基于VMware技术的医院信息系统部署
时间：2021-04-07 07:56:50 来源：达达文档网 本文已影响 人 
打开文本图片集
摘要：介绍医院信息化的发展情况，分析并说明当前信息化存在的主要问题。通过对VMware虚拟化技术的分析与部署，将医院当前的服务器资源进行整合，使得现有资源更加有效的进行利用，提高了整体系统的可用性，增加了工作效率。
关键词：虚拟化；VMware；医院信息化
1医院规模
北京市隆福医院创立于1950年，随着医院规模的不断扩大，现已发展成以老年病治疗、康复为主要特色，集医疗、教学、科研、预防为一体的二级甲等综合性医院，现为一院三址。
2医院信息化现状
随着医院信息化的不断发展，信息系统规模也不断扩大，从最早的只有一套医院信息管理系统（HIS），随后又陆续上了电子病历系统（EMR）、实验室信息管理系统（LIS），以及合理用药、物资管理、网络管理等大大小小十几套系统，还有3个新系统：医学影像系统（PACS）、放射信息管理系统（RIS）以及体检管理系统，也将上线投入使用。应用系统的不断增加，各种程序应用也越来越复杂，随之产生的需求也越来越多。
医院一些重要的应用系统，如HIS、LIS等，为了保证其业务的持续运行，采用的是传统的双机热备方式。其他物理机为了避免多个应用运行可能导致的应用间的兼容性冲突，都是单独使用一台服务器。这就导致了服务器数量的急剧增加，不同系统的信息存储量日益庞大，电力系统的供应压力也日渐凸显，IT机房空间十分有限，服务器也比较分散，导致了运行管理难度大、系统可靠性低、缺乏有效的容灾备份措施、重要业务连续性没有保障等一系列问题。随着信息重要性的不断提高，使得现有系统已无法满足医院自身发展的需求。随着信息化的深入发展，医院的各信息系统的专业化、明细化成了一个大趋势[1]。
经过研究和分析，医院决定以虚拟化软件平台来搭建服务器框架，不仅可以提高安全性，还可解决因为机房面积小、空间不足、资源分配的不平衡，无法再进行应用系统平台搭建的难题。
3 VMware虚拟化技术
3.1虚拟化技术概述 虚拟化服务器是使用虚拟化软件在一台物理服务器上虚拟出一台或多台虚拟机，并复用物理机资源，多个虚拟机之间互不影响的同时运行，安装在服务器上的虚拟化软件被称为VMM（Visual Machine Monitor）。我们选用VMware系列产品作为医院的虚拟化服务器平台，它是一款相当成熟的软件产品。VMware可以虚拟出一整套完整的虚拟环境，包括CPU、内存、存储设备、I/O设备等，通过VMware vSphere的虚拟化平台解决方案，客户端可以通过远程连接到ESXi服务器上创建的多个虚拟机，同时对虚拟机的生命周期、备份、恢复、动态迁移等进行集中维护管理，对资源的运行状况进行可视化的监控，根据策略动态的分配IT资源。VMware的所有应用进程都是在虚拟化内核（VMkernel）上直接运行的，每个已开启的虚拟机都将在VMware中运行一个VMM。VMkernel对服务器的实际资源进行动态的分配，包括CPU时间、内存和存储设备，以及各种设备驱动器，如网卡和虚拟交换机等。
3.2 VMware的功能特性
3.2.1 vSphere Hypervisor 我们常称为ESXi，这是一种基于底层虚拟化管理程序体系结构。以往我们使用的VMware Workstation软件，它是依存于宿主主机之上的。ESXi则是完全安装在物理服务器之上，它可以在裸机上独立安装和运行，并且可以将物理服务器划分成多个虚拟服务器。每个虚拟机之间可以共享网络资源且同时运行。
3.2.2 VMware VMotion 在物理机运行当中，不可避免的会出现CPU，内存等利用率过高或过低的现象，导致物理机资源分配不均衡，这就需要在线迁移的技术。VMware VMmotion技术可以帮助实现这一过程，而且在迁移过程中不需要中断虚拟机的运行，迁移时间也非常短暂，用户完全感觉不到服务的中断，是软硬件升级，系统维护等操作时非常有力且有效的工具。
3.2.3 VMware High Availability（HA） HA技术是实现VMware虚拟机的高可用性。HA会监控集群内的物理主机并检测主机故障[2]，当一台物理机发生故障时，上面的虚拟机会自动转移到另外一台物理机上，这个过程是自动的，通常情况下会在几分钟内恢复虚拟机的运行。
3.2.4 VMware Distributed Resource Scheduler（DRS） VMware的分布式资源调度功能，该功能可以不间断的对物理机资源池的利用率进行监控，并根据预先设置的策略和方案平衡分配虚拟机的负载资源。如果某台服务器的负载较重，则DRS会自动的将此服务器上的部分虚拟机重新定位到负载较轻的服务器上去。
