■ 查佳凌唐獻(xiàn)江蘇 煒萬江生吳 韜

南疆醫(yī)院信息虛擬化技術(shù)應(yīng)用的初步實(shí)踐

■ 查佳凌①②唐獻(xiàn)江①蘇 煒①萬江生①吳 韜①②

信息系統(tǒng) 虛擬化 瘦客戶端

醫(yī)院發(fā)展離不開信息化，醫(yī)院信息系統(tǒng)的應(yīng)用越來越復(fù)雜，醫(yī)院整體業(yè)務(wù)對信息系統(tǒng)的依賴程度也越來越高。衛(wèi)生援疆為喀什地區(qū)帶來上海乃至國際領(lǐng)先的技術(shù)，其中醫(yī)院虛擬化技術(shù)的應(yīng)用，能夠減輕南疆地區(qū)醫(yī)院信息化推進(jìn)過程中由于地廣人稀、交通不便、資源匱乏等因素帶來的影響，促進(jìn)醫(yī)院信息化實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展。

南疆地區(qū)大型綜合性醫(yī)院喀什地區(qū)第二人民醫(yī)院作為上海市對口援疆醫(yī)院，通過派駐上海優(yōu)秀的援疆醫(yī)療隊(duì)，不斷引進(jìn)上海先進(jìn)的技術(shù)和理念，近年來醫(yī)院在各個(gè)方面都取得了跨越式的發(fā)展。其中，醫(yī)院信息化發(fā)展的步伐更是不斷的加快。醫(yī)院各科室通過越來越多的學(xué)習(xí)與培訓(xùn)，對醫(yī)院信息化的要求不斷提高，對醫(yī)院信息系統(tǒng)的需求也越來越細(xì)化。而快速可靠的信息系統(tǒng)不僅提供最新最快的業(yè)務(wù)資料作為決策參考，在醫(yī)院數(shù)據(jù)運(yùn)營中的角色更不言而喻。采用先進(jìn)的虛擬化技術(shù)，搭建醫(yī)院虛擬化服務(wù)器架構(gòu)，可以有效解決傳統(tǒng)服務(wù)器管理中利用效率低下，擴(kuò)展性能差以及管理復(fù)雜與運(yùn)營維護(hù)成本高等問題。

1 醫(yī)院信息化基礎(chǔ)架構(gòu)現(xiàn)狀與需求

1.1 設(shè)備資源需合理利用

南疆地區(qū)的大型綜合性醫(yī)院信息系統(tǒng)存在數(shù)量較多的情況，應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)量通常都不低于30個(gè)，而服務(wù)器數(shù)量一般都會(huì)超過50臺(tái)，終端的臺(tái)式辦公電腦也一般在1000-2000臺(tái)之間。在常規(guī)IT基礎(chǔ)架構(gòu)下，隨著系統(tǒng)使用率的變動(dòng)，會(huì)造成服務(wù)器工作分配的不平均，部分服務(wù)器工作負(fù)載很重，而部分服務(wù)器工作負(fù)載很輕，服務(wù)器資源不能被合理、有效利用，服務(wù)器利用率僅為 5%-12%。伴隨著服務(wù)器數(shù)量劇增，每臺(tái)服務(wù)器一個(gè)應(yīng)用程序，服務(wù)器性能利用率低，每臺(tái)服務(wù)器無法充分發(fā)揮其全部性能。極低的資源利用率，造成了大量資源的浪費(fèi)[1]。

1.2 系統(tǒng)架構(gòu)需易管理

南疆地區(qū)地廣人稀、交通不便的客觀因素導(dǎo)致信息化推廣過程中設(shè)備運(yùn)輸、系統(tǒng)部署、維修管理的成本高、效率低。同時(shí)醫(yī)院信息系統(tǒng)架構(gòu)中，每個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)與其使用的基礎(chǔ)設(shè)施緊密捆綁，相互獨(dú)立，無法形成統(tǒng)一的管理平臺(tái)，配置、備份、容災(zāi)、恢復(fù)等大量工作都需要針對每個(gè)應(yīng)用分別實(shí)施。為提升信息化推進(jìn)效率與方便執(zhí)行和管理工作，需集中管理區(qū)域內(nèi)所有架構(gòu)臺(tái)式機(jī)、筆記本電腦、服務(wù)器等系統(tǒng)，包括部署、監(jiān)視和定義操作。要求縮短部署更新工作，實(shí)現(xiàn)操作自動(dòng)化（如自動(dòng)執(zhí)行災(zāi)難測試和恢復(fù)），實(shí)現(xiàn)資源統(tǒng)一調(diào)度，控制安全訪問等。

