周毅

湘潭市中心醫(yī)院 信息科，湖南 湘潭411100

虛擬化平臺(tái)在醫(yī)院放射科的應(yīng)用

周毅

湘潭市中心醫(yī)院 信息科，湖南 湘潭411100

我院于2015年對(duì)放射科信息系統(tǒng)進(jìn)行了升級(jí)改造，引入了虛擬化平臺(tái)。本文對(duì)虛擬化平臺(tái)硬件和軟件環(huán)境的搭建、虛擬機(jī)的布署、平臺(tái)特點(diǎn)及實(shí)際應(yīng)用效果進(jìn)行了闡述，并與改造前的系統(tǒng)進(jìn)行了比較，總結(jié)了其在提高資源利用率、保持業(yè)務(wù)連續(xù)性、容災(zāi)等方面的優(yōu)點(diǎn)。

醫(yī)院信息系統(tǒng)；放射信息系統(tǒng)；虛擬化平臺(tái)；PACS

0 前言

我院是本地區(qū)唯一的一家三甲綜合醫(yī)院，于2005年開始在放射科進(jìn)行信息化建設(shè)，建立起了放射信息系統(tǒng)（RIS），醫(yī)學(xué)影像存檔與通訊系統(tǒng)（PACS）。經(jīng)過10年的發(fā)展，放射科的業(yè)務(wù)量大幅增長(zhǎng)，儀器設(shè)備也不斷地更新?lián)Q代，2005版的信息系統(tǒng)及硬件已經(jīng)不能滿足放射科現(xiàn)在的工作需要。為此，我院決定對(duì)放射科信息系統(tǒng)進(jìn)行全面的升級(jí)換代。

當(dāng)今的醫(yī)院信息化建設(shè)都以高性能、高可用性和冗余容災(zāi)為目標(biāo)。為實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)，我科室和放射科一起進(jìn)行了雙機(jī)熱備和虛擬化[1]平臺(tái)兩個(gè)方案的探討。由于2011年我院醫(yī)院信息系統(tǒng)（HIS）建立了IBM小型機(jī)雙機(jī)熱備，所以醫(yī)院從整體上考慮近兩年信息化發(fā)展的動(dòng)態(tài)和新技術(shù)，參照沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合放射科本身的業(yè)務(wù)特點(diǎn)，決定啟用虛擬化平臺(tái)建設(shè)方案。

1 虛擬化平臺(tái)的搭建

我院引進(jìn)3臺(tái)IBM X3850 X5機(jī)架式服務(wù)器用于虛擬機(jī)平臺(tái)（VMware Platform）[2]，Brocade300E作為存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)（SAN Switch）。虛擬化軟件采用當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的VMware vSphere 5.5，該軟件直接安裝于計(jì)算機(jī)硬件平臺(tái)之上，作為硬件和虛擬機(jī)操作系統(tǒng)的中間層，打破了原有物理資源之間的隔斷，把物理資源轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嬞Y源，最大限度地提高物理資源的利用率[3]。vSphere（虛擬硬件裝置）主要組件包括ESXi，將其分別安裝在3臺(tái)IBM X3850 X5上，以便能夠?qū)⑽锢碇鳈C(jī)的CPU資源、內(nèi)存資源、存儲(chǔ)資源等虛擬成多個(gè)虛擬機(jī)[4]資源；vSphere Client，將其安裝在局域網(wǎng)的另外1臺(tái)Windows2008 Server服務(wù)器上，作為連接到vCenter Server和ESXi主機(jī)[5]的工具；vCenter Server作為管理虛擬化環(huán)境的數(shù)據(jù)中心。通過vSphere Client創(chuàng)建數(shù)據(jù)中心，在ESXi-1、ESXi-2、ESXi-3組成的集群上分別創(chuàng)建Dc、Pacsweb、vCenter、Ris、Pacs、Selfprint 6臺(tái)虛擬機(jī)，并分配相應(yīng)的CPU資源、內(nèi)存資源、存儲(chǔ)器資源以及網(wǎng)絡(luò)訪問類型。其中最消耗資源的PACS應(yīng)用，分配給16個(gè)CPU和32 G的內(nèi)存，最小的應(yīng)用Dc分配給2個(gè)CPU和8 G內(nèi)存。分配完資源后，在6臺(tái)虛擬機(jī)上安裝操作系統(tǒng)Windows2008 Server R2、應(yīng)用程序和VMware Tools增強(qiáng)工具包。搭建完成的虛擬化架構(gòu)，見圖1。

