1.引言
隨著醫(yī)院信息化的發(fā)展，醫(yī)院內(nèi)部使用的業(yè)務(wù)系統(tǒng)也逐步增加，HIS、LIS、PACS、EMR、OA等應(yīng)用系統(tǒng)已經(jīng)在很多醫(yī)院得到廣泛應(yīng)用，醫(yī)院往往同時(shí)運(yùn)行幾十甚至上百個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)。軟件系統(tǒng)的不斷上線應(yīng)用能夠帶來(lái)醫(yī)療質(zhì)量和患者滿意度的提高，與此同時(shí)，對(duì)繁多的系統(tǒng)進(jìn)行部署、運(yùn)維和管理也是醫(yī)院需要面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。
在醫(yī)院的信息基礎(chǔ)架構(gòu)建設(shè)中，傳統(tǒng)建設(shè)模式是“煙囪式”的：每上線一個(gè)新應(yīng)用，都需要為其配置獨(dú)立的服務(wù)器、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)和安全等基礎(chǔ)設(shè)施。這樣的建設(shè)模式存在很多問(wèn)題。
1.1 運(yùn)行成本高。不斷上線應(yīng)用系統(tǒng)，也就需要不斷一對(duì)一的配置硬件設(shè)備。除了購(gòu)置硬件的一次性投入，大量的服務(wù)器運(yùn)行和散熱帶來(lái)了持續(xù)的電力消耗，日常運(yùn)維的能耗成本不斷攀升。
1.2 資源利用率低。每個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)獨(dú)占一臺(tái)或多臺(tái)服務(wù)器，配置單獨(dú)的存儲(chǔ)，但往往利用率很低。例如某些應(yīng)用對(duì)CPU資源利用率長(zhǎng)期保持在低于5%的水平，硬盤(pán)的存儲(chǔ)總體利用率也在30%左右，造成了大量的資源浪費(fèi)。
1.3 業(yè)務(wù)連續(xù)性差。應(yīng)用系統(tǒng)都由一臺(tái)服務(wù)器單獨(dú)提供服務(wù)時(shí)，存在單點(diǎn)故障，服務(wù)器一旦宕機(jī)就會(huì)直接導(dǎo)致業(yè)務(wù)中斷，從而影響業(yè)務(wù)流程的運(yùn)轉(zhuǎn)。而為每個(gè)非關(guān)鍵應(yīng)用都配置冗余服務(wù)器，會(huì)帶來(lái)大量的資源浪費(fèi)，從成本上來(lái)說(shuō)不切實(shí)際。
1.4 擴(kuò)展靈活性差。由于應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)服務(wù)器計(jì)算能力和存儲(chǔ)能力需求的不斷提升，一般硬件在服役5年左右就需要升級(jí)換代，這種硬件設(shè)備的升級(jí)過(guò)程復(fù)雜、耗時(shí)多、易出問(wèn)題。
1.5 業(yè)務(wù)上線周期長(zhǎng)。每上一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)，就需要采購(gòu)和部署新的硬件等設(shè)施，購(gòu)置及部署周期長(zhǎng)，嚴(yán)重制約了應(yīng)用系統(tǒng)的上線進(jìn)度。
1.6 管理復(fù)雜。每個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)與其使用的基礎(chǔ)設(shè)施緊密捆綁，相互獨(dú)立，無(wú)法形成統(tǒng)一的管理平臺(tái)，配置、備份、容災(zāi)、恢復(fù)等大量工作都需要針對(duì)每個(gè)應(yīng)用分別實(shí)施。
虛擬化為這些問(wèn)題的解決提供了可能。應(yīng)用虛擬化技術(shù)來(lái)構(gòu)建醫(yī)院的信息基礎(chǔ)架構(gòu)，將CPU、內(nèi)存、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)等資源池化，每個(gè)池均可實(shí)現(xiàn)資源按需分配、動(dòng)態(tài)調(diào)整和動(dòng)態(tài)調(diào)度，可以隨時(shí)應(yīng)變地充分滿足醫(yī)院信息系統(tǒng)建設(shè)的需求。
2.虛擬化技術(shù)簡(jiǎn)介
本文所指的虛擬化主要是指平臺(tái)虛擬化，即基本思想是利用虛擬化技術(shù)將物理的服務(wù)器、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)資源抽象成邏輯資源，消除這些計(jì)算資源物理上的界限， 將它們變成可以動(dòng)態(tài)管理的“ 資源池” ， 對(duì)于“ 池”中的資源可以按需求分配給應(yīng)用，從而提高資源的利用率， 避免了資源浪費(fèi)。虛擬化主要包括服務(wù)器虛擬化、網(wǎng)絡(luò)虛擬化、存儲(chǔ)虛擬化和桌面虛擬化。
