1、醫(yī)院信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心現(xiàn)狀分析

　　傳統(tǒng)的醫(yī)院信息系統(tǒng)(HIS)數(shù)據(jù)中心由于多種技術(shù)和業(yè)務(wù)并行且彼此之間相對孤立，使得數(shù)據(jù)中心硬件設(shè)備各異、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。醫(yī)院的數(shù)據(jù)中心既包含HIS、電子病歷(EMR)、移動(dòng)護(hù)理、影像存儲(chǔ)與傳輸系統(tǒng)(PACS)、檢驗(yàn)信息系統(tǒng)(LIS)等重量級應(yīng)用系統(tǒng)，也包含設(shè)備耗材、手術(shù)麻醉、病理、輸血等相對較小的系統(tǒng)，同時(shí)含納了OA、財(cái)務(wù)、科研、教學(xué)等外網(wǎng)系統(tǒng)。

　　隨著醫(yī)院信息化建設(shè)的如火如荼，加之業(yè)務(wù)量的逐年遞增，數(shù)據(jù)中心的規(guī)模日益龐大。由于缺乏統(tǒng)籌規(guī)劃，各個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)隨業(yè)務(wù)需求逐一規(guī)劃建設(shè)，采用的技術(shù)平臺(tái)也五花八門。每個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)部署獨(dú)立的物理服務(wù)器和存儲(chǔ)體系，造成分散的系統(tǒng)架構(gòu)。

　　大量分散的服務(wù)器和存儲(chǔ)造成了采購和運(yùn)維成本的增加；同時(shí)，分散的系統(tǒng)架構(gòu)使信息管理人員疲于應(yīng)對醫(yī)院越來越嚴(yán)格的正常運(yùn)轉(zhuǎn)的要求。任何軟硬件故障，甚至計(jì)劃維護(hù)所導(dǎo)致的系統(tǒng)停機(jī)都會(huì)影響醫(yī)院正常業(yè)務(wù)運(yùn)轉(zhuǎn)。隨著各醫(yī)院對數(shù)據(jù)中心的效率、可靠性、穩(wěn)定性和擴(kuò)展性的需求不斷提升，服務(wù)器整合的需求也日益得到重視，而虛擬化技術(shù)以其獨(dú)有的特點(diǎn)和優(yōu)勢為上述問題的解決提供了高效便捷的途徑。

　　2、虛擬服務(wù)器配置方案

　　2.1 物理服務(wù)器選擇

　　虛擬機(jī)在為需求分配硬件資源時(shí)，是以CPU的核和內(nèi)存GB為基本分配單位，最大的分配上限是單個(gè)物理服務(wù)器。因此，要保證虛擬機(jī)有充足的運(yùn)算資源，每臺(tái)虛擬服務(wù)器最少CPU資源需求是2 核，最少內(nèi)存需求是4GB。每臺(tái)物理服務(wù)器最小需要1Gb網(wǎng)口。應(yīng)用虛擬服務(wù)器對機(jī)房布線的要求是放置虛擬服務(wù)器的機(jī)柜至少要配置24個(gè)千兆端口或2個(gè)萬兆網(wǎng)口。

　　物理服務(wù)器數(shù)量可選擇2臺(tái)、4臺(tái)或6臺(tái)。物理服務(wù)器的選擇又分為機(jī)架式PC 服務(wù)器和刀片PC服務(wù)器2種。

　　(1)機(jī)架式PC服務(wù)器。物理服務(wù)器一般配置為：4顆CPU芯片、128GB內(nèi)存、2個(gè)萬兆網(wǎng)卡。HIS 由于對服務(wù)器資源的需求較大，所以機(jī)架式PC服務(wù)器更加適合。

　　(2)刀片PC服務(wù)器。刀片物理配置比較低，適合比較小的系統(tǒng)。使用刀片構(gòu)成虛擬服務(wù)器時(shí)分配資源比較方便。另外，使用刀片服務(wù)器可以充分緩解對于機(jī)房服務(wù)器部署密度以及布線存在壓力的情況。

