(nèi)存普遍利用率較低的現(xiàn)象，虛擬技術(shù)的使用可以使醫(yī)院信息系統(tǒng)在不改變物理資源的基礎(chǔ)上對其進(jìn)行較大規(guī)模的內(nèi)部調(diào)整，因?yàn)樘摂M機(jī)可以對其內(nèi)部資源進(jìn)行較大的調(diào)整配置，從而為醫(yī)院船信息系統(tǒng)的規(guī)模調(diào)整提供了更大的虛擬資源支持，若對同系統(tǒng)進(jìn)行升級配置，則可以進(jìn)一步擴(kuò)展虛擬資源。

同時，規(guī)劃調(diào)整可以文件化，虛擬機(jī)等各項(xiàng)實(shí)戰(zhàn)中需要的配置，在隧行任務(wù)時，可根據(jù)需要，預(yù)先在上船前定制好策略，形成策略文件，待登船后可迅速部署實(shí)行，做到任務(wù)心中有數(shù)。

4 結(jié)論

目前虛擬化技術(shù)日趨成熟，對于醫(yī)院信息系統(tǒng)的虛擬化平臺搭建也將越來越成熟可靠。在醫(yī)院船信息系統(tǒng)的中，針對醫(yī)院船信息系統(tǒng)使用管理過程中的問題，虛擬化技術(shù)的使用有了較好地解決之道，虛擬化技術(shù)的應(yīng)用無疑將極大地簡化管理維護(hù)使用的難度，提高快速部署能力，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠的運(yùn)行，較好的適應(yīng)了醫(yī)院船獨(dú)特應(yīng)用場景對信息系統(tǒng)的要求，并且極大的提高醫(yī)院船信息系統(tǒng)的資源利用率，在資源分配上更加合理化。虛擬化技術(shù)方案的使用將對今后醫(yī)院船信息系統(tǒng)基礎(chǔ)建設(shè)的加改裝，及未來醫(yī)院船的信息系統(tǒng)建設(shè)具有重要的參考價值。

[1] 倪健，胡家慶.醫(yī)院船醫(yī)療信息系統(tǒng)“和諧使命-2010”任務(wù)中適用性分析[J].中華航海醫(yī)學(xué)與高氣壓醫(yī)學(xué)雜志，2011,18(1):12-13.

[2] 馬錫坤，張穩(wěn). 服務(wù)器虛擬化技術(shù)及其在醫(yī)院的應(yīng)用[J]. 中國醫(yī)療設(shè)備, 2013, 28(5): 60-62. DOI:10.3969/j.issn.1674-1633.2013.05.021.

[3] 李先鋒，王凱蕓，呂強(qiáng)，等. 三甲醫(yī)院虛擬化技術(shù)的研究與實(shí)踐[J]. 中國醫(yī)院, 2012, 16(2): 12-14. DOI:10.3969/j.issn.1671-0592.2012.02.004.

(本文編輯：甘輝亮)

200081 上海，解放軍第四一一醫(yī)院信息科

曹宏偉，電子信箱：chw777@163.com

R839

B [DOI] 10.3969/j.issn.1009-0754.2016.05.007

2016-03-15)