医院数据中心存在的问题及对策

马锡坤，于京杰

南京军区南京总医院信息科，南京 210002

加强信息化建设是医院科学发展必由之路［1-2］。建设优质、高效、安全的信息平台是医院信息化建设的核心内容［3］。而数据中心是医院信息平台的基础设施建设，其建设质量直接影响应用系统效能的发挥和运维管理水平的提升。传统的数据中心在医院信息化发展中发挥了非常重要的作用，但还存在着一些问题和可以改进的地方。针对传统数据中心的不足，构建云计算数据中心已成为一种趋势。

1 存在的问题

近年来，医院在信息化建设和应用方面发展迅速，医院数据服务和应用需求日益增长。多年的信息化建设，医院数据中心已积累了大量的IT基础设施。而随着医院信息化建设的逐步深入，各应用系统不断上线和完善，数据中心的服务器、存储设备、网络资源数量随之不断增加，网络规模和终端数量不断扩大。而核心系统一般为双机环境，数据存储在统一的共享磁盘阵列中，其他系统一般均为单机运行，数据基本都是在服务器的内置硬盘存放，一个应用系统对应一台物理服务器［4］。传统的数据中心保障医院业务正常运营，但其存在的问题也很明显，具体表现为:

一是服务器利用率不高，系统运行可用性低。医院数据中心有各种各样的服务器，数量众多的业务系统在运行，但是单服务器单应用的部署模式，导致大部分服务器在大部分工作时间，其系统资源利用率都在10%以下，资源浪费严重。并且应用系统单机运行，单点故障隐患严重，其可用性、安全性较低。为了实现应用系统的高可用性，需投入成倍的服务器，造成投资成本加大，且资源得不到充分利用。

二是数据存放较为分散，安全保护可靠性弱。医院数据中心的服务器及应用系统分布较广，数据存放较为分散，存储设备没有得到充分利用，数据不能在存储系统或者不同磁盘之间自由流动，同时缺乏科学合理的备份恢复机制，数据安全保护可靠性较弱。一些数据存放在服务器本机磁盘，一旦设备出现损坏，数据都有可能被破坏，从而造成不可挽回的损失。如果数据遭到病毒破坏，或者被误操作删除，同样会造成巨大的数据灾难。

三是数据中心运维困难，平台可服务性较差。医院数据中心设备大量增加使得对设备的运行、监控和管理变得日益复杂，对机房空间布局、设备能源消耗、日常管理维护无疑是个挑战，运行和维护成本较高。各个业务系统形成了独立的平台，不能灵活地相互调整资源、相互切换，可服务性较差。硬件故障维护、升级或者扩容时需要停机进行操作，影响业务系统正常使用。在新业务系统上线时，需要做大量重复的工作，实施周期较长。

2 主要对策

医院数据中心包括服务器、存储系统、交换设备等内容，对整个信息平台具有支撑作用。基于云计算的数据中心使用“池”的概念，把各种IT资源都放在云计算平台中统一管理，将各种资源实现整合，通过虚拟化技术形成标准化的虚拟计算池、存储池、网络池等资源池，每个池均可实现动态的资源调整，能够实现虚拟资源池中资源的动态调度，以达到调度过程中充分利用资源的能力，彻底消除了传统数据中心的不足。

2.1 构建虚拟计算池，提高服务器利用率

通过服务器虚拟化，把物理服务器的资源抽象成逻辑资源，构建虚拟计算池，进而把服务器虚拟成多台相互隔离的虚拟服务器即虚拟机。虚拟机并不是真正的机器，但它能像真正的机器一样工作，每个虚拟机就像一台独立运行的服务器，有自己的一套虚拟硬件，在上层操作系统和软件看来，它们就是一台台相对独立的服务器。不同的虚拟机可以运行相同或不同类型的操作系统，作为不同业务的支撑平台［5］。服务器虚拟化技术可以更加合理地分配资源，提高服务器的利用率，其数量的减少节省对空间的占用。

2.2 构建虚拟存储池，减少数据安全隐患

通过存储虚拟化，将实际的物理存储实体与存储的逻辑表示分离开，建立一个虚拟抽象层，将多种或多个物理存储设备映射到一个单一逻辑资源池中，构建虚拟存储池。这个虚拟层向用户提供了一个统一的接口，向下隐藏了存储的物理实现。用户可随意使用存储空间而不用关注底层物理设备的类型和特性。通过构建存储虚拟化平台，整合和充分合理利用存储系统，实现数据集中存储和保护，减少数据安全隐患;能够在不影响应用系统正常运行的情况下，实现存储系统迁移，保证前端业务不会受到任何影响［6］。

