季敏

隨著醫(yī)院信息化需求的提升及相關(guān)信息化方面技術(shù)的發(fā)展，醫(yī)院對于以往的信息支持技術(shù)的改進要求不斷提升，以往的信息支持運維成本較高，利用率低，傳輸瓶頸等多方面不足，而超融合架構(gòu)即可有效彌補上述不足，可達到有效控制運維成本、提高穩(wěn)定性及應用安全性的目的。臨床中關(guān)于超融合架構(gòu)在醫(yī)院信息化建設(shè)中的實踐是保證其運營的基礎(chǔ)與前提，也是研究的重點。本文中就超融合架構(gòu)在醫(yī)院信息化建設(shè)中的實踐進行探究，現(xiàn)分析如下。

1 超融合的架構(gòu)及特點

1.1 超融合的架構(gòu)

融合技術(shù)作為信息化建設(shè)中的一個重要方面，其在計算與存儲的融合中的作用顯著，其主要為通過虛擬化軟件的形式將資源進行整合處理[1]，效果較好，而超融合架構(gòu)則是將計算、網(wǎng)絡(luò)、存儲等資源在同一套單位設(shè)備中實現(xiàn)有效整合，同時對多個方面（軟件備份、數(shù)據(jù)快照、重復數(shù)據(jù)刪除和在線數(shù)據(jù)壓縮）進行更為有效的處理，且其生產(chǎn)廠家多相同，因此在融合方面的效果較好，在無縫橫向擴展方面優(yōu)勢突出，形成有效統(tǒng)一的資源池[2]，且本類設(shè)備的預先配置為應用的便捷提供了前提。而醫(yī)院的應用過程中，對于便捷及穩(wěn)定性的要求較高，因此在醫(yī)院中的應用優(yōu)勢突出。

1.2 超融合的主要特點

超融合的特點較多，且其中較多為優(yōu)點，對于資源的整合與無縫化處理效果突出。（1）醫(yī)院中的資料數(shù)據(jù)一體化要求較高，各個科室及部門之間的配合要求較高，因此在資源池化方面的要求較高，而超融合技術(shù)則通過軟件的方式將各種計算資源、存儲資源和網(wǎng)絡(luò)資源進行整合，因此為各部門的配合工作與應用奠定了基礎(chǔ)[3]。（2）設(shè)備部署效率是設(shè)備應用前的一個重要環(huán)節(jié)，醫(yī)院的工作性質(zhì)決定了對于時效性的要求較高，而超融合一體機的此方面特點突出，部署時間約為6～8 h，顯著短于同量級服務器的2周及以上的時間，對于時效性要求較高的醫(yī)院具有特定優(yōu)勢。（3）醫(yī)院的資料較多，且涉及多科室及部門的應用，較多工作人員對于系統(tǒng)的應用知識掌握仍相對欠缺，需逐步學習強化，因此對于運維的便捷性要求較高，而超融合一體機各部分多出自一個廠家，在維護與操作方面具有統(tǒng)一性，在資源調(diào)整方面優(yōu)勢突出，且啟動較快、硬件增改更為快捷，因此適合醫(yī)院的應用環(huán)境。（4）醫(yī)院對于細節(jié)的繁瑣控制要求較高，超融合結(jié)構(gòu)的資源是池化的，節(jié)點出現(xiàn)問題的情況下可有效避免系統(tǒng)的中斷，在系統(tǒng)建立的同時即實現(xiàn)了系統(tǒng)鏡像的建立，因此在提高冗余方面的作用顯著。

2 本院超融合技術(shù)的應用基礎(chǔ)與問題

2.1 本院超融合技術(shù)的應用基礎(chǔ)與需求

航天七三一醫(yī)院信息中心核心機房建于2009年，建筑面積40平方米，容納16個機柜，UPS容量為30 KV。醫(yī)院信息化建設(shè)經(jīng)過近7年的快速發(fā)展，已建成為以電子病歷為核心，多種系統(tǒng)整合的醫(yī)院信息系統(tǒng)，涵蓋了患者就診的各個環(huán)節(jié)和醫(yī)院辦公、管理的各個方面，信息化建設(shè)已經(jīng)成為醫(yī)院發(fā)展的重要助力，然而服務器的需求卻成為信息化建設(shè)的瓶頸和巨大安全隱患。

