医院数据中心存在的问题及对策
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效果评价［J］． 中外医疗，2011，( 8) : 35-37
收稿日期： 2012-10-16 作者简介： 马锡坤（ 1968-） ，男，江苏宜兴人，硕士，高级工程师，主要研究方向： 基于云计算的数字化医院建设与应用。 通信作者： 于京杰（ 1961-） ，男，山东海阳人，本科，副主任技师，主要研究方向： 医院信息管理。
图 1 基于云计算技术架构的数据中心的结构
拟化的资源以一种动态的最优化方式由系统自动根 据业务需求来调用，以灵活安全的方式达到快速扩 展和缩减的效果，提高了服务质量［7-8］。除了提高服 务器利用率、减少数据安全隐患、提升网络运行性能 以外，还实现了以下目标：
一是充分满足医院各类应用系统的资源需求。 医院信息系统中各种应用一天会有很大变化。例 如： 上午 8： 00 到 10： 00，电子病历系统（ EMR） 等应用 负 载 较 高； 10： 00 到 12： 00，影 像 存 储 和 传 输 系 统 （ PACS） 等应用负载较高； 白天，检验信息系统（ LIS） 等应用负载较高，晚上则负载下降； 把它们放置在同 一硬件平台的多个虚拟机中，实时监控它们的负载、 动态调度资源，实现 IT 资源与工作负载的一致性， 无需增加资源、即能同时满足这些信息系统的资源 需求，确保系统高效运行，避免了以往由于资源的缺 乏和不合理分配而造成各类业务高峰时出现系统运 行速度缓慢的问题。
［C］． 杭州: 浙江大学学士论文，2009: 10-15 ［10］罗娟，符峰钊，唐晓东． 医院网络手术示教系统的技术设
计与建立［J］． 中国医学教育技术，2011，25( 6) : 674-676 ［11］薛以锋． PACS 与 HIS 融合方法的研究［J］． 医疗卫生装
备，2009，30( 4) : 45-47 ［12］徐婷． 术前访视应用手术视频对改善手术患者焦虑的
通过存储虚拟化，将实际的物理存储实体与存储 的逻辑表示分离开，建立一个虚拟抽象层，将多种或 多个物理存储设备映射到一个单一逻辑资源池中， 构建虚拟存储池。这个虚拟层向用户提供了一个统 一的接口，向下隐藏了存储的物理实现。用户可随 意使用存储空间而不用关注底层物理设备的类型和 特性。通过构建存储虚拟化平台，整合和充分合理 利用存储系统，实现数据集中存储和保护，减少数据 安全隐患； 能够在不影响应用系统正常运行的情况 下，实现存储系统迁移，保证前端业务不会受到任何 影响［6］。 2． 3 构建虚拟网络池，提升网络运行性能
2 主要对策
医院数据中心包括服务器、存储系统、交换设备 等内容，对整个信息平台具有支撑作用。基于云计 算的数据中心使用“池”的概念，把各种 IT 资源都 放在云计算平台中统一管理，将各种资源实现整合， 通过虚拟化技术形成标准化的虚拟计算池、存储池、 网络池等资源池，每个池均可实现动态的资源调整， 能够实现虚拟资源池中资源的动态调度，以达到调 度过程中充分利用资源的能力，彻底消除了传统数 据中心的不足。 2． 1 构建虚拟计算池，提高服务器利用率
加强信息化建设是医院科学发展必由之路［1-2］。 的核心内容［3］。而数据中心是医院信息平台的基础
建设优质、高效、安全的信息平台是医院信息化建设 设施建设，其建设质量直接影响应用系统效能的发
檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶
定的了解，可以提升患者的心理适应性，降低焦虑水 平，减少手术风险［12］。 4． 3 提高了工作效率
设［J］． 医学信息，2009，22( 1) : 29-30 ［4］李立 杰，邢 冀 娟． 综 合 性 医 院 电 子 病 历 建 设 问 题 浅 议
［J］． 中国医学教育技术，2010，24( 4) : 396-397 ［5］李桂祥，王放． PACS 和 HIS 的融合方法［J］． 北京生物医
