探討服務器虛擬化在醫院信息化建設中的應用

朱偉德

（福建省職業病與化學中毒預防控制中心，福建 福州 350001）

服務器虛擬化能夠滿足現階段醫院信息化發展所需的大部分可用功能，完成服務器集中管理[1]。虛擬化意味著物理資源被定義為邏輯資源，從而拓寬物理結構界限。在這種模式下，物理平臺應該具有一種邏輯形式的資源透明性，優化資源配置自動性。科學發展促進了虛擬化技術的完整性與應用性增加，例如高容量海量存儲系統的虛擬化以及資源和系統管理。隨著醫療數據量的增加，醫院信息系統面臨著數據管理有待升級。大部分應用程序功能均為獨立運行，若硬件一旦出現故障，就可能導致數據缺失[2]。服務器虛擬化可增加修復硬件故障的概率，并使用虛擬化技術整合服務器保證醫院信息資源安全性和高可用性。同時，降低人財物等資源占有率，加快其信息化步伐。本文對醫院服務器虛擬化實施深刻研討，觀察其可行性。

一、服務器虛擬化概述

在服務器虛擬化中，服務器物理資源被抽象為邏輯資源，這樣一臺服務器就被轉換成幾個甚至幾百臺互相隔離的虛擬服務器，成為一個資源池，可不受物理邊界限制從而實現CPU、內存、磁盤I/0、網絡資源等動態管理，這提高了資源利用率，簡化了系統管理，并允許服務器整合。使用虛擬機，可在一臺物理計算機上模擬兩臺或兩臺以上虛擬機。同時，可運行Linux、Windows等操作系統來安裝應用程序、訪問網絡資源等。在操作系統之間切換不需要重新啟動計算機。虛擬化是有效過程，可降低成本和改進設備使用，將服務器資源、網絡存儲資源、軟件應用程序資源和其他組織整合到虛擬機集群中，將物理資源轉換為虛擬機面向需求資源池，分配適當數據處理和存儲資源以滿足業務需求。服務器虛擬化大幅度降低了在醫院建立信息成本，提高了服務器穩定性，并減少了在創建服務器集群時對硬件資源限制。這大幅度改善了醫院信息結構。

二、醫院引進虛擬化技術必要性

醫院信息系統（HIS）是企業信息系統中最復雜、最復雜的系統之一。在醫院中必須建立多個應用系統如：門診系統、電子病歷系統、電子文書系統、體檢系統、醫學圖像傳輸系統（PACS）、實驗室系統（LIS）等，為協調每個系統的運行需要不同服務器和內存的支持，而不同服務器的在日常工作中必定需要面臨更多問題[3]，這也是現階段綜合醫院亟待解決的問題之一。

成本密集性服務器不但成本高、風險大，且占用物理空間，還需增加網線、電力、線纜、維護人員等后續運維成本。有些服務器甚至達到其使用期限后仍繼續運行，導致故障率增加和多個應用服務器的獨立運行。若出現故障修復難度較大，從而面臨數據丟失、宕機等風險。

三、服務器虛擬化在醫院信息化建設中的應用

1.服務器虛擬化的必要性

受互聯網信息化的影響，醫院也將信息化發展列為其主要發展方向。醫院更依賴于各種醫療信息系統。現階段，大部分醫院均有由于磁盤故障而導致數據丟失的經歷，究其原因是仍沿用傳統服務器集成硬盤數據存儲導致，這不僅影響服務器正常程序性能，同時，也大幅度增加了硬件維護成本，阻礙建立醫院進行信息處理進程。因此，在醫院信息建設服務器虛擬化十分必要。

2.虛擬機技術在醫療領域實現不間斷運行

使用虛擬化技術來充分監控各個虛擬主機運行情況可減少使用故障。如物理服務器突然出現故障，由于資源不足在動態資源平衡基礎上自動確定虛擬架構，檢測出故障服務器并快速遷移到其他物理服務器上，保證醫院系統平穩運行。虛擬化集群平臺可用于醫院信息系統（HIS）、電子病歷系統、體檢系統、醫學圖像傳輸系統（PACS）、實驗室系統（LIS）等應用程序資源。確保醫院信息系統最佳可用性，確保醫院信息系統結構高可用性。

3.整合服務器并優化醫院資源

醫院信息系統通過虛擬基礎設施來整合服務器。多個信息系統應用在虛擬化平臺架構上，增加服務器系統資源利用效率。首先，服務器虛擬化運用一對多運行結構，其中1臺服務器可運行多個虛擬機，在醫院信息構建過程中，可在虛擬服務器上運行多個應用程序系統，從而顯著提高服務器使用效率。其次，服務器虛擬化可動態調整服務器資源和使資源更有效地分配。再次，在新老服務器交叉使用時，通過虛擬化平臺簡化新舊服務器的資源使用配置，提高資源利用率。最后，服務器虛擬化的基本特性是基于醫院運營中不同場景的業務“優先級”來分配資源，這不僅能確保主要業務平穩運行，且增加資源利用效率[4]。

