虛擬化平臺在醫(yī)院放射科的應(yīng)用
周毅
湘潭市中心醫(yī)院 信息科，湖南 湘潭
[摘 要]我院于2015年對放射科信息系統(tǒng)進行了升級改造，引入了虛擬化平臺。本文對虛擬化平臺硬件和軟件環(huán)境的搭建、虛擬機的布署、平臺特點及實際應(yīng)用效果進行了闡述，并與改造前的系統(tǒng)進行了比較，總結(jié)了其在提高資源利用率、保持業(yè)務(wù)連續(xù)性、容災(zāi)等方面的優(yōu)點。
[關(guān)鍵詞]醫(yī)院信息系統(tǒng)；放射信息系統(tǒng)；虛擬化平臺；PACS
0 前言
我院是本地區(qū)唯一的一家三甲綜合醫(yī)院，于2005年開始在放射科進行信息化建設(shè)，建立起了放射信息系統(tǒng)（RIS），醫(yī)學(xué)影像存檔與通訊系統(tǒng)（PACS）。經(jīng)過10年的發(fā)展，放射科的業(yè)務(wù)量大幅增長，儀器設(shè)備也不斷地更新?lián)Q代，2005版的信息系統(tǒng)及硬件已經(jīng)不能滿足放射科現(xiàn)在的工作需要。為此，我院決定對放射科信息系統(tǒng)進行全面的升級換代。
當(dāng)今的醫(yī)院信息化建設(shè)都以高性能、高可用性和冗余容災(zāi)為目標(biāo)。為實現(xiàn)此目標(biāo)，我科室和放射科一起進行了雙機熱備和虛擬化[1]平臺兩個方案的探討。由于2011年我院醫(yī)院信息系統(tǒng)（HIS）建立了IBM小型機雙機熱備，所以醫(yī)院從整體上考慮近兩年信息化發(fā)展的動態(tài)和新技術(shù)，參照沿海經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)的經(jīng)驗，結(jié)合放射科本身的業(yè)務(wù)特點，決定啟用虛擬化平臺建設(shè)方案。
1 虛擬化平臺的搭建
我院引進3臺IBM X3850 X5機架式服務(wù)器用于虛擬機平臺（ ）[2]，作為存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)交換機（SAN ）。虛擬化軟件采用當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的 5.5，該軟件直接安裝于計算機硬件平臺之上，作為硬件和虛擬機操作系統(tǒng)的中間層，打破了原有物理資源之間的隔斷，把物理資源轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嬞Y源，最大限度地提高物理資源的利用率[3]。（虛擬硬件裝置）主要組件包括ESXi，將其分別安裝在3臺IBM X3850 X5上，以便能夠?qū)⑽锢碇鳈C的CPU資源、內(nèi)存資源、存儲資源等虛擬成多個虛擬機[4]資源； ，將其安裝在局域網(wǎng)的另外1臺 服務(wù)器上，作為連接到 和ESXi主機[5]的工具； 作為管理虛擬化環(huán)境的數(shù)據(jù)中心。通過 創(chuàng)建數(shù)據(jù)中心，在ESXi-1、ESXi-2、ESXi-3組成的集群上分別創(chuàng)建Dc、、、Ris、Pacs、 6臺虛擬機，并分配相應(yīng)的CPU資源、內(nèi)存資源、存儲器資源以及網(wǎng)絡(luò)訪問類型。其中最消耗資源的PACS應(yīng)用，分配給16個CPU和32 G的內(nèi)存，最小的應(yīng)用Dc分配給2個CPU和8 G內(nèi)存。分配完資源后，在6臺虛擬機上安裝操作系統(tǒng) R2、應(yīng)用程序和 Tools增強工具包。搭建完成的虛擬化架構(gòu)，見圖1。
圖1 虛擬化平臺架構(gòu)圖
2 虛擬化平臺的特點及應(yīng)用效果
