醫院簡(jiǎn)介
海軍總醫院數據中心從1999年啟動(dòng)，至今已運行14 余年，通過(guò)不斷的探索和實(shí)踐，信息化在醫院運行的各個(gè)方面發(fā)揮了重要的作用。截止目前，海軍總醫院的信息系統共有二十余個(gè)，除了主要的HIS、PACS、LIS 等系統外， 還有醫保、合理用藥、miniPACS、臨床移動(dòng)醫護等多個(gè)業(yè)務(wù)系統，對于HIS 系統，通過(guò)采用雙機和磁盤(pán)陣列之間的數據同步，實(shí)現了應用級的高可用，但是面對其他的業(yè)務(wù)系統，如何建立一套完善的保護機制，關(guān)系到各個(gè)業(yè)務(wù)的可靠和高效的開(kāi)展，在技術(shù)選擇上，虛擬化技術(shù)為這個(gè)問(wèn)題提供了答案。虛擬化建設的模式。
海軍總醫院虛擬化探索
醫療對數據的需求不斷增加，從量的變化到質(zhì)的變化，不斷衍生出大量的業(yè)務(wù)系統，多個(gè)業(yè)務(wù)系統的相對獨立性以及歸屬部門(mén)的不同，使得系統建設保持著(zhù)交叉滲透性但必須要具有獨立的載體，從系統上來(lái)看，就是存在多個(gè)主機和存儲，而資源的利用率也不盡相同，無(wú)論是初期的建設還是后續的維護，都需要大量的投入。海軍總醫院從2009 年開(kāi)始利用Vmware 對業(yè)務(wù)系統進(jìn)行了虛擬化改造，通過(guò)對主機的虛擬化的探索，明顯提升了系統的整合度，對于空間、用電、管理等，特別是資源利用率方面，得到了切實(shí)的提升。其次，對于數據保護系統，為了保證軟件系統的延續性，同時(shí)為了減小數據備份窗口，采用了虛擬帶庫產(chǎn)品，利用VTL（Virtual Tape Library）自身的虛擬化特性，滿(mǎn)足了對備份系統的延續性和性能的要求。
一、虛擬化探索
醫療對數據的需求不斷增加，從量的變化到質(zhì)的變化，不斷衍生出大量的業(yè)務(wù)系統，多個(gè)業(yè)務(wù)系統的相對獨立性以及歸屬部門(mén)的不同，使得系統建設保持著(zhù)交叉滲透性但必須要具有獨立的載體，從系統上來(lái)看，就是存在多個(gè)主機和存儲，而資源的利用率也不盡相同，無(wú)論是初期的建設還是后續的維護，都需要大量的投入。
從2009年開(kāi)始利用Vmware對業(yè)務(wù)系統進(jìn)行了虛擬化改造，通過(guò)對主機的虛擬化的探索，明顯提升了系統的整合度，對于空間、用電、管理等，特別是資源利用率方面，得到了切實(shí)的提升。其次，對于數據保護系統，為了保證軟件系統的延續性，同時(shí)為了減小數據備份窗口，采用了虛擬帶庫產(chǎn)品，利用VTL（Virtual Tape Library）自身的虛擬化特性，滿(mǎn)足了對備份系統的延續性和性能的要求。
二、存儲虛擬化技術(shù)的應用
按照虛擬化技術(shù)的深化，存儲虛擬化逐漸從設備管理層面出現，將虛擬化推入了系統架構的后端。存儲虛擬化技術(shù)，從設備層面講就是指卷的管理，利用對卷的整合和改造，使改造后的信息系統可以更好的滿(mǎn)足業(yè)務(wù)的需要。
權威組織SNIA(存儲網(wǎng)絡(luò )工業(yè)協(xié)會(huì ))對存儲虛擬化的定義是：通過(guò)對存儲(子)系統或存儲服務(wù)的內部功能進(jìn)行抽象、隱藏或隔離，使存儲或數據的管理與應用、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò )資源的管理分離，從而實(shí)現應用和網(wǎng)絡(luò )的獨立管理。