学工程，2004，来自百度文库3( 3) : 212-214 ［6］赵晨晖，薛万国，史鸿飞，等． 医疗信息系统集成研究与
【关键词】： 数据中心; 云计算; 虚拟化; 资源池; 高可用性 【中图分类号】： R-058 【文献标志码】： A 【文章编号】： 1004-5287（ 2013） 02-0215-03
Problems of hospital data center and solutions Ma Xikun，Yu Jingjie
参考文献
［1］王婕． 以“军卫一号”系统为基础的一体化医疗平台建设 的几点体会［J］． 西南军医，2012，14( 2) : 389-390
［2］钱慧英，汪觉民，王子健． 电子病历的集成及应用［J］． 中 国医疗器械信息，2007，13( 3) : 47-50
［3］常颖，孟毅． 浅析军队医院临床信息系统与电子病历建
电话： 025-80860346
216
中国医学教育技术
第 27 卷第 2 期
挥和运维管理水平的提升。传统的数据中心在医院 信息化发展中发挥了非常重要的作用，但还存在着 一些问题和可以改进的地方。针对传统数据中心的 不足，构建云计算数据中心已成为一种趋势。
1 存在的问题
近年来，医院在信息化建设和应用方面发展迅速， 医院数据服务和应用需求日益增长。多年的信息化 建设，医院数据中心已积累了大量的 IT 基础设施。而 随着医院信息化建设的逐步深入，各应用系统不断上 线和完善，数据中心的服务器、存储设备、网络资源数 量随之不断增加，网络规模和终端数量不断扩大。而 核心系统一般为双机环境，数据存储在统一的共享 磁盘阵列中，其他系统一般均为单机运行，数据基本 都是在服务器的内置硬盘存放，一个应用系统对应 一台物理服务器［4］。传统的数据中心保障医院业务 正常运营，但其存在的问题也很明显，具体表现为：
二是数据存放较为分散，安全保护可靠性弱。医 院数据中心的服务器及应用系统分布较广，数据存 放较为分散，存储设备没有得到充分利用，数据不能 在存储系统或者不同磁盘之间自由流动，同时缺乏 科学合理的备份恢复机制，数据安全保护可靠性较 弱。一些数据存放在服务器本机磁盘，一旦设备出 现损坏，数据都有可能被破坏，从而造成不可挽回的 损失。如果数据遭到病毒破坏，或者被误操作删除， 同样会造成巨大的数据灾难。
第 27 卷第 2 期 2013 年 4 月
中国医学教育技术 CHINA MEDICAL EDUCATION TECHNOLOGY
Vol． 27 No． 2 Apr． 2013
医院数据中心存在的问题及对策
马锡坤，于京杰
南京军区南京总医院信息科，南京 210002
【摘要】： 针对医院传统数据中心的不足，提出并建立云计算数据中心，通过构建虚拟计算池、 存储池、网络池等资源池，高度共享计算和存储资源，实现资源按需使用，以提高服务器利用率，减 少数据安全隐患，提升网络运行性能，保证数据中心安全，实现医院应用系统的高可用性。
网络虚拟化是使用基于软件的抽象，从物理网络 元素中分离网络流量的一种方式。对网络虚拟化来 说，抽象隔离了网络中的交换机、网络端口、路由器 以及其他物理元素的网络流量。每个物理元素被网 络元素的虚拟表示形式所取代，能够对虚拟网络元 素进行配置以满足其独特的需求。将网络整合成按 需调度的大型虚拟资源池，提高交换能力，消除虚拟 化部署所担心的 I / O 瓶颈问题，灵活调整网络边界， 从容面对云计算应用引起的突发流量问题，保障业
通过服务器虚拟化，把物理服务器的资源抽象成 逻辑资源，构建虚拟计算池，进而把服务器虚拟成多 台相互隔离的虚拟服务器即虚拟机。虚拟机并不是 真正的机器，但它能像真正的机器一样工作，每个虚 拟机就像一台独立运行的服务器，有自己的一套虚 拟硬件，在上层操作系统和软件看来，它们就是一台 台相对独立的服务器。不同的虚拟机可以运行相同 或不同类型的操作系统，作为不同业务的支撑平台［5］。 服务器虚拟化技术可以更加合理地分配资源，提高 服务器的利用率，其数量的减少节省对空间的占用。 2． 2 构建虚拟存储池，减少数据安全隐患
