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淺論醫(yī)院信息管理系統(tǒng)中虛擬技術(shù)的應(yīng)用論文
利用虛擬技術(shù)可以將一臺物理機劃分為多個虛擬主機，當不同的用戶使用或者運行不同的應(yīng)用程序時，每個虛擬機都有一套各自專屬的虛擬硬件，用來加載各自的操作系統(tǒng)，運行相應(yīng)的應(yīng)用程序。各虛擬機的運行和管理與一臺物理主機幾乎完全相同，均可獨立享有自己的用戶、系統(tǒng)函數(shù)庫、訪問權(quán)限、網(wǎng)絡(luò)地址、應(yīng)用程序以及配置文件等。
1、醫(yī)院應(yīng)用信息系統(tǒng)存在的問題
應(yīng)用系統(tǒng)及服務(wù)器數(shù)量眾多，軟硬件資源無法實現(xiàn)動態(tài)調(diào)配，資源浪費嚴重。很多業(yè)務(wù)系統(tǒng)的軟件架構(gòu)和運行環(huán)境各不相同，對服務(wù)器的配置要求也不相同，為減少各系統(tǒng)的相關(guān)影響，保證其獨立性， 就需要將各系統(tǒng)相互隔離，通常采用的辦法是采用一個物理服務(wù)器只運行單個應(yīng)用， 造成資源浪費，某些服務(wù)器的負載多數(shù)時候只有30%左右，另一些服務(wù)器卻硬件資源嚴重不足。由于物理服務(wù)器之間彼此獨立隔離，閑置資源無法實現(xiàn)動態(tài)調(diào)配和充分利用。另外由于一些重點應(yīng)用系統(tǒng)穩(wěn)定性、安全性要求較高，還采用了雙機熱備技術(shù)，也增加了服務(wù)器數(shù)量。以上情況都會造成硬件及運行成本提高、管理及維護難度增大，而且導(dǎo)致電力、制冷壓力大、機房空間飽和等一系列問題。
醫(yī)院業(yè)務(wù)的特殊性對信息系統(tǒng)的業(yè)務(wù)連續(xù)性、各種軟硬件故障響應(yīng)速度的要求很高，而龐大雜亂的物理服務(wù)器集群難以達到相應(yīng)要求。醫(yī)院的HIS、 PACS、電子病歷等系統(tǒng)是在信息化建設(shè)過程中的不同時期分批建成的，各系統(tǒng)分散在不同的物理服務(wù)器上，這種分散式布局和存儲架構(gòu)造成運營維護不便、備份方案復(fù)雜;發(fā)生災(zāi)難時需重新安裝服務(wù)器、配置運行環(huán)境，恢復(fù)周期長。
2、虛擬技術(shù)在醫(yī)院的應(yīng)用
2.1虛擬化架構(gòu)設(shè)計
1)虛擬化主機程序的設(shè)計：虛擬化主機程序是整個系統(tǒng)虛擬化架構(gòu)的基礎(chǔ)及核心部分，其采用的軟件技術(shù)基于底層硬件系統(tǒng)，直接在物理服務(wù)器裸機上安裝虛擬化主機程序，然后再創(chuàng)建出滿足各種應(yīng)用的虛擬服務(wù)器。
2)存儲系統(tǒng)的設(shè)計：在虛擬化架構(gòu)的服務(wù)器系統(tǒng)中，由磁盤文件與配置文件兩部分共同構(gòu)成了虛擬服務(wù)器，這些文件有本地存儲和共享存儲兩種類型，存放于數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)中的虛擬存儲空間內(nèi)。
