集团网络改造、虚拟化数据中心系统项目建设方案

信息化建设项目报告

—网络改造、虚拟化数据中心系统

设计单位：市立医疗集团信息中心

二。一三年七月

目录

第一章项目概况

1.1项目名称

市立医疗集团信息化建设项目

1.2项目单位

马鞍山市市立医疗集团

1.3可行性研究报告编制单位

马鞍山市市立医疗集团信息中心

1.4可行性研究报告编制依据

＞卫生部印发的《医院信息平台技术解决方案（试行）》

＞卫生部印发的《卫生部电子病历基本架构与数据标准（试行）》

＞卫生部印发的《综合卫生管理信息平台建设指南（试行）》

＞卫生部印发的《电子病历系统功能应用水平分级评价方法及标准（试

行）》

＞《马鞍山市市立医疗集团十二五信息规划报告》

1.5项目的建设内容、目标和投资规模

1.5.1建设内容

1、网络改造

2、服务器、存储虚拟化及虚拟化安全

1.5.2建设目标

一、网络改造

1）整体内网架构建设实现星型网络三层架构，核心层、汇聚层、接入层。内网

实现万兆主干，千兆到桌面，部分影像楼宇实现万兆接入上行；外网利旧内

网设备实现千兆主干，千/百兆到桌面。

2）内网核心层、汇聚层、接入层设备均实现线路设备冗余，主干设备实现冗余

虚拟化技术。

3）在集团数据中心实现全面的网络虚拟化，做到计算、存储、网络的融合。

4）各分支机构内部统一光纤规划建设：实现集团各分支机构内部线路统一部

署。

5）各分支机构、特殊部门（医疗器械等）网络实现VLAN划分：根据医疗集团

实际情况及信息化管理需求进行合理、有效划分。

二、虚拟化数据中心

1）应用虚拟化技术进行现有服务器、存储、网络等设备的整合，实现虚拟化数

据中心智能集中式管理，提高设备利用率，降低设备购置和运维成本，降低

设备单点故障率；实现业务系统动态冗余管理和应用负载均衡，提高业务系

统可用性；

2）建立虚拟化数据中心资源池，实现计算、存储等资源动态分配，建立双活数

据中心，实现同城范围的容灾，消除计划内和计划外停机，实现无停机机房

迁移；

3）实现持续数据保护，提升逻辑数据的保护能力，在一定时间范围内，能做到

恢复到任意时间点，出现逻辑数据损坏时，可以及时恢复，并做到数据损失

为0;