運行有HIS系統(tǒng)、PACS系統(tǒng)、LIS系統(tǒng)、電子病歷系統(tǒng)等45個應用系統(tǒng)，占用27臺服務器、13個機柜，由于服務器、機柜、存儲、UPS負載資源有限，僅對HIS系統(tǒng)和PACS系統(tǒng)進行了雙機熱備，其他應用系統(tǒng)的高可用性及數(shù)據(jù)安全無法保證。醫(yī)院目前采用的是一臺服務器安裝多個非核心應用系統(tǒng)的方式，充分利用服務器資源，減少機房空間占用和UPS負載。根據(jù)醫(yī)院信息化建設(shè)發(fā)展規(guī)劃，至2020年，每年將開展3～5個應用系統(tǒng)的實施，重要業(yè)務系統(tǒng)需要進行備份，而現(xiàn)有服務器中有9臺已到使用年限，維修較為頻繁，面臨更換。按照現(xiàn)有的系統(tǒng)部署方式，至2020年醫(yī)院將需要新增、更新服務器30臺，以及配套的交換、存儲設(shè)備。但醫(yī)院核心機房的空間有限，無法容納足夠數(shù)量的機柜，且現(xiàn)有UPS負載量在服務器平穩(wěn)運行狀態(tài)下已達65%，已經(jīng)無法應對緊急情況下服務器重啟對UPS負載的要求，更無法再承受因服務器數(shù)量而增加的負載量。現(xiàn)有的應用系統(tǒng)部署模式，增加了服務器和應用系統(tǒng)運維管理難度，無法確保數(shù)據(jù)安全和提高應用系統(tǒng)的可靠性，各服務器資源利用率不均衡，造成資源浪費和能源消耗。同時，隨著信息化應用的深入，醫(yī)院的日常業(yè)務已經(jīng)無法離開信息系統(tǒng)的支撐，需要實現(xiàn)重要業(yè)務系統(tǒng)備份，并且保持不間斷運行。因此，現(xiàn)有核心機房的可容服務器、存儲、交換設(shè)備數(shù)量、UPS容量設(shè)計已經(jīng)不能滿足醫(yī)院信息化建設(shè)的需求。

2.2 存在的主要問題

對于醫(yī)院信息系統(tǒng)的存在問題分析顯示，其問題較多。主要為以下幾項：（1）需要更換的服務器較多，購買成本較高，利用率低，部署困難。根據(jù)統(tǒng)計，航天七三一醫(yī)院信息中心，需要新增和替換40多臺服務器，如此多的服務器單獨部署需要很長的時間，而且不便于管理，服務器的資源也沒有辦法進行有效的利用。（2）機房空間不足，電源后備能力有限?，F(xiàn)在的核心機房于2010年建成，當時預留了16路電源為16個機柜供電，但是由于一些核心設(shè)備占用了多路供電，目前預留的16路電源已被全部占用；機柜13個也基本飽和，無法支撐如此多的服務器。（3）重要業(yè)務系統(tǒng)無系統(tǒng)備份，存在安全隱患。如LIS系統(tǒng)和電子病歷系統(tǒng)等目前還沒有建立系統(tǒng)備份，一旦服務器出現(xiàn)故障，將會直接影響到治療工作的開展。（4）部分重要業(yè)務系統(tǒng)沒有測試環(huán)境，對于系統(tǒng)升級和系統(tǒng)更改都不能提前在測試環(huán)境中進行測試，存在安全隱患。

2.3 醫(yī)院信息化相關(guān)問題的解決

隨著信息化技術(shù)和虛擬化技術(shù)的不斷發(fā)展，有效利用服務器的各種資源，減少資源浪費、同時能夠建立可靠的應用備份是當今服務器技術(shù)的一個重要發(fā)展方向，融合一體機在這樣的歷史條件下產(chǎn)生，有效整合多臺服務器的資源，同時能夠互為備份，便于管理和操作系統(tǒng)復用，方便建立各種測試環(huán)境。

利用虛擬化技術(shù)，可以解決目前航天七三一醫(yī)院信息中心發(fā)展的瓶頸，不需要對信息中心的核心機房進行改造，不影響目前的業(yè)務使用，有效分離應用系統(tǒng)并建立測試環(huán)境和備份系統(tǒng)。

2.3.1 基本設(shè)備的問題解決 （1）替換常規(guī)服務器：目前醫(yī)院的主要的業(yè)務服務器購置時間都超過5年，硬盤空間、內(nèi)存和CPU都不能滿足現(xiàn)有業(yè)務的需求，很多服務器較為平凡的出現(xiàn)宕機和硬件故障，影響了醫(yī)院業(yè)務的正常進行。更換融合一體機后，可以在不影響生產(chǎn)業(yè)務的情況下，用較快的時間將這些系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到新的服務器上。（2）服務器應用備份：目前航天七三一醫(yī)院除了HIS系統(tǒng)外，其他系統(tǒng)都是單機運行，如果出現(xiàn)服務器宕機，將會影響到業(yè)務的正常進行，融合一體機本身對建立的服務器會有一個鏡像備份，如果系統(tǒng)出現(xiàn)了宕機不會影響到業(yè)務的使用，也確保了數(shù)據(jù)的安全[4]。（3）應用分離：解決多個服務器在同一臺服務器上不穩(wěn)定的問題，因為融合一體機在部署方面非常方便，建立以個虛擬的系統(tǒng)只需要很短時間，方便我們將原有的多個系統(tǒng)進行分離，建立屬于自己的服務器，提高穩(wěn)定性和安全性。（4）建立最佳測試環(huán)境：因為服務器環(huán)境限制的因素，航天七三一醫(yī)院80%的系統(tǒng)沒有測試環(huán)境，因為搭建測試環(huán)境的周期較長，而且與生產(chǎn)環(huán)境也是脫節(jié)的；但是沒有測試環(huán)境，系統(tǒng)進行更新和變更的時候，無法提前對系統(tǒng)變更的有效性進行測試，會對系統(tǒng)的使用產(chǎn)生隱患，融合一體機可以通過復制鏡像建立與生產(chǎn)環(huán)境完全一樣的測試庫，只需要用十幾分鐘的時間就能夠建立起一套測試環(huán)境。（5）減小能耗、增加核心機房可用空間：替換不能滿足需求的老舊服務器，減少能耗；重新整合服務器機柜，將核心機房的可用年限擴大[5]。