以往，诸多临床信息系统各自独立，临床医师需 要不停地切换系统界面，既繁琐又复杂。融合后，形 成了一体化 的 工 作 平 台，病 人 的 检 查 检 验、手 术 视 频、用药信息、感控情况等信息可以信手拈来，提高 了工作效率。动态的术中视频，使病人信息更加直 观、丰富，方便临床医师快速调阅数据信息，实现精 确诊疗。
实践［J］． 中国数字医学，2009，4( 1) : 22-26 ［7］邓意恒，杨崇选，潘遂壮，等． 电子病历第三方软件数据
集成接口［J］． 中国数字医学，2009，4( 2) : 28-29 ［8］陈欢． 基于流媒体和 DRM 技术的手术示教系统设计与
实现［C］． 杭州: 浙江大学硕士论文，2011: 10-12 ［9］薛校正． 基于流媒体的手术视频点播系统的设计与实现
第 27 卷第 2 期
马锡坤等． 医院数据中心存在的问题及对策
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务无间断运行，满足业务和服务器虚拟化对网络的 需求。 3 应用案例
经过充分调研论证，我们采用 VMware vSphere 服 务器虚拟化软件、Cisco UCS 统一计算系统、EMC 存 储设备以 及 Vplex 存 储 虚 拟 化 设 备、F5 负 载 均 衡 器、Deep Security 趋势服务器深度安全防护系统，构 建了一个全冗余架构的医院云计算数据中心，把 8 个刀片服务器整合成一个虚拟计算池，把 3 台存储 设备整合成一个虚拟存储池，新增了一个虚拟网络 池。采用基于云计算技术架构的医院数据中心（ 其 结 构如图1所示） ，高度共享计算和存储资源，把虚
三是数据中心运维困难，平台可服务性较差。医 院数据中心设备大量增加使得对设备的运行、监控 和管理变得日益复杂，对机房空间布局、设备能源消 耗、日常管理维护无疑是个挑战，运行和维护成本较 高。各个业务系统形成了独立的平台，不能灵活地 相互调整资源、相互切换，可服务性较差。硬件故障 维护、升级或者扩容时需要停机进行操作，影响业务 系统正常使用。在新业务系统上线时，需要做大量 重复的工作，实施周期较长。
Information Department，Nanjing General Hospital of Nanjing Military Command，Nanjing 210002，China 【Abstract】： This paper discusses the defects of the traditional data center of hospitals and proposes constructing a cloud computing data center composed of resources pools of virtual computing，storage， and network． The data center achieves the efficient operation of hospital information system through sharing computing and storage resources，rationally distributing the resources as needed，increasing server usage， reducing data risks，enhancing the performance of network and ensuring the safety of data center． 【Key words】： data center； cloud computing； virtualization； resource pool； high availability
一是服务器利用率不高，系统运行可用性低。医 院数据中心有各种各样的服务器，数量众多的业务 系统在运行，但是单服务器单应用的部署模式，导致 大部分服务器在大部分工作时间，其系统资源利用 率都在 10% 以下，资源浪费严重。并且应用系统单 机运行，单点故障隐患严重，其可用性、安全性较低。 为了实现应用系统的高可用性，需投入成倍的服务 器，造成投资成本加大，且资源得不到充分利用。
