醫(yī)院數(shù)據(jù)中心虛擬化建設(shè)

醫(yī)院數(shù)據(jù)中心虛假化建設(shè)醫(yī)院數(shù)據(jù)中心虛假化建設(shè)醫(yī)院數(shù)據(jù)中心虛假化建設(shè)

醫(yī)院數(shù)據(jù)中心虛假化建設(shè)

隨著醫(yī)院信息化的發(fā)展，應(yīng)用系統(tǒng)的不斷增加使服務(wù)器、儲(chǔ)藏、網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)中心有限的空間內(nèi)迅速增加，引起了很多的問(wèn)題。而虛假化技術(shù)的產(chǎn)生，使多臺(tái)服務(wù)器整合到一臺(tái)物理服務(wù)器上，不但提升了服務(wù)器的利用率，還增強(qiáng)了系統(tǒng)的可用性，同時(shí)也方便了數(shù)據(jù)中心的管理和保護(hù)。

北京大學(xué)人民醫(yī)院（以下簡(jiǎn)稱“人民醫(yī)院”）的信息系

統(tǒng)經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，已經(jīng)涵蓋了信息交換、臨床信息、運(yùn)營(yíng)管

理、地域醫(yī)療和基礎(chǔ)架構(gòu)五大領(lǐng)域，包括73個(gè)系統(tǒng)以及205

個(gè)子系統(tǒng)。由于采用“一套應(yīng)用系一致套服務(wù)器”的傳統(tǒng)發(fā)展模式，為了支撐弘大的信息系統(tǒng)，服務(wù)器、儲(chǔ)藏、網(wǎng)絡(luò)設(shè)施在數(shù)據(jù)中心計(jì)房有限的空間內(nèi)迅速增加，引起了場(chǎng)所不足、能耗巨大、資源利用率低下、難于管理和保護(hù)等一系列

問(wèn)題。因此，醫(yī)院信息中心決定在2012年對(duì)數(shù)據(jù)中心進(jìn)行

虛假化改造，建設(shè)虛假化計(jì)算平臺(tái)，裁汰老舊物理服務(wù)器，將各應(yīng)用系統(tǒng)的服務(wù)器遷移到虛假機(jī)上。

數(shù)據(jù)中心的虛假化趨勢(shì)

信息化發(fā)展的一個(gè)副產(chǎn)品是企業(yè)數(shù)據(jù)中心內(nèi)服務(wù)器數(shù)量劇增。而計(jì)算資源固定分派的傳統(tǒng)發(fā)展模式，經(jīng)常會(huì)造成服務(wù)器忙閑不均、容災(zāi)能力差、系統(tǒng)繁忙時(shí)響應(yīng)速度慢等問(wèn)

題。同時(shí)，越來(lái)越多的服務(wù)器使得數(shù)據(jù)中心計(jì)房的供電、制冷、空間等問(wèn)題日益突顯。

使用虛假化技術(shù)，可以把計(jì)算資源利用率低的多臺(tái)服務(wù)器整合到一臺(tái)服務(wù)器上，從而節(jié)約數(shù)據(jù)中心的空間，大大減少許據(jù)中心的能耗，也帶來(lái)了管理和保護(hù)的便利，服務(wù)器虛假化技術(shù)所擁有的封裝性、硬件獨(dú)立性和隔斷性也為保證業(yè)務(wù)連續(xù)性供應(yīng)了新的手段。因此，虛假化技術(shù)成為提升企業(yè)

數(shù)據(jù)中心適應(yīng)能力、建設(shè)高適應(yīng)性IT基礎(chǔ)設(shè)施的必由之路。

數(shù)據(jù)中心的虛假化水平也成為衡量企業(yè)生產(chǎn)力的重要標(biāo)準(zhǔn)。

虛假化方案的擬定

為了擬定吻合醫(yī)院實(shí)質(zhì)情況的虛假化解決方案，我們第一對(duì)醫(yī)院數(shù)據(jù)中心的現(xiàn)狀進(jìn)行了調(diào)研，在調(diào)研的基礎(chǔ)上提出了虛假化平臺(tái)的建設(shè)目標(biāo)，最后依照建設(shè)目標(biāo)的要求、經(jīng)過(guò)科學(xué)計(jì)算擬定出了詳細(xì)的虛假化解決方案。

