醫(yī)院簡介
海軍總醫(yī)院數據中心從1999年啟動，至今已運行14 余年，通過不斷的探索和實踐，信息化在醫(yī)院運行的各個方面發(fā)揮了重要的作用。截止目前，海軍總醫(yī)院的信息系統(tǒng)共有二十余個，除了主要的HIS、PACS、LIS 等系統(tǒng)外， 還有醫(yī)保、合理用藥、miniPACS、臨床移動醫(yī)護等多個業(yè)務系統(tǒng)，對于HIS 系統(tǒng)，通過采用雙機和磁盤陣列之間的數據同步，實現了應用級的高可用，但是面對其他的業(yè)務系統(tǒng)，如何建立一套完善的保護機制，關系到各個業(yè)務的可靠和高效的開展，在技術選擇上，虛擬化技術為這個問題提供了答案。虛擬化建設的模式。
海軍總醫(yī)院虛擬化探索
醫(yī)療對數據的需求不斷增加，從量的變化到質的變化，不斷衍生出大量的業(yè)務系統(tǒng)，多個業(yè)務系統(tǒng)的相對獨立性以及歸屬部門的不同，使得系統(tǒng)建設保持著交叉滲透性但必須要具有獨立的載體，從系統(tǒng)上來看，就是存在多個主機和存儲，而資源的利用率也不盡相同，無論是初期的建設還是后續(xù)的維護，都需要大量的投入。海軍總醫(yī)院從2009 年開始利用Vmware 對業(yè)務系統(tǒng)進行了虛擬化改造，通過對主機的虛擬化的探索，明顯提升了系統(tǒng)的整合度，對于空間、用電、管理等，特別是資源利用率方面，得到了切實的提升。其次，對于數據保護系統(tǒng)，為了保證軟件系統(tǒng)的延續(xù)性，同時為了減小數據備份窗口，采用了虛擬帶庫產品，利用VTL（Virtual Tape Library）自身的虛擬化特性，滿足了對備份系統(tǒng)的延續(xù)性和性能的要求。
一、虛擬化探索
醫(yī)療對數據的需求不斷增加，從量的變化到質的變化，不斷衍生出大量的業(yè)務系統(tǒng)，多個業(yè)務系統(tǒng)的相對獨立性以及歸屬部門的不同，使得系統(tǒng)建設保持著交叉滲透性但必須要具有獨立的載體，從系統(tǒng)上來看，就是存在多個主機和存儲，而資源的利用率也不盡相同，無論是初期的建設還是后續(xù)的維護，都需要大量的投入。
從2009年開始利用Vmware對業(yè)務系統(tǒng)進行了虛擬化改造，通過對主機的虛擬化的探索，明顯提升了系統(tǒng)的整合度，對于空間、用電、管理等，特別是資源利用率方面，得到了切實的提升。其次，對于數據保護系統(tǒng)，為了保證軟件系統(tǒng)的延續(xù)性，同時為了減小數據備份窗口，采用了虛擬帶庫產品，利用VTL（Virtual Tape Library）自身的虛擬化特性，滿足了對備份系統(tǒng)的延續(xù)性和性能的要求。
二、存儲虛擬化技術的應用
按照虛擬化技術的深化，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(tǒng)架構的后端。存儲虛擬化技術，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(tǒng)可以更好的滿足業(yè)務的需要。
權威組織SNIA(存儲網絡工業(yè)協會)對存儲虛擬化的定義是：通過對存儲(子)系統(tǒng)或存儲服務的內部功能進行抽象、隱藏或隔離，使存儲或數據的管理與應用、服務器、網絡資源的管理分離，從而實現應用和網絡的獨立管理。
存儲虛擬化把多個、多種存儲設備通過一定的方式統(tǒng)一管理起來，提供大容量、高數據傳輸性能的存儲系統(tǒng)。存儲虛擬化技術代表了一種實實在在的領先技術，這種技術帶來的好處主要是：減少存儲設備數量，提高資產利用率，增加可管理性、靈活性和可擴展性，降低成本、綠色運營。存儲虛擬化既方便了管理，提高了設備利用率，同時又降低了管理、維護和運作成本，可謂是一舉兩得。
根據在網絡中實現位置的不同，目前存儲虛擬化技術主要分為三種：基于主機側、基于存儲設備側、基于網絡層實現的，如圖1所示。基于網絡層實現的存儲虛擬化技術運用的比較廣泛。
圖1 存儲虛擬化示意圖
基于主機側的存儲虛擬化
- 實現方式：由主機操作系統(tǒng)下的邏輯卷管理軟件（UNIX家族系統(tǒng)）或者安裝專門卷管理軟件（windows等）方式來實現，不同操作系統(tǒng)使用的卷管理系統(tǒng)軟件也不相同。
- 主要用途：使服務器的存儲空間可以跨越多個異構的磁盤陣列，常用于在不同磁盤陣列之間做數據鏡像保護。
