服务器虚拟化技术在军队康复疗养院信息中心建设中的应用探析

张俊萌

（联勤保障部队大连康复疗养中心，辽宁 大连 116016）

0 引言

近年来，军队康复疗养院的信息化建设不断发展。其中，信息中心作为康复疗养院信息化建设中的重要组成部分，承担着医疗、疗养、卫勤保障和行政管理等各类业务的系统运行和数据管理任务。对于数据的稳定性、安全性和保密性，信息中心有非常高的要求。

随着业务的扩展，不仅医疗系统在不断升级优化，管理服务系统也在不断优化与迭代升级。服务器数量不断增加，部署越来越分散，导致存储效率较低。同时信息中心机房的建设也偏向扁平化发展，极大地增加了运维和管理的工作量。传统的信息中心布局已经无法满足现有的发展需求。

为了解决这些问题，信息中心尝试以服务器虚拟化方向作为突破点，对已有服务器硬件设备进行升级改造，实现对信息化数据中心资源的最大程度整合，并提升其运行效率。服务器虚拟化技术也被称为网络虚拟架构，是一种从逻辑角度考虑资源配置的新型技术手段。通过实施硬件虚拟化技术，将物理资源抽象为逻辑层面上的虚拟资源，有效地消除了物理结构之间的隔阂。

通过对服务器虚拟化技术的应用探析，虚拟化技术可以提高服务器硬件资源的利用率，并利用动态迁移功能提高系统的稳定性[1]。这不仅可以大大节省硬件购置成本和管理运营的投入，更能保证信息中心的稳定性和安全性。

1 军队康复疗养院数据中心现状分析

首先传统的军队康复疗养院信息中心机房的主要特点是专机使用，每台服务器只运行一个业务，如果某台服务器出现故障，那么布设在其上的业务系统也就停止使用。只能等待服务器维修好之后才能重新使用，普通业务应用服务器也没有备份服务器，所以数据的安全性很难控制，服务器一旦宕机，应用就无法使用，其上的数据就会面临丢失的风险。随着业务规模的扩大，服务器需求量显著增加。同时，康复疗养业务数据量不断增加，进一步提升了对服务器的需求量。购置服务器的成本不断增加，布设业务单一也导致服务器硬件资源的浪费，大多数服务器的CPU使用率在1%～3%之间，内存使用率在20%以内，硬盘占用空间在50%以下。从资源的配置角度来看，整个系统负载较轻，浪费相对比较严重。

其次军队康复疗养院信息中心存储大量的军队医疗和康复保健疗养信息数据，所以对于数据的保密性、安全性及稳定性要求级别高，要有可靠稳定的运行环境及安全备份能力。需要将大存储量数据在高速环境下进行安全、及时的备份，并能够精确恢复。但当前现有的数据备份能力已远远不够，所以虚拟化技术可以针对应用的保密等级和安全等级进行分类管理，高效精准的对数据进行管理，以保证应用系统及数据库的安全稳定性运行[2]。

最后军队康复疗养院信息中心的建设是一个循序渐进的过程，在建设过程中，需要实现数据管理的统一性和数据资源的共享性，通过资源的整合达到信息的共享并形成系统管理。服务器虚拟化管理平台采用虚拟化技术，在单个服务器上实现多台虚拟服务器，并通过打破应用系统和管理操作系统之间的依赖关系，使其分离运行。该平台能够自动调配和管理数据，从而提高服务器的利用率。

2 服务器虚拟化规划和实施

一个成功的应用服务器虚拟化解决方案应该具备以下特点：高可靠性和高稳定性，先进的设计理念，满足客户的性能需求，具备可扩展性和远程容灾功能。它需要在满足当前系统需求的同时兼顾业务的持续发展。在系统构建过程中，还要考虑整体架构的升级换代，因此系统设计力求简单易行、具有强大的扩展性，并且可以平滑过渡到新方案，将升级对整个系统的影响降到最低[3]。

2.1 信息中心服务器虚拟化规划

康复疗养院信息中心的应用系统主要包括医疗类系统：疗养系统、HIS 系统、电子病历、康复疗养系统、体检系统等。办公类系统：OA 办公系统、办公自动化、财务管理系统等。此次规划的信息中心服务器虚拟化方案旨在将物理服务器的硬件服务资源转换为虚拟资源池。在资源中心分类别设置虚拟池，分类管理运维。选用VMware vSphere 7.0，它是目前实用性较为理想化的虚拟化平台软件，VMware vSphere 虚拟化架构包括三个方面：服务器虚拟化、网络虚拟化和存储虚拟化。三方面整合资源池，首先在硬件服务器上安装ESXI，通过虚拟主机，所有硬件资源被调配与共享，实现了整个数据中心服务器的虚拟化整合，整合后的资源池可以根据需求进行动态分配。在后续的工作中，网络管理员根据应用系统的需求增减资源池的容量，以满足不同需求。

