某醫院數據中心虛擬化的設計與實現

劉維怡　黃婕　王君

摘 要 隨著信息化技術的發展和廣泛應用，醫療行業在信息化的幫助下實現了生產力和生產效率的大幅提升，醫療行業的主體——醫院所提供的醫療服務水平取得了巨大的進步。信息化技術的不斷進步，使得數據中心在醫院內部的地位越來越重要，數據中心的虛擬技術使用也日益受到關注。

關鍵詞 數據中心 虛擬技術 網絡 存儲 服務器

中圖分類號：R319；TP308 文獻標識碼：A

1課題研究背景

隨著我國醫療衛生信息化迅速發展，醫院為提高服務質量和運行效率，不斷加強業務支持系統的建設。這些應用系統的建立總是要求數據中的IT基礎設施不斷擴展，經常需要增加服務器來支持新的應用系統。而且，隨著醫療信息系統的逐步發展，各系統所需要的數據量，以及系統之間的信息交互，都呈幾何級數的增長。這就使的數據中心在建設和發展過程中面臨不少的問題：

兼容性差：在現實中，機房不可能只買一個廠商的設備，隨著需求的不斷增長和變化，在不同階段需要購買不同廠商的設備。而不同的廠商之間的硬件兼容性問題，越來越突出。

管理和維護困難：快速增長的應用使得數據中心的服務器數量不斷上升，而服務器的廠商不同，購買的型號也不同，或者服務器的操作系統不同，使得系統管理員面對的環境越來越復雜，很難實現統一的自動化管理。

運行成本高：數據中心機房隨著業務和服務器數量的增加，其空間、機柜、設備、耗電量等隨之也增加，運行成本迅速增加。

安全控制與數據備份困難：數據中心面對復雜的應用環境，不同的硬件平臺與軟件系統的結合，給系統的備份和恢復帶來了困難。

2課題研究意義

大量的組織、單位、部門都建立有自己獨享的數據中心，運行著自己的應用系統，作為公共醫療服務體系最重要的組成部分——醫院，也不例外。最早進行信息化而且發展成熟的金融行業由于行業的限制，也沒有實現數據中心整體虛擬化的案列。如何在醫院的數據中心合理地使用各種虛擬技術，提高醫院在公共醫療服務、醫療科學研究、醫療學科教學方面的應用水平和服務水平，是一個非常值得研究和面對的課題。

結合我國醫院信息化的實際水平和現狀，探討如何合理地利用服務器虛擬技術、存儲系統虛擬技術、網絡系統虛擬技術，提高醫院在公共醫療服務、醫療科學研究、醫療學科教學方面的應用水平和服務水平。通過虛擬技術發展歷史、原理分析、技術要點分析、項目實踐案例等方面的內容，詳細地討論虛擬技術的各種應用場景，為醫院信息化的虛擬技術應用提供一個可以參考的實施方案。

3國內外研究現狀

3.1 國外現狀分析

在國外，應用在數據中心的虛擬技術已經研究和應用已經有一定基礎，畢竟社會化的分工合作和人工成本的高企都從背后推動著數據中心虛擬技術的快速發展和普及應用。

單單是服務器虛擬技術同時會面臨基于不同處理器架構的服務器虛擬技術：比如IBM公司基于Power系列處理器的服務器虛擬技術、HP公司基于Itanium系列處理器的服務器虛擬技術是有大量現存使用案例和發展空間，同時隨著X86架構處理器64位、多核處理器技術和每瓦特性能的快速發展、提高，基于X86架構的服務器虛擬技術，在不同廠家的研發和普及之下，也大量地應用在各個行業之中。

3.2 國內現狀及趨勢

隨著時代的發展，整個IT系統在醫院的日常運維中占有非常重要的比重，對于IT系統的安全性要求非常高，對數據保護的等級也較高。在“十二五”期間，國家和省醫療主管部門對于醫院信息化系統也提出更為嚴格的要求，尤其是全球的云計算數據中心的逐步興建，也為我國醫療行業發展提供了許多可資借鑒的設計思想和成功案例，因此對于十二五期間的數據中心的建設，逐步轉向虛擬化數據中心架構，降低數據中心總體擁有成本，是各級醫院領導優先考慮的事情。受制于各個醫院的資源和自身社會影響力，醫院信息化部門沒有足夠的管理能力和技術能力合理地利用虛擬技術，提高醫院在公共醫療服務、醫療科學研究、醫療學科教學方面的應用水平和服務水平。

醫院數據中心之上運行著醫院業務系統最主要的部分——業務數據處理，存儲著僅此一份的業務數據，所有使用業務系統的人員都是數據中心的用戶。所以，對服務器系統、網絡系統、存儲系統的科學化、合理化管理、建設、維護，才能保障業務系統的正常穩定運行。因此，急需對數據中心進行虛擬化的改造。虛擬技術的應用要求從業人員具有較高的綜合技術水平，需要熟練掌握主機系統、存儲系統、網絡系統技術的技術及對應虛擬技術的技術。

4課題研究內容和組織結構

信息化技術說到底，就是利用機器代替人類進行計算、處理活動。早期的計算活動只能局限于計算機機房內部，隨著應用面的不斷擴大，有了在一個有限的范圍內（比如大學校園、研究所、企業內部的建筑物內部）應用的“主機——終端”模式，直到美國的“ARPANET”項目出現，最終發展出“互聯網計算”模式——擴大到只要有網絡連接的任何地方都可以進行計算活動。

本人平時工作主要從事信息化項目，提供信息化系統整體解決方案，著重于數據中心的系統建設，有著豐富的項目經驗，并且掌握了數據中心服務器系統、存儲系統、網絡系統建設的技術能力，尤其在服務器虛擬技術上有較好的研究和掌握。結合最近設計并實施的一個醫院數據中心虛擬化項目，提出優化的虛擬技術設計和實現方法。

5主要研究的內容

由于本次項目案例是已經有數據中心在運營，計算架構、存儲架構的建立不影響現有業務系統的運行，通過對醫院現有的數據中心進行需求分析，本課題研究的主要內容如下：

5.1網絡構架的實現

本文主要討論網絡訪問的可靠性設計，包括：網絡構架的物理設計、邏輯設計、IP地址設計、路由設計及交換設計。

5.2存儲、計算架構的實現

建立冗余的SAN架構，接入物理服務器和各種存儲系統，保證存儲架構的穩定性和高效性。存儲系統中的存儲控制器是核心，所有的功能和性能都由控制器來承擔。選擇支持Active-Active工作模式控制器的存儲系統是必須的，在存儲廠家的Multipath軟件或者是VMware vSphere存儲API配合之下，能夠提供存儲讀寫操作的負載均衡功能，以及消除單個存儲控制器故障對業務的停頓影響。選擇支持VMware vSphere Storage API的存儲系統，充分利用存儲系統高性能處理能力，卸載計算架構虛擬技術的磁盤讀寫操作壓力，達到提高數據中心整體高性能的目的。

5.3系統數據管理的實現

系統數據管理的主要內容：“生產VSP”和“容災VSP”之間TrueCopy數據同步復制的容災管理（啟動、監控、停止等操作），容災演練過程。