虛擬技術在數字化醫院建設中的應用探討

江蘇省連云港市贛榆區人民醫院 邵澤虎

在現代醫院區域化、集團化的發展大背景下，我國大部分醫院開始投入使用信息技術，醫院的各類業務也陸續采用信息技術，醫院對互聯網產生巨大的依賴，以此使得信息化建設在醫院體系中彌足珍貴。醫院信息系統在廣泛被應用的同時，對服務器硬件的數量和規模都在提高。而虛擬化技術可以使得大量服務資源得到充分利用，給醫院體系帶來很多的便利，推動醫院朝向數字化方向蓬勃發展。

近年來，醫院的整體規模不斷擴大，醫院信息化不斷加深，業務系統不斷增加，繼續采用以往“一系統一機”的模式使得運用成本居高不下，這些服務器的供電和制冷將造成巨大的電力資源的浪費。目前，企業所運用的系統大部分都是基于32位操作系統，訪問內存只有4G，若內存不夠用就要不得不配置新的服務器。面對繼續采用以往模式的困境，我國大部分醫院將逐步引入虛擬技術，實現服務器虛擬化，來解決傳統服務器管理方法存在的種種問題。

一、虛擬化技術簡介

（一）虛擬化技術的概念

虛擬化是計算機行業的專業術語，它指的是計算元件并非在真實環境中運行，而是在一個虛擬建構的環境中運行。這種技術并不存在于物理層面，而是存在于邏輯層面，其實現過程就是在計算機系統中加入一個虛擬化層，并且將所有資源進行抽象化處理，從而轉化為另一種形式的資源。虛擬化技術的優勢在于不僅可以有效提升資源利用率，而且可以針對相關需求開展科學合理的規劃與設計，從而達到資源優化處理地目的。

（二）虛擬化技術的常見形式

一是服務器虛擬化，也就是將一臺物理意義上實際存在的服務器拆分隔離出多臺各自獨立的虛擬服務器，從而將物理資源轉化為邏輯資源的過程。通過服務器虛擬化的方式，服務器資源可以得到融合，并且被集中利用起來，還可以將CPU等傳統意義上的固態硬件轉化為動態資源進行管理，這樣就可以按照不同的要求對資源進行規劃和安排，從而達到促進資源合理使用的目的。

二是存儲虛擬化，這是一種根據接口協議對所有的物理設備進行整合而構建起的虛擬存儲體系。通過對存儲設備和系統的抽象化處理，就可以對數據進行分離或控制。儲存虛擬化的優勢在于客戶可以享有統一的數據服務，從而促進資源共享，達到優化使用效率的目的。

三是網絡虛擬化，這是一種在底層的物理網和用戶之間增加抽象層，并且分割抽象層以下的物理資源的方式，從而達到軟硬件與網絡功能融合的目的。目前我們常見的網絡虛擬化技術包括資源的分割與整合，以及虛擬連接等方式。

四是桌面虛擬化，其來源是服務器的計算模型和傳統的客戶端模型，通過桌面虛擬化可以達到高效率地管理桌面虛擬機數據的目的。

（三）虛擬化產品的選擇

目前，企業虛擬化主流產品是VMware的Vsphere。Vsphere虛擬化平臺，以ESX/EXSI Server為基石，使得多臺ESX Server能并發承載多個虛擬機。VMware將傳統數據中心變成私有云，發揮虛擬機的強大功能。極大利用現有的計算機資源規劃資源管理池，以確保業務的連續性和提高可用性。

二、虛擬化技術在數字化醫院建設中的應用

（一）服務器虛擬化技術的使用

與傳統的服務器相比，虛擬化服務器的智能化程度和多功能化程度更高，包括但不限于CPU的虛擬化、內存的虛擬化、熱量的自動轉移以及部署速度極快等等優點。在使用虛擬化服務器技術時，需要采購高配置的服務器，并且運行服務器虛擬技術有關的軟件，使醫院傳統的服務器性能得到最大程度的提升，從而可以創建理想化的測試環境，有利于應用的順利實施。

為了保證虛擬化服務器系統可以良好上線，并最大程度地保證業務之間的連續性和容錯容災性，下面簡單介紹一些解決方案：

硬件設備部署：硬件部分包含3臺IBM X3650 M4服務器，共24個CPU，總CPU資源47GHz，總內存100GB，總儲存量1.8T,根據當前中國醫院實際需要和當前環境，可以建立倆個虛擬群，以保證儲存和數據庫的有效性。

搭建：在底層每臺X3650服務器上安裝VMware EXSI虛擬操作系統，連接到共享存儲。在虛擬服務器建立一臺獨立的服務器，通過它進行管理三臺EXSI虛擬化物理服務器，形成虛擬化集群，并通過客戶端創建個應用虛擬化機，所有的虛擬機都有這臺獨立的服務器接管。