4.實現系統高可用功能，排除單點故障影響

服務器虛擬化用于醫院，可提高整體信息系統的可用性。系統高可用性為虛擬機上應用程序提供的高可用性解決方案。此外，高可用性在設置操作系統時提供更大便利，并對優化成本有積極影響。在傳統服務器集成模式中，應用系統中斷通常將對醫院發展產生較大影響。服務器虛擬化實現醫院信息系統高可用功能，消除傳統模式下單點故障影響。因此，如果醫院服務器出現故障，虛擬化服務器將通過高可用性群集自動切換，默認服務器就可將遷移到另一臺虛擬機，確保服務器故障最小化，且無數據丟失問題[5]。

5.集中式服務器管理，提高維護效率

現階段醫院使用數據量持續增加，給設備穩定運行和管理產生諸多問題。服務器虛擬化不僅大幅度減少了物理機數量且對服務器集中管理的問題進行優化，提供平臺情況監控和提升維護效率。此外，硬件升級還可實現快速硬件替換，并為信息系統提供高效不間斷的平臺服務。

四、醫院信息化建設虛擬機構架

由于光纖壽命長，接入傳輸范圍廣，傳輸數據量大，容量大，通過簡化三層交換機可降低網絡投資和維護成本。基于虛擬機體系結構，計劃在虛擬機集群中物理系統上逐步遷移業務系統，以便在專用網絡存儲設備上存儲和保護業務系統數據。使用網絡存儲設備自動備份功能來執行基于實時和異構策略備份。為虛擬機群集中每個業務系統虛擬機創建單獨備份虛擬機。如果其所在原始虛擬機或服務器出現故障，備份虛擬機將立即接管業務，并在另一臺物理服務器上執行，以確保業務連續性和內存高可靠性。由于醫院數據高數據保留率和長期存儲性，在購買存儲設備時，應注重設備性能，確保數據保持完整、圖像分辨率高、數據量大。在設計遠程位置和三層交換場景時，應關注網絡提供和數據維護安全方案[6]。

五、服務器虛擬化特點分析

1.整合服務器資源

醫院信息系統可分為核心業務系統和非核心業務系統，均有著嚴格要求，有專用服務器，實現雙機熱備。非核心業務系統可放置在虛擬服務器上，通過虛擬化進行服務器整合，根據需要自動分配資源，提高服務器性能和可用性，通過強大VCenter管理界面實時監控服務器狀態，并根據需要自動提供動態資源，以實現高效資源管理。

2.遷移虛擬機和存儲

遷移主要是指將虛擬機從一個主機或存儲位置遷移到另一個主機或存儲位置，通常通過vMotion實現熱遷移，在不中斷虛擬機工作情況下遷移到新主機。

3.VSAN數據區域創建

確保數據安全軟件定義內存優化虛擬機，聚合虛擬機監控程序體系結構，可在任何標準服務器上執行，虛擬化軟件在邏輯內存資源池中組織一組物理內存，并根據配置需求分配資源，不斷改進硬件設備，優化資源可用性。VSAN值確保在發生硬盤故障時不會丟失任何數據，并允許通過同步復制和擴展群集功能實現完全的位置故障，從而為重要的業務應用程序提供可靠的保障[7]。

六、醫院虛擬化思路及策略

因為醫院現在運營著來自不同公司的不同應用程序，數據庫也不同。早期數據庫可能存儲在現有數據庫以外服務器上。要訪問早期數據，必須啟動舊服務器，這直接影響現有程序執行。根據醫院實際情況，開發了服務器虛擬化解決方案，通過虛擬化程序調用早期HIS數據，安裝虛擬服務器，方便快捷地查詢患者信息和數據。醫院計劃使用虛擬化實現將關鍵服務器（包括醫院中心數據庫，如HIS、EMR和PACS）遷移到虛擬機環境中。通過整合現有資源，確保業務連續性和提高服務器利用率來減輕資源壓力[8]。

結語

服務器虛擬化為醫院創建一個服務器虛擬化平臺，將整個服務器集群統一到一個資源池中。高效地整合數據，改進設備，降低整個體系結構的成本。集中式虛擬管理平臺簡化了服務器管理，提高了信息系統的效率，降低了管理的復雜性。此外，服務器虛擬化提供的高可用性與動態資源配置，確保所有應用系統的不間斷運行，提高醫院信息系統的整體安全性。隨著信息技術的發展，虛擬化技術的重要性與日俱增，對醫院的發展至關重要。