3.2.5 VMware Visual Center Server（vCenter） vCenter是对VMware vSphere环境的集中式管理平台，使得虚拟环境变得更加易于管理，一个管理员就可以管理几十甚至上百台虚拟机。vCenter可以部署到虚拟机上，也可以单独部署到一台服务器。单独一台运行虚拟机的服务器最低配置为至强级别CPU，8GB以上内存，可以支持同时20个远程连接，容纳10部ESXi服务器和大约100台虚拟机。
4虚拟环境的规划与部署
隆福医院部署4台物理服务器和一台存储设备，并通过2台光纤交换机的冗余连接来部署VMware虚拟化平台，另外还有两台利旧服务器用作镜像备份（见图1）。其中3台ESXI服务器选用的是IBM X3850 X6，硬件配置为4颗Intel Xeon E7-4809 1.90GHz六核处理器，128G内存，集成4端口千兆网卡，1块PCIE2端口网卡及1块双口HBA卡。服务器通过DRS解决方案创建群集，保持ESXI主机间虚拟机的负载平衡。另外一台采用利旧的IBM 3650 M3（4颗Intel Xeon E5640双核处理器，16G内存）服务器安装配置vCenter，考虑到目前只有3台ESXI服务器，十几台虚拟机，根据vCenter服务器最低配置要求，VCenter不会对今后的系统运行产生瓶颈。
3台IBM X3850 X6服务器上部署VMware vSphere环境，每台X3850 X6服务器通过FC HBA卡连接到2台光纤交换机，每个光纤交换机后端连接HDS 110存储，形成标准的SAN存储区域网络，整个虚拟化环境实现了HA/DRS、虚拟防火墙和备份恢复等高级功能。
每台X3850X6服务器都分两组上连到两台核心交换机。一组使用服务器集成千兆网卡的2个端口，作为管理网络；另一组使用PCIE网卡的2个端口，作为Vmotion网络，保证服务器与核心交换机之间的线路冗余。J1、J2分别表示集成网卡的1号口和2号口，P1、P2分别表示PCIE卡的1号口和2号口。每个网线都标记好相应的号码，通过号码能够查询对应的设备接。
在应用网络中，我们采用VMware P2V最佳实现方式，将软件converter代理安装于HIS、LIS等应用服务器中，在非工作时间段通过在线迁移方式，成功将物理机应用转换为虚拟机，为防止虚拟机出现应用问题，整合2台下架IBM 3650 M3作为HIS、LIS的应急备份服务器，并采用NAS和备份存储设备相结合的方式，轻松的将历史数据定期归档到备份存储上，以便长期保存或异地保存。
5 VMware虚拟化实施的应用效果
采用VMware服务器虚拟化技术，使得医院的IT资源有了更加有效的利用和整合，软件和硬件之间实现了资源共享，简化了运维管理的方式，具体表现在以下方面：
5.1显著提高了服务器的平均利用率。CPU利用率由原来的5%～15%提高到50%～70%，内存使用率也达到40%以上，每台物理机部署5～8个虚拟机，打破"一机一应用"的传统模式。
5.2大幅度降低在IT信息化设备上的能源消耗。在3台IBM X3850X6服务器上部署了原本需要近二十台服务器的十几个应用系统，实现了1：6的整合比，减少了服务器的数量，使现有IT能耗大幅降低，并且也大幅度降低相关信息化设备对于IT空间的需求。
5.3根据策略动态调整服务器资源，平衡服务器的应用负载。传统服务器平台应用计算的能力是有限的，而通过vSphere环境，基于SAN的共享存储，将所有资源进行整合，当一台虚拟服务器的应用计算能力不足或故障时，结合Vmware独立于硬件的虚拟机负载平衡及故障切换功能，大大提高了调配资源的灵活性和安全性。
5.4简捷易用的图文管理界面，运维难度大大降低。vSphere有一套非常强大且易用的运维管理界面，网络管理员通常在一个窗口下就可以对服务器和虚拟机进行管理和监控，或者部署新的虚拟机。vSphere提供了全面的功能，可以充分发挥虚拟化数据中心的优势并确保基础架构和应用实现最佳的性能、可用性和效率[2]。
6结论
通过部署VMware虚拟化技术，医院的信息管理系统有了进一步的增强，显著改善了服务器系统的组成结构，资源利用率有了明显的提高。虚拟化服务器技术整体提高了医院信息系统的安全性，充分发挥了设备性能，降低了管理难度[3]，确保了医院业务24 h不间断的运行，取得了很好的成效。
参考文献：
[1]缪一锋.医院虚拟化服务器部署[J].计算机应用与软件，2011，28（8）：206-208，259.
[2]邹得强，潘志强，吴庆斌.基于VMware虚拟化技术的医院信息系统建设[J].医学信息学杂志，2014，35（10）：22-25.
[3]刘海林.基于VMware的医院服务器虚拟化研究与实践[J].中国医学教育技术，2014，28（3）：302-304.编辑/孙杰
