隨著數(shù)字化醫(yī)院建設(shè)的不斷深入，醫(yī)院已經(jīng)形成以HIS、LIS、PACS及移動醫(yī)療系統(tǒng)等為骨干的綜合性數(shù)字化信息平臺，數(shù)據(jù)中心部署和維護(hù)的復(fù)雜性增加，投入成本激增，成為制約醫(yī)院信息化發(fā)展的瓶頸問題。本文通過數(shù)據(jù)中心虛擬化多個(gè)業(yè)務(wù)子系統(tǒng)部署和應(yīng)用的成本分析，對實(shí)施者有所啟示。
1.虛擬化技術(shù)
虛擬化技術(shù)可以單CPU模擬多CPU并行，允許一個(gè)平臺同時(shí)運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng)，并且應(yīng)用程序都可以在相互獨(dú)立的空間內(nèi)運(yùn)行而互不影響，因此擴(kuò)大了硬件的容量，簡化了軟件的重新配置過程，從而顯著提高計(jì)算機(jī)的工作效率 。與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心相比，其主要架構(gòu)特點(diǎn)見圖1。
圖1 基于VMware的虛擬化技術(shù)與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心架構(gòu)區(qū)別
2.案例
某醫(yī)院現(xiàn)用HIS、LIS、PACS、EMR等各類軟件系統(tǒng)近40個(gè)，數(shù)據(jù)中心機(jī)房擁有企業(yè)級服務(wù)器30臺。為了提高工作效率，對數(shù)據(jù)中心服務(wù)器進(jìn)行虛擬化整合改造，在不影響性能的前提下，采用VMware Converter ALL工具將除了HIS、LIS以外的其他業(yè)務(wù)子系統(tǒng)全部遷移至虛擬環(huán)境（由于HIS、LIS系統(tǒng)存放的數(shù)據(jù)有一定保密性和安全性，暫不考慮對其進(jìn)行虛擬化），按照6:1的虛擬化比例，在5臺物理服務(wù)器上共部署30套虛擬機(jī)。
3.成本效率分析
本研究主要對部署時(shí)間、軟硬件、功耗等成本進(jìn)行分析，未涉及人力、管理等成本分析。
3.1 部署時(shí)間成本 時(shí)間成本的差異主要體現(xiàn)在新服務(wù)器和應(yīng)用部署上。采用虛擬化技術(shù)后，只需用模板和自動部署向?qū)梢慌_虛擬機(jī)，進(jìn)行簡單的配置即可。部署一臺虛擬機(jī)環(huán)境只需20分鐘左右，服務(wù)器重建和應(yīng)用的加載時(shí)間明顯減少，復(fù)雜程度大為簡化，工作效率顯著提高。
3.2 硬件部署成本 虛擬化前，數(shù)據(jù)中心使用IBM x3850 X5服務(wù)器（2*Xeon CPU E7-4807 1.86GHz , 16GiB Memory）30臺，市場價(jià)6萬元/臺。后續(xù)新增業(yè)務(wù)系統(tǒng)則需要追加服務(wù)器投資。虛擬化技術(shù)需要消耗一定的主機(jī)資源作為代價(jià)，如CPU、內(nèi)存和大量的硬盤空間，因此，虛擬化后，硬件性能配置需要提高，本案例配置IBMx3850 X5服務(wù)器（4*Xeon CPU E7-4830 2.12GHz，128GiB Memory）5臺，市場價(jià)14萬元/臺。硬件投入成本對比，虛擬化后降低了61%，隨著應(yīng)用系統(tǒng)的增加，硬件成本還會減少。詳見表1。
表1 服務(wù)器虛擬化部署前后成本差異分析表
3.3 軟件部署成本 虛擬化前，共需部署30套正版Windows Server 2003企業(yè)版軟件。虛擬化后， 只需在物理服務(wù)器上部署1套不依賴操作系統(tǒng)的虛擬機(jī)平臺Vmware ESXi 5.0，其許可（License）以CPU數(shù)來計(jì)算，共需20份，部署1套虛擬機(jī)管理工具集VMware vcenter Server standard（需要1份許可）。軟件投入成本虛擬化后降低了59%，詳見表1。