收稿日期： 2012-10-16 作者简介： 马锡坤（ 1968-） ，男，江苏宜兴人，硕士，高级工程师，主要研究方向： 基于云计算的数字化医院建设与应用。 通信作者： 于京杰（ 1961-） ，男，山东海阳人，本科，副主任技师，主要研究方向： 医院信息管理。
图 1 基于云计算技术架构的数据中心的结构
拟化的资源以一种动态的最优化方式由系统自动根 据业务需求来调用，以灵活安全的方式达到快速扩 展和缩减的效果，提高了服务质量［7-8］。除了提高服 务器利用率、减少数据安全隐患、提升网络运行性能 以外，还实现了以下目标：
一是充分满足医院各类应用系统的资源需求。 医院信息系统中各种应用一天会有很大变化。例 如： 上午 8： 00 到 10： 00，电子病历系统（ EMR） 等应用 负 载 较 高； 10： 00 到 12： 00，影 像 存 储 和 传 输 系 统 （ PACS） 等应用负载较高； 白天，检验信息系统（ LIS） 等应用负载较高，晚上则负载下降； 把它们放置在同 一硬件平台的多个虚拟机中，实时监控它们的负载、 动态调度资源，实现 IT 资源与工作负载的一致性， 无需增加资源、即能同时满足这些信息系统的资源 需求，确保系统高效运行，避免了以往由于资源的缺 乏和不合理分配而造成各类业务高峰时出现系统运 行速度缓慢的问题。
［C］． 杭州: 浙江大学学士论文，2009: 10-15 ［10］罗娟，符峰钊，唐晓东． 医院网络手术示教系统的技术设
计与建立［J］． 中国医学教育技术，2011，25( 6) : 674-676 ［11］薛以锋． PACS 与 HIS 融合方法的研究［J］． 医疗卫生装
备，2009，30( 4) : 45-47 ［12］徐婷． 术前访视应用手术视频对改善手术患者焦虑的
通过存储虚拟化，将实际的物理存储实体与存储 的逻辑表示分离开，建立一个虚拟抽象层，将多种或 多个物理存储设备映射到一个单一逻辑资源池中， 构建虚拟存储池。这个虚拟层向用户提供了一个统 一的接口，向下隐藏了存储的物理实现。用户可随 意使用存储空间而不用关注底层物理设备的类型和 特性。通过构建存储虚拟化平台，整合和充分合理 利用存储系统，实现数据集中存储和保护，减少数据 安全隐患； 能够在不影响应用系统正常运行的情况 下，实现存储系统迁移，保证前端业务不会受到任何 影响［6］。 2． 3 构建虚拟网络池，提升网络运行性能
2 主要对策
医院数据中心包括服务器、存储系统、交换设备 等内容，对整个信息平台具有支撑作用。基于云计 算的数据中心使用“池”的概念，把各种 IT 资源都 放在云计算平台中统一管理，将各种资源实现整合， 通过虚拟化技术形成标准化的虚拟计算池、存储池、 网络池等资源池，每个池均可实现动态的资源调整， 能够实现虚拟资源池中资源的动态调度，以达到调 度过程中充分利用资源的能力，彻底消除了传统数 据中心的不足。 2． 1 构建虚拟计算池，提高服务器利用率
加强信息化建设是医院科学发展必由之路［1-2］。 的核心内容［3］。而数据中心是医院信息平台的基础
建设优质、高效、安全的信息平台是医院信息化建设 设施建设，其建设质量直接影响应用系统效能的发
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定的了解，可以提升患者的心理适应性，降低焦虑水 平，减少手术风险［12］。 4． 3 提高了工作效率
设［J］． 医学信息，2009，22( 1) : 29-30 ［4］李立 杰，邢 冀 娟． 综 合 性 医 院 电 子 病 历 建 设 问 题 浅 议
［J］． 中国医学教育技术，2010，24( 4) : 396-397 ［5］李桂祥，王放． PACS 和 HIS 的融合方法［J］． 北京生物医
学工程，2004，来自百度文库3( 3) : 212-214 ［6］赵晨晖，薛万国，史鸿飞，等． 医疗信息系统集成研究与