　　2.2 物理服務(wù)器組織形式

　　組織形式可分為應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器分開和統(tǒng)一兩種方式。

　　(1)構(gòu)建虛擬服務(wù)器時(shí)可以將數(shù)據(jù)庫服務(wù)器與應(yīng)用服務(wù)器分開。應(yīng)用服務(wù)器包括中間層服務(wù)器、時(shí)間服務(wù)器、病毒庫服務(wù)器、管理服務(wù)器以及小的應(yīng)用軟件服務(wù)器等。

　　數(shù)據(jù)庫服務(wù)器與應(yīng)用服務(wù)器分開模式下，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器單獨(dú)構(gòu)建虛擬機(jī)，其他應(yīng)用服務(wù)器構(gòu)建虛擬機(jī)。

　　(2)將數(shù)據(jù)庫服務(wù)器與應(yīng)用服務(wù)器統(tǒng)一構(gòu)建虛擬服務(wù)器。數(shù)據(jù)庫服務(wù)器與應(yīng)用服務(wù)器在統(tǒng)一模式下共享1套虛擬機(jī)。

　　另外，也可考慮將虛擬服務(wù)器中的控制部分單獨(dú)占用1臺(tái)服務(wù)器，其余服務(wù)器構(gòu)成虛擬服務(wù)器。

　　2.3 按項(xiàng)目組織虛擬服務(wù)器

　　構(gòu)建虛擬服務(wù)器時(shí)可按照信息系統(tǒng)的項(xiàng)目進(jìn)行組織。建議三級等保要求的項(xiàng)目不采用虛擬服務(wù)器技術(shù)。依據(jù)本醫(yī)院的實(shí)際情況，既可單純按項(xiàng)目組織虛擬服務(wù)器，也可以重要項(xiàng)目為主組織虛擬服務(wù)器。選擇目前物理服務(wù)器資源利用率較低而運(yùn)維成本較高的服務(wù)器進(jìn)行整合。對于物理服務(wù)器本身已經(jīng)使用超過4個(gè)CPU，且內(nèi)存使用已超過16G的系統(tǒng)，可暫時(shí)不考慮加入虛擬整合的范圍。

　　2.4 虛擬服務(wù)器配置模式

　　虛擬服務(wù)器配置可分為單虛擬服務(wù)器模式和類似鏡像模式。

　　(1)單虛擬服務(wù)器模式下，虛擬服務(wù)器的資源和配置信息統(tǒng)一存儲(chǔ)在存儲(chǔ)設(shè)備上。在1 臺(tái)物理服務(wù)器發(fā)生故障時(shí)，該物理服務(wù)器上的虛擬機(jī)關(guān)閉，這時(shí)控制器根據(jù)存儲(chǔ)器上存儲(chǔ)的資源和配置信息在其他物理機(jī)上重新建立虛擬服務(wù)器并啟動(dòng)，這個(gè)過程稱為漂移。單虛擬服務(wù)器模式下，1臺(tái)物理機(jī)發(fā)生故障后，漂移的時(shí)間會(huì)較長。

　　(2)類似鏡像模式。類似鏡像模式下，在1臺(tái)虛擬機(jī)建立后，同時(shí)在其他物理服務(wù)器上建立該臺(tái)虛擬機(jī)的鏡像虛擬機(jī)，一旦物理服務(wù)器發(fā)生故障，鏡像虛擬服務(wù)器立即啟動(dòng)。這種模式的優(yōu)點(diǎn)是漂移速度較快，缺點(diǎn)是占用系統(tǒng)資源較多。

　　3、虛擬服務(wù)器構(gòu)建步驟

　　可按照整合、虛擬化和自動(dòng)化3個(gè)階段進(jìn)行虛擬服務(wù)器構(gòu)建。

　　(1)整合。該階段主要目的是對虛擬化整合進(jìn)行評估。收集目前醫(yī)院在用的各系統(tǒng)平臺(tái)服務(wù)器的配置及CPU、I/O、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)和磁盤存儲(chǔ)資源等性能使用情況，并對收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理，以便確定虛擬化范圍和目標(biāo)，并對服務(wù)器虛擬化進(jìn)行可行性分析，準(zhǔn)備整合的計(jì)劃配置方案。在整合過程中，充分考慮網(wǎng)卡、網(wǎng)絡(luò)流量及VLAN的需求，確定網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)是否需要做相應(yīng)的調(diào)整和改造。