3)集中管理平臺的設(shè)計：為高效管理虛擬化架構(gòu)系統(tǒng)，并更好的監(jiān)控其性能，設(shè)計搭建專門平臺用以集中管理所有安裝了虛擬化主機程序的服務(wù)器，該平臺需在中心機房獨立配置一臺集中管理獨立服務(wù)器。通過該平臺，共享數(shù)據(jù)存儲配合虛擬化主機程序可以實現(xiàn)許多高級功能，例如虛擬服務(wù)器故障切換與動態(tài)遷移、虛擬資源的動態(tài)調(diào)度與分配等。在相互連接構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)的物理服務(wù)器之間，該平臺還可以通過共享存儲設(shè)備，進而共享各服務(wù)器的硬件資源，實現(xiàn)資源的動態(tài)調(diào)度與分配;管理平臺還能對中心機房進行不間斷地實時監(jiān)測，甚至可以在出現(xiàn)硬件故障和問題，或各物理服務(wù)器任務(wù)量差異過大時，實現(xiàn)故障機上的或負載過大的虛擬服務(wù)器跨物理服務(wù)器動態(tài)遷移，實現(xiàn)自動化的故障切換和負載均衡。
2.2虛擬化的實施
1)存儲整合：采用SAN(Storage Area Network，存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò))存儲架構(gòu)。組建SAN后，將所有存儲資源進行整合，優(yōu)化成一個存儲池，可實現(xiàn)服務(wù)層中的物理服務(wù)器與虛擬服務(wù)器同時對不同陣列上的磁盤空間進行訪問，從而避免了因存儲設(shè)備相互獨立造成的不可共享等問題。在此基礎(chǔ)之上，還可將不同陣列上的存儲空間進行整合，供同一臺虛擬服務(wù)器使用，從而在存儲級別實現(xiàn)資源整合與優(yōu)化。
2)服務(wù)器整合：物理服務(wù)器的虛擬化整合，采用VMware公司的vsphere套件進行。首先進行分類整理，利用性能較好的服務(wù)器作為虛擬平臺服務(wù)器，并安裝配置VMware公司出品的虛擬架構(gòu)套件vsphere，經(jīng)過相應(yīng)的配置，就可以在單個物理服務(wù)器上生成多臺相互獨立的虛擬服務(wù)器。在每臺虛擬服務(wù)器上，都可以安裝配置各不相同、獨立運行的操作系統(tǒng)，運行各種應(yīng)用軟件，實現(xiàn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的整合。利用與物理機連接的SAN存儲，還能為每一臺虛擬服務(wù)器分配諸如計算和存儲等各種資源。
3)應(yīng)用擴展：基礎(chǔ)架構(gòu)虛擬化整合完畢后，可以獲得靈活快捷的應(yīng)用擴展，各種應(yīng)用不需重新進行安裝部署，就能夠直接對其進行計算、存儲資源的擴展。并且當基礎(chǔ)計算或存儲資源難以滿足需求時，只需購買新的服務(wù)器或SAN陣列，并將其加入現(xiàn)有虛擬服務(wù)器群集或者SAN網(wǎng)絡(luò)就可增加計算、存儲資源，滿足不斷增長的應(yīng)用需求。
2.3運用虛擬技術(shù)的優(yōu)點
1)高效整合和充分利用資源：美國能源部的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，電力資源輸送到數(shù)據(jù)中心后，大部分被消耗在照明、冷卻、監(jiān)控等設(shè)備上，信息設(shè)備所使用的平均只有45%左右;而這其中大部分又被用于內(nèi)存、硬盤和風(fēng)扇等，只有30%被CPU使用。而CPU很多時候又處于閑置狀態(tài)，平均負載只有 5%～20%。在這個前提下，若一臺服務(wù)器僅僅就只部署一個業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，必然會導(dǎo)致能源、軟硬件、資金等資源的大量浪費。通過虛擬化技術(shù)，利用強大的虛擬化架構(gòu)，能夠在一臺物理服務(wù)器上構(gòu)建多個虛擬服務(wù)器，或把多個分散的物理服務(wù)器整合為一個邏輯虛擬服務(wù)器，從而實現(xiàn)對多個操作系統(tǒng)和應(yīng)用服務(wù)的高度整合。虛擬化整合之后，還可以按實際需求自動進行資源調(diào)配，從而實現(xiàn)資源利用最大化，大幅提升服務(wù)器硬件資源的平均利用率。采用虛擬化技術(shù)還可以縮減醫(yī)院在硬件采購中的開支，并大幅減少物理服務(wù)器的配置數(shù)量。綜上所述，虛擬技術(shù)的采用，不僅能夠大大的降低能源消耗，更能為醫(yī)院節(jié)約大筆資金和機房空間。