圖1 虛擬化平臺(tái)架構(gòu)圖

2 虛擬化平臺(tái)的特點(diǎn)及應(yīng)用效果

虛擬化的特點(diǎn)之一就是將物理資源的利用率最大化。按照傳統(tǒng)的方法，一般是有多少個(gè)應(yīng)用就配置多少個(gè)服務(wù)器[6]，如果加上冗余容災(zāi)的規(guī)劃還需再添加若干服務(wù)器。應(yīng)用虛擬化平臺(tái)，不但可以節(jié)約服務(wù)器的數(shù)量、機(jī)柜的數(shù)量、UPS和電能，而且改善了以往服務(wù)器資源利用率不高和不平衡的情況。參照以往應(yīng)用對(duì)資源的消耗，在ESXi-1上分配了Dc虛擬機(jī)、Selfprint和vCenter（虛擬化產(chǎn)品）；在ESXi-2上分配了Pacs和Pacsweb；在ESXi-3上分配了Ris。ESXi-1內(nèi)存使用量大約維持在44%，ESXi-2內(nèi)存使用量大約維持在48%，ESXi-3內(nèi)存使用量大約維持在25%。這樣分配是考慮一旦3臺(tái)主機(jī)有任意一臺(tái)出現(xiàn)物理故障甚至宕機(jī)，其它的虛擬機(jī)都可直接在線遷移[7]至另外的主機(jī)上，將來如果還有應(yīng)用需要加載，可以在ESXi-3上創(chuàng)建虛擬機(jī)和分配資源。虛擬化的第二大特點(diǎn)即為熱遷移。實(shí)際應(yīng)用中，為了驗(yàn)證其特點(diǎn)，將ESXi-2上的最為繁忙和消耗資源的PACS虛機(jī)遷移至ESXi-3上，整個(gè)遷移過程使用ping命令，從遷移開始至結(jié)束的過程中，出現(xiàn)了非常短暫的中斷現(xiàn)象，大約丟失了5個(gè)左右的數(shù)據(jù)包，放射科的工作站幾乎沒有察覺到變化。通過真實(shí)環(huán)境下的測(cè)試，證明了虛擬化技術(shù)確實(shí)為應(yīng)用服務(wù)的高可用性提供了強(qiáng)有力的保障。通過操作vSphere Client，還可以將虛擬機(jī)存為模板，將當(dāng)前虛擬機(jī)的正常運(yùn)行狀態(tài)存為快照實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)恢復(fù)，甚至可以克隆[8]虛擬機(jī)以實(shí)現(xiàn)新服務(wù)器及應(yīng)用的快速部署。

3 虛擬機(jī)較傳統(tǒng)部署的優(yōu)勢(shì)

3.1 易于移動(dòng)和復(fù)制

虛擬機(jī)的實(shí)質(zhì)就是存儲(chǔ)在主機(jī)上的文檔，虛擬機(jī)的所有配置封裝在文件中，不依賴于物理硬件。虛擬機(jī)遷移的過程其實(shí)就把這些文檔從一臺(tái)服務(wù)器復(fù)制到另一臺(tái)服務(wù)器并重新加載的過程。相比較以前部署服務(wù)器要先安裝操作系統(tǒng)再安裝應(yīng)用程序的過程，具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)，極大地提高了響應(yīng)速度。

3.2 易于整合和管理

醫(yī)院的信息系統(tǒng)涉及到不同類型的服務(wù)，有的服務(wù)可能部署在Windows平臺(tái)上，而有的服務(wù)部署在UNIX平臺(tái)上。而虛擬化優(yōu)勢(shì)在于虛擬機(jī)之間的相互隔離[9]，主機(jī)上可同時(shí)存放不同操作系統(tǒng)的多個(gè)虛擬機(jī)，且不受硬件變化的影響，從而使虛擬化的整合能力大大提高。虛擬化通過管理資源，提供可視化的界面，直觀且易于理解，方便操作，為其將來的廣泛應(yīng)用打下了基礎(chǔ)。

3.3 融入云運(yùn)算

安裝后即創(chuàng)建一個(gè)虛擬基礎(chǔ)架構(gòu)，VM主機(jī)在此基礎(chǔ)架構(gòu)中運(yùn)行，VMware vCloud Director（虛擬云基礎(chǔ)架構(gòu)工具）可創(chuàng)建云運(yùn)算環(huán)境，通過VMware云運(yùn)算，可以在私有云或公共云中運(yùn)行虛擬機(jī)，滿足大型的業(yè)務(wù)需求，可見虛擬化是當(dāng)今信息化發(fā)展的一個(gè)方向。

4 結(jié)論

自虛擬化平臺(tái)在我院的放射科建成以來，一直穩(wěn)定運(yùn)行中。目前放射科新引進(jìn)了3.0T菲利普核磁共振儀，加上之前的1.5T西門子核磁儀，16排和64排2臺(tái)CT機(jī)，所有的普放DR設(shè)備和床旁攝片機(jī)均接入了虛擬化平臺(tái)上的PACS和RIS系統(tǒng)，并且還在排隊(duì)登記處加上了自助膠片打印機(jī)，門診病人可以利用打印條碼在自助打印機(jī)上掃描打印所需的膠片。放射科信息系統(tǒng)經(jīng)過此次升級(jí)換代，使我院放射科的信息化水平向前邁出了一大步。利用虛擬化技術(shù)，很好地保持了信息系統(tǒng)業(yè)務(wù)的連續(xù)性[10-11]，消除了以前計(jì)劃內(nèi)的維護(hù)停機(jī)；虛擬化的災(zāi)難恢復(fù)方案也有效地應(yīng)對(duì)了計(jì)劃外停機(jī)，由此提高了放射科工作人員的工作效率，同時(shí)也為病人提供了更加高效的服務(wù)。在今后的工作當(dāng)中，我們還將根據(jù)醫(yī)院信息化發(fā)展的需要，對(duì)虛擬化平臺(tái)不斷地進(jìn)行資源優(yōu)化，以期達(dá)到更好的效果。

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Application of the Virtualization Platform in the Radiology Department in the Hospital

ZHOU Yi
Information Department, Xiangtan Central Hospital, Xiangtan Hunan 411100, China

In 2015, the radiology information system in our hospital was upgraded. Meanwhile, the virtualization platform was introduced. This paper describes the construction of hardware and software environment of the virtualization platform, deployment of virtual machine, features of the virtualization platform and its effect in the practical application, as well as comparing with the before modification system and summarizing the advantages of the virtualization platform in increasing resource utilization rate, maintaining the consistency of performance, increasing capacity in disaster recovery, and others.

hospital information system; radiology information system; virtualization platform; picture archiving and communication system

TP391.9

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2016.01.025

1674-1633(2016)01-0089-02

2015-06-01

2015-06-10

本文作者：周毅，高級(jí)工程師，主要從事數(shù)據(jù)庫、軟件開發(fā)及網(wǎng)絡(luò)維護(hù)工作。

作者郵箱：cmd_ocp2015@163.com