維護：通過獨立的服務器的管理器，定期觀察個虛擬機的運行，當警報欄出現紅色或黃色感嘆號，可以通過任務與事件這一欄看到具體的報錯信息，這樣就可以及時并有針對性的解決錯誤，比如更換內存、硬盤故障處理等操作。

（二）儲存虛擬化應用

在進行存儲虛擬化工作時，醫院多采取存儲池方式，也就是將磁盤中的一些數據轉移到其他磁盤中，使自身的負載能力達到一個相對平衡的水平，從而有效避免管理與容量方面的問題，提升服務器整體的性能與水平。在這種虛擬存儲系統構建方式的基礎上，醫院可以利用其自動恢復功能、容錯功能與數據備份功能與來健全虛擬化存儲系統和虛擬化存儲平臺，從而改良醫院傳統的儲存系統，促進存儲池的建立。

（三）桌面虛擬化應用

通過創建準確且高效的虛擬機模板，可以極大地提升醫生站和護士站等相同類型工作站中相關人員的工作效率和工作質量。而且，通過創建虛擬化構架來集中管理相關的數據信息，并成立數據中心，只需維護虛擬機即可，為醫院節省一大筆維護工作花費的巨額成本。桌面用戶可為終端設備，采取通訊協議訪問的方式進行數據中心信息的獲取，以此高效完成相關工作任務。一旦桌面虛擬化應用被充分的推廣和普及之后，醫院工作人員將不再受到工作地點、工作條件等的限制，只要有電腦和網絡，工作人員就可以通過訪問醫院內部的VPN登錄自己的虛擬桌面終端，使各項工作任務高效保質得到完成。

（四）網絡虛擬化技術應用

由于一個VLAN可使得一個邏輯子網的形成，因此VLAN能按區域劃分網段以及子網多表現的局限性予以突破，還可以同時涉及多個網絡設備，對于不在同一地理位置的用戶可以加入同一個邏輯子網。為提升醫院網絡信息安全，可以業務的性質作為判斷依據，將不同用戶劃分為不同VLAN并進行訪問權設置，避免出現廣播風暴，為醫院提供一定的有效保證。

在VPN技術的基礎之上，醫院可以建立起自身的專用網絡，并將其廣泛應用于公共網絡，并最終通過撥號連接或者是數據專線的方式，構建起專業網絡，就可以在不同的區域連接客戶端與服務端，并通過專業的、保密性強的通訊方式使得數據得到安全、加密、精準的傳輸。

目前在信息遠程管理方面，我國絕大多數的醫院采用的都是虛擬網絡技術（VPN），通過VPN就可以在不同的場所和位置使用相同的系統進行各項工作的開展，從而既能實現遠程辦公，又能保證工作質量和速度。并且使用這種技術還有利于建立起醫院的數字圖書館，最大程度地通過遠程訪問實現資源共享。

三、服務器虛擬技術的優勢與益處

虛擬化的應用，可以用少量的服務器支撐更多服務器的業務，給醫院帶來巨大的效益，當需要更新服務器時，可通過模板克隆技術，通過簡單的操作，就可以快速部署一臺滿足業務需求的模擬服務器，極大地節省了人力，時間成本。而且還使以往的老舊服務器被淘汰，這樣就避免了硬件老化導致的一系列問題，降低了風險和隱患。VMwaer虛擬機的快照技術可將虛擬機運行的某一時刻備份下來，而當系統出現異常時，可通過快照保證系統的還原。在傳統服務器架構模式下，因各業務系統在各個時間段繁忙程度不一，會對硬件資源產生極大地浪費。而利用服務器虛擬化，將各類業務放在一個虛擬機中，可充分利用現有硬件資源，為醫院節省一大筆硬件資金。可以通過VMwareDRS分布式資源調度功能，持續對資源池進行智能分配，提高利用率，也可以整合服務器，增強靈活性；減少服務器的數量以及隨時切斷未使用服務器的電源，減少能源的消耗。但需要注意的是必須要保證其可靠性和科學性。最重要的就是，要將所以虛擬機納入到虛擬機集群中，進行存儲池的共享，否則會面臨著所以數據丟失的風險。

四、小結

由以上可知，通過對虛擬化技術的合理應用，醫院不僅會朝著數字化方向發展，并且還能對自身所擁有信息資源高效利用，統一整合，從而使管理工作更加靈活。一旦虛擬化技術實現，很多醫院“一個業務系統一個服務器”的難題將得到有效的解決，同時還可以減低運營和維護成本。因此未來我國在虛擬化技術方面的發展方向是：繼續加強推廣、科學確定標準、促使資源共享。做到并推廣服務器虛擬化，存儲虛擬化、網絡虛擬化以及桌面虛擬化等應用，實現資源自動部署和管理簡單靈活化，真正做到智慧醫療，才是未來醫院的發展方向。