- 優(yōu)點：支持異構的存儲系統(tǒng)，比較容易實現。
- 缺點：部分主機需要更換卷管理軟件，對現有系統(tǒng)修改較大；需要在每臺安裝數據保護軟件；系統(tǒng)運行需要占用主機資源，會影響主機的系統(tǒng)運行性能；操作系統(tǒng)的版本和存儲軟件的版本兼容性需要一一確認，可能會需要主機系統(tǒng)升級，對現有業(yè)務沖擊非常大，部署時間長，后續(xù)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
- 實現方式：在存儲控制器上添加虛擬化功能，常見于中高端存儲設備。這種虛擬存儲一般是存儲廠商實施的。
- 主要用途：在同一存儲設備內部，進行數據保護和數據遷移。
- 優(yōu)點：與主機無關，不占用主機資源；容易實現。
- 缺點：要求存儲設備必須具備所需功能，否則就需要數據遷移，使部署時間長而且遷移后的陣列可能造成浪費；有設備配對的限制，一般要求組網存儲設備為同一廠家甚至同一系列的；擴展性差，擴容特別是在線擴容只有部分存儲支持。
基于網絡層實現存儲虛擬技術
- 實現方式： 通過在存儲域網（SAN）中添加虛擬化硬件實現。
- 主要用途：整合異構存儲系統(tǒng)和統(tǒng)一數據管理。
- 優(yōu)點：與主機無關，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(tǒng)一管理平臺，簡化管理；存儲擴容操作簡單，對原網改動小，不中斷業(yè)務，可擴展性好。
- 缺點：適合于現網復雜、有異構和統(tǒng)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
存儲虛擬化技術選型
海軍總醫(yī)院現有的業(yè)務平臺主要是依托于現有的網絡環(huán)境，如果采用主機層的虛擬化，則必須要考慮后期整個虛擬化平臺的擴展，這種建設模式勢必會造成多種主機環(huán)境下的虛擬化管理，特別是系統(tǒng)中存在小機、X86服務器和虛擬機時，部署和管理難度將會極大的影響系統(tǒng)的正常運行；采用存儲層虛擬化，也就是在磁盤陣列層考慮虛擬化建設，則會存在品牌、性能等各方面的受限，并且還需要引入高端的存儲系統(tǒng)，增加投入和維護成本；在這樣的環(huán)境下，采用網絡層的虛擬化，可以有效的解決上層主機異構的問題，也不會存在品牌限制和對性能的影響，同時可以利用網絡的擴展性，將單業(yè)務的虛擬化建設成平臺的虛擬化。
存儲虛擬化建設方案
通過對現有的業(yè)務進行梳理和整合，對其中的滿足條件的業(yè)務進行虛擬化，同時利用虛擬化建立本地的數據高可用。建設后的網絡拓撲如圖2所示：
圖2 網絡拓撲圖
利用虛擬化網關，對現有的部分業(yè)務進行整合，將現有的應用服務器陣列1和新增的應用服務器陣列2添加到虛擬化平臺中，同時利用虛擬化網關的鏡像功能，實現上層應用數據的高可用，對于虛擬化平臺中業(yè)務的任何一個I/O，都可以在虛擬化網關層實現實時的復制，從而可以保證任何一臺后端存儲的故障不會引起數據的不可用。
現有的虛擬化只是將現有的六臺服務器和后端的兩個磁盤陣列進行了虛擬化，數據也只是考慮了本地的高可用，整個基本的虛擬化平臺已經建設完成，后續(xù)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關，同時在服務器層增加一些配置，從而可以實現整個平臺的虛擬化。
對于新增業(yè)務系統(tǒng)對于硬件設備的需求，可以在服務器層面增加新的虛擬機，存儲容量或者性能不夠時，可以增加任意品牌磁盤陣列，通過選擇該磁盤陣列的規(guī)格和硬盤類型，以滿足新增業(yè)務對容量和性能的需求。虛擬化網關也可以實現集群式的擴展，通過虛擬化網關自身的擴展，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。
生產機房與容災機房之間的距離不超過3km，將高可用的盤陣部署在另外一個機房，以此進一步減少數據可靠性對單一機房的可靠性依賴，實現異地的容災。
虛擬化技術逐漸提升了我院的信息化水平，并且虛擬化已經從傳統(tǒng)的主機虛擬化和設備級的虛擬化延伸到了存儲的虛擬化。通過主機的虛擬化，減少了多臺服務器的額外采購，同時使得單臺服務器的資源利用率從20%上升到了70%；通過存儲層的虛擬化，對后端的存儲資源進行了初步的整合，并且實現了本地的數據高可用，更重要的是，對于后續(xù)的資源整合，搭建了一個可靠的平臺，從業(yè)務實現到資源管理都提升了效率。