調(diào)研情況

經(jīng)過(guò)調(diào)研我們發(fā)現(xiàn)醫(yī)院數(shù)據(jù)中心存在三個(gè)急需解決的

問(wèn)題：

資源利用率有待提升隨著各種信息系統(tǒng)的建立，機(jī)房

內(nèi)設(shè)施數(shù)量越來(lái)越多，以致供電負(fù)荷與空調(diào)制冷量“捉襟見(jiàn)

肘”?？墒牵鲬?yīng)用系統(tǒng)服務(wù)器的CPU、內(nèi)存、儲(chǔ)藏的資源

利用率很低，急需經(jīng)過(guò)虛假化平臺(tái)來(lái)整合資源、提升利用率，

裁汰老舊服務(wù)器，緩解機(jī)房空間、電力負(fù)荷以及空調(diào)制冷的

壓力。

系統(tǒng)可用性有待提升在醫(yī)院信息系統(tǒng)中，只相要點(diǎn)業(yè)務(wù)采用了雙機(jī)熱備、互備、多備一等方式，其他多數(shù)業(yè)務(wù)服務(wù)器沒(méi)有備機(jī)。一旦這些業(yè)務(wù)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，需要較長(zhǎng)時(shí)間

才能恢復(fù)。同時(shí)，有些服務(wù)器已經(jīng)超期服役，存在運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。虛假化技術(shù)可經(jīng)過(guò)高可用和動(dòng)向遷移技術(shù)降低運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，提升系統(tǒng)可用性。

對(duì)新增應(yīng)用系統(tǒng)的響應(yīng)能力有待提升傳統(tǒng)模式下，每新增一套業(yè)務(wù)系統(tǒng)，都要需經(jīng)過(guò)立項(xiàng)、采買服務(wù)器、到貨上架、操作系統(tǒng)安裝、應(yīng)用軟件部署等多個(gè)環(huán)節(jié)，周期較長(zhǎng)，難以滿足那些迫切需要上線的業(yè)務(wù)需求。我們希望利用虛假平臺(tái)靈便的資源分派能力，迅速部署虛假機(jī)，供新增業(yè)務(wù)系統(tǒng)使用。

虛假化平臺(tái)建設(shè)目標(biāo)

人民醫(yī)院數(shù)據(jù)中心虛假化改造的整體目標(biāo)是建設(shè)一個(gè)

以虛假化技術(shù)為基礎(chǔ)的，可以整合各種資源，提升服務(wù)器、

儲(chǔ)藏、網(wǎng)絡(luò)設(shè)施等硬件的利用率，便于管理，綠色環(huán)保，并

且擁有高靈便性、高可用性和高安全性的數(shù)據(jù)中心。

軟件的選擇

在服務(wù)器虛假化領(lǐng)域內(nèi)VMware企業(yè)處在當(dāng)先的地位。

與其他虛假化軟件對(duì)照，VMwarevSphere虛假化軟件更加成

熟，功能上更加全面，運(yùn)行時(shí)更加牢固，安全系數(shù)更高。因

此我們決定采用VMwarevSphere虛假化軟件來(lái)搭建虛假化

平臺(tái)。

VMwarevSphere在邏輯上由三層組成：虛假化層、管理

層和接口層。

虛假化層由VMwareESXi組件實(shí)現(xiàn)，包括基礎(chǔ)架構(gòu)和

應(yīng)用程序。基礎(chǔ)架構(gòu)服務(wù)可以虛假化、聚合和分派硬件資源。

應(yīng)用程序服務(wù)是用于保證應(yīng)用程序可用性、安全性和可擴(kuò)展

性的服務(wù)集，包括vSphereHighAvailability、vMotion和Fault

Tolerance等。

管理層由VMwarevCenterServer組件組成的，它是配

置、分派和管理虛假化環(huán)境的中心。

接口層由各種客戶端組成，用戶可經(jīng)過(guò)GUI客戶端訪

問(wèn)VMwarevSphere數(shù)據(jù)中心。

虛假化平臺(tái)架構(gòu)設(shè)計(jì)