2.3 构建虚拟网络池，提升网络运行性能

网络虚拟化是使用基于软件的抽象，从物理网络元素中分离网络流量的一种方式。对网络虚拟化来说，抽象隔离了网络中的交换机、网络端口、路由器以及其他物理元素的网络流量。每个物理元素被网络元素的虚拟表示形式所取代，能够对虚拟网络元素进行配置以满足其独特的需求。将网络整合成按需调度的大型虚拟资源池，提高交换能力，消除虚拟化部署所担心的I/O瓶颈问题，灵活调整网络边界，从容面对云计算应用引起的突发流量问题，保障业务无间断运行，满足业务和服务器虚拟化对网络的需求。

3 应用案例

经过充分调研论证，我们采用VMware vSphere服务器虚拟化软件、Cisco UCS统一计算系统、EMC存储设备以及Vplex存储虚拟化设备、F5负载均衡器、Deep Security趋势服务器深度安全防护系统，构建了一个全冗余架构的医院云计算数据中心，把8个刀片服务器整合成一个虚拟计算池，把3台存储设备整合成一个虚拟存储池，新增了一个虚拟网络池。采用基于云计算技术架构的医院数据中心(其结构如图1所示)，高度共享计算和存储资源，把虚拟化的资源以一种动态的最优化方式由系统自动根据业务需求来调用，以灵活安全的方式达到快速扩展和缩减的效果，提高了服务质量［7-8］。除了提高服务器利用率、减少数据安全隐患、提升网络运行性能以外，还实现了以下目标:

图1 基于云计算技术架构的数据中心的结构

一是充分满足医院各类应用系统的资源需求。医院信息系统中各种应用一天会有很大变化。例如:上午8:00到10:00，电子病历系统(EMR)等应用负载较高;10:00到12:00，影像存储和传输系统(PACS)等应用负载较高;白天，检验信息系统(LIS)等应用负载较高，晚上则负载下降;把它们放置在同一硬件平台的多个虚拟机中，实时监控它们的负载、动态调度资源，实现IT资源与工作负载的一致性，无需增加资源、即能同时满足这些信息系统的资源需求，确保系统高效运行，避免了以往由于资源的缺乏和不合理分配而造成各类业务高峰时出现系统运行速度缓慢的问题。

二是有效保障医院所有应用系统的安全运行。医院服务中断往往会造成许多的负面影响，因此医院应用系统不论规模大小，绝大部分都要求7×24 h不间断运行。利用虚拟机构建虚拟服务器集群，能够有效地实现医院应用系统的高可用性，排除设备的单点故障，保障系统安全运行［9-10］。当物理服务器出现故障时，高可用集群自动切换服务，使故障服务器的业务迅速平稳地迁移到虚拟机，实现服务不中断，确保业务连续性，并且显著降低实施成本。

三是大大简化了管理程序并且减少了运维成本。云计算数据中心具有很好的可服务性，虚拟基础架构简化了数据中心的管理，消除了传统数据中心运维和管理的复杂性，降低了系统维护和管理的技术要求，使维护管理的难度和成本大大降低;减轻了医院信息技术人员的工作压力，克服了人员紧张的问题，提高了运行维护的效率。服务器虚拟化减缓了服务器数量的增速，在显著节约能源的同时，实现数据中心的高效运作，实现可持续的节能增效和绿色环保。

［1］易学明，胡新勇，杨国斌，等.以信息化平台推进数字化医院建设［J］.解放军医院管理杂志，2010，17(7):616-618

［2］姚国庆，黄正东，郭雪清，等.加强医院数字化建设 推进医院又好又快发展［J］.中国医学教育技术，2012，26(2):194-196

［3］马锡坤，杨国斌，袁波.构筑信息网络基础平台 保障人财物科学管理［J］.中国数字医学，2010，5(8):20-22

［4］李先锋，王凯芸，吕强，等.三甲医院虚拟化技术的研究与实践［J］.中国医院，2012，16(2):12-14

［5］石家亮.基于虚拟化技术的数据中心解决方案［J］.电脑知识与技术，2010，6(21):5667-5669

［6］马锡坤，于京杰，杨国斌.存储虚拟化技术在医院信息系统平台中的作用［J］.中国医疗设备，2011，26(10):39-40，50

［7］周迎，曾凡，黄昊.浅谈云计算在医疗卫生信息化建设中的应用前景［J］.中国医学教育技术，2010，24(4):350-353

［8］高林，宋相倩，王洁萍.云计算及其关键技术研究［J］.微型机与应用，2011，30(10):5-7，11

［9］赵志云，杨宏桥，刘震.基于VMware的高可用集群在HIS中的应用研究［J］.医疗卫生装备，2008，29(6):37-38

［10］周渝霞，郝玉清，顾凤军.虚拟服务器技术实现医院信息系统安全可靠［J］.医疗卫生装备，2010，31(9):50-51，64