2)動態(tài)遷移超強容錯：由于醫(yī)療行業(yè)的極其特殊性，某些重要服務(wù)的短暫中斷也會導(dǎo)致極其嚴重的后果，這是必須要杜絕出現(xiàn)的。然而傳統(tǒng)服務(wù)器通常需要幾天的籌備期以進行硬件維護，維護窗口期還另外需要數(shù)小時，且由于硬件故障導(dǎo)致的非計劃停機也無法避免。而采用虛擬化技術(shù)后，可以根據(jù)需要在服務(wù)器群集中創(chuàng)建安裝部署不同系統(tǒng)和應(yīng)用的主從虛擬機，能夠在發(fā)生故障的時候自動進行動態(tài)遷移，將整個服務(wù)無縫轉(zhuǎn)移到無故障的物理服務(wù)器上，從而能在不中斷業(yè)務(wù)的前提下，對出現(xiàn)故障的服務(wù)器和硬件進行維護，在維護過程中用戶絲毫不會受到任何影響，既能降低管理維護工作量，又大大提高系統(tǒng)運行連續(xù)性。運用虛擬技術(shù)之后所獲得的高連續(xù)可用性能夠為醫(yī)療行業(yè)的特殊應(yīng)用需求提供可靠保障，是傳統(tǒng)服務(wù)器所無法比擬的。
3)集中管理平臺實現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)維護與管理 管理控制平臺通過友好可視、功能強大的界面，不僅可以對物理服務(wù)器及各虛擬機的運行情況進行實時監(jiān)控，還能方便地對系統(tǒng)中的全部虛擬資源進行管理、部署以及維護。通過配置文件和模板，可以快速將主機的標準化配置和虛擬機模板批量部署在需要的物理服務(wù)器和虛擬機上。動態(tài)資源分配能根據(jù)預(yù)先定義的調(diào)配規(guī)則和業(yè)務(wù)需求的變化，在互聯(lián)互通的虛擬機之間動態(tài)智能調(diào)配資源，并合理調(diào)整優(yōu)先級，實現(xiàn)內(nèi)置負載的智能平衡，高度的自我管理和優(yōu)化。分布式的優(yōu)化電源管理通過動態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)資源和能量消耗，可以實現(xiàn)工作負載的優(yōu)化整合，既確保服務(wù)達到要求，又減少能耗，節(jié)約資金。在整合服務(wù)器的同時，虛擬化還提供管理工具，能夠減少管理維護人員在以太網(wǎng)路、電線網(wǎng)絡(luò)以及軟硬件維護等方面的工作量，使其節(jié)省出更多的時間和精力，用于推動工作創(chuàng)新和業(yè)務(wù)增長，為醫(yī)院帶來實際的效益。
3、結(jié)語
未來醫(yī)院的信息化建設(shè)，“虛擬化”必將是大勢所趨。虛擬化技術(shù)能夠幫助醫(yī)院提高資源利用率，可進行多種異構(gòu)信息系統(tǒng)的有效整合，提升資源調(diào)配和管理靈活性、且節(jié)能環(huán)保，已成為信息化技術(shù)發(fā)展的一項具有戰(zhàn)略意義的新技術(shù)。構(gòu)建高效、高可控的虛擬化信息系統(tǒng)應(yīng)用基礎(chǔ)架構(gòu)和虛擬化集中管理平臺，可使醫(yī)院掌握信息系統(tǒng)發(fā)展的主動權(quán)。引入虛擬化技術(shù)，構(gòu)建系統(tǒng)資源池，實現(xiàn)信息系統(tǒng)資源的按需分配和動態(tài)共享，是未來實現(xiàn)云計算的基礎(chǔ)。
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