馬錫坤，于京杰，楊國(guó)斌

南京軍區(qū)南京總醫(yī)院 a.信息科；b.醫(yī)務(wù)部，江蘇 南京 210002

存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)在醫(yī)院信息系統(tǒng)平臺(tái)中的作用

馬錫坤a，于京杰a，楊國(guó)斌b

南京軍區(qū)南京總醫(yī)院 a.信息科；b.醫(yī)務(wù)部，江蘇 南京 210002

利用存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)，構(gòu)建醫(yī)院存儲(chǔ)虛擬化平臺(tái)。將醫(yī)院現(xiàn)有的存儲(chǔ)系統(tǒng)整合成一個(gè)完整的資源池，為前端業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供一個(gè)安全、快速、高可用的信息系統(tǒng)平臺(tái)，保障了醫(yī)院信息系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

“軍字一號(hào)”存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)；高性能存儲(chǔ)系統(tǒng)；醫(yī)院信息系統(tǒng)

醫(yī)院的各種應(yīng)用系統(tǒng)，如醫(yī)院信息系統(tǒng)（HIS）、檢驗(yàn)信息系統(tǒng)（LIS）、影像存儲(chǔ)與傳輸系統(tǒng)（PACS）等已日臻完善，建設(shè)安全、快速、高可用的信息系統(tǒng)平臺(tái)在醫(yī)院的信息化建設(shè)中具有特別重要的意義，以保障整個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)7×24h不間斷地高效平穩(wěn)運(yùn)行[1]。用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)從主存儲(chǔ)實(shí)施同步復(fù)制到備用存儲(chǔ)，進(jìn)行數(shù)據(jù)鏡像保護(hù)，杜絕存儲(chǔ)系統(tǒng)單點(diǎn)故障，從而保證沒(méi)有任何數(shù)據(jù)丟失，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)容災(zāi)。整個(gè)信息系統(tǒng)平臺(tái)架構(gòu)，見(jiàn)圖1。

1 信息系統(tǒng)平臺(tái)現(xiàn)狀

我院核心服務(wù)器已升級(jí)為小型機(jī)。為提高服務(wù)器性能，增強(qiáng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性和安全性，將2臺(tái)小型機(jī)進(jìn)行分區(qū)，分別用于“軍字一號(hào)”系統(tǒng)和門急診系統(tǒng)。將數(shù)據(jù)庫(kù)升級(jí)為Oracle 10g，每對(duì)分區(qū)實(shí)施Oracle RAC，保證應(yīng)用的高可用性，同時(shí)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)并行處理及均分負(fù)載；實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)在故障時(shí)的容錯(cuò)和無(wú)斷點(diǎn)恢復(fù)。采用2臺(tái)光纖通道協(xié)議交換機(jī)與存儲(chǔ)設(shè)備連接，構(gòu)建一個(gè)全冗余的SAN存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)，配合主機(jī)上的雙HBA卡和多路徑管理軟件，實(shí)現(xiàn)路徑的失效切換和負(fù)載均衡，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)訪問(wèn)通道的高可用。數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)文件、重做日志等存放在網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備上，實(shí)現(xiàn)高性能的數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲(chǔ)[2]。通過(guò)基于存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)復(fù)制軟件MirrorView，將HIS、LIS、電子病歷系統(tǒng)（EMR）等核心應(yīng)

圖1 信息系統(tǒng)平臺(tái)架構(gòu)

在信息系統(tǒng)平臺(tái)建設(shè)過(guò)程中，為了滿足各種需要而添置的各種存儲(chǔ)系統(tǒng)，發(fā)揮了各自的作用，但是無(wú)法得到整合和充分合理利用，主要存在以下問(wèn)題：

（1）各存儲(chǔ)平臺(tái)各自為政，HIS、LIS、PACS、EMR、電子病歷歸檔系統(tǒng)、數(shù)字化病案縮微系統(tǒng)等使用了不同的設(shè)備或不同的盤陣，但是無(wú)法整合成一個(gè)完整的資源池來(lái)為醫(yī)院的整個(gè)信息化應(yīng)用系統(tǒng)服務(wù)。