虛擬化的特點之一就是將物理資源的利用率最大化。按照傳統(tǒng)的方法，一般是有多少個應(yīng)用就配置多少個服務(wù)器[6]，如果加上冗余容災(zāi)的規(guī)劃還需再添加若干服務(wù)器。應(yīng)用虛擬化平臺，不但可以節(jié)約服務(wù)器的數(shù)量、機柜的數(shù)量、UPS和電能，而且改善了以往服務(wù)器資源利用率不高和不平衡的情況。參照以往應(yīng)用對資源的消耗，在ESXi-1上分配了Dc虛擬機、和（虛擬化產(chǎn)品）；在ESXi-2上分配了Pacs和；在ESXi-3上分配了Ris。ESXi-1內(nèi)存使用量大約維持在44%，ESXi-2內(nèi)存使用量大約維持在48%，ESXi-3內(nèi)存使用量大約維持在25%。這樣分配是考慮一旦3臺主機有任意一臺出現(xiàn)物理故障甚至宕機，其它的虛擬機都可直接在線遷移[7]至另外的主機上，將來如果還有應(yīng)用需要加載，可以在ESXi-3上創(chuàng)建虛擬機和分配資源。虛擬化的第二大特點即為熱遷移。實際應(yīng)用中，為了驗證其特點，將ESXi-2上的最為繁忙和消耗資源的PACS虛機遷移至ESXi-3上，整個遷移過程使用ping命令，從遷移開始至結(jié)束的過程中，出現(xiàn)了非常短暫的中斷現(xiàn)象，大約丟失了5個左右的數(shù)據(jù)包，放射科的工作站幾乎沒有察覺到變化。通過真實環(huán)境下的測試，證明了虛擬化技術(shù)確實為應(yīng)用服務(wù)的高可用性提供了強有力的保障。通過操作 ，還可以將虛擬機存為模板，將當(dāng)前虛擬機的正常運行狀態(tài)存為快照實現(xiàn)系統(tǒng)恢復(fù)，甚至可以克隆[8]虛擬機以實現(xiàn)新服務(wù)器及應(yīng)用的快速部署。
3 虛擬機較傳統(tǒng)部署的優(yōu)勢
3.1 易于移動和復(fù)制
虛擬機的實質(zhì)就是存儲在主機上的文檔，虛擬機的所有配置封裝在文件中，不依賴于物理硬件。虛擬機遷移的過程其實就把這些文檔從一臺服務(wù)器復(fù)制到另一臺服務(wù)器并重新加載的過程。相比較以前部署服務(wù)器要先安裝操作系統(tǒng)再安裝應(yīng)用程序的過程，具有不可比擬的優(yōu)勢，極大地提高了響應(yīng)速度。
3.2 易于整合和管理
醫(yī)院的信息系統(tǒng)涉及到不同類型的服務(wù)，有的服務(wù)可能部署在平臺上，而有的服務(wù)部署在UNIX平臺上。而虛擬化優(yōu)勢在于虛擬機之間的相互隔離[9]，主機上可同時存放不同操作系統(tǒng)的多個虛擬機，且不受硬件變化的影響，從而使虛擬化的整合能力大大提高。虛擬化通過管理資源，提供可視化的界面，直觀且易于理解，方便操作，為其將來的廣泛應(yīng)用打下了基礎(chǔ)。
3.3 融入云運算
安裝后即創(chuàng)建一個虛擬基礎(chǔ)架構(gòu)，VM主機在此基礎(chǔ)架構(gòu)中運行， （虛擬云基礎(chǔ)架構(gòu)工具）可創(chuàng)建云運算環(huán)境，通過云運算，可以在私有云或公共云中運行虛擬機，滿足大型的業(yè)務(wù)需求，可見虛擬化是當(dāng)今信息化發(fā)展的一個方向。
4 結(jié)論
自虛擬化平臺在我院的放射科建成以來，一直穩(wěn)定運行中。目前放射科新引進了3.0T菲利普核磁共振儀，加上之前的1.5T西門子核磁儀服務(wù)器虛擬化視頻教程服務(wù)器虛擬化視頻教程，16排和64排2臺CT機，所有的普放DR設(shè)備和床旁攝片機均接入了虛擬化平臺上的PACS和RIS系統(tǒng)，并且還在排隊登記處加上了自助膠片打印機，門診病人可以利用打印條碼在自助打印機上掃描打印所需的膠片。放射科信息系統(tǒng)經(jīng)過此次升級換代，使我院放射科的信息化水平向前邁出了一大步。利用虛擬化技術(shù)，很好地保持了信息系統(tǒng)業(yè)務(wù)的連續(xù)性[10-11]，消除了以前計劃內(nèi)的維護停機；虛擬化的災(zāi)難恢復(fù)方案也有效地應(yīng)對了計劃外停機，由此提高了放射科工作人員的工作效率，同時也為病人提供了更加高效的服務(wù)。在今后的工作當(dāng)中，我們還將根據(jù)醫(yī)院信息化發(fā)展的需要，對虛擬化平臺不斷地進行資源優(yōu)化，以期達到更好的效果。
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[中圖分類號]TP391.9
[文獻標(biāo)志碼]A
doi：10.3969/j.issn.1674-1633.2016.01.025
[文章編號]1674-1633(2016)01-0089-02
收稿日期：2015-06-01
修回日期：2015-06-10
本文作者：周毅，高級工程師，主要從事數(shù)據(jù)庫、軟件開發(fā)及網(wǎng)絡(luò)維護工作。
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