3.4 運(yùn)營功耗成本 服務(wù)器電力消耗以服務(wù)器平穩(wěn)運(yùn)行狀態(tài)計(jì)算，性能的增加也導(dǎo)致單位時(shí)間內(nèi)耗電量增加。虛擬化前，數(shù)據(jù)中心30臺物理服務(wù)器年耗電量157680kW，虛擬化后，5臺物理服務(wù)器年耗電量35040kW，減少78%的電力消耗（見表1）。
從制冷系統(tǒng)來看，假設(shè)計(jì)算中的交流電消耗被完全轉(zhuǎn)化為熱量，1kW電力消耗產(chǎn)生1kW的熱量，根據(jù)惠普實(shí)驗(yàn)室的經(jīng)驗(yàn)，每處理1瓦的熱量，冷卻設(shè)備自身需要消耗0.8W電力，同時(shí)通常需要25%冗余空氣流動能力，額外增加25%冷卻系統(tǒng)開銷，如維持濕度等，1匹空調(diào)制冷量約為2324W ，需要在機(jī)房中配置12匹空調(diào)；虛擬化后，只需要在機(jī)房中配置3匹空調(diào)，每年機(jī)房可減少空調(diào)用電量9*0.735kW*24*365=57947.4kW（1匹=0.735kW）（見表1）。
3.5 硬件利用率 虛擬化前，監(jiān)測系統(tǒng)負(fù)載達(dá)到峰值（上午9:00-10:00）時(shí)，HIS主服務(wù)器的利用率在30%-50%，HIS輔服務(wù)器（備份服務(wù)器）和其他業(yè)務(wù)服務(wù)器的利用率低于5%。虛擬化后，監(jiān)測硬件綜合利用率介于70%-80%（見圖2）。
圖2 虛擬化前后硬件利用率對比
3.6 管理效率 虛擬化前，30臺物理服務(wù)器需要操作人員逐臺操作，工作量大，同步性差；虛擬化后，借助vSphere Client連接管理平臺vcenterServer，可在圖形化操作界面下，統(tǒng)一管理數(shù)據(jù)中心所有主機(jī)、虛擬機(jī)、存儲、客戶操作系統(tǒng)等關(guān)鍵信息，極大地簡化了服務(wù)器運(yùn)維的繁瑣程度，同時(shí)保證了業(yè)務(wù)的連續(xù)性（見圖3）。
圖3 虛擬機(jī)管理平臺Vcenter Server管理界面
4.討論
本案例的部署成本和應(yīng)用情況分析數(shù)據(jù)顯示，基于Vmware的服務(wù)器虛擬化技術(shù)，主要優(yōu)勢是對各種松散的物理資源進(jìn)行整合利用、管理和維護(hù)。
4.1 降低投入成本 通過服務(wù)器虛擬化技術(shù)，有效控制和減少了物理服務(wù)器的數(shù)量。案例應(yīng)用顯示，虛擬化后數(shù)據(jù)中心物理服務(wù)器數(shù)量減少了83%，硬件支出降低61%，物理服務(wù)器的利用率卻明顯提升 。
4.2 提高運(yùn)營效率 虛擬一體化管理平臺vcenter Server，可以統(tǒng)一對虛擬機(jī)進(jìn)行部署、維護(hù)和升級，避免了以往的密集型人工操作，工作效率顯著提高，測試結(jié)果反饋，虛擬化后硬件綜合利用率介于70%-80%之間，比虛擬化之前提高約60%左右。
4.3 良好的兼容性 虛擬化平臺具有良好的操作系統(tǒng)兼容性，可以在高版本的硬件上虛擬出舊版應(yīng)用程序所需的運(yùn)行環(huán)境，有助于延長舊版軟件的生命周期，增加了其使用價(jià)值，避免了高額的移植成本。
4.4 保障業(yè)務(wù)連續(xù)性 對于需要全天候運(yùn)行的業(yè)務(wù)來說，業(yè)務(wù)連續(xù)性已成為重中之重。VMware的虛擬化基礎(chǔ)架構(gòu)具有在任意虛擬化平臺之間遷移虛擬機(jī)、快照、在資源池中的備用主機(jī)上自動重新啟動等，確�？煽�、快速恢復(fù)，減少恢復(fù)成本，確保了業(yè)務(wù)的連續(xù)性 。
綜上所述，服務(wù)器虛擬化技術(shù)明顯提升了服務(wù)器整合效率，大幅簡化了服務(wù)器部署和管理的復(fù)雜性，提高了系統(tǒng)的可用性，與此同時(shí)減少了投資和維護(hù)成本，具有較高的性價(jià)比。
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