（2） 在 VMware、Autostart、HACMP 等主機(jī)層面的系統(tǒng)軟件保護(hù)之下，應(yīng)用系統(tǒng)有著良好的可用性，在各主機(jī)平臺(tái)出現(xiàn)故障時(shí)自動(dòng)切換或者實(shí)現(xiàn)各種負(fù)載均衡。但是在存儲(chǔ)平臺(tái)上，出現(xiàn)故障時(shí)可以滿足數(shù)據(jù)零丟失，但是無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的故障切換來(lái)確保整個(gè)容災(zāi)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)可用。

（3）在提高資源整合方面，如果由于業(yè)務(wù)的需要，要將原來(lái)放置在性價(jià)比高的SATA磁盤上的數(shù)據(jù)遷移到性能較高的FC磁盤上，或者為了對(duì)存儲(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行重新規(guī)劃而對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行跨存儲(chǔ)系統(tǒng)做遷移時(shí)，則需要做大量的工作和大量的停機(jī)時(shí)間。

（4）對(duì)于以前購(gòu)買的性能相對(duì)較低的存儲(chǔ)系統(tǒng)，必須投入資金提升該存儲(chǔ)系統(tǒng)的型號(hào)來(lái)提升該存儲(chǔ)系統(tǒng)的整體性能，沒(méi)有一個(gè)不改變?cè)屑軜?gòu)、原有環(huán)境而大幅度提升老舊存儲(chǔ)系統(tǒng)的解決方案。

2 存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)的應(yīng)用

2.1 存儲(chǔ)虛擬化平臺(tái)的構(gòu)建

存儲(chǔ)虛擬化是按照一定的虛擬存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu)，將不同的物理存儲(chǔ)設(shè)備（RAID、JBOD、磁帶庫(kù)等）通過(guò)不同的接口協(xié)議（SCSI、ISCSI、IFCP等）整合成一個(gè)虛擬的存儲(chǔ)池，為用戶提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)資源共享[3-5]。通過(guò)虛擬化實(shí)現(xiàn)物理存儲(chǔ)設(shè)備和服務(wù)器所見(jiàn)的存儲(chǔ)設(shè)備視圖分開(kāi)，并提供給服務(wù)器一個(gè)統(tǒng)一的邏輯存儲(chǔ)空間（服務(wù)器所能看到的是一個(gè)邏輯的存儲(chǔ)空間），而不知道實(shí)際物理存儲(chǔ)設(shè)備的位置、路徑和每個(gè)設(shè)備的具體特點(diǎn)。存儲(chǔ)虛擬化還能動(dòng)態(tài)地改變邏輯空間到物理存儲(chǔ)設(shè)備的映射，不需要改動(dòng)任何服務(wù)器程序設(shè)置和應(yīng)用設(shè)置，存儲(chǔ)虛擬化實(shí)現(xiàn)對(duì)物理存儲(chǔ)進(jìn)行透明訪問(wèn)[6-8]。

圖2 存儲(chǔ)虛擬化平臺(tái)

通過(guò)對(duì)存儲(chǔ)系統(tǒng)的虛擬化，借助存儲(chǔ)虛擬化平臺(tái)V-plex，對(duì)所有的存儲(chǔ)卷進(jìn)行虛擬化改造，通過(guò)SAN架構(gòu)提供給主機(jī)系統(tǒng)的虛擬卷，在主機(jī)系統(tǒng)看來(lái)仍然是一個(gè)正常的物理卷。該卷的位置是可以按需隨時(shí)移動(dòng)和遷移。此平臺(tái)能夠解決當(dāng)前面臨的問(wèn)題，把存儲(chǔ)系統(tǒng)整合成一個(gè)完整的資源池，為前端業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供一個(gè)安全、快速、高可用的存儲(chǔ)虛擬化平臺(tái)（圖2）。

2.2 存儲(chǔ)虛擬化平臺(tái)的主要功能

（1）數(shù)據(jù)自由流動(dòng)。數(shù)據(jù)可在存儲(chǔ)系統(tǒng)或者不同類型的磁盤之間自由流動(dòng)，當(dāng)應(yīng)用系統(tǒng)性能需要提升時(shí)，可以將這部分?jǐn)?shù)據(jù)從性價(jià)比高的SATA磁盤遷移到FC磁盤或性能更高的固態(tài)磁盤，還可遷移到性能更高的存儲(chǔ)系統(tǒng)上去。

