醫(yī)院簡介

　　海軍總醫(yī)院數(shù)據(jù)中心從1999年啟動，至今已運(yùn)行14 余年，通過不斷的探索和實(shí)踐，信息化在醫(yī)院運(yùn)行的各個方面發(fā)揮了重要的作用。截止目前，海軍總醫(yī)院的信息系統(tǒng)共有二十余個，除了主要的HIS、PACS、LIS 等系統(tǒng)外， 還有醫(yī)保、合理用藥、miniPACS、臨床移動醫(yī)護(hù)等多個業(yè)務(wù)系統(tǒng)，對于HIS 系統(tǒng)，通過采用雙機(jī)和磁盤陣列之間的數(shù)據(jù)同步，實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用級的高可用，但是面對其他的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，如何建立一套完善的保護(hù)機(jī)制，關(guān)系到各個業(yè)務(wù)的可靠和高效的開展，在技術(shù)選擇上，虛擬化技術(shù)為這個問題提供了答案。虛擬化建設(shè)的模式。

　　海軍總醫(yī)院虛擬化探索

　　醫(yī)療對數(shù)據(jù)的需求不斷增加，從量的變化到質(zhì)的變化，不斷衍生出大量的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，多個業(yè)務(wù)系統(tǒng)的相對獨(dú)立性以及歸屬部門的不同，使得系統(tǒng)建設(shè)保持著交叉滲透性但必須要具有獨(dú)立的載體，從系統(tǒng)上來看，就是存在多個主機(jī)和存儲，而資源的利用率也不盡相同，無論是初期的建設(shè)還是后續(xù)的維護(hù)，都需要大量的投入。海軍總醫(yī)院從2009 年開始利用Vmware 對業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行了虛擬化改造，通過對主機(jī)的虛擬化的探索，明顯提升了系統(tǒng)的整合度，對于空間、用電、管理等，特別是資源利用率方面，得到了切實(shí)的提升。其次，對于數(shù)據(jù)保護(hù)系統(tǒng)，為了保證軟件系統(tǒng)的延續(xù)性，同時為了減小數(shù)據(jù)備份窗口，采用了虛擬帶庫產(chǎn)品，利用VTL（Virtual Tape Library）自身的虛擬化特性，滿足了對備份系統(tǒng)的延續(xù)性和性能的要求。

　　一、虛擬化探索

　　醫(yī)療對數(shù)據(jù)的需求不斷增加，從量的變化到質(zhì)的變化，不斷衍生出大量的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，多個業(yè)務(wù)系統(tǒng)的相對獨(dú)立性以及歸屬部門的不同，使得系統(tǒng)建設(shè)保持著交叉滲透性但必須要具有獨(dú)立的載體，從系統(tǒng)上來看，就是存在多個主機(jī)和存儲，而資源的利用率也不盡相同，無論是初期的建設(shè)還是后續(xù)的維護(hù)，都需要大量的投入。

　　從2009年開始利用Vmware對業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行了虛擬化改造，通過對主機(jī)的虛擬化的探索，明顯提升了系統(tǒng)的整合度，對于空間、用電、管理等，特別是資源利用率方面，得到了切實(shí)的提升。其次，對于數(shù)據(jù)保護(hù)系統(tǒng)，為了保證軟件系統(tǒng)的延續(xù)性，同時為了減小數(shù)據(jù)備份窗口，采用了虛擬帶庫產(chǎn)品，利用VTL（Virtual Tape Library）自身的虛擬化特性，滿足了對備份系統(tǒng)的延續(xù)性和性能的要求。

　　二、存儲虛擬化技術(shù)的應(yīng)用

　　按照虛擬化技術(shù)的深化，存儲虛擬化逐漸從設(shè)備管理層面出現(xiàn)，將虛擬化推入了系統(tǒng)架構(gòu)的后端。存儲虛擬化技術(shù)，從設(shè)備層面講就是指卷的管理，利用對卷的整合和改造，使改造后的信息系統(tǒng)可以更好的滿足業(yè)務(wù)的需要。

　　權(quán)威組織SNIA(存儲網(wǎng)絡(luò)工業(yè)協(xié)會)對存儲虛擬化的定義是：通過對存儲(子)系統(tǒng)或存儲服務(wù)的內(nèi)部功能進(jìn)行抽象、隱藏或隔離，使存儲或數(shù)據(jù)的管理與應(yīng)用、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)資源的管理分離，從而實(shí)現(xiàn)應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)的獨(dú)立管理。