2.2 VMware vSphere(虚拟化平台)

此系统的技术核心是将应用程序和操作系统从底层硬件分离出来并封装成用户需求的自由调节的服务，利用虚拟机技术进行服务器的处理、备份和迁移。VMware vSphere 7.0 的主核心组件包括vCenter Server与ESXi。

vCenter Server 是VMware vSphere 7.0 的核心组件之一。它是一个中央管理服务器，用于集中管理和监控整个虚拟化环境。vCenter Server 提供了一套功能丰富的工具和界面，管理员可以实现远程管理硬件服务器的开关机、故障监控、日常维护等，实现操作层与虚拟层的连接，更好地实现虚拟机的日常运维[4]，使管理员能够轻松管理大规模的虚拟化基础设施。

ESXi 是VMware vSphere 7.0 的另一核心组件，它是一款高性能的Hypervisor平台。作为虚拟化基础设施的关键部分，ESXi负责直接在物理服务器上运行虚拟机，并提供虚拟化的计算资源。

2.3 服务器虚拟化数据中心主机部署

组建VMware 虚拟化数据中心有两种主流架构，一种是使用共享存储的传统架构，就是物理主机仅配置小容量的本机系统硬盘，不配置存储，虚拟机保存在共享存储中，但是容易形成单点故障和速度瓶颈节点。

图1 使用共享存储的传统架构

另一种架构是超融合架构（vSAN 架构），服务器本地硬盘组成“磁盘组”，不配备共享存储。各服务器之间独立运行，相互之间不干扰，没有速度瓶颈，数据存储为多服务器间数据冗余，可以保证损坏某台服务器而不丢失数据。

图2 使用vSAN存储的超融合架构

此次虚拟化采用vSAN 架构，单服务器本地磁盘组中的磁盘以RAID-5 的方式保存数据，服务器之间通过网络实现类似于RAID-5 的模式交叉备份，当RAID5阵列中的一个磁盘发生故障时，采用奇偶校验技术可以确保数据的完整性，并从而保证数据的安全性。RAID5 使用分布在其他磁盘上的奇偶校验信息来重建损坏磁盘上的数据，以维持阵列的高可靠性。一旦故障磁盘被替换，RAID5会自动利用剩余磁盘上的奇偶校验信息重新生成该磁盘上的数据，使整个阵列恢复到正常工作状态。这种自动的数据重建过程确保了RAID5的容错能力和数据可靠性[5]。每台虚拟机都被保存在某台主机的一个或多个磁盘组，多台服务器的多个磁盘组共同组成可以在服务器之间“共享”的vSAN存储。

本次信息中心部署5台型号为Dell R740X的服务器，每台配置四颗八核CPU，128GB内存，四口千兆网卡，由于服务器的型号一致，所以操作起来更加容易，将这些型号统一的服务器整合成一个虚拟池，虚拟出约30台服务器，进行分类应用管理。实施步骤如下：通过在4 台物理服务器上安装VMware ESXi，建立主机集群，可以实现对虚拟服务器的集群式管理。其中一台服务器配置了VMware的虚拟化集群技术（HA），以提供高可用性保护。管理员在一台终端上安装vCenter Server，并通过该工具进行远程操作。通过登录VMware vCenter Server，管理员可以进行集中管理，包括虚拟机的停止、启动、资源分配和监控运行等功能。这样的架构能够为虚拟化环境提供更便捷和高效的管理和操作方式[6]。

图3 虚拟化服务器—接诊管理

图4 虚拟化集群

3 数据中心虚拟化后评估

最终康复疗养中心信息中心完成服务器的虚拟化部署。通过这个部署方案，成功地将原本的5台物理服务器虚拟化为30个虚拟机（VM）。大大地增加了资源池空间，提升了硬件的利用率，并在资源池中分类存储管理。最终顺利完成了各种应用系统数据的迁移和整合工作，确保了系统的稳定性和可靠性。这样的虚拟化部署架构提供了更高的资源利用率和灵活性，同时降低了服务器数量和管理成本。这一举措极大地提高了管理效率，降低了投资和运行成本，并显著增加了数据中心的运行效能[7]。通过本次的部署方案，确保了数据中心的安全性和稳定性。虚拟化技术在未来发展中扮演着重要角色，特别是在军队康复疗养中心信息化快速发展的背景下。因此，虚拟化技术将成为未来信息中心机房部署的主导趋势。