虛假化平臺(tái)的整體架構(gòu)由六臺(tái)高性能服務(wù)器、兩臺(tái)互為

鏡像的儲(chǔ)藏以及交融SAN與LAN交換能力的Nexus5000

交換機(jī)組成。六臺(tái)高性能x86服務(wù)器安裝ESXi虛假化軟件組成一個(gè)ESXi服務(wù)器群集中，由一臺(tái)vCenterServer管理服務(wù)器一致管理，所有的虛假機(jī)都運(yùn)行在這個(gè)群集上。

虛假化的數(shù)據(jù)中心物理架構(gòu)

服務(wù)器部分采用6臺(tái)高性能x86服務(wù)器，組成ESXi服

務(wù)器集群，滿足業(yè)務(wù)系統(tǒng)對(duì)運(yùn)算能力的要求。同時(shí)利用

VMwarevSphere虛假化套件的集群技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高可用性和資源的動(dòng)向分派。

網(wǎng)絡(luò)部分使用支持以太網(wǎng)光纖通道（FCoE）技術(shù)的思科Nexus5000交換機(jī)，將以太網(wǎng)與儲(chǔ)藏網(wǎng)絡(luò)一致，采用雙核心、

多鏈路的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)高可用性。

儲(chǔ)藏部分使用高性能、高容量、高可用性的院級(jí)儲(chǔ)藏陣列，將虛假化平臺(tái)下所有的服務(wù)器文件以及業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)都集中儲(chǔ)藏到該臺(tái)儲(chǔ)藏設(shè)施中。實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的一致管理以及儲(chǔ)藏空間

的一致分派。儲(chǔ)藏介質(zhì)部分使用SSD固態(tài)硬盤，以滿足IO密集型應(yīng)用的性能需求。

冗余架構(gòu)設(shè)計(jì)

主機(jī)：六臺(tái)物理主機(jī)組成高可用集群。一旦某一臺(tái)主機(jī)宕機(jī)，其上運(yùn)行的虛假機(jī)自動(dòng)遷移到余下五臺(tái)主機(jī)上運(yùn)行。儲(chǔ)藏：兩臺(tái)儲(chǔ)藏互相進(jìn)行同步復(fù)制。一臺(tái)儲(chǔ)藏故障，不

影響數(shù)據(jù)完滿性和業(yè)務(wù)連續(xù)性。網(wǎng)絡(luò)：兩臺(tái)Nexus5000交換機(jī)，采用多鏈路方式連接主機(jī)。

LAN：每臺(tái)主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)分為三組，管理網(wǎng)、內(nèi)網(wǎng)、外網(wǎng)。

每組由兩條物理鏈路承載數(shù)據(jù)傳輸，兩條鏈路接在不同樣的交

換機(jī)上，互為備份。

SAN：主機(jī)與儲(chǔ)藏采用多路徑方式連接，每臺(tái)物理主機(jī)

有4條fc鏈路，每臺(tái)儲(chǔ)藏有8條fc鏈路。

高可用架構(gòu)設(shè)計(jì)

虛機(jī)文件被一致存放在大容量?jī)?chǔ)藏陣列之上，而儲(chǔ)藏陣

列被共享給了虛假化集群中的六臺(tái)ESXi主機(jī)同時(shí)接見(jiàn)，因

此虛假機(jī)可以依照需要自由的遷移到任意一臺(tái)