　　存儲虛擬化把多個、多種存儲設(shè)備通過一定的方式統(tǒng)一管理起來，提供大容量、高數(shù)據(jù)傳輸性能的存儲系統(tǒng)。存儲虛擬化技術(shù)代表了一種實(shí)實(shí)在在的領(lǐng)先技術(shù)，這種技術(shù)帶來的好處主要是：減少存儲設(shè)備數(shù)量，提高資產(chǎn)利用率，增加可管理性、靈活性和可擴(kuò)展性，降低成本、綠色運(yùn)營。存儲虛擬化既方便了管理，提高了設(shè)備利用率，同時又降低了管理、維護(hù)和運(yùn)作成本，可謂是一舉兩得。

　　根據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)位置的不同，目前存儲虛擬化技術(shù)主要分為三種：基于主機(jī)側(cè)、基于存儲設(shè)備側(cè)、基于網(wǎng)絡(luò)層實(shí)現(xiàn)的，如圖1所示。基于網(wǎng)絡(luò)層實(shí)現(xiàn)的存儲虛擬化技術(shù)運(yùn)用的比較廣泛。

圖1  存儲虛擬化示意圖

　　基于主機(jī)側(cè)的存儲虛擬化

• 實(shí)現(xiàn)方式：由主機(jī)操作系統(tǒng)下的邏輯卷管理軟件（UNIX家族系統(tǒng)）或者安裝專門卷管理軟件（windows等）方式來實(shí)現(xiàn)，不同操作系統(tǒng)使用的卷管理系統(tǒng)軟件也不相同。
• 主要用途：使服務(wù)器的存儲空間可以跨越多個異構(gòu)的磁盤陣列，常用于在不同磁盤陣列之間做數(shù)據(jù)鏡像保護(hù)。
• 優(yōu)點(diǎn)：支持異構(gòu)的存儲系統(tǒng)，比較容易實(shí)現(xiàn)。
• 缺點(diǎn)：部分主機(jī)需要更換卷管理軟件，對現(xiàn)有系統(tǒng)修改較大；需要在每臺安裝數(shù)據(jù)保護(hù)軟件；系統(tǒng)運(yùn)行需要占用主機(jī)資源，會影響主機(jī)的系統(tǒng)運(yùn)行性能；操作系統(tǒng)的版本和存儲軟件的版本兼容性需要一一確認(rèn)，可能會需要主機(jī)系統(tǒng)升級，對現(xiàn)有業(yè)務(wù)沖擊非常大，部署時間長，后續(xù)維護(hù)和擴(kuò)展非常復(fù)雜都將非常復(fù)雜。

　　基于存儲設(shè)備側(cè)的存儲虛擬化

• 實(shí)現(xiàn)方式：在存儲控制器上添加虛擬化功能，常見于中高端存儲設(shè)備。這種虛擬存儲一般是存儲廠商實(shí)施的。
• 主要用途：在同一存儲設(shè)備內(nèi)部，進(jìn)行數(shù)據(jù)保護(hù)和數(shù)據(jù)遷移。
• 優(yōu)點(diǎn)：與主機(jī)無關(guān)，不占用主機(jī)資源；容易實(shí)現(xiàn)。                                              
• 缺點(diǎn)：要求存儲設(shè)備必須具備所需功能，否則就需要數(shù)據(jù)遷移，使部署時間長而且遷移后的陣列可能造成浪費(fèi)；有設(shè)備配對的限制，一般要求組網(wǎng)存儲設(shè)備為同一廠家甚至同一系列的；擴(kuò)展性差，擴(kuò)容特別是在線擴(kuò)容只有部分存儲支持。

　　基于網(wǎng)絡(luò)層實(shí)現(xiàn)存儲虛擬技術(shù)

• 實(shí)現(xiàn)方式： 通過在存儲域網(wǎng)（SAN）中添加虛擬化硬件實(shí)現(xiàn)。
• 主要用途：整合異構(gòu)存儲系統(tǒng)和統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理。
• 優(yōu)點(diǎn)：與主機(jī)無關(guān)，不占用主機(jī)資源；能夠支持異構(gòu)主機(jī)、異構(gòu)存儲設(shè)備；提高存儲設(shè)備總的利用率，減少設(shè)備數(shù)量，降低TCO；構(gòu)建統(tǒng)一管理平臺，簡化管理；存儲擴(kuò)容操作簡單，對原網(wǎng)改動小，不中斷業(yè)務(wù)，可擴(kuò)展性好。
• 缺點(diǎn)：適合于現(xiàn)網(wǎng)復(fù)雜、有異構(gòu)和統(tǒng)一管理的應(yīng)用；對于單機(jī)單存儲應(yīng)用成本偏高。

