1、醫院數據中心虛擬化建設隨著醫院信息化的發展，應用系統的不斷增加使服務器、存儲、網絡在數據中心有限的空間內迅速增長，引起了 較多的問題。而虛擬化技術的產生，使多臺服務器整合到 臺物理服務器上，不僅提高了服務器的利用率，還增強了系 統的可用性，同時也方便了數據中心的管理和維護。北京大學人民醫院（以下簡稱“人民醫院” ）的信息系統經過多年發展，已經涵蓋了信息交換、臨床信息、運營管 理、區域醫療和基礎架構五大領域， 包含 73 個系統以及 205個子系統。由于采用“一套應用系統一套服務器”的傳統發 展模式，為了支撐龐大的信息系統，服務器、存儲、網絡設 備在數據中心機房有限的空間內迅速增長，引起了場地不

2、 足、能耗巨大、資源利用率低下、難于管理和維護等一系列 問題。因此，醫院信息中心決定在 2012 年對數據中心進行 虛擬化改造，建設虛擬化計算平臺，淘汰老舊物理服務器， 將各應用系統的服務器遷移到虛擬機上。數據中心的虛擬化趨勢 信息化發展的一個副產品是企業數據中心內服務器數量劇增。而計算資源固定分配的傳統發展模式，往往會造成 服務器忙閑不均、容災能力差、系統繁忙時響應速度慢等問題。同時，越來越多的服務器使得數據中心機房的供電、制 冷、空間等問題日益凸顯。使用虛擬化技術，可以把計算資源利用率低的多臺服務器整合到一臺服務器上，從而節省數據中心的空間，大大減 少數據中心的能耗，也帶來了管理和維護的便

3、利，服務器虛 擬化技術所具有的封裝性、硬件獨立性和隔離性也為保證業 務連續性提供了新的手段。因此，虛擬化技術成為提升企業 數據中心適應能力、建設高適應性 IT 基礎設施的必由之路。數據中心的虛擬化水平也成為衡量企業生產力的重要標準。虛擬化方案的制定 為了制定符合醫院實際情況的虛擬化解決方案，我們首先對醫院數據中心的現狀進行了調研，在調研的基礎上提出 了虛擬化平臺的建設目標，最后依據建設目標的要求、通過 科學計算制定出了詳細的虛擬化解決方案。通過調研我們發現醫院數據中心存在三個急需解決的問題：資源利用率有待提高 隨著各種信息系統的建立，機房內設備數量越來越多，導致供電負荷與空調制冷量“捉襟見肘”

4、然而，各應用系統服務器的CPU、內存、存儲的資源利用率很低， 急需通過虛擬化平臺來整合資源、 提高利用率， 淘汰老舊服務器，緩解機房空間、電力負荷以及空調制冷的壓力。系統可用性有待提升在醫院信息系統中，只有關鍵業務采用了雙機熱備、互備、多備一等方式，其它多數業務服 務器沒有備機。一旦這些業務系統出現故障，需要較長時間 才能恢復。 同時， 有些服務器已經超期服役， 存在運行風險。虛擬化技術可通過高可用和動態遷移技術降低運行風險，提 高系統可用性。對新增應用系統的響應能力有待提高 傳統模式下，每新增一套業務系統，都要需經過立項、采購服務器、到貨上 架、操作系統安裝、應用軟件部署等多個環節，周期較長

5、， 難以滿足那些急切需要上線的業務需求。我們希望利用虛擬 平臺靈活的資源調配能力，快速部署虛擬機，供新增業務系 統使用。2. 虛擬化平臺建設目標 人民醫院數據中心虛擬化改造的總體目標是建設一個以虛擬化技術為基礎的，能夠整合各種資源，提高服務器、 存儲、網絡設備等硬件的利用率，便于管理，綠色環保，并 且具有高靈活性、高可用性和高安全性的數據中心。3. 軟件的選擇 在服務器虛擬化領域內 VMware 公司處在領先的地位。與其他虛擬化軟件相比， VMware vSphere 虛擬化軟件更加成 熟，功能上更加全面，運行時更為穩定，安全系數更高。因此我們決定采用 VMware vSphere 虛擬化軟件

6、來搭建虛擬化 平臺。VMware vSphere 在邏輯上由三層構成： 虛擬化層、 管理層和接口層。虛擬化層 由 VMware ESXi 組件實現，包含基礎架構和應用程序。 基礎架構服務可以虛擬化、 聚合和分配硬件資源。應用程序服務是用于確保應用程序可用性、安全性和可擴展 性的服務集，包括 vSphere High Availability 、vMotion 和 FaultTolerance 等。管理層 由 VMwarevCenter Server 組件構成的，它是配置、調配和管理虛擬化環境的中心。接口層 由各種客戶端組成， 用戶可通過 GUI 客戶端訪問 VMware vSphere 數據中