存儲虛擬化把多個(gè)、多種存儲設備通過(guò)一定的方式統一管理起來(lái)，提供大容量、高數據傳輸性能的存儲系統。存儲虛擬化技術(shù)代表了一種實(shí)實(shí)在在的領(lǐng)先技術(shù)，這種技術(shù)帶來(lái)的好處主要是：減少存儲設備數量，提高資產(chǎn)利用率，增加可管理性、靈活性和可擴展性，降低成本、綠色運營(yíng)。存儲虛擬化既方便了管理，提高了設備利用率，同時(shí)又降低了管理、維護和運作成本，可謂是一舉兩得。
根據在網(wǎng)絡(luò )中實(shí)現位置的不同，目前存儲虛擬化技術(shù)主要分為三種：基于主機側、基于存儲設備側、基于網(wǎng)絡(luò )層實(shí)現的，如圖1所示。基于網(wǎng)絡(luò )層實(shí)現的存儲虛擬化技術(shù)運用的比較廣泛。
圖1 存儲虛擬化示意圖
基于主機側的存儲虛擬化
- 實(shí)現方式：由主機操作系統下的邏輯卷管理軟件（UNIX家族系統）或者安裝專(zhuān)門(mén)卷管理軟件（windows等）方式來(lái)實(shí)現，不同操作系統使用的卷管理系統軟件也不相同。
- 主要用途：使服務(wù)器的存儲空間可以跨越多個(gè)異構的磁盤(pán)陣列，常用于在不同磁盤(pán)陣列之間做數據鏡像保護。
- 優(yōu)點(diǎn)：支持異構的存儲系統，比較容易實(shí)現。
- 缺點(diǎn)：部分主機需要更換卷管理軟件，對現有系統修改較大；需要在每臺安裝數據保護軟件；系統運行需要占用主機資源，會(huì )影響主機的系統運行性能；操作系統的版本和存儲軟件的版本兼容性需要一一確認，可能會(huì )需要主機系統升級，對現有業(yè)務(wù)沖擊非常大，部署時(shí)間長(cháng)，后續維護和擴展非常復雜都將非常復雜。
基于存儲設備側的存儲虛擬化
- 實(shí)現方式：在存儲控制器上添加虛擬化功能，常見(jiàn)于中高端存儲設備。這種虛擬存儲一般是存儲廠(chǎng)商實(shí)施的。
- 主要用途：在同一存儲設備內部，進(jìn)行數據保護和數據遷移。
- 優(yōu)點(diǎn)：與主機無(wú)關(guān)，不占用主機資源；容易實(shí)現。
- 缺點(diǎn)：要求存儲設備必須具備所需功能，否則就需要數據遷移，使部署時(shí)間長(cháng)而且遷移后的陣列可能造成浪費；有設備配對的限制，一般要求組網(wǎng)存儲設備為同一廠(chǎng)家甚至同一系列的；擴展性差，擴容特別是在線(xiàn)擴容只有部分存儲支持。
基于網(wǎng)絡(luò )層實(shí)現存儲虛擬技術(shù)
- 實(shí)現方式： 通過(guò)在存儲域網(wǎng)（SAN）中添加虛擬化硬件實(shí)現。
- 主要用途：整合異構存儲系統和統一數據管理。
- 優(yōu)點(diǎn)：與主機無(wú)關(guān)，不占用主機資源；能夠支持異構主機、異構存儲設備；提高存儲設備總的利用率，減少設備數量，降低TCO；構建統一管理平臺，簡(jiǎn)化管理；存儲擴容操作簡(jiǎn)單，對原網(wǎng)改動(dòng)小，不中斷業(yè)務(wù)，可擴展性好。
- 缺點(diǎn)：適合于現網(wǎng)復雜、有異構和統一管理的應用；對于單機單存儲應用成本偏高。
三、虛擬化平臺建設
存儲虛擬化技術(shù)選型
