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淺論醫院信息管理系統中虛擬技術(shù)的應用論文
利用虛擬技術(shù)可以將一臺物理機劃分為多個(gè)虛擬主機，當不同的用戶(hù)使用或者運行不同的應用程序時(shí)，每個(gè)虛擬機都有一套各自專(zhuān)屬的虛擬硬件，用來(lái)加載各自的操作系統，運行相應的應用程序。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(hù)、系統函數庫、訪(fǎng)問(wèn)權限、網(wǎng)絡(luò )地址、應用程序以及配置文件等。
1、醫院應用信息系統存在的問(wèn)題
應用系統及服務(wù)器數量眾多，軟硬件資源無(wú)法實(shí)現動(dòng)態(tài)調配，資源浪費嚴重。很多業(yè)務(wù)系統的軟件架構和運行環(huán)境各不相同，對服務(wù)器的配置要求也不相同，為減少各系統的相關(guān)影響，保證其獨立性， 就需要將各系統相互隔離，通常采用的辦法是采用一個(gè)物理服務(wù)器只運行單個(gè)應用， 造成資源浪費，某些服務(wù)器的負載多數時(shí)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(wú)法實(shí)現動(dòng)態(tài)調配和充分利用。另外由于一些重點(diǎn)應用系統穩定性、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)器數量。以上情況都會(huì )造成硬件及運行成本提高、管理及維護難度增大，而且導致電力、制冷壓力大、機房空間飽和等一系列問(wèn)題。
醫院業(yè)務(wù)的特殊性對信息系統的業(yè)務(wù)連續性、各種軟硬件故障響應速度的要求很高，而龐大雜亂的物理服務(wù)器集群難以達到相應要求。醫院的HIS、 PACS、電子病歷等系統是在信息化建設過(guò)程中的不同時(shí)期分批建成的，各系統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造成運營(yíng)維護不便、備份方案復雜;發(fā)生災難時(shí)需重新安裝服務(wù)器、配置運行環(huán)境，恢復周期長(cháng)。
2、虛擬技術(shù)在醫院的應用
2.1虛擬化架構設計
1)虛擬化主機程序的設計：虛擬化主機程序是整個(gè)系統虛擬化架構的基礎及核心部分，其采用的軟件技術(shù)基于底層硬件系統，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(mǎn)足各種應用的虛擬服務(wù)器。
2)存儲系統的設計：在虛擬化架構的服務(wù)器系統中，由磁盤(pán)文件與配置文件兩部分共同構成了虛擬服務(wù)器，這些文件有本地存儲和共享存儲兩種類(lèi)型，存放于數據存儲系統中的虛擬存儲空間內。
3)集中管理平臺的設計：為高效管理虛擬化架構系統，并更好的監控其性能，設計搭建專(zhuān)門(mén)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(guò)該平臺，共享數據存儲配合虛擬化主機程序可以實(shí)現許多高級功能，例如虛擬服務(wù)器故障切換與動(dòng)態(tài)遷移、虛擬資源的動(dòng)態(tài)調度與分配等。在相互連接構成網(wǎng)絡(luò )的物理服務(wù)器之間，該平臺還可以通過(guò)共享存儲設備，進(jìn)而共享各服務(wù)器的硬件資源，實(shí)現資源的動(dòng)態(tài)調度與分配;管理平臺還能對中心機房進(jìn)行不間斷地實(shí)時(shí)監測，甚至可以在出現硬件故障和問(wèn)題，或各物理服務(wù)器任務(wù)量差異過(guò)大時(shí)，實(shí)現故障機上的或負載過(guò)大的虛擬服務(wù)器跨物理服務(wù)器動(dòng)態(tài)遷移，實(shí)現自動(dòng)化的故障切換和負載均衡。
2.2虛擬化的實(shí)施
1)存儲整合：采用SAN(Storage Area Network，存儲區域網(wǎng)絡(luò ))存儲架構。組建SAN后，將所有存儲資源進(jìn)行整合，優(yōu)化成一個(gè)存儲池，可實(shí)現服務(wù)層中的物理服務(wù)器與虛擬服務(wù)器同時(shí)對不同陣列上的磁盤(pán)空間進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)，從而避免了因存儲設備相互獨立造成的不可共享等問(wèn)題。在此基礎之上，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(shí)現資源整合與優(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(lèi)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套件vsphere，經(jīng)過(guò)相應的配置，就可以在單個(gè)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，運行各種應用軟件，實(shí)現業(yè)務(wù)系統的整合。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)應用擴展：基礎架構虛擬化整合完畢后，可以獲得靈活快捷的應用擴展，各種應用不需重新進(jìn)行安裝部署，就能夠直接對其進(jìn)行計算、存儲資源的擴展。并且當基礎計算或存儲資源難以滿(mǎn)足需求時(shí)，只需購買(mǎi)新的服務(wù)器或SAN陣列，并將其加入現有虛擬服務(wù)器群集或者SAN網(wǎng)絡(luò )就可增加計算、存儲資源，滿(mǎn)足不斷增長(cháng)的應用需求。