1.3 空間能耗需減負(fù)擔(dān)

現(xiàn)階段，采用常規(guī)的IT基礎(chǔ)架構(gòu)，設(shè)備數(shù)量較多，由此產(chǎn)生的能耗成本及安裝、維護(hù)和管理等成本巨大，造成醫(yī)院巨大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。為實(shí)現(xiàn)明顯的節(jié)能效益，有效控制成本，需在不影響現(xiàn)有業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)上，盡量減少設(shè)備的數(shù)量。由于各種應(yīng)用的增多，所購置的服務(wù)器在數(shù)量上和質(zhì)量上都已經(jīng)無法滿足應(yīng)用系統(tǒng)增長需求。為了保障工作的正常開展，必須要增加相應(yīng)數(shù)量的服務(wù)器，而日益增多的服務(wù)器增加了相當(dāng)大的服務(wù)器管理和維護(hù)工作量。但這些服務(wù)器擴(kuò)展靈活性差，且由于應(yīng)用系統(tǒng)對服務(wù)器計(jì)算能力和存儲(chǔ)能力需求的不斷提升，一般硬件在服役5年左右就需要升級換代，這種硬件設(shè)備的升級過程復(fù)雜、耗時(shí)多、易出問題。

1.4 系統(tǒng)業(yè)務(wù)需不停機(jī)

醫(yī)院需要7*24小時(shí)不間斷醫(yī)療服務(wù)。對于南疆地區(qū)的大型綜合性醫(yī)院，由于信息化建設(shè)人力資源的相對不足，學(xué)歷偏低，信息技術(shù)水平不高，處理緊急情況的能力相對較弱等原因，一旦系統(tǒng)停頓將會(huì)造成不可估量的損失。所以在IT基礎(chǔ)架構(gòu)的設(shè)計(jì)上，更需要考慮最大限度的實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)不停機(jī)，實(shí)現(xiàn)所有軟件應(yīng)用的高可用性，排除服務(wù)器的單點(diǎn)故障，在任何情況下都可安全地備份和遷移整個(gè)業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)而不會(huì)出現(xiàn)服務(wù)中斷的情況，以及能夠有效消除計(jì)劃內(nèi)停機(jī)，并可從計(jì)劃外故障中快速恢復(fù)，最大程度的縮短平均恢復(fù)時(shí)間。服務(wù)器容錯(cuò)功能不強(qiáng)，在應(yīng)用服務(wù)器出現(xiàn)故障或需要維護(hù)的情況下，所有連接該應(yīng)用服務(wù)器的客戶端都將無法正常工作，只有等待應(yīng)用服務(wù)器修復(fù)正?；蛑匦掳惭b一臺(tái)備用應(yīng)用服務(wù)器才能恢復(fù)客戶端的正常工作。系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)應(yīng)用服務(wù)器的負(fù)載均衡或故障轉(zhuǎn)移功能。當(dāng)應(yīng)用系統(tǒng)都由一臺(tái)服務(wù)器單獨(dú)提供服務(wù)時(shí)，存在單點(diǎn)故障，而如為每個(gè)非關(guān)鍵應(yīng)用都配置冗余服務(wù)器，又會(huì)帶來大量的資源浪費(fèi)，從成本上來說不切實(shí)際[2]。

