基于VMware的服务器虚拟技术在医院信息化建设中的应用

陈兰，赵子鹏，彭建，李烜

南京市第一医院 信息中心，江苏 南京 210006

基于VMware的服务器虚拟技术在医院信息化建设中的应用

陈兰，赵子鹏，彭建，李烜

南京市第一医院 信息中心，江苏 南京 210006

0 前言

随着医院信息化建设的不断深入，各种应用系统日益增多，目前的系统多采用单独的服务器部署模式，即一个系统对应一组服务器，一台服务器对应一个系统应用，这对服务器的数量提出了新的要求，而日益增多的服务器势必增加对其管理和维护的工作量及成本。与此同时，系统在运行时，由于各台服务器承载的应用不同，交换的数据量不同，导致运行负载不均衡，负载重的服务器就成了系统运行的瓶颈，而负载轻的服务器长时间闲置，又无法投入其他应用。如何提高服务器的资源利用率、减少重复投资，降低运营和维护成本，提高服务器安全性，已成为医院信息化建设迫切需要解决的问题[1]。

虚拟化技术自2008年起就已应用到诸多领域，经过数年的发展，虚拟技术已经成为一个庞大的技术家族，其技术形式种类繁多，以被应用的领域来划分可分为：服务器虚拟化、存储虚拟化、网络虚拟化、桌面虚拟化。服务器的虚拟化技术恰好解决了现阶段医院服务器资源紧张、使用不平衡及安全性不足的问题。

服务器虚拟化是把物理服务器的资源抽象整合成一个逻辑资源，然后虚拟成若干个相互独立的虚拟服务器即虚拟机。每个虚拟机作为一小组文件存在，这些文件模拟整个硬件平台，包括CPU、硬盘、内存和网络端口。所有的应用程序都在一个逻辑设备上运行，打破了“一台服务器一个应用程序”的传统体制，充分利用了单台物理设备的运算能力[2]。

1 实施背景

我院作为一家三级甲等医院，已建立了较完善的医院信息系统（HIS），随着实验室信息系统（LIS）、影像存储与通讯系统（PACS）、电子病历系统以及众多小的应用系统的陆续上线，对服务器的需求量日益增加，与此同时，信息化的安全性问题也愈来愈凸显。综合各方面的因素以及医院信息化的发展趋势，2012年，我院购置了服务器、存储设备，采用VMware 服务器虚拟化软件，创建了虚拟平台。

HIS作为医院运作最根本的一个信息系统，其安全性是属于最高级别的，暂时不考虑将其安置在虚拟化服务器上。PACS、LIS等有大量图形或数据写入的系统对硬件需求特别严格，对存储空间要求很高也不宜用在现有的虚拟机环境中。一些小的但无法与其他应用程序整合的系统，如点餐系统、电子签章，以及一些时常需要变更环境的测试服务器可以考虑使用虚拟服务器[3]。而随着我院护理电子病历的进一步推进，导致我院电子病历服务器压力过大、终端运行速度慢，甚至出现频繁死机现象，服务器的升级扩容刻不容缓。经分析，我院决定同时部署两个虚拟平台，一个用以承载电子病历系统，另一个用以集中管理一些小的应用服务。

2 虚拟平台的部署与应用

2.1 电子病历虚拟平台的创建

购置3台IBMX3850X5作为服务器，将其虚拟成一个虚拟计算池，共享网络、存储。IBMX3850X5配置，见表1。平台拥有4颗Xeon 8C E7-4820 105W 2.00GHz的处理器，16个4GB DDR3内存，6个千兆网端口。同时，购置2台DS5100双控制器磁盘阵列来存储数据，DS5100配置4个4Gb/s主机端口并兼容2Gb/s、8GB缓存；支持负载均衡和数据链路切换、8个机器访问许可；支持基于阵列的同步和异步容灾技术。硬盘采用48块600GB FC光纤盘，112块1 T SATA 盘。

表1 服务器配置

存储系统采用SAN网络存储技术，SAN存储区域网络是一种通过光纤集线器、光纤路由器、光纤交换机等连接设备，将磁盘阵列、磁带等存储设备与相关服务器连接起来的高速专用子网，可实现大容量存储设备数据共享，实现高速计算机与高速存储设备的高速互联，实现数据的快速备份，提高数据的可靠性和安全性。2台DS5100均与2台SAN交换机互连，通过SAN交换机与磁盘柜连接，确保了系统的高安全性，见图1。磁盘阵列采用RAID1技术和RAID5技术，RAID1技术通过磁盘数据镜像实现数据冗余，在成对的独立磁盘上产生互为备份的数据，提供了很高的数据安全性和可用性，而RAID5技术提供了一种存储性能、数据安全和存储成本兼顾的存储解决方案。

虚拟服务器基础架构，见图2。利用3台BMx3850X5作为虚拟化架构的承载核心，每台服务器与2台光纤交换机互连，2台光纤交换机都与DS5100双控制器磁盘阵列连接，以消除单点故障，保障系统的高可用性。当其中1台服务器因为CPU、内存或电源等发生故障时，则运行在其上的应用会根据虚拟服务器软件设定的策略自动迁移到另外2台正常运行的服务器上，最大限度地实现系统的高可用性。

图1 SAN存储架构

图2 虚拟服务器基础架构

硬件架构搭建完成后进行虚拟软件的安装和部署，基本步骤如下：

（1）在3 台x3850X5物理机上分别安装VMware ESXi Server软件，设置密码、配置ESXi Server 主机网络的静态IP 地址和子网掩码以及网关地址。该IP地址即为其管理地址，可以通过VMware vSphere Client 登录管理该台服务器。