　　三、虛擬化平臺建設(shè)

　　存儲虛擬化技術(shù)選型

　　海軍總醫(yī)院現(xiàn)有的業(yè)務(wù)平臺主要是依托于現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，如果采用主機(jī)層的虛擬化，則必須要考慮后期整個虛擬化平臺的擴(kuò)展，這種建設(shè)模式勢必會造成多種主機(jī)環(huán)境下的虛擬化管理，特別是系統(tǒng)中存在小機(jī)、X86服務(wù)器和虛擬機(jī)時，部署和管理難度將會極大的影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行；采用存儲層虛擬化，也就是在磁盤陣列層考慮虛擬化建設(shè)，則會存在品牌、性能等各方面的受限，并且還需要引入高端的存儲系統(tǒng)，增加投入和維護(hù)成本；在這樣的環(huán)境下，采用網(wǎng)絡(luò)層的虛擬化，可以有效的解決上層主機(jī)異構(gòu)的問題，也不會存在品牌限制和對性能的影響，同時可以利用網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展性，將單業(yè)務(wù)的虛擬化建設(shè)成平臺的虛擬化。

　　存儲虛擬化建設(shè)方案

　　通過對現(xiàn)有的業(yè)務(wù)進(jìn)行梳理和整合，對其中的滿足條件的業(yè)務(wù)進(jìn)行虛擬化，同時利用虛擬化建立本地的數(shù)據(jù)高可用。建設(shè)后的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D2所示：

圖2  網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

　　利用虛擬化網(wǎng)關(guān)，對現(xiàn)有的部分業(yè)務(wù)進(jìn)行整合，將現(xiàn)有的應(yīng)用服務(wù)器陣列1和新增的應(yīng)用服務(wù)器陣列2添加到虛擬化平臺中，同時利用虛擬化網(wǎng)關(guān)的鏡像功能，實(shí)現(xiàn)上層應(yīng)用數(shù)據(jù)的高可用，對于虛擬化平臺中業(yè)務(wù)的任何一個I/O，都可以在虛擬化網(wǎng)關(guān)層實(shí)現(xiàn)實(shí)時的復(fù)制，從而可以保證任何一臺后端存儲的故障不會引起數(shù)據(jù)的不可用。

　　現(xiàn)有的虛擬化只是將現(xiàn)有的六臺服務(wù)器和后端的兩個磁盤陣列進(jìn)行了虛擬化，數(shù)據(jù)也只是考慮了本地的高可用，整個基本的虛擬化平臺已經(jīng)建設(shè)完成，后續(xù)的虛擬化平臺擴(kuò)展可以直接將需要擴(kuò)展的存儲設(shè)備從邏輯上映射給虛擬化網(wǎng)關(guān)，同時在服務(wù)器層增加一些配置，從而可以實(shí)現(xiàn)整個平臺的虛擬化。

　　對于新增業(yè)務(wù)系統(tǒng)對于硬件設(shè)備的需求，可以在服務(wù)器層面增加新的虛擬機(jī)，存儲容量或者性能不夠時，可以增加任意品牌磁盤陣列，通過選擇該磁盤陣列的規(guī)格和硬盤類型，以滿足新增業(yè)務(wù)對容量和性能的需求。虛擬化網(wǎng)關(guān)也可以實(shí)現(xiàn)集群式的擴(kuò)展，通過虛擬化網(wǎng)關(guān)自身的擴(kuò)展，不僅可以提升虛擬化平臺的可靠性，還可以提升平臺的性能。

　　生產(chǎn)機(jī)房與容災(zāi)機(jī)房之間的距離不超過3km，將高可用的盤陣部署在另外一個機(jī)房，以此進(jìn)一步減少數(shù)據(jù)可靠性對單一機(jī)房的可靠性依賴，實(shí)現(xiàn)異地的容災(zāi)。

　　虛擬化技術(shù)逐漸提升了我院的信息化水平，并且虛擬化已經(jīng)從傳統(tǒng)的主機(jī)虛擬化和設(shè)備級的虛擬化延伸到了存儲的虛擬化。通過主機(jī)的虛擬化，減少了多臺服務(wù)器的額外采購，同時使得單臺服務(wù)器的資源利用率從20%上升到了70%；通過存儲層的虛擬化，對后端的存儲資源進(jìn)行了初步的整合，并且實(shí)現(xiàn)了本地的數(shù)據(jù)高可用，更重要的是，對于后續(xù)的資源整合，搭建了一個可靠的平臺，從業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)到資源管理都提升了效率。