1.5 終端桌面需保安全

常規(guī)的醫(yī)院信息系統(tǒng)軟件安裝在個(gè)人電腦端，因而醫(yī)療數(shù)據(jù)及病人的個(gè)人信息有泄露及丟失的風(fēng)險(xiǎn)。為盡可能的避免這種風(fēng)險(xiǎn)，需要采用更安全的技術(shù)，達(dá)到更輕松的屏蔽具有安全隱患的應(yīng)用程序，以及避免一個(gè)應(yīng)用程序的不穩(wěn)定導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)崩潰而重新安裝的情況[3]。

2 建設(shè)思路與方案

在虛擬化平臺(tái)設(shè)計(jì)和建設(shè)上，遵循著“兼容現(xiàn)有、滿足需求，具備擴(kuò)展”的原則。因此，對醫(yī)院現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行合理充分利用，并選用兼容現(xiàn)有系統(tǒng)的解決方案，進(jìn)行平臺(tái)設(shè)計(jì)與建設(shè)。新平臺(tái)性能不僅需要滿足目前醫(yī)院對信息化的需求，還需滿足在今后一段時(shí)間的擴(kuò)展需要，而且系統(tǒng)也為全新業(yè)務(wù)的擴(kuò)展預(yù)留充足的冗余系統(tǒng)資源。設(shè)計(jì)方案如下：在4臺(tái)4U PC服務(wù)器上部署Vmware ESXi主機(jī)虛擬化軟件，2臺(tái)2U PC服務(wù)器不加入虛擬化平臺(tái)，以部署實(shí)際生產(chǎn)業(yè)務(wù)中不支持虛擬化平臺(tái)的應(yīng)用。其中，i上運(yùn)行5-10臺(tái)虛擬機(jī)。虛擬機(jī)對應(yīng)的數(shù)據(jù)通過光纖傳輸存放在核心存儲(chǔ)設(shè)備上，保證數(shù)據(jù)安全性并提高了I/O性能。最后將一臺(tái)4U的服務(wù)器作為備份管理服務(wù)器實(shí)時(shí)備份ESXi及存儲(chǔ)上的核心數(shù)據(jù)至2U 磁帶庫，磁帶庫中的數(shù)據(jù)又可通過備份管理服務(wù)器還原虛擬機(jī)或存儲(chǔ)因各種原因丟失的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)所有虛擬化應(yīng)用的高可用性。

3 實(shí)踐成果

3.1 服務(wù)器虛擬化

服務(wù)器虛擬化實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用的高可用性。對于眾多運(yùn)行日常業(yè)務(wù)的應(yīng)用程序來說，虛擬化所提供的重啟和實(shí)施遷移的靈活性是對可用性性能的一個(gè)顯著提升。一臺(tái)虛擬機(jī)可以在發(fā)生故障后的數(shù)分鐘內(nèi)重啟，而一臺(tái)非虛擬機(jī)則可能會(huì)經(jīng)歷一個(gè)較長的停機(jī)時(shí)間。同時(shí)降低了IDC的空間占用，2臺(tái)4U的服務(wù)器替換了幾十臺(tái)共計(jì)占用100U以上空間的服務(wù)器，并且降低了信息人員的維護(hù)工作量，從維護(hù)幾十臺(tái)服務(wù)器到維護(hù)2-3臺(tái)服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排，大大降低了信息運(yùn)行成本。以4U服務(wù)器1000W功耗計(jì)算，每臺(tái)服務(wù)器運(yùn)行25臺(tái)虛擬機(jī)計(jì)算，每年節(jié)電情況如下：400W*25*365*50/1000-1000W*24*365*2/1000=157680度，以IDC PUE為2.5計(jì)算，節(jié)省制冷耗電：157680*1.5=236520度；以每節(jié)約一度電減少二氧化碳排放1千克計(jì)算，全年可以減少二氧化碳排放394噸。

3.2 桌面虛擬化

桌面虛擬化降低了終端的故障率。瘦客戶端由于沒有內(nèi)存、硬盤，功耗不足10W，故障率遠(yuǎn)低于電腦臺(tái)式機(jī)，降低了信息人員的維護(hù)工作量。瘦客戶端占用空間小，低功耗，低輻射，低散熱，大大優(yōu)化了辦公環(huán)境。而在移動(dòng)辦公與醫(yī)療上，醫(yī)生和護(hù)士不再受限于某臺(tái)電腦的性能和具體位置，由于桌面在服務(wù)器端存放，只需以自己身份登錄桌面終端，隨時(shí)隨地可以繼續(xù)未完成的工作。 同樣，桌面虛擬化也達(dá)到了節(jié)能減排的目的，降低了信息運(yùn)行成本[4]。