（2）提升存儲(chǔ)性能。通過(guò)存儲(chǔ)虛擬化平臺(tái)，提供一個(gè)統(tǒng)一的高速訪問(wèn)平臺(tái)，大幅度增加整體存儲(chǔ)系統(tǒng)的性能。以前購(gòu)買的存儲(chǔ)系統(tǒng)一般緩存較低、性能低下，在虛擬化平臺(tái)上增加大量的緩存，數(shù)十GB甚至上百GB的緩存，可以大幅度增加存儲(chǔ)系統(tǒng)的可用性，有利于老舊存儲(chǔ)系統(tǒng)的利用。

（3）提供容災(zāi)系統(tǒng)。存儲(chǔ)系統(tǒng)提供的虛擬卷，可以構(gòu)建在2個(gè)或者多個(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng)上，利用虛擬化平臺(tái)對(duì)不同存儲(chǔ)系統(tǒng)平臺(tái)提供的物理卷進(jìn)行鏡像，從而在后臺(tái)存儲(chǔ)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)不僅能夠保障完整的數(shù)據(jù)存在，而且可以保證前端業(yè)務(wù)系統(tǒng)不會(huì)受到任何的影響，保證業(yè)務(wù)的連續(xù)性。提供了應(yīng)用級(jí)的容災(zāi)系統(tǒng)。

（4）多存儲(chǔ)系統(tǒng)連接。存儲(chǔ)系統(tǒng)虛擬化平臺(tái)，能夠提供多存儲(chǔ)系統(tǒng)連接。對(duì)于PACS這種大數(shù)據(jù)量的應(yīng)用系統(tǒng)而言，要連接多臺(tái)存儲(chǔ)系統(tǒng)，甚至多個(gè)品牌的不同性能的存儲(chǔ)系統(tǒng)，會(huì)帶來(lái)非常大的麻煩，如不同廠家軟件的兼容性問(wèn)題。在采用存儲(chǔ)虛擬化平臺(tái)以后，能夠?qū)Υ鎯?chǔ)系統(tǒng)提供一個(gè)統(tǒng)一的接口，提供一個(gè)性能穩(wěn)定的存儲(chǔ)空間，從而大大減少了主機(jī)與存儲(chǔ)系統(tǒng)的摩擦。

（5）整體聯(lián)合服務(wù)。V-plex存儲(chǔ)虛擬化解決方案通過(guò)分布式緩存吻合性功能，有效地解決了本地聯(lián)合和遠(yuǎn)程聯(lián)合的問(wèn)題。以最小的互聯(lián)帶寬，解決緩存一致性的問(wèn)題；在多節(jié)點(diǎn)共同提供服務(wù)的情況下，多點(diǎn)聯(lián)合，使得整套系統(tǒng)的可用性更強(qiáng)。緩存部分也并非簡(jiǎn)單地增加，而是整體聯(lián)合提供服務(wù)，真正實(shí)現(xiàn)了每增加1個(gè)節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)整體緩存都會(huì)相應(yīng)地增加，從而使系統(tǒng)更加靈活、更加高可用。

3 小結(jié)

通過(guò)構(gòu)建存儲(chǔ)虛擬化平臺(tái)，將所有存儲(chǔ)系統(tǒng)放置于一個(gè)存儲(chǔ)池中，使存儲(chǔ)空間資源和性能資源得到了整合，使存儲(chǔ)系統(tǒng)的性能得到了優(yōu)化了。當(dāng)前，存儲(chǔ)系統(tǒng)仍面臨著諸多挑戰(zhàn)，存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)乃是未來(lái)一段時(shí)間發(fā)展的主流，在現(xiàn)代化的醫(yī)院信息系統(tǒng)平臺(tái)中將發(fā)揮重要作用。

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Effect of Storage Virtualization on the Platform of Hospital Information System

MA Xi-kuna, YU Jing-jiea,YANG Guo-binb
1. Mdical Department Planning Divsion,PLA Navy General Hospital,Beijing 100048,China 2.The 309th Hospital of Chinese People's Liberation Army, Beijing 100010, China

We built the platform of storage virtualization with the technology of storage virtualization, and put all the storage systems in our hospital into one storage pool in order to satisfy the needs of security, speed and high availability for the information systems. It ensures the safe operation of the HIS.

No.1 military project storage virtualization; high-performance storage system; HIS

TP333.96；TP309.2

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2011.10.011

1674-1633(2011)10-0039-02

2011-05-16

2011-06-22

本文作者：馬錫坤，高級(jí)工程師。

楊國(guó)斌，教授，主任醫(yī)師，醫(yī)務(wù)部主任。

作者郵箱：maxikun@163.com