【关键词】： 数据中心; 云计算; 虚拟化; 资源池; 高可用性 【中图分类号】： R-058 【文献标志码】： A 【文章编号】： 1004-5287（ 2013） 02-0215-03
Problems of hospital data center and solutions Ma Xikun，Yu Jingjie
参考文献
［1］王婕． 以“军卫一号”系统为基础的一体化医疗平台建设 的几点体会［J］． 西南军医，2012，14( 2) : 389-390
［2］钱慧英，汪觉民，王子健． 电子病历的集成及应用［J］． 中 国医疗器械信息，2007，13( 3) : 47-50
［3］常颖，孟毅． 浅析军队医院临床信息系统与电子病历建
电话： 025-80860346
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中国医学教育技术
第 27 卷第 2 期
挥和运维管理水平的提升。传统的数据中心在医院 信息化发展中发挥了非常重要的作用，但还存在着 一些问题和可以改进的地方。针对传统数据中心的 不足，构建云计算数据中心已成为一种趋势。
1 存在的问题
近年来，医院在信息化建设和应用方面发展迅速， 医院数据服务和应用需求日益增长。多年的信息化 建设，医院数据中心已积累了大量的 IT 基础设施。而 随着医院信息化建设的逐步深入，各应用系统不断上 线和完善，数据中心的服务器、存储设备、网络资源数 量随之不断增加，网络规模和终端数量不断扩大。而 核心系统一般为双机环境，数据存储在统一的共享 磁盘阵列中，其他系统一般均为单机运行，数据基本 都是在服务器的内置硬盘存放，一个应用系统对应 一台物理服务器［4］。传统的数据中心保障医院业务 正常运营，但其存在的问题也很明显，具体表现为：
二是数据存放较为分散，安全保护可靠性弱。医 院数据中心的服务器及应用系统分布较广，数据存 放较为分散，存储设备没有得到充分利用，数据不能 在存储系统或者不同磁盘之间自由流动，同时缺乏 科学合理的备份恢复机制，数据安全保护可靠性较 弱。一些数据存放在服务器本机磁盘，一旦设备出 现损坏，数据都有可能被破坏，从而造成不可挽回的 损失。如果数据遭到病毒破坏，或者被误操作删除， 同样会造成巨大的数据灾难。
第 27 卷第 2 期 2013 年 4 月
中国医学教育技术 CHINA MEDICAL EDUCATION TECHNOLOGY
Vol． 27 No． 2 Apr． 2013
医院数据中心存在的问题及对策
马锡坤，于京杰
南京军区南京总医院信息科，南京 210002
【摘要】： 针对医院传统数据中心的不足，提出并建立云计算数据中心，通过构建虚拟计算池、 存储池、网络池等资源池，高度共享计算和存储资源，实现资源按需使用，以提高服务器利用率，减 少数据安全隐患，提升网络运行性能，保证数据中心安全，实现医院应用系统的高可用性。
网络虚拟化是使用基于软件的抽象，从物理网络 元素中分离网络流量的一种方式。对网络虚拟化来 说，抽象隔离了网络中的交换机、网络端口、路由器 以及其他物理元素的网络流量。每个物理元素被网 络元素的虚拟表示形式所取代，能够对虚拟网络元 素进行配置以满足其独特的需求。将网络整合成按 需调度的大型虚拟资源池，提高交换能力，消除虚拟 化部署所担心的 I / O 瓶颈问题，灵活调整网络边界， 从容面对云计算应用引起的突发流量问题，保障业
通过服务器虚拟化，把物理服务器的资源抽象成 逻辑资源，构建虚拟计算池，进而把服务器虚拟成多 台相互隔离的虚拟服务器即虚拟机。虚拟机并不是 真正的机器，但它能像真正的机器一样工作，每个虚 拟机就像一台独立运行的服务器，有自己的一套虚 拟硬件，在上层操作系统和软件看来，它们就是一台 台相对独立的服务器。不同的虚拟机可以运行相同 或不同类型的操作系统，作为不同业务的支撑平台［5］。 服务器虚拟化技术可以更加合理地分配资源，提高 服务器的利用率，其数量的减少节省对空间的占用。 2． 2 构建虚拟存储池，减少数据安全隐患
