1.引言
隨著醫院信息化的發展，醫院內部使用的業務系統也逐步增加，HIS、LIS、PACS、EMR、OA等應用系統已經在很多醫院得到廣泛應用，醫院往往同時運行幾十甚至上百個應用系統。軟件系統的不斷上線應用能夠帶來醫療質量和患者滿意度的提高，與此同時，對繁多的系統進行部署、運維和管理也是醫院需要面臨的嚴峻挑戰。
在醫院的信息基礎架構建設中，傳統建設模式是“煙囪式”的：每上線一個新應用，都需要為其配置獨立的服務器、存儲、網絡和安全等基礎設施。這樣的建設模式存在很多問題。
1.1 運行成本高。不斷上線應用系統，也就需要不斷一對一的配置硬件設備。除了購置硬件的一次性投入，大量的服務器運行和散熱帶來了持續的電力消耗，日常運維的能耗成本不斷攀升。
1.2 資源利用率低。每個應用系統獨占一臺或多臺服務器，配置單獨的存儲，但往往利用率很低。例如某些應用對CPU資源利用率長期保持在低于5%的水平，硬盤的存儲總體利用率也在30%左右，造成了大量的資源浪費。
1.3 業務連續性差。應用系統都由一臺服務器單獨提供服務時，存在單點故障，服務器一旦宕機就會直接導致業務中斷，從而影響業務流程的運轉。而為每個非關鍵應用都配置冗余服務器，會帶來大量的資源浪費，從成本上來說不切實際。
1.4 擴展靈活性差。由于應用系統對服務器計算能力和存儲能力需求的不斷提升，一般硬件在服役5年左右就需要升級換代，這種硬件設備的升級過程復雜、耗時多、易出問題。
1.5 業務上線周期長。每上一個應用系統，就需要采購和部署新的硬件等設施，購置及部署周期長，嚴重制約了應用系統的上線進度。
1.6 管理復雜。每個應用系統與其使用的基礎設施緊密捆綁，相互獨立，無法形成統一的管理平臺，配置、備份、容災、恢復等大量工作都需要針對每個應用分別實施。
虛擬化為這些問題的解決提供了可能。應用虛擬化技術來構建醫院的信息基礎架構，將CPU、內存、存儲、網絡等資源池化，每個池均可實現資源按需分配、動態調整和動態調度，可以隨時應變地充分滿足醫院信息系統建設的需求。
2.虛擬化技術簡介
本文所指的虛擬化主要是指平臺虛擬化，即基本思想是利用虛擬化技術將物理的服務器、存儲、網絡資源抽象成邏輯資源，消除這些計算資源物理上的界限， 將它們變成可以動態管理的“ 資源池” ， 對于“ 池”中的資源可以按需求分配給應用，從而提高資源的利用率， 避免了資源浪費。虛擬化主要包括服務器虛擬化、網絡虛擬化、存儲虛擬化和桌面虛擬化。
2.1 服務器虛擬化。服務器的虛擬化就是通過基于裸設備的虛擬化軟件將服務器物理資源抽象為邏輯資源，讓一臺服務器變成幾臺甚至更多臺相互隔離的虛擬服務器，或者把幾臺物理服務器變成一臺邏輯服務器來用，使服務器資源得到融合。
每個邏輯服務器都有自己的一套虛擬硬件，實現與物理硬件的分離，可以運行相同或不同類型的操作系統。邏輯服務器可根據應用負載情況動態調整計算資源，并可在不同物理服務器之間動態遷移，以達到資源利用最大化與零停機的服務器維護。
2.2 存儲虛擬化。通過存儲虛擬化，將實際的物理存儲實體與存儲的邏輯表示分離，通過建立一個虛擬抽象層，將多種或多個物理存儲設備映射到一個單一邏輯資源池中，構建虛擬存儲池。用戶可隨意使用存儲空間而不用關注底層物理設備的類型和特性形成統一存儲。
2.3 網絡虛擬化。目前絕大多數醫院的數據中心內部通信網絡仍然主要依賴以太網，而光纖通道（FC）網絡主要用于存儲系統。“ 統一網絡” 充分利用基于以太網的光纖通信技術（FCoE）和10Gb以太網技術把LAN、SAN等整合為一個統一的網絡架構，從而大幅度降低網絡建設的復雜度和成本，并且在技術層面實現更高的帶寬、更低的延遲、更好的安全性和可管理性，消除虛擬化平臺對網絡的壓力。同時讓醫院能夠保護對光纖存儲的現有投資，降低數據中心的成本和復雜性，并簡化網絡管理。
