某医院数据中心虚拟化的设计与实现

刘维怡　黄婕　王君

摘 要 随着信息化技术的发展和广泛应用，医疗行业在信息化的帮助下实现了生产力和生产效率的大幅提升，医疗行业的主体——医院所提供的医疗服务水平取得了巨大的进步。信息化技术的不断进步，使得数据中心在医院内部的地位越来越重要，数据中心的虚拟技术使用也日益受到关注。

关键词 数据中心 虚拟技术 网络 存储 服务器

中图分类号：R319；TP308 文献标识码：A

1课题研究背景

随着我国医疗卫生信息化迅速发展，医院为提高服务质量和运行效率，不断加强业务支持系统的建设。这些应用系统的建立总是要求数据中的IT基础设施不断扩展，经常需要增加服务器来支持新的应用系统。而且，随着医疗信息系统的逐步发展，各系统所需要的数据量，以及系统之间的信息交互，都呈几何级数的增长。这就使的数据中心在建设和发展过程中面临不少的问题：

兼容性差：在现实中，机房不可能只买一个厂商的设备，随着需求的不断增长和变化，在不同阶段需要购买不同厂商的设备。而不同的厂商之间的硬件兼容性问题，越来越突出。

管理和维护困难：快速增长的应用使得数据中心的服务器数量不断上升，而服务器的厂商不同，购买的型号也不同，或者服务器的操作系统不同，使得系统管理员面对的环境越来越复杂，很难实现统一的自动化管理。

运行成本高：数据中心机房随着业务和服务器数量的增加，其空间、机柜、设备、耗电量等随之也增加，运行成本迅速增加。

安全控制与数据备份困难：数据中心面对复杂的应用环境，不同的硬件平台与软件系统的结合，给系统的备份和恢复带来了困难。

2课题研究意义

大量的组织、单位、部门都建立有自己独享的数据中心，运行着自己的应用系统，作为公共医疗服务体系最重要的组成部分——医院，也不例外。最早进行信息化而且发展成熟的金融行业由于行业的限制，也没有实现数据中心整体虚拟化的案列。如何在医院的数据中心合理地使用各种虚拟技术，提高医院在公共医疗服务、医疗科学研究、医疗学科教学方面的应用水平和服务水平，是一个非常值得研究和面对的课题。

结合我国医院信息化的实际水平和现状，探讨如何合理地利用服务器虚拟技术、存储系统虚拟技术、网络系统虚拟技术，提高医院在公共医疗服务、医疗科学研究、医疗学科教学方面的应用水平和服务水平。通过虚拟技术发展历史、原理分析、技术要点分析、项目实践案例等方面的内容，详细地讨论虚拟技术的各种应用场景，为医院信息化的虚拟技术应用提供一个可以参考的实施方案。

3国内外研究现状

3.1 国外现状分析

在国外，应用在数据中心的虚拟技术已经研究和应用已经有一定基础，毕竟社会化的分工合作和人工成本的高企都从背后推动着数据中心虚拟技术的快速发展和普及应用。

单单是服务器虚拟技术同时会面临基于不同处理器架构的服务器虚拟技术：比如IBM公司基于Power系列处理器的服务器虚拟技术、HP公司基于Itanium系列处理器的服务器虚拟技术是有大量现存使用案例和发展空间，同时随着X86架构处理器64位、多核处理器技术和每瓦特性能的快速发展、提高，基于X86架构的服务器虚拟技术，在不同厂家的研发和普及之下，也大量地应用在各个行业之中。

3.2 国内现状及趋势

随着时代的发展，整个IT系统在医院的日常运维中占有非常重要的比重，对于IT系统的安全性要求非常高，对数据保护的等级也较高。在“十二五”期间，国家和省医疗主管部门对于医院信息化系统也提出更为严格的要求，尤其是全球的云计算数据中心的逐步兴建，也为我国医疗行业发展提供了许多可资借鉴的设计思想和成功案例，因此对于十二五期间的数据中心的建设，逐步转向虚拟化数据中心架构，降低数据中心总体拥有成本，是各级医院领导优先考虑的事情。受制于各个医院的资源和自身社会影响力，医院信息化部门没有足够的管理能力和技术能力合理地利用虚拟技术，提高医院在公共医疗服务、医疗科学研究、医疗学科教学方面的应用水平和服务水平。

医院数据中心之上运行着医院业务系统最主要的部分——业务数据处理，存储着仅此一份的业务数据，所有使用业务系统的人员都是数据中心的用户。所以，对服务器系统、网络系统、存储系统的科学化、合理化管理、建设、维护，才能保障业务系统的正常稳定运行。因此，急需对数据中心进行虚拟化的改造。虚拟技术的应用要求从业人员具有较高的综合技术水平，需要熟练掌握主机系统、存储系统、网络系统技术的技术及对应虚拟技术的技术。

4课题研究内容和组织结构

信息化技术说到底，就是利用机器代替人类进行计算、处理活动。早期的计算活动只能局限于计算机机房内部，随着应用面的不断扩大，有了在一个有限的范围内（比如大学校园、研究所、企业内部的建筑物内部）应用的“主机——终端”模式，直到美国的“ARPANET”项目出现，最终发展出“互联网计算”模式——扩大到只要有网络连接的任何地方都可以进行计算活动。

本人平时工作主要从事信息化项目，提供信息化系统整体解决方案，着重于数据中心的系统建设，有着丰富的项目经验，并且掌握了数据中心服务器系统、存储系统、网络系统建设的技术能力，尤其在服务器虚拟技术上有较好的研究和掌握。结合最近设计并实施的一个医院数据中心虚拟化项目，提出优化的虚拟技术设计和实现方法。

5主要研究的内容

由于本次项目案例是已经有数据中心在运营，计算架构、存储架构的建立不影响现有业务系统的运行，通过对医院现有的数据中心进行需求分析，本课题研究的主要内容如下：

5.1网络构架的实现

本文主要讨论网络访问的可靠性设计，包括：网络构架的物理设计、逻辑设计、IP地址设计、路由设计及交换设计。

5.2存储、计算架构的实现

建立冗余的SAN架构，接入物理服务器和各种存储系统，保证存储架构的稳定性和高效性。存储系统中的存储控制器是核心，所有的功能和性能都由控制器来承担。选择支持Active-Active工作模式控制器的存储系统是必须的，在存储厂家的Multipath软件或者是VMware vSphere存储API配合之下，能够提供存储读写操作的负载均衡功能，以及消除单个存储控制器故障对业务的停顿影响。选择支持VMware vSphere Storage API的存储系统，充分利用存储系统高性能处理能力，卸载计算架构虚拟技术的磁盘读写操作压力，达到提高数据中心整体高性能的目的。

5.3系统数据管理的实现

系统数据管理的主要内容：“生产VSP”和“容灾VSP”之间TrueCopy数据同步复制的容灾管理（启动、监控、停止等操作），容灾演练过程。