ESXi

主機(jī)中

運(yùn)行。使用

VMwarevSphereHA

技術(shù)監(jiān)控群集中的所有

ESXi

主機(jī)，當(dāng)某一臺(tái)ESXi主機(jī)發(fā)生故障時(shí)，虛假機(jī)自動(dòng)遷移到

其他ESXi主機(jī)上運(yùn)行。

虛假化平臺(tái)的部署與推行

虛假化平臺(tái)的搭建

將虛假化平臺(tái)涉及的硬件產(chǎn)品包括服務(wù)器、儲(chǔ)藏和交換

機(jī)安裝到位并加電測(cè)試，爾后在六臺(tái)DL980服務(wù)器上部署

VMWareESXi虛假化層，此后在一臺(tái)ESXi主機(jī)上新建虛機(jī)，并配置成vCenter管理服務(wù)器，最后在vCenter管理服務(wù)器中增加由六臺(tái)DL980服務(wù)器組成的ESXi主機(jī)，并配置成HA高可用集群。

服務(wù)器的遷移

虛假化平臺(tái)搭建好今后，需要將已有的物理服務(wù)器遷移

到虛假機(jī)中，這個(gè)過(guò)程被稱為P2V。VMWare供應(yīng)了一個(gè)工

具，即VMwarevCenterConverter。它使用戶可以迅速、簡(jiǎn)

單、輕松地實(shí)現(xiàn)基于MicrosoftWindows的物理機(jī)變換和將

第三方映像格式變換為VMware虛假機(jī)。

利用此工具，我們先將輕負(fù)載、非核心的業(yè)務(wù)服務(wù)器遷

移到虛假平臺(tái)下運(yùn)行，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間考據(jù)了虛假平臺(tái)的性能

和牢固性后，漸漸將核心業(yè)務(wù)及高負(fù)載的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器遷移

過(guò)來(lái)。最后我們共遷移了109臺(tái)已有物理服務(wù)器到虛假平臺(tái)

下。

3.虛假服務(wù)器的創(chuàng)辦

隨著各種業(yè)務(wù)系統(tǒng)的擴(kuò)大，需要不斷地創(chuàng)辦虛假服務(wù)器來(lái)滿足需求。為了提升創(chuàng)辦虛假機(jī)的速度，并規(guī)范一致虛假

機(jī)的配置，我們使用了VMWare的模板宣布功能。創(chuàng)辦各種操作系統(tǒng)版本的虛機(jī)模板，每個(gè)模板都起初安裝好防病毒軟

件和VMwaretools，并打好補(bǔ)丁，因此可在五分鐘內(nèi)滿足各種虛假機(jī)的申請(qǐng)。

虛假化帶來(lái)的見(jiàn)效

虛假化平臺(tái)整合了各種硬件資源，提升了系統(tǒng)運(yùn)行效率，并且為應(yīng)用系統(tǒng)供應(yīng)了高可用的解決方案。經(jīng)過(guò)使用虛假化平臺(tái)，還實(shí)現(xiàn)了醫(yī)院數(shù)據(jù)中心的精巧化管理。經(jīng)過(guò)湊近兩年的實(shí)質(zhì)運(yùn)行，證了然虛假化平臺(tái)擁有牢固、可靠、降低成本、節(jié)約能耗、方便管理等優(yōu)勢(shì)，同時(shí)硬件資源也獲取了充分的利用。

虛假化平臺(tái)的運(yùn)維管理

虛假化技術(shù)為數(shù)據(jù)中心的運(yùn)行帶來(lái)的諸多利處的同時(shí)，也需要科學(xué)的運(yùn)維和管理。為了保證虛假化平臺(tái)的平穩(wěn)運(yùn)行，需要依照虛假化平臺(tái)的特點(diǎn)擬定運(yùn)維工作規(guī)范：

巡檢制度每天準(zhǔn)時(shí)檢查虛假平臺(tái)的運(yùn)行情況，經(jīng)過(guò)

vCenter查察虛假化平臺(tái)的軟硬件有無(wú)報(bào)警，儲(chǔ)藏和以太網(wǎng)絡(luò)