大型医院基于Hyper-V的虚拟化服务器资源池构建

徐有浩

(上海交通大学附属第六人民医院 上海200233)



大型医院基于Hyper-V的虚拟化服务器资源池构建

徐有浩

(上海交通大学附属第六人民医院 上海200233)

简要介绍虚拟化技术及Hyper-V平台，以上海交通大学附属第六人民医院为例，评估现有服务器使用情况并基于Hyper-V搭建虚拟化服务器资源池，分析虚拟化为医院带来的收益，指出虚拟化能够提高平台的可用性、节省运维成本。

Hyper-V虚拟化；医院信息化；统一资源池

1 引言

随着现代信息技术的不断发展，数据量的几何级增长，医疗行业信息化的不断深入以及新需求的不断涌现，医院尤其大型三甲医院对信息化的要求越来越高。许多大型医院目前在运行的单独业务系统多达30～40个，随之带来的是数据量的爆发式增长、服务器数量跟随业务系统线性增长、单台服务器性能达到瓶颈跨度时间缩短、业务系统上线时间增长、服务器管理复杂、机房一再扩容、软硬件资源严重失衡等问题。而且许多医院采用的还是较陈旧的微软服务器自带的老版本群集管理器，其管理效能差，容错率低，同时各服务器性能参差不齐，部分备份测试服务器资源长期闲置，空耗电力，浪费硬件资源，安全性也大大下降[1]。另外，一旦服务器数据库出现故障，需要手工切换资源或重启服务，造成前台拥堵。孤岛式的服务器结构上架时间长，购买和维护成本高，可用性和扩展性都无法与采用统一资源池的服务器群集相比。

建立服务器资源池，简单来说就是对医院整体服务器做出系统的规划，从计算虚拟化、存储虚拟化、网络虚拟化、应用虚拟化的角度实现高性能技术架构[2]，将闲置和非重要的单台服务器利用虚拟化技术整合在一起，使医院信息系统的运行更有效、更节能，管理方式更便捷，真正做到整合资源，按需分配。

2 虚拟化技术及Hyper-V平台介绍

2.1 服务器虚拟化

服务器虚拟化就是将服务器物理资源抽象成逻辑资源，让一台服务器变成几台甚至上百台相互隔离的虚拟服务器[3]，不再受限于物理上的界限，是服务器整合、实现快速资源调配的主流技术[4]，可提高资源的利用率，简化系统管理，让IT对业务的变化更具适应力。

2.2 虚拟化技术Hyper-V简介

基础设施也是服务[5]，Hyper-V设计的目的是为广大用户提供更为熟悉以及成本效益更高的虚拟化基础设施软件，这样可以降低运作成本、提高硬件利用率、优化基础设施并提高服务器的可用性。Hyper-V采用微内核架构，兼顾了安全性和性能的要求。Hyper-V底层的Hypervisor运行在最高的特权级别下，微软将其称为ring -1(Intel则将其称为root mode)，而虚拟机的操作系统内核和驱动运行在ring 0，应用程序运行在ring 3下，这种架构不需要采用复杂的BT(二进制特权指令翻译)技术，可以进一步提高安全性[6]。服务器虚拟化技术主流厂商还包括Vmware的Vsphere和Xen公司的Xenserver等产品。考虑到目前所处环境主要是微软Windows Server2008R2+SQL Server2005，因此选用微软系统自带的Hyper-V可以保证系统间的无缝连接以及底层硬件的天然支持。

3 虚拟化服务器资源池基础架构

3.1 医院现有服务器使用评估

目前医院使用的服务器硬件性能较好，但造成大量的资源浪费，传统烟囱式的架构方式使新上线的系统无法使用空闲资源，而退下来的老服务器也得不到有效利用[7]。以上海交通大学附属第六人民医院为例，医院主要业务系统的物理服务器简要配置及使用情况，见表1。考虑到对于核心业务系统，马上对其服务器进行虚拟化有一定风险，且必须保证核心业务系统运行的资源冗余，因此还是以单台物理机为主，暂不进行虚拟化。选择将非核心业务信息系统办公平台(OA)以及部分闲置老核心服务器纳入资源池，这样首先可以保证无新设备采购费用，未来如需拓展，虚拟化技术的可扩展性保证了只需简单购买设备加入原有资源池继而分配资源便可。