2.1 服務(wù)器虛擬化。服務(wù)器的虛擬化就是通過(guò)基于裸設(shè)備的虛擬化軟件將服務(wù)器物理資源抽象為邏輯資源，讓一臺(tái)服務(wù)器變成幾臺(tái)甚至更多臺(tái)相互隔離的虛擬服務(wù)器，或者把幾臺(tái)物理服務(wù)器變成一臺(tái)邏輯服務(wù)器來(lái)用，使服務(wù)器資源得到融合。
每個(gè)邏輯服務(wù)器都有自己的一套虛擬硬件，實(shí)現(xiàn)與物理硬件的分離，可以運(yùn)行相同或不同類型的操作系統(tǒng)。邏輯服務(wù)器可根據(jù)應(yīng)用負(fù)載情況動(dòng)態(tài)調(diào)整計(jì)算資源，并可在不同物理服務(wù)器之間動(dòng)態(tài)遷移，以達(dá)到資源利用最大化與零停機(jī)的服務(wù)器維護(hù)。
2.2 存儲(chǔ)虛擬化。通過(guò)存儲(chǔ)虛擬化，將實(shí)際的物理存儲(chǔ)實(shí)體與存儲(chǔ)的邏輯表示分離，通過(guò)建立一個(gè)虛擬抽象層，將多種或多個(gè)物理存儲(chǔ)設(shè)備映射到一個(gè)單一邏輯資源池中，構(gòu)建虛擬存儲(chǔ)池。用戶可隨意使用存儲(chǔ)空間而不用關(guān)注底層物理設(shè)備的類型和特性形成統(tǒng)一存儲(chǔ)。
2.3 網(wǎng)絡(luò)虛擬化。目前絕大多數(shù)醫(yī)院的數(shù)據(jù)中心內(nèi)部通信網(wǎng)絡(luò)仍然主要依賴以太網(wǎng)，而光纖通道（FC）網(wǎng)絡(luò)主要用于存儲(chǔ)系統(tǒng)。“ 統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)” 充分利用基于以太網(wǎng)的光纖通信技術(shù)（FCoE）和10Gb以太網(wǎng)技術(shù)把LAN、SAN等整合為一個(gè)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，從而大幅度降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的復(fù)雜度和成本，并且在技術(shù)層面實(shí)現(xiàn)更高的帶寬、更低的延遲、更好的安全性和可管理性，消除虛擬化平臺(tái)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的壓力。同時(shí)讓醫(yī)院能夠保護(hù)對(duì)光纖存儲(chǔ)的現(xiàn)有投資，降低數(shù)據(jù)中心的成本和復(fù)雜性，并簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)管理。
2.4 桌面虛擬化。桌面虛擬化是將桌面的軟件進(jìn)行虛擬化改造的技術(shù)，即在服務(wù)器上構(gòu)建虛擬桌面池，提供給用戶使用，使用戶仍然像使用桌面系統(tǒng)一樣，但軟件程序的執(zhí)行卻不是在本地進(jìn)行的方式。桌面虛擬化將桌面與原來(lái)的物理硬件進(jìn)行分割，實(shí)現(xiàn)更靈活的使用，可以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)醫(yī)療和移動(dòng)辦公。
3.虛擬化技術(shù)在醫(yī)院的應(yīng)用
我院信息系統(tǒng)規(guī)模大、復(fù)雜性高，目前使用的各類業(yè)務(wù)系統(tǒng)約100多個(gè)，各類業(yè)務(wù)終端4000余臺(tái)。我院將30多個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)遷移到虛擬化環(huán)境中，收到了良好應(yīng)用效果。在虛擬化環(huán)境的建設(shè)過(guò)程中，采用VMware公司的vSphere虛擬化平臺(tái)，對(duì)服務(wù)器進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃和虛擬化，提供虛擬資源的申請(qǐng)規(guī)范與管理流程，建立統(tǒng)一的資源池，在相應(yīng)的資源池上實(shí)現(xiàn)相關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的統(tǒng)一部署和運(yùn)行，并且做到各業(yè)務(wù)系統(tǒng)間相互獨(dú)立、共享硬件資源。
整個(gè)虛擬化環(huán)境的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。
圖1 虛擬化環(huán)境結(jié)構(gòu)圖