2.4 桌面虛擬化。桌面虛擬化是將桌面的軟件進行虛擬化改造的技術，即在服務器上構建虛擬桌面池，提供給用戶使用，使用戶仍然像使用桌面系統一樣，但軟件程序的執行卻不是在本地進行的方式。桌面虛擬化將桌面與原來的物理硬件進行分割，實現更靈活的使用，可以實現移動醫療和移動辦公。
3.虛擬化技術在醫院的應用
我院信息系統規模大、復雜性高，目前使用的各類業務系統約100多個，各類業務終端4000余臺。我院將30多個業務系統遷移到虛擬化環境中，收到了良好應用效果。在虛擬化環境的建設過程中，采用VMware公司的vSphere虛擬化平臺，對服務器進行統一規劃和虛擬化，提供虛擬資源的申請規范與管理流程，建立統一的資源池，在相應的資源池上實現相關業務系統的統一部署和運行，并且做到各業務系統間相互獨立、共享硬件資源。
整個虛擬化環境的結構見圖1。
圖1 虛擬化環境結構圖
3.1 計算池。采用了虛擬化5臺IBMX3850服務器來搭建計算池，從計算池中虛擬出三十余臺虛擬服務器，其性能足夠用來運行各類業務系統，服務器只做運算工作，不存放數據，借助VMWare軟件的HA和Vmotion特性，可以讓虛擬服務器根據應用負載的情況動態調整計算資源，并且可以在不同的物理服務器之間動態遷移。通過虛擬化的應用，原來需要幾十臺服務器支撐的應用系統現在使用5臺服務器就可以支撐，不僅有效地提高了硬件的使用效率，而且大大降低了能耗和成本。
3.2 存儲池。為了保證數據的安全性，新購入兩套EMC VNX5300存儲，實現全冗余的虛擬化存儲架構，實現高性能SAN網絡的統一部署和集中管理，用于各個業務系統的數據高性能存取。
為了達到好的應用效果，還綜合采用了自動精簡配置技術、自動分層技術、分布式存儲等技術來提高應用性能、提高存儲空間的利用率。
3.3 網絡池。將部分核心和主要匯聚交換機進行了虛擬化，使用虛擬堆疊技術（IRF2）將兩臺雙活的物理交換機合并為一臺，服務器都是通過雙網卡方式冗余上聯，同樣采用雙活模式，提高了帶寬利用率，使用虛擬局域網（Vlan）等虛擬網絡技術，使網絡池化，從而保證網絡的有效虛擬、安全隔離和智能通路。
3.4 虛擬桌面池。應用VMWare的虛擬桌面套件，構建了虛擬桌面池，在部分科室上線了虛擬桌面系統。虛擬桌面與虛擬服務器的方案類似，不同在于虛擬出來的是用戶的桌面環境，在這種情況下，用戶看起來是在使用一臺實實在在存在的計算機，但實際上是使用的服務器資源。虛擬桌面的終端有多種選擇，可以是PC、瘦客戶機，也可以是IPad等移動終端，我院選擇利用舊PC來作為虛擬桌面的客戶端，同時為部分有需要的醫護人員配備了IPad終端。虛擬桌面環境下，醫生和護士等工作人員不再受限于某臺電腦的性能和具體位置， 只要有網絡支持，利用任何終端設備都可以以自己身份登錄自己的虛擬桌面終端， 隨時隨地工作， 從而實現移動醫療和移動辦公。
4.結語
醫院的信息化環境復雜，應用繁多，傳統的IT基礎架構方式已經不能適應其發展要求。使用虛擬化技術可以提高資源利用率，加快軟件系統的上線速度，增強軟件系統的可用性和可擴展性，大大降低運維成本，降低功耗、節能減排，實現移動辦公和移動醫療，是醫院構建IT基礎架構的必然趨勢。
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