以往，诸多临床信息系统各自独立，临床医师需 要不停地切换系统界面，既繁琐又复杂。融合后，形 成了一体化 的 工 作 平 台，病 人 的 检 查 检 验、手 术 视 频、用药信息、感控情况等信息可以信手拈来，提高 了工作效率。动态的术中视频，使病人信息更加直 观、丰富，方便临床医师快速调阅数据信息，实现精 确诊疗。
实践［J］． 中国数字医学，2009，4( 1) : 22-26 ［7］邓意恒，杨崇选，潘遂壮，等． 电子病历第三方软件数据
集成接口［J］． 中国数字医学，2009，4( 2) : 28-29 ［8］陈欢． 基于流媒体和 DRM 技术的手术示教系统设计与
实现［C］． 杭州: 浙江大学硕士论文，2011: 10-12 ［9］薛校正． 基于流媒体的手术视频点播系统的设计与实现
第 27 卷第 2 期
马锡坤等． 医院数据中心存在的问题及对策
217
务无间断运行，满足业务和服务器虚拟化对网络的 需求。 3 应用案例
经过充分调研论证，我们采用 VMware vSphere 服 务器虚拟化软件、Cisco UCS 统一计算系统、EMC 存 储设备以 及 Vplex 存 储 虚 拟 化 设 备、F5 负 载 均 衡 器、Deep Security 趋势服务器深度安全防护系统，构 建了一个全冗余架构的医院云计算数据中心，把 8 个刀片服务器整合成一个虚拟计算池，把 3 台存储 设备整合成一个虚拟存储池，新增了一个虚拟网络 池。采用基于云计算技术架构的医院数据中心（ 其 结 构如图1所示） ，高度共享计算和存储资源，把虚
三是数据中心运维困难，平台可服务性较差。医 院数据中心设备大量增加使得对设备的运行、监控 和管理变得日益复杂，对机房空间布局、设备能源消 耗、日常管理维护无疑是个挑战，运行和维护成本较 高。各个业务系统形成了独立的平台，不能灵活地 相互调整资源、相互切换，可服务性较差。硬件故障 维护、升级或者扩容时需要停机进行操作，影响业务 系统正常使用。在新业务系统上线时，需要做大量 重复的工作，实施周期较长。
Information Department，Nanjing General Hospital of Nanjing Military Command，Nanjing 210002，China 【Abstract】： This paper discusses the defects of the traditional data center of hospitals and proposes constructing a cloud computing data center composed of resources pools of virtual computing，storage， and network． The data center achieves the efficient operation of hospital information system through sharing computing and storage resources，rationally distributing the resources as needed，increasing server usage， reducing data risks，enhancing the performance of network and ensuring the safety of data center． 【Key words】： data center； cloud computing； virtualization； resource pool； high availability
一是服务器利用率不高，系统运行可用性低。医 院数据中心有各种各样的服务器，数量众多的业务 系统在运行，但是单服务器单应用的部署模式，导致 大部分服务器在大部分工作时间，其系统资源利用 率都在 10% 以下，资源浪费严重。并且应用系统单 机运行，单点故障隐患严重，其可用性、安全性较低。 为了实现应用系统的高可用性，需投入成倍的服务 器，造成投资成本加大，且资源得不到充分利用。