服务器虚拟技术在医院的应用

2015-03-29 09:20沈剑欢祁美丽
江苏卫生事业管理 2015年4期
关键词:灾备容灾虚拟化

沈剑欢 祁美丽

连云港市第一人民医院信息系统有:HIS、LIS、PACS、RIS、EMR等核心业务系统,另外还有物资管理系统、OA系统、图书馆管理系统、档案管理系统、人力资源系统、药品管理系统、移动护理系统、财务系统、医院感染管理系统、考勤系统等非核心业务系统,还有网络版防病毒程序、桌面管理系统等管理类系统。包括测试服务器在内,共有大小物理服务器30余台,主要存储设备5套。伴随着新医改的深入,医院往往担心信息系统基础设施并未做好相应的支撑,而无法满足随着病人和数据量增加而产生的处理需求。应用虚拟化技术,不仅能够大幅度降低对服务器数量的需求,帮助医院有效节约成本,还有利于提高关键医疗系统的可靠性[1]。

1 服务器虚拟化技术

1.1 用于医院信息系统中的优点 即在单个普通物理服务器上可以跑多个应用而不会产生任何影响。使用物理服务器整合,医院能够节省数据中心空间、降低能耗和硬件采购成本。通过虚拟化平台管理,医院IT部门能提升工作效率。

虚拟化的初衷在于帮助医院降低运行成本,合并IT资源,提高设备利用率;同时可以提供高可用性(HA,High Availability),VMware HA群集一般有两个或两个以上ESXi主机(即物理服务器)。在HA群集中,每1台ESXi主机配有HA代理,不断检测群集中其他主机的心跳信号,假如某台主机在连续3个5秒钟的时间间隔后都没有发出心跳信号,那么该主机就被默认为发生了故障或者与网络的连接出现了问题。这种情况下,该主机上运行的虚拟机就会自动被迁移到其他主机上。

1.2 VMware虚拟化系统的组成 (1)服务器主机。在原始主机上运行 ESXi的标准x86服务器。ESXi软件为虚拟机提供资源,并运行虚拟机。每台计算服务器在虚拟环境中均称为独立主机。可以将许多配置相似的x86服务器组合在一起,并与相同的网络和存储子系统连接,以便提供虚拟环境中的资源集合(称为群集)。(2)网络存储阵列。光纤通道SAN存储阵列、iSCSI SAN存储阵列和NAS存储阵列是广泛应用的存储技术,VMware vSphere能支持这些技术以满足不同数据中心的存储需求。存储阵列通过存储区域网络连接到服务器组并在服务器组之间共享。此配置可实现存储资源的聚合,并在将这些资源置备给虚拟机时使资源存储更具灵活性。(3)vCenter Server。vCenter Server为数据中心提供1个单一控制点。它提供基本的数据中心服务,如访问控制、性能监控和配置功能。它将各台计算服务器中的资源统一在一起,使这些资源在整个数据中心的虚拟机之间共享。原理是根据系统管理员设置的策略,管理虚拟机到服务器的分配,以及资源到给定计算服务器内虚拟机的分配。

2 医院信息系统的虚拟化解决方案

2.1 医院虚拟化平台的选择 鉴于VMware的虚拟化产品更加成熟、医疗行业对VMware的广泛使用及上文对VMware产品的优势分析,选用功能较为齐全的VMware虚拟化产品VMware vSphere为服务器虚拟化[2],而存储则采用速度高、稳定性好的FC光纤通道存储技术。

2.2 架构整体设计 目前医院拥有ESXi主机8台,分别是6台IBM x3850 X5和2台HP DL380 G7系列,其中4台IBM x3850和2台HP DL380组成一个服务器组1,这是一个主要群集,运行着大部分虚拟机;剩下2台IBM x3850则组成服务器组2,主要用来运行PACS虚拟机。每台服务器都配有双HBA卡,连接光纤交换机,FC通道的存储阵列也同样连接到光纤交换机,所有连接到光纤交换机的存储均可被6台IBM x3850主机访问。系统架构如图1所示。

图1 虚拟化系统架构

网络结构为6台IBM x3850分别连接到主机房的内、外网核心交换机上,端口配置为TRUNK类型,这样通过VMware VMkernel配置,群集里的虚拟机可以设置成对应需要的VLAN网络。

2.3 组建容灾系统 虚拟化平台实现了远程容灾,医院有两个机房,IBM x3850均在主生产机房,HP DL380则在灾备机房,当生产机房内服务器组1主业务系统硬件发生故障时(如ESXi-01主机),重要系统能自动迁移到灾备机房的容灾物理主机(如ESXi-02或ESXi-03主机)上,该物理主机自动接管,能在短时间内重启虚拟机,使应用中断时间缩到最短。如图2所示。

图2 容灾系统示意图

在生产机房的存储也受到影响时,也能实现远程容灾恢复,VMware vSphere使用SRM(Site Recovery Manager)技术把灾备机房的VPLEX存储通过一个相同的镜像备份恢复主要虚拟机,SRM采用了大量高性能存储复制产品将虚拟机复制到辅助站点(灾备机房中VPLEX)来制作这个镜像备份存储,所以一旦生产主机房设备受到灾难性影响,灾备机房可以迅速重启关键应用虚拟服务器。

3 小结

好的规划是能否合理部署服务器虚拟化平台的关键,如果医院中心机房没有足够的服务器内存、CPU和其他资源支持虚拟化的话,会产生某些后遗症。这里建议组建虚拟化平台至少要两台以上物理服务器作为ESXi主机,所使用的CPU需支持intel VT技术,这些物理服务器的CPU需为相同型号,或者至少为同一时代的产品,其所支持的指令集才会是一样的;服务器的内存要尽可能大,至少将来可以进行扩展的,因为虚拟化对内存的需求比较大。

此外,也需要规划好哪些应用可以虚拟化,哪些只能放在物理服务器上。比如关键应用医院的HIS、医院外网网站、某些需要用到USB加密狗的应用以及要用主机硬件信息来注册的应用,都不宜部署到虚拟化中。因为HIS的重要性决定了它更适用于小型机;医院外网网站是直接和外网连接的,而虚拟化中大部分都是使用内网资源,从安全性上考虑一般不放在虚拟化中;用到USB加密狗及主机硬件信息来注册的应用不能部署在虚拟化中,VMware虚拟系统会为了达到负载均衡而实时的做vMotion,因此虚拟机会随时迁移到别的物理主机上,会出现由于硬件信息改变了而导致应用中断的情况。

虚拟化技术可以对虚拟机进行资源管理和动态资源分配,vCenter Server将CPU和内存资源分配给在同一物理服务器上运行的多个虚拟机,来确定CPU、内存、磁盘和网络带宽等资源的最小份额、最大份额和定额,在虚拟机运行中修改分配,支持应用以动态方式取得更多资源,去满足高峰期的性能要求。

vCenter Server可持续地监控整个资源池的使用率,根据可反映业务需要和不断变化的业务重点的预定义规则,在虚拟机之间智能地分配可用资源,这样就构成了一个具有内置负载均衡能力的自我管理、高度优化且高效的服务器环境[3]。

1 何毅.基于Hyper-V的虚拟化技术在医院的应用[J].中国数字医学,2011,6(3):63 -64.

2 戴声,艾育华,陈芳炯.服务器虚拟化技术在医院信息系统中的应用[J].中国数字医学,2012,(10):101 -103.

3 孟群,屈晓晖.虚拟化技术在医院信息平台服务器整合中的应用[J].中国数字医学,2011,6(7):8 -12.

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