7、心。4. 虛擬化平臺架構設計 虛擬化平臺的總體架構由六臺高性能服務器、兩臺互為鏡像的存儲以及融合 SAN 與 LAN 交換能力的 Nexus 5000交換機組成。六臺高性能x86 服務器安裝 ESXi 虛擬化軟件組成一個 ESXi 服務器群集中， 由一臺 vCenter Server 管理服 務器統一管理，所有的虛擬機都運行在這個群集上。虛擬化的數據中心物理架構 服務器部分采用 6 臺高性能 x86 服務器，組成 ESXi 服務器集群，滿足業務系統對運算能力的要求。同時利用VMware vSphere 虛擬化套件的集群技術， 實現高可用性和資 源的動態調配。網絡部分使用支持以太網光纖通道（FC

8、oE）技術的思科Nexus 5000 交換機， 將以太網與存儲網絡統一， 采用雙核心、 多鏈路的設計，實現高可用性。存儲部分使用高性能、高容量、高可用性的院級存儲陣列，將虛擬化平臺下所有的服務器文件以及業務數據都集中存儲到該臺存儲設備中。實現數據的統一管理以及存儲空間的統一調配。存儲介質部分使用 SSD 固態硬盤，以滿足 IO密集型應用的性能需求。冗余架構設計 主機：六臺物理主機組成高可用集群。一旦某一臺主機宕機，其上運行的虛擬機自動遷移到余下五臺主機上運行。存儲：兩臺存儲互相進行同步復制。一臺存儲故障，不影響數據完整性和業務連續性。網絡：兩臺 Nexus5000 交換機，采用多鏈路方式連接主

9、機。LAN ：每臺主機的網絡分為三組， 管理網、 內網、外網。每組由兩條物理鏈路承載數據傳輸，兩條鏈路接在不同的交 換機上，互為備份。SAN ：主機與存儲采用多路徑方式連接，每臺物理主機有4條fc鏈路，每臺存儲有8條fc鏈路。高可用架構設計虛機文件被統一存放在大容量存儲陣列之上，而存儲陣列被共享給了虛擬化集群中的六臺 ESXi 主機同時訪問，因 運行。使用 VMware vSphere HA 技術監控群集中的所有 ESXi此虛擬機可以根據需要自由的遷移到任意一臺ESXi 主機中主機，當某一臺 ESXi 主機發生故障時，虛擬機自動遷移到 其他 ESXi 主機上運行。虛擬化平臺的部署與實施1. 虛

10、擬化平臺的搭建 將虛擬化平臺涉及的硬件產品包括服務器、存儲和交換機安裝到位并加電測試，然后在六臺 DL980 服務器上部署VMWareESXi 虛擬化層， 之后在一臺 ESXi 主機上新建虛機， 并配置成 vCenter 管理服務器， 最后在 vCenter 管理服務器中 添加由六臺 DL980 服務器組成的 ESXi 主機，并配置成 HA高可用集群。2. 服務器的遷移 虛擬化平臺搭建好以后，需要將已有的物理服務器遷移到虛擬機中，這個過程被稱為P2V。VMWare提供了一個工具，即 VMware vCenter Converter 。它使用戶可以快速、簡 單、輕松地實現基于 Microsoft

11、 Windows 的物理機轉換和將 第三方映像格式轉換為 VMware 虛擬機。利用此工具，我們先將輕負載、非核心的業務服務器遷移到虛擬平臺下運行，經過一段時間驗證了虛擬平臺的性能和穩定性后，逐步將核心業務及高負載的數據庫服務器遷移 過來。最終我們共遷移了 109 臺已有物理服務器到虛擬平臺3. 虛擬服務器的創建隨著各種業務系統的擴張，需要不斷地創建虛擬服務器來滿足需求。為了提高創建虛擬機的速度，并規范統一虛擬 機的配置，我們使用了 VMWare 的模板發布功能。 創建各種 操作系統版本的虛機模板，每個模板都預先安裝好防病毒軟 件和 VMware tools ，并打好補丁，因此可在五分鐘內滿足各 種虛擬機的申請。虛擬化帶來的成效 虛擬化平臺整合了各種硬件資源，提升了系統運行效率，并且為應用系統提供了高可用的解決方案。通過使用虛 擬化平臺，還實現了醫院數據中心的精細化管理。通過接近 兩年的實際運行，證明了虛擬化平臺具有穩定、可靠、降低 成本、節約能耗、方便管理等優勢，同時硬件資源也得到了 充分的利用。虛擬化平臺的運維管理 虛擬化技術為數據中心的運行帶來的諸多益處的同時，也需要科學的運維和管理。為了保證虛擬化平臺的平穩運 行，需要根據虛擬化平臺的特性制定運維工作規范：巡檢制度 每天定時檢查虛擬平臺的運行狀況，通過vCenter 查看虛擬化平臺的軟硬件有無報警，存