表1 上海交通大学附属第六人民医院现有服务器情况汇总

3.2 服务器虚拟化架构

选择部分业务物理服务器、存储及部分达到虚拟化要求的闲置服务器组成虚拟化资源池平台。将10个虚拟化服务器整合到4台资源机节点上，并且不重用任何硬件。详细架构,见图1,虚拟机资源分配,见表2。同时将OA的数据库服务器、邮件服务Exchange服务器配置为高可用，一旦出现故障，可进行动态实时迁移，保证系统有效运行。

图1 服务器虚拟化架构

表2 虚拟机资源分配

4 虚拟化带来的效益

医院迫切需要搭建一个可持续发展的基础平台，既有利于数据安全和系统稳定，又能大幅度降低运营成本和硬件成本〔8〕。采用目前比较常用的技术评价标准(Total Cost of Ownership,TCO)来分析对比虚拟化实施前后医院服务器管理的效率优劣。首先通过表3可简单比较虚拟化技术使用前后的服务器情况，服务器利用率有较为明显的提升，单位时间内能节省近5 000 W的电力，大幅降低能源损耗、节约成本。同时也更加节约机架空间，医院可以更加合理安排已显臃肿的中心机房空间而无需耗费人力、物力、财力拓宽中心机房。以医院未来3年信息化规划作为参照，进行虚拟化前后的TCO比对,见表4。由于Hyper-V自带在Windows Server 2008中，所以只需购买正版服务器操作系统。

表3 虚拟化技术使用前后对比

表4 虚拟化技术使用后3年TCO预估对比

5 结语

我国医院信息化建设起步于20世纪70年代末[9]，在新一轮医改浪潮中医疗服务信息化将是必然趋势[10]。本文以上海交通大学附属第六人民医院为例，针对医院所面临的服务器管理现状，经过细致的研究规划测试，采用微软自带的虚拟化服务器管理平台Hyper-V，首先将能够移植的非核心OA系统和部分业务子系统迁移到虚拟化资源池，有效减少医院信息化对于硬件的盲目投入，大大提高了整体信息化的集成度，方便信息科对服务器给予更有效的管理和分配，提高信息化平台的可用性和可持续性，降低业务系统的上线时间，节省信息化的运维成本，对未来医院信息化是一项有益的探索。

1 李铁.虚拟化技术在医疗信息化平台中的应用[J].中国卫生信息管理，2013,10(2):171-176.

2 郑西川，孙宇,于广军，等.基于物联网的智慧医疗信息化10大关键技术研究[J].医学信息学杂志，2013，34(1)：13-14.

3 金海.计算系统虚拟化：原理与应用[M].北京：清华大学出版社，2008.

4 高时超.上海电信NOC统一资源池和云桌面的规划与建设[D].上海：上海交通大学,2012.

5 王鹏.走进云计算[M].北京：人民邮电出版社，2009.

6 MicroSoft.Hyper-V[EB/OL]. [2014-01-10].http://technet.microsoft.com/library/hh831531.aspx.

7 沈碧飞.利用虚拟化技术构建医院数据中心[J]. 医学信息学杂志，2014，35(1)：22-25.

8 石磊.服务器虚拟化技术在数据中心建设中的应用[J].医学信息学杂志，2012，33(12)：29-31.

9 王佳.医院信息化建设实践中问题的探讨[J].医学信息学杂志，2013,34(3):20-21.

10 胡新平，张志美，董建成.基于云计算理念与技术的医疗信息化[J].医学信息学杂志，2010，31(3)：9-10.

Construction of Virtual Server Resource Pool Based on Hyper-V in Large Hospital

XUYou-hao,

SixthPeople'sHospitalAffiliatedtoShanghaiJiaotongUniversity,Shanghai200233,China

The paper briefly introduces the virtualization technology and Hyper-V platform, taking Sixth People's Hospital Affiliated to Shanghai Jiaotong University as an example, it evaluates the application status of current server and constructs virtual server resource pool based on Hyper-V, analyzes the benefits brought to hospital by virtualization, points out that virtualization could improve usability of the platform and reduce the operation and maintenance cost.

Hyper-V virtualization; Hospital informatization； Unified resource pool

2014-09-28

徐有浩，初级职称。

R-058

A 〔DOI〕10.3969/j.issn.1673-6036.2015.01.007