（2）选择1台PC机或笔记本安装vSphere Cilent 软件，通过VMware vSphere Client连接到ESXi Server 服务器，可以很方便地创建管理虚拟机。

（3）运行vSphere Cilent，登录ESXi服务器创建1台虚拟机，配置4核CPU、4GB内存、130GB硬盘，部署vCenter 。完成VMware vCenter后，便可以使用vCenter统一集中管理所有网络上的ESXi主机。使用vSphere Cilent登录ESXi服务器只能单独管理1台ESXi服务器，而使用vSphere Cilent登录vCenter可以管理多台ESXi主机，可实现VMware High Availability (HA)，Vmotion，DRS等高级功能[3]。

vCenter通过数据中心方式管理多台ESXi主机，同时为了提高虚拟机的性能和可用性，ESXi主机采用集群方式运行。

完成虚拟平台的部署之后，在PC机上使用vSphere Cilent登录vCenter进行虚拟机的创建，输入虚拟机名称，选择共享存储，选择所需安装的操作系统，设置网卡参数，设置硬盘大小和模式。完成参数配置后进行操作系统的安装，并登录到虚拟机安装VMware Tools，VMware Tools安装好，1台虚拟机就创建完成了。基于我院电子病历系统的需求，建立虚拟机EMRDB，配置该虚拟机32核CPU、48G内存、1T的硬盘容量，安装Windows server 2008系统平台。医疗业务对HIS的安全性、连续性提出了高要求，设备的单点故障所造成的业务中断将对医院造成很大的影响，服务器虚拟架构的高可用功能为在虚拟机中运行的任何应用程序提供了经济高效的高可用性解决方案[4-5]。电子病历服务器EMRDB建立在以192.180.1.163和192.180.1.165这两台物理机虚拟出的一个平台上，当一台物理机意外宕机时，VMware虚拟技术可以自行启动VMware HA功能将虚拟机从一台服务器迁移到另一台服务器上运行，有效地解决了单点故障问题，而且在迁移期间不会发生数据的丢失或停机，不会影响业务的正常运行，确保了业务的连续性[6-7]。电子病历虚拟机EMRDB映射示意图，见图3。

图3 电子病历虚拟机EMRDB映射

2.2 虚拟平台应用的推进

以4台IBMx3850X5做集群，与电子病历虚拟平台共享存储系统，采用相同的架构，见图4。创建第二个虚拟服务器平台，将一些小应用，如中间层、电子签章、点餐系统、手术审批管理系统、自助挂号平台、统计管理软件等20多个系统进行集中管理。这些应用同时运行在一个虚拟平台上，共享CPU、内存、网络及存储，服务器根据各应用系统的具体情况能够动态调节资源，动态地实现服务器资源的负载平衡。

图4 虚拟服务器架构

3 总结

我院虚拟平台已使用1年多，比对服务器虚拟化技术应用前后的服务器利用情况，见表2。

由表2可知，通过VMware虚拟化技术对服务器进行整合，减少了对物理机数量的需求，提高了服务器资源的利用率，提高了业务的连续性，降低了运行维护成本[8]，为将来新应用系统的部署提供了一个灵活便捷的资源使用平台。服务器虚拟化作为云计算的一项核心内容[9]，在医院信息化

表2 虚拟服务器应用前后对比

建设中扮演着重要角色。

[1] 李波．服务器的虚拟化技术在医院信息系统中的应用[J]．医疗装备,2010,(12):15．

[2] 马锡坤,张稳．服务器虚拟化技术及其在医院的应用[J]．中国医疗设备,2013,28(5):60-62．

[3] 缪一峰．医院虚拟化服务器部署[J]．计算机应用与软件, 2011,28(8):206．

[4] 周渝霞,郝玉清,谷凤军．虚拟服务器技术实现医院信息系统安全可靠[J]．医院数字化,2010,31(9):51．

[5] 曾海龙,张博锋,张丽华,等．基于云计算平台的虚拟集群构建技术研究[J]．微电子学与计算机,2010,27(8):31-40．

[6] 耿新民,王少峰,许飞．基于VMware的高可用性集群在电力信息系统中的应用[J]．上海电力学院学报,2009,26(4):193-196．

[7] 韩寓．服务器虚拟化技术研究与分析[J]．电脑知识与技术,2011,7(7):1654-1655．

[8] 刘颖．机房管理中虚拟机技术的应用[J]．电脑知识与技术, 2013,9(9):2246-2248．

[9] 曹茂诚,陈旭,何及夫,等．服务器虚拟化技术在构建数字化医院中的应用[J]．中国卫生质量管理,2012,19(5):81．

Application of Server Virtualization Technology Based on VMware in Hospital Information Construction

CHEN Lan, ZHAO Zi-peng, PENG Jian, LI Xuan

Information Center, Nanjing First Hospital, Nanjing Jiangsu 210006, China

采用VMware服务器虚拟化技术构建虚拟平台，把物理服务器资源整合为逻辑资源，解决现阶段医院服务器资源紧张的问题，以有效提高资源的利用率，保障医院业务的连续性，同时降低物理服务器运行维护成本。

医院信息系统；物理服务器；服务器虚拟化技术；VMware

In this paper, VMware server virtualization technology was adopted to establish a virtual platform to integrate all physical server resources into a logical unit. Integration and virtualization of physical servers make it possible to solve the shortage problem of physical servers so that the utilization of physical servers can be improved and the business continuity can be guaranteed as well as the operation and maintenance costs of physical servers can be reduced in the hospital.

hospital information system; physical server; server virtualization technology; VMware

TP391.9

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2014.06.012

1674-1633(2014)06-0034-03

2013-12-30

2014-01-14

本文作者：陈兰，助理工程师。

彭建，南京市第一医院信息中心主任，高级工程师。