2.3.2 設(shè)備選型與項目實施方面問題解決 設(shè)備選型應做到簡單易用、快速部署，產(chǎn)品應具有統(tǒng)一存儲架構(gòu)，能夠?qū)⒎掌?、存儲和網(wǎng)絡(luò)集成放置在統(tǒng)一的機框或機架中，高度融合集成，簡單易用。

高可用性、高可靠性及高安全性也是重要方面，實現(xiàn)所有部件及節(jié)點的冗余配置是重點，磁盤陣列系統(tǒng)具有高可靠性、可用性。能夠自動監(jiān)控資源和系統(tǒng)運行狀態(tài)，具有管理分權(quán)分域、日志記錄、日志審計等功能。具有雙機集群功能、容錯機制，保障業(yè)務連續(xù)性。具備快照功能，保存基于時間點的運行狀況和數(shù)據(jù)，作為導出數(shù)據(jù)、恢復數(shù)據(jù)之用[6-7]。

資源池化及資源自動分配也是必要基礎(chǔ)條件，其能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備資源池化，對資源進行共享，提高現(xiàn)有醫(yī)院數(shù)據(jù)資源利用率。系統(tǒng)擴展能力強，可根據(jù)業(yè)務量彈性擴容，適應業(yè)務系統(tǒng)突發(fā)需求。資源能夠自動分配，縮短系統(tǒng)部署周期，加快業(yè)務上線速度。當集群資源不足時，可對集群增加計算或存儲資源，方便醫(yī)院數(shù)據(jù)自動化、合理化分配及應用[8]。

即插即用的優(yōu)勢能夠支持在正在運行的物理主機上熱插拔PCIe SSD驅(qū)動器的功能，即無需中斷或停機即可根據(jù)需要向虛擬機添加CPU，磁盤和內(nèi)存，以保證醫(yī)院數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性、安全性。

提供統(tǒng)一的圖形界面管理軟件，方便在一個地點完成所有虛擬機的日常管理工作。操作界面盡量簡單易用，確保安全性。

2.3.3 設(shè)備部署方面的問題解決 管理節(jié)點部署在虛擬機上，利用2臺物理服務器做主備部署。管理節(jié)點使用兩塊本地硬盤做RAID1管理節(jié)點虛機的存儲，除系統(tǒng)使用外，所有服務器的其他本地硬盤都可組成分布式存儲池，非管理節(jié)點刀片可用于部署應用虛擬機，應用虛擬機使用分布式存儲池資源。

2.3.4 系統(tǒng)遷移方面的問題解決 業(yè)務遷移服務主要內(nèi)容是將現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務平滑的遷移到虛擬化一體機上，盡量減少系統(tǒng)遷移對業(yè)務的影響?，F(xiàn)在目前醫(yī)院在用的應用系統(tǒng)中，有兩種情況：（1）供應商能夠提供支持的應用系統(tǒng)。（2）供應商無法提供支持或供應商已經(jīng)聯(lián)系不上的。對于供應商能夠提供支持的，我們采用的方式是先在虛擬機中部署好應用系統(tǒng)的環(huán)境，再從原服務器中將數(shù)據(jù)遷移到新的服務器中。此種方式可以避免原服務器的操作系統(tǒng)有問題或者有病毒。對于供應商無法提供支持或者已經(jīng)聯(lián)系不上的應用系統(tǒng)服務器，可以利用超融合廠家提供的鏡像工具，將現(xiàn)有的系統(tǒng)制作成為鏡像，再加載到虛擬機上，此種方式雖然不能將操作系統(tǒng)更新，但是能夠提升系統(tǒng)的安全性和硬件性能。

3 結(jié)論

通過實施虛擬化融合一體機，能夠?qū)ΜF(xiàn)有服務器進行整合，減少服務器數(shù)量，不僅節(jié)省了硬件設(shè)備資金投入，并且延長了機房的使用壽命，降低能源消耗，節(jié)約了機房擴建和能源資金投入。同時，虛擬化融合一體機能夠快速的部署各類服務器和應用，能夠為重要業(yè)務系統(tǒng)建立備份，大大提升了醫(yī)院信息系統(tǒng)的可靠性、安全性、穩(wěn)定性和故障恢復的時效性，確保醫(yī)療工作的正常開展。

綜上，虛擬化融合一體機不僅能減少硬件資源的浪費，而且能提升醫(yī)院業(yè)務系統(tǒng)整體運營效率，為醫(yī)療工作提供了有力的支撐。

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