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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(jī)劃分為多個虛擬主機(jī)，當(dāng)不同的用戶使用或者運(yùn)行不同的應(yīng)用程序時，每個虛擬機(jī)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(yùn)行相應(yīng)的應(yīng)用程序。各虛擬機(jī)的運(yùn)行和管理與一臺物理主機(jī)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(yán)重。很多業(yè)務(wù)系統(tǒng)的軟件架構(gòu)和運(yùn)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(yùn)行單個應(yīng)用， 造成資源浪費，某些服務(wù)器的負(fù)載多數(shù)時候只有30%左右，另一些服務(wù)器卻硬件資源嚴(yán)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(jī)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(yùn)行成本提高、管理及維護(hù)難度增大，而且導(dǎo)致電力、制冷壓力大、機(jī)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(dá)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(yùn)營維護(hù)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(yùn)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(jī)程序的設(shè)計：虛擬化主機(jī)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(jī)上安裝虛擬化主機(jī)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(jī)程序的服務(wù)器，該平臺需在中心機(jī)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(jī)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(jìn)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(jī)房進(jìn)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(jī)上的或負(fù)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(fù)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)行。首先進(jìn)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(yùn)行的操作系統(tǒng)，運(yùn)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(jī)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(kuò)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(kuò)展，各種應(yīng)用不需重新進(jìn)行安裝部署，就能夠直接對其進(jìn)行計算、存儲資源的擴(kuò)展。并且當(dāng)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(yùn)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(fù)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(qiáng)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(jìn)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(jī)房空間。
2)動態(tài)遷移超強(qiáng)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(yán)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(jìn)行硬件維護(hù)，維護(hù)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(jī)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(jī)，能夠在發(fā)生故障的時候自動進(jìn)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(jìn)行維護(hù)，在維護(hù)過程中用戶絲毫不會受到任何影響，既能降低管理維護(hù)工作量，又大大提高系統(tǒng)運(yùn)行連續(xù)性。運(yùn)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(hù)與管理 管理控制平臺通過友好可視、功能強(qiáng)大的界面，不僅可以對物理服務(wù)器及各虛擬機(jī)的運(yùn)行情況進(jìn)行實時監(jiān)控，還能方便地對系統(tǒng)中的全部虛擬資源進(jìn)行管理、部署以及維護(hù)。通過配置文件和模板，可以快速將主機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)化配置和虛擬機(jī)模板批量部署在需要的物理服務(wù)器和虛擬機(jī)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(jī)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(fù)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(fù)載的優(yōu)化整合，既確保服務(wù)達(dá)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(hù)人員在以太網(wǎng)路、電線網(wǎng)絡(luò)以及軟硬件維護(hù)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(jìn)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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