　　(2) 虛擬化按照上面準(zhǔn)備的方案，設(shè)計(jì)服務(wù)器虛擬化的整體架構(gòu)和策略，包括網(wǎng)絡(luò)策略、備份策略、安全策略、遷移策略、整合策略等，根據(jù)實(shí)際情況選擇虛擬化的軟硬件，保證硬件的兼容性以及對各系統(tǒng)平臺(tái)的支持。制定虛擬化整合的工作規(guī)范，安裝虛擬機(jī)各組件，對管理流程和管理平臺(tái)進(jìn)行改造和整合。正常運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，關(guān)注每個(gè)虛擬服務(wù)器的平均CPU使用率、平均CPU 隊(duì)列長度以及平均內(nèi)存的利用率，同時(shí)關(guān)注服務(wù)器飄移的時(shí)間等一系列虛擬服務(wù)器運(yùn)行的數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和比對，觀察整合后的資源調(diào)度的效率，并及時(shí)做出配置參數(shù)等調(diào)整。對整體系統(tǒng)的可用性、可恢復(fù)性、可管理性、靈活性和可擴(kuò)充性進(jìn)行綜合評定。

　　(3) 自動(dòng)化。高度整合和虛擬化后的自動(dòng)化建設(shè)，將虛擬化的資源以最優(yōu)的策略進(jìn)行調(diào)度。通過區(qū)分資源的優(yōu)先順序并隨時(shí)隨地能將服務(wù)器資源分配給最需要的工作負(fù)載來簡化管理和提高效率。實(shí)現(xiàn)虛擬化管理平臺(tái)、梳理管理流程、建立新的運(yùn)維規(guī)范。

　　4、我院服務(wù)器虛擬化建設(shè)的嘗試

　　我院自2012年開始，嘗試進(jìn)行部分系統(tǒng)的虛擬化建設(shè)。采用4臺(tái)IBM X3850服務(wù)器，每臺(tái)宿主機(jī)配備4路6核CPU、內(nèi)存為128G、10個(gè)千兆網(wǎng)口。統(tǒng)一掛8T 磁盤陣列作為存儲(chǔ)。目前已經(jīng)虛擬整合了40個(gè)小系統(tǒng)，包括殺毒、系統(tǒng)準(zhǔn)入、手麻系統(tǒng)、輸血系統(tǒng)、以及多個(gè)web service 接口、人事管理、桌面管理等。工作日期間，平均CPU占用率30%，內(nèi)存使用率50%左右，完全滿足日常的工作要求，大大提升了資源的利用率。

　　5、總結(jié)

　　數(shù)據(jù)中心是HIS的核心。隨著云計(jì)算和虛擬化技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心逐漸向虛擬化數(shù)據(jù)中心(Virtual Data Center，VDC)轉(zhuǎn)化。通過上述服務(wù)器虛擬化方案的選取和實(shí)施，能夠?qū)崿F(xiàn)醫(yī)院VDC的初步建立。VDC可利用虛擬化技術(shù)將物理資源抽象整合，增強(qiáng)服務(wù)能力；通過動(dòng)態(tài)資源分配和調(diào)度，提高資源利用率和服務(wù)可靠性；通過提供自動(dòng)化的服務(wù)開通能力，降低運(yùn)維成本，實(shí)現(xiàn)投資收益最大化；通過有效的安全機(jī)制和可靠性機(jī)制，滿足醫(yī)院信息系統(tǒng)日常運(yùn)維的安全需求。

　　隨著虛擬化技術(shù)的發(fā)展，虛擬存儲(chǔ)、虛擬網(wǎng)絡(luò)和虛擬桌面應(yīng)用都將逐漸參與到醫(yī)院VDC的建設(shè)中。最終實(shí)現(xiàn)云調(diào)度系統(tǒng)對各種資源進(jìn)行統(tǒng)一、合理、動(dòng)態(tài)調(diào)配。

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