2.3運用虛擬技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)
1)高效整合和充分利用資源：美國能源部的統計數據顯示，電力資源輸送到數據中心后，大部分被消耗在照明、冷卻、監控等設備上，信息設備所使用的平均只有45%左右;而這其中大部分又被用于內存、硬盤(pán)和風(fēng)扇等，只有30%被CPU使用。而CPU很多時(shí)候又處于閑置狀態(tài)，平均負載只有 5%～20%。在這個(gè)前提下，若一臺服務(wù)器僅僅就只部署一個(gè)業(yè)務(wù)應用系統，必然會(huì )導致能源、軟硬件、資金等資源的大量浪費。通過(guò)虛擬化技術(shù)，利用強大的虛擬化架構，能夠在一臺物理服務(wù)器上構建多個(gè)虛擬服務(wù)器，或把多個(gè)分散的物理服務(wù)器整合為一個(gè)邏輯虛擬服務(wù)器，從而實(shí)現對多個(gè)操作系統和應用服務(wù)的高度整合。虛擬化整合之后，還可以按實(shí)際需求自動(dòng)進(jìn)行資源調配，從而實(shí)現資源利用最大化，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)還可以縮減醫院在硬件采購中的開(kāi)支，并大幅減少物理服務(wù)器的配置數量。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，更能為醫院節約大筆資金和機房空間。
2)動(dòng)態(tài)遷移超強容錯：由于醫療行業(yè)的極其特殊性，某些重要服務(wù)的短暫中斷也會(huì )導致極其嚴重的后果，這是必須要杜絕出現的。然而傳統服務(wù)器通常需要幾天的籌備期以進(jìn)行硬件維護，維護窗口期還另外需要數小時(shí)，且由于硬件故障導致的非計劃停機也無(wú)法避免。而采用虛擬化技術(shù)后，可以根據需要在服務(wù)器群集中創(chuàng )建安裝部署不同系統和應用的主從虛擬機，能夠在發(fā)生故障的時(shí)候自動(dòng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)遷移，將整個(gè)服務(wù)無(wú)縫轉移到無(wú)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，對出現故障的服務(wù)器和硬件進(jìn)行維護，在維護過(guò)程中用戶(hù)絲毫不會(huì )受到任何影響，既能降低管理維護工作量，又大大提高系統運行連續性。運用虛擬技術(shù)之后所獲得的高連續可用性能夠為醫療行業(yè)的特殊應用需求提供可靠保障，是傳統服務(wù)器所無(wú)法比擬的。
3)集中管理平臺實(shí)現高效的數據維護與管理 管理控制平臺通過(guò)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(jìn)行實(shí)時(shí)監控，還能方便地對系統中的全部虛擬資源進(jìn)行管理、部署以及維護。通過(guò)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(dòng)態(tài)資源分配能根據預先定義的調配規則和業(yè)務(wù)需求的變化，在互聯(lián)互通的虛擬機之間動(dòng)態(tài)智能調配資源，并合理調整優(yōu)先級，實(shí)現內置負載的智能平衡，高度的自我管理和優(yōu)化。分布式的優(yōu)化電源管理通過(guò)動(dòng)態(tài)監控系統資源和能量消耗，可以實(shí)現工作負載的優(yōu)化整合，既確保服務(wù)達到要求，又減少能耗，節約資金。在整合服務(wù)器的同時(shí)，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(xiàn)網(wǎng)絡(luò )以及軟硬件維護等方面的工作量，使其節省出更多的時(shí)間和精力，用于推動(dòng)工作創(chuàng )新和業(yè)務(wù)增長(cháng)，為醫院帶來(lái)實(shí)際的效益。
3、結語(yǔ)
未來(lái)醫院的信息化建設，“虛擬化”必將是大勢所趨。虛擬化技術(shù)能夠幫助醫院提高資源利用率，可進(jìn)行多種異構信息系統的有效整合，提升資源調配和管理靈活性、且節能環(huán)保，已成為信息化技術(shù)發(fā)展的一項具有戰略意義的新技術(shù)。構建高效、高可控的虛擬化信息系統應用基礎架構和虛擬化集中管理平臺，可使醫院掌握信息系統發(fā)展的主動(dòng)權。引入虛擬化技術(shù)，構建系統資源池，實(shí)現信息系統資源的按需分配和動(dòng)態(tài)共享，是未來(lái)實(shí)現云計算的基礎。
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