4 結(jié)束語

虛擬化技術(shù)的應(yīng)用可以提高醫(yī)院各種信息資源的利用率，產(chǎn)生更多的便捷和更好的效率，為醫(yī)院運(yùn)營維護(hù)的持續(xù)性保駕護(hù)航。網(wǎng)絡(luò)虛擬化能夠保護(hù)對光纖存儲(chǔ)的現(xiàn)有投資，降低數(shù)據(jù)中心的成本和復(fù)雜性，并簡化網(wǎng)絡(luò)管理。服務(wù)器虛擬化整合不僅在發(fā)達(dá)地區(qū)應(yīng)用廣泛，在南疆地區(qū)更能體現(xiàn)出明顯優(yōu)勢。比如在服務(wù)器利用率、提高資源管理效率、靈活擴(kuò)展以及實(shí)現(xiàn)零宕機(jī)、硬件維護(hù)升級等等。但在整合資源與節(jié)約成本的目的下，也不能忽視其風(fēng)險(xiǎn)的存在。在如何保證虛擬機(jī)文件的安全,如何安全備份降低數(shù)據(jù)丟失的風(fēng)險(xiǎn)等方面，更要設(shè)計(jì)出相應(yīng)的解決方案。隨著虛擬化技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，以及機(jī)構(gòu)對災(zāi)難恢復(fù)和業(yè)務(wù)連續(xù)性的日益重視，虛擬環(huán)境在架構(gòu)設(shè)計(jì)中會(huì)變得越來越普遍。

[1] 潘欣.服務(wù)器虛擬化技術(shù)在醫(yī)院信息系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].中國衛(wèi)生產(chǎn)業(yè),2013(1):124-125.

[2] Mladen A Vouk. Cloud Computing.Issue，Research and Implementations Information Technology[J] . Interfaces,2008, 23(26):31-40.

[3] 張軍峰.企業(yè)服務(wù)器虛擬化應(yīng)用平臺(tái)搭建及應(yīng)用研究[J].中國科技信息,2009(23):123-129.

[4] 李先鋒.三甲醫(yī)院虛擬化技術(shù)的研究與實(shí)踐[J].中國醫(yī)院,2012,16(2):12-14.

Preliminary practice of information virtualization technology in hospitals in southern Xinjiang

/ CHA Jialing, TANG Xianjiang, SU Wei, WANG Jiangsheng, WU Tao// Chinese Hospitals. -2015,19（7）：50-51

information system, virtualization, thin client

Informationization plays very important role in hospital development. The application of hospital information system is getting more and more complex, while the whole operation of hospital is increasingly depending on information system. The medical aiding for Xinjiang has brought Kashgar area leading technology in Shanghai and even in the world. The application of virtualization technology will promote leapfrog development of hospital information management, and mitigate the impacts due to vast area with sparse population, inconvenient traffic, lack of resources and other factors of southern Xinjiang during hospital informationization process.

's address：Kashgar the 2nd People's Hospital, No.1, Jiankang Road, Kashgar, 844000, Xinjiang Uygur Autonomous Region, PRC

2015-03-24］（責(zé)任編輯 郝秀蘭）

新疆維吾爾族自治區(qū)科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（201533105）；上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院人文社會(huì)科學(xué)創(chuàng)新研究培育項(xiàng)目（WK201307）

①新疆喀什地區(qū)第二人民醫(yī)院， 844000 新疆喀什地區(qū)喀什市健康路1號(hào)

②上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬新華醫(yī)院，200092 上海市控江路1665號(hào)

吳 韜：上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬新華醫(yī)院副院長，新疆喀什地區(qū)第二人民醫(yī)院院長、研究員、碩士生導(dǎo)師

E-mail：wutao@xinhuamed.com.cn