基于服务器虚拟化技术和存储虚拟化技术的医院双活数据中心的建立

周锦

摘 要：随着虚拟化技术的迅猛发展，医疗信息化建设的步伐也在不断加快，医院开始建立双活数据中心，提高医院数据的利用率，避免数据的丢失，更好的保证数据的安全性和完整性。如今，医院双活数据中心建立成为IT界重点关注和研究的问题，双活数据中心的建立方式多种多样，技术人员需要结合實际情况应用服务器和存储虚拟技术来完成数据中心建立任务，不断完善医院信息系统。信息化和虚拟化已经成为医院数据中心的特点，也是数据中心发展的主要趋势。本文介绍了存储虚拟化技术和服务器虚拟化技术，以及通过存储虚拟化技术和服务器虚拟化技术的结合，如何实现医院的双活数据中心。

关键词：虚拟化；存储虚拟化；VMware；vplex

随着医院信息化的不断深入，医疗信息系统对医院的重要性越来越高，而系统的安全、高效、可靠运行主要依赖于服务器、存储、交换机等核心设备的正常工作，以及这些设备容灾系统的高可用性。但是容灾站点的服务器、存储、交换机等资源长期处于闲置状态，并且长期占用机房场地并耗费大量能源，这造成了极大的浪费。如何建立一套高可用的系统，并把容灾资源利用起来，成为最近研究的方向。[1]随着存储虚拟化技术以及服务器虚拟化技术的结合应用，使得这一问题得到了解决。

一、存储虚拟化技术

随着存储虚拟化技术的出现，如何更有效的实现灾备资源利用，以及数据中心之间，甚至跨存储，跨网络实现同时的数据访问，建立真正意义上的“双活数据中心”架构，成为一种必然的趋势。

存储虚拟化技术就是把相对复杂的存储底层基础架构的技术逻辑化，简单化。通过存储虚拟化的方式把物理存储与逻辑存储分开，用户只需要使用简化的逻辑存储资源视图即本。对于用户来说，不用了解具体的硬盘，不用了解具体的LUN，用户只需要把虚拟化的存储资源连接上服务器即可。[2]

目前存储虚拟化主要分成了三个方向：

（1）基于服务器软件的虚拟化存储。这种方法需要在服务器上安装存储的相关软件，以对存储进行管理。由于存储生产厂商的不同，导致存储管理软件的不同，因此灵活性较差，同时也服务器带来了一定的资源开销。

（2）基于存储本身的虚拟化。这种方法存储设备自带相关功能和模块，如果没有第三方软件支持的话，则不能兼容其他品牌的存储，通用性较差。

（3）基于网络的虚拟存储。这种方法在存储区域网络（SAN）实现存储虚拟化功能。但是有些厂商设备兼容性差，有些设备则管理能力较弱。

EMC VPLEX存储虚拟化技术：此次我们使用EMC VPLEX来实现存储虚拟化，它属于实现存储虚拟化的第三种方式，通过存储区域网络（SAN）中添加虚拟化存储网关实现。即由EMC VPLEX设备直接管理一个或多个存储上的卷，然后再由EMC VPLEX设备把这些卷提供给服务器使用，服务器不直接管理存储上的卷。这种方式可对异构存储进行管理（即它可以在同一存储区域网络中同时管理多个存储上的卷），这方便了的存储数据扩展，同时这种方式还不占用服务器资源。EMC VPLEX设备上配置有最低64G的Cache，起缓存读和缓存写的功能，从而可以在一定程度上提升整个存储平台的IO性能。

VPLEX在使用中有三种使用方式，分别是Local，Metro，Geo。其中Local方式用于管理本地存储，Metro方式用于在两个站点间的访问，Geo方式用于多个远距离站点间的异步访问。

二、服务器虚拟化技术

服务器虚拟化技术是将服务器的各种资源逻辑化，让CPU、内存、存储、网卡等硬件资源变成可以动态分配的“资源池”，让几台甚至几十台虚拟服务器跑在一台物理服务器上，从而提高服务器各资源的利用率，简化系统管理，实现资源的整合。