3.1 計(jì)算池。采用了虛擬化5臺(tái)IBMX3850服務(wù)器來(lái)搭建計(jì)算池，從計(jì)算池中虛擬出三十余臺(tái)虛擬服務(wù)器，其性能足夠用來(lái)運(yùn)行各類業(yè)務(wù)系統(tǒng)，服務(wù)器只做運(yùn)算工作，不存放數(shù)據(jù)，借助VMWare軟件的HA和Vmotion特性，可以讓虛擬服務(wù)器根據(jù)應(yīng)用負(fù)載的情況動(dòng)態(tài)調(diào)整計(jì)算資源，并且可以在不同的物理服務(wù)器之間動(dòng)態(tài)遷移。通過(guò)虛擬化的應(yīng)用，原來(lái)需要幾十臺(tái)服務(wù)器支撐的應(yīng)用系統(tǒng)現(xiàn)在使用5臺(tái)服務(wù)器就可以支撐，不僅有效地提高了硬件的使用效率，而且大大降低了能耗和成本。
3.2 存儲(chǔ)池。為了保證數(shù)據(jù)的安全性，新購(gòu)入兩套EMC VNX5300存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)全冗余的虛擬化存儲(chǔ)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)高性能SAN網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一部署和集中管理，用于各個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)高性能存取。
為了達(dá)到好的應(yīng)用效果，還綜合采用了自動(dòng)精簡(jiǎn)配置技術(shù)、自動(dòng)分層技術(shù)、分布式存儲(chǔ)等技術(shù)來(lái)提高應(yīng)用性能、提高存儲(chǔ)空間的利用率。
3.3 網(wǎng)絡(luò)池。將部分核心和主要匯聚交換機(jī)進(jìn)行了虛擬化，使用虛擬堆疊技術(shù)（IRF2）將兩臺(tái)雙活的物理交換機(jī)合并為一臺(tái)，服務(wù)器都是通過(guò)雙網(wǎng)卡方式冗余上聯(lián)，同樣采用雙活模式，提高了帶寬利用率，使用虛擬局域網(wǎng)（Vlan）等虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，使網(wǎng)絡(luò)池化，從而保證網(wǎng)絡(luò)的有效虛擬、安全隔離和智能通路。
3.4 虛擬桌面池。應(yīng)用VMWare的虛擬桌面套件，構(gòu)建了虛擬桌面池，在部分科室上線了虛擬桌面系統(tǒng)。虛擬桌面與虛擬服務(wù)器的方案類似，不同在于虛擬出來(lái)的是用戶的桌面環(huán)境，在這種情況下，用戶看起來(lái)是在使用一臺(tái)實(shí)實(shí)在在存在的計(jì)算機(jī)，但實(shí)際上是使用的服務(wù)器資源。虛擬桌面的終端有多種選擇，可以是PC、瘦客戶機(jī)，也可以是IPad等移動(dòng)終端，我院選擇利用舊PC來(lái)作為虛擬桌面的客戶端，同時(shí)為部分有需要的醫(yī)護(hù)人員配備了IPad終端。虛擬桌面環(huán)境下，醫(yī)生和護(hù)士等工作人員不再受限于某臺(tái)電腦的性能和具體位置， 只要有網(wǎng)絡(luò)支持，利用任何終端設(shè)備都可以以自己身份登錄自己的虛擬桌面終端， 隨時(shí)隨地工作， 從而實(shí)現(xiàn)移動(dòng)醫(yī)療和移動(dòng)辦公。
4.結(jié)語(yǔ)
醫(yī)院的信息化環(huán)境復(fù)雜，應(yīng)用繁多，傳統(tǒng)的IT基礎(chǔ)架構(gòu)方式已經(jīng)不能適應(yīng)其發(fā)展要求。使用虛擬化技術(shù)可以提高資源利用率，加快軟件系統(tǒng)的上線速度，增強(qiáng)軟件系統(tǒng)的可用性和可擴(kuò)展性，大大降低運(yùn)維成本，降低功耗、節(jié)能減排，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)辦公和移動(dòng)醫(yī)療，是醫(yī)院構(gòu)建IT基礎(chǔ)架構(gòu)的必然趨勢(shì)。
核心關(guān)注：拓步ERP系統(tǒng)平臺(tái)是覆蓋了眾多的業(yè)務(wù)領(lǐng)域、行業(yè)應(yīng)用，蘊(yùn)涵了豐富的ERP管理思想，集成了ERP軟件業(yè)務(wù)管理理念，功能涉及供應(yīng)鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業(yè)務(wù)領(lǐng)域的管理，全面涵蓋了企業(yè)關(guān)注ERP管理系統(tǒng)的核心領(lǐng)域，是眾多中小企業(yè)信息化建設(shè)首選的ERP管理軟件信賴品牌。
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本文標(biāo)題：虛擬化技術(shù)在構(gòu)建醫(yī)院信息/ERP基礎(chǔ)架構(gòu)中的應(yīng)用
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