海軍總醫院現有的業(yè)務(wù)平臺主要是依托于現有的網(wǎng)絡(luò )環(huán)境，如果采用主機層的虛擬化，則必須要考慮后期整個(gè)虛擬化平臺的擴展，這種建設模式勢必會(huì )造成多種主機環(huán)境下的虛擬化管理，特別是系統中存在小機、X86服務(wù)器和虛擬機時(shí)，部署和管理難度將會(huì )極大的影響系統的正常運行；采用存儲層虛擬化，也就是在磁盤(pán)陣列層考慮虛擬化建設，則會(huì )存在品牌、性能等各方面的受限，并且還需要引入高端的存儲系統，增加投入和維護成本；在這樣的環(huán)境下，采用網(wǎng)絡(luò )層的虛擬化，可以有效的解決上層主機異構的問(wèn)題，也不會(huì )存在品牌限制和對性能的影響，同時(shí)可以利用網(wǎng)絡(luò )的擴展性，將單業(yè)務(wù)的虛擬化建設成平臺的虛擬化。
存儲虛擬化建設方案
通過(guò)對現有的業(yè)務(wù)進(jìn)行梳理和整合，對其中的滿(mǎn)足條件的業(yè)務(wù)進(jìn)行虛擬化，同時(shí)利用虛擬化建立本地的數據高可用。建設后的網(wǎng)絡(luò )拓撲如圖2所示：
圖2 網(wǎng)絡(luò )拓撲圖
利用虛擬化網(wǎng)關(guān)，對現有的部分業(yè)務(wù)進(jìn)行整合，將現有的應用服務(wù)器陣列1和新增的應用服務(wù)器陣列2添加到虛擬化平臺中，同時(shí)利用虛擬化網(wǎng)關(guān)的鏡像功能，實(shí)現上層應用數據的高可用，對于虛擬化平臺中業(yè)務(wù)的任何一個(gè)I/O，都可以在虛擬化網(wǎng)關(guān)層實(shí)現實(shí)時(shí)的復制，從而可以保證任何一臺后端存儲的故障不會(huì )引起數據的不可用。
現有的虛擬化只是將現有的六臺服務(wù)器和后端的兩個(gè)磁盤(pán)陣列進(jìn)行了虛擬化，數據也只是考慮了本地的高可用，整個(gè)基本的虛擬化平臺已經(jīng)建設完成，后續的虛擬化平臺擴展可以直接將需要擴展的存儲設備從邏輯上映射給虛擬化網(wǎng)關(guān)，同時(shí)在服務(wù)器層增加一些配置，從而可以實(shí)現整個(gè)平臺的虛擬化。
對于新增業(yè)務(wù)系統對于硬件設備的需求，可以在服務(wù)器層面增加新的虛擬機，存儲容量或者性能不夠時(shí)，可以增加任意品牌磁盤(pán)陣列，通過(guò)選擇該磁盤(pán)陣列的規格和硬盤(pán)類(lèi)型，以滿(mǎn)足新增業(yè)務(wù)對容量和性能的需求。虛擬化網(wǎng)關(guān)也可以實(shí)現集群式的擴展，通過(guò)虛擬化網(wǎng)關(guān)自身的擴展，不僅可以提升虛擬化平臺的可靠性，還可以提升平臺的性能。
生產(chǎn)機房與容災機房之間的距離不超過(guò)3km，將高可用的盤(pán)陣部署在另外一個(gè)機房，以此進(jìn)一步減少數據可靠性對單一機房的可靠性依賴(lài)，實(shí)現異地的容災。
虛擬化技術(shù)逐漸提升了我院的信息化水平，并且虛擬化已經(jīng)從傳統的主機虛擬化和設備級的虛擬化延伸到了存儲的虛擬化。通過(guò)主機的虛擬化，減少了多臺服務(wù)器的額外采購，同時(shí)使得單臺服務(wù)器的資源利用率從20%上升到了70%；通過(guò)存儲層的虛擬化，對后端的存儲資源進(jìn)行了初步的整合，并且實(shí)現了本地的數據高可用，更重要的是，對于后續的資源整合，搭建了一個(gè)可靠的平臺，從業(yè)務(wù)實(shí)現到資源管理都提升了效率。