服务器虚拟化技术的优点：

（1）降低能耗，节约成本。随着物理服务器性能的大大提升，我们可以把原来的多台物理服务器转化为虚拟服务器，让多个虚拟机可以共用一台物理服务器上，减少了物理服务器布署数量，以减少能耗，节省空间，节约成本。

（2）提高稳定性。通过虚拟化软件的相关功能可以实现物理机的负载均衡和虚拟机的动态迁移，大大提高了服务器的稳定性。

（3）减少宕机时间。当有物理服务器出现硬件故障必须要停机检修时，通过动态迁移，可以实现不停机或少停机，大大提高了系统的可用性。

（4）增加了系统布署的灵活性。在虚拟化软件上可以支持各种操作系统（windows 2003，linux等等），从而使各种老应用系统的可以继续运行，减少了迁移成本，大大提高了维护效率。

目前我们常见的虚拟服务器主要有以下两种方式：

（1）一台物理服务器虚拟成多台服务器使用，但由于只有一台服务器，一旦物理服务器出现问题，则所有的虚拟服务器都面临着宕机的风险。

（2）多台物理服务器与光纤交换机，数据存储组成一个集群，然后再虚拟成多虚拟服务器使用。相较与第一种方式，第二种方式更加灵活，当一台物理服务器出现问题时可动态迁移至其它的物理服务器上，安全性更高，各物理服务器可实现性能平衡。但是一旦数据存储出现问题，则所有虚拟机都面临着宕机的风险。

三、医院双活数据中心的实现

我们医院机现分为本部院区，友谊院区和广仁院区三个院区，其中友谊院区机房为主生产机房，本部院区机房为灾备机房。现在我们要在我本部院区机房和友谊院区机房，建立双活数据中心。实现如下图：

为此我们做了如下的工作：

我们购买了2台Vplex Metro（两院区各一台），2台DELL COMPLENT 8000存储（两院区各一台），4台Borcade 6510光纤交换机（两院区各两台），以及8台Dell R920服务器（本部院区2台，友谊院区6台）。

医院本部院区和友谊院区，两个院区直线距离4公里左右，在两院区间我们租用了六对裸光纤，并对光纤时延进行了测试，实测RTT（网络往返时延）1.2 ms，高于Vplex Metro的5 ms要求。租用的六对裸光纤中两对用于光纤交换机的联通，两对裸光纤用于VMware vmotion，Vplex Metro两节间的通信以及Oracel Rac节点间的私有通讯，两对供交换机网络通信。

医院核心系统数据都通过EMC VPLEX进行数据存储。医院HIS系统是物理服务器，它通过Oracle数据库的RAC，构建了三节点（友谊两台，本部一台）的系统，实现了性能的提升和异地容灾。其它的虚拟化服务器通过虚拟化软件VMware vsphere实现医院核心应用系统的机房容灾。

完成整个系统构建后，我们在两个院区机房间建立一个高可用性虚拟化应用集群，达到了数据双活，服务器无缝切换，当某一个物理服务器出现故障，其运行的虚拟化应用自动迁移至其他物理服务器，提高了系统的高可用性。该系统可以方便的，在虚拟机不停机的情况下，从集群一台服务器迁移到集群中另外一台服务器，从而避免硬件维修导至的系统停机，加强了系统的高可用性，所有数据同时写入两台存储，一台存储出现故障，直接从另一台存储读取数据，实现无缝切换，不需人工干预。[3]

四、总结

本文介绍了一种高可用的双活数据中心的建设。此方案在服务器管理上运用服务器虚拟化管理技术把医院的各种物理服务器纳入服务器集群进行统一管理；在存储器管理上引入存储虚拟化技术。在生产机房出现断电，火灾等极端情况时，可以非常方便的把关键业务切换到灾备机房，同时灾备机房平时也承担一定的业务，避免了资源浪费。此方案在一定程度满足了医院对高可用、安全、可靠的系统的要求。

参考文献：

[1]杜向文.基于虚拟化技术的双活数据中心平台在企业的实现与应用[J].中国管理信息化，2017，20（10）：63.64.

[2]朱金惟.基于存储虚拟化技术的双活存储系统设计与实现[J].信息与电脑（理论版），2017（1）：137.138.

[3]刘冬邻.基于云计算的智慧校园双活数据中心架构设计[J].西南师范大学学报（自然科学版），2017，42（5）：41.46.