4）通过虚拟化安全防护软件的防火墙、病毒防护、访问控制、入侵检测/入侵

防护、虚拟补丁、主机完整性监控、日志审计等功能实现虚拟主机和虚拟系

统的全面防护；

5）使用第三方的ApplicationHA软件，通过监视和控制虚拟环境中的应用程

序，实现关键业务应用程序的高可用性。

1.5.3建设规模

项目涉及市立医疗集团下属人民医院（三级甲等）、妇幼保健院（二级甲等）、

市中医院（二级甲等）、传染病医院及集团南部诊疗园区五个医院和市立医疗集

团托管的八个社区服务中心。

网络改造：采购高性能数据中心核心交换机冗余系统、高性能数据中心汇聚

交换机冗余系统1套，交要负责服务器及存储的万兆双活上连，千兆/万兆接入；

根据实际需求增加汇聚及接入层交换机，实现万兆主干，千兆/万兆到楼层，千

兆到桌面，双链路建设。

虚拟化数据中心：通过采购24颗CPU或12台物理服务器授权的服务器虚拟

化软件、虚拟化安全防护软件，20套ApplicationHA软件，2台存储虚拟化设

备，1台连续数据保护设备并增购一台高性能存储设备，综合运用虚拟化技术在

信息中心主机房和南园灾备机房实现双活数据中心，使用12台高性能物理服务

器最多虚拟出90台逻辑服务器。

1.6经济及社会效益

一、经济效益

本项目的实施对于马鞍山市将直接和间接产生巨大的经济效益。

＞集中化的管控中心可以完成绝大部分的IT管理职能，大大减少了琐碎

的管理事务，提高管理人员的生产效率；

＞降低总体拥有成本、提高投资回报率；

＞提高服务器、存储和网络等的资源利用率，从而降低硬件成本，降低运

营和维护成本，陈旧硬件和应用系统的投资保护，提高了业务系统的可

用性，移动性和灵活性。

二、社会效益

从绿色环保角度看，本项目的建设可以做到“节能减排”，提高运营效率,

增强系统安全性，提升医院整体服务水平，更好的为社会提供医疗服务。

1.7结论与建议

本项目建设规划目标明确，建设步骤方案合理实用，前期准备工作考虑充分,

资金来源有保障，各方面的建设条件都很成熟。本项目建成后不仅社会效益明显

（主要体现在提高医院效率，提升为民服务水平两个方面），还可以带来间接的

经济效益。因此，该项目建设不但必要，而且可行，应当尽快规划建设。

建议：

（1）本项目建设中应加强系统规划、管理培训和技术维护人员的培训，保证

系统建成后的正常运营和维护。

（2）该项目建设应按照本市的有关规定，严格进行工程项目的管理。

（3）该项目建设要加强成本控制，有关项目建设的发包、分包应通过公开招

标、择优选用。同时要积极运用技术经济的方法，努力降低成本。

第二章现状

2.1项目单位概况

2.1.1单位职责、内设及下属机构、人员编制和业务情况

马鞍山市市立医疗集团（以下称市立医疗集团）为市政府直属正处（县）级

事业单位，为社会公益类事业法人单位，承担市政府办医职能，并由市政府授权,

负责市级公立医疗机构国有资产的投资、管理、运营。市立医疗集团设立管理机

关，根据职责和工作任务，管理机关内设7个职能机构，分别为办公室、人力资

源部、财务部、规划发展部、质量与科技管理部、党群工作部、干部保健办公室。

市立医疗集团下辖市人民医院（三级甲等）、市妇幼保健院（二级甲等）、市

中医院（二级甲等）、开发区南部诊疗园区、市传染病医院、八个社区卫生服务

站、临床检验中心、药品器械采购管理中心和信息中心等分支机构。现有职工总

人数2100余人，拥有开放病床总数1600余张。人民医院现有临床科室30个，

保健院现有临床科室8个，中医院现有临床科室5个，传染病医院现有临床科室

3个，开发区南部诊疗园区开设临床科室6个。组织结构图如图1所示:

图1市立医疗集团组织架构

2.1.2拟建项目与项目单位职责、业务的关系

马鞍山市市国家公立医院改革的试点城市之一，既是机遇也是责任，既肯定

了既有的改革工作，也对未来发展提出了更高的要求。为了保证已取得的改革成

果持续有效并满足以信息化手段助力医改的要求，市立医疗集团紧紧围绕“打造

集团化数字医院平台”这一目标，积极开展“以病人为中心”的各项信息化项目

建设。为进一步贯彻国家“十二五”期间卫生信息化建设规划，今年集团将继续

推进信息化基础设施建设，完善集团网络架构体系，重点建设以云技术为基础架

构的虚拟化数据中心，进一步提升公立医院的竞争力和可持续发展能力，为人民

群众提供优质就医服务，推动医疗卫生事业快速健康发展。

2.2信息化现状

2.2.1本单位或本领域信息化建设的整体框架规划或设想

市立医疗集团卫生信息化建设工作总的指导思想是，以服务和服从于“管办

分开、政事分开”及“区域医疗资源重组”为核心内容的“马鞍山模式”的医疗

卫生体制改革与发展为宗旨，以思路创新、机制创新、工作创新为动力，以促进

医疗卫生服务能力和管理水平的提高为目标，以病人为中心，以‘'服务患者、服

务临床”为宗旨，以建立智能型数字化医院为方向，整合信息资源，综合运用现

代信息技术，稳步实效地推进集团信息化建设。充分利用信息技术提高集团现代

化管理水平和竞争实力，提升医疗服务质量，为集团科学化、规范化发展及各项

工作的正常运转提供信息化方面的有力保障，全面推进卫生信息化建设健康、可

持续发展。

市立医疗集团现有信息系统30多个，使用了40多台物理服务器，6台性能

各异的存储设备，随着应用系统的不断增多和应用集成的要求，还需要近20台

的服务器，具体情况见表1。

表1市立医疗集团信息系统一览表

序号项目名称实施时间服务器及容灾情况

集团HIS系统2000年

集团LIS系统2004年

门诊电子病历系统2010.09现使用10台服务器实现

门诊排队叫号系统2010.12双机热备、双存储，未实

1集团“一站式服务”现异地备份，如需实现异

2011.11

平台地备份机制还需2台服

集团“一卡通”系统2010.12务器。

集团临床路径管理系

2010.6

统

病案管理系统2001.08

使用台服务器，台低

2历史病案翻拍查阅系12

2008.10端存储。

统

集团住院电子病历使用了3台服务器，实现

2011.09

3(EMR)双机热备，共享一台

电子病历质控服务器2011.9vnx5100存储。

集团数据集成平台

2011.3

(S0A)

集团运营管理系统使用了6台服务器，实现

2011.3

4(HRP)了双机热备，共享一台

集团药品配送管理系vnx5100存储。

2011.9

统

财务管理软件2011.3

使用了台服务器，实现

集团影像存档与传输8

52011.10了双机热备，共享一台

系统(PACS)

vnx5100存储。

6集团合理用药管理系2011.91台单独服务器

统

2台服务器，1台独立低

7健康体检管理系统2009.05

端存储。

门诊移动输液管理系

82011.111台单独服务器

统

集团住院医师规范化

92012.051台单独服务器

培训管理系统

10干部保健管理系统2009.031台单独服务器

11百信源内网管理软件2009.61台单独服务器

网络版杀毒软件2012.11

121台单独服务器

内网及时通讯软件2013.1

手术麻醉与ICU系需服务器6台，无存储空

13在建项目

统间。

机房及网络IT运维系

142012.111台单独服务器

统

各业务系统所需应用预计需5台，目前均与其

15

服务器他业务系统共用。

HQMS医疗数据上报系

16筹建项目需1台单独服务器

统

17医疗信息发布平台2011.31台单独服务器

1台单独服务器，内置大

18医学数字图书馆2009.11

容量硬盘

19办公OA系统2008.121台单独服务器

20集团网站2008.81台单独服务器

社区综合信息管理系

21筹建项目预计需要3台服务器

统

22测试服务器急需3台以上服务器。

目前集团在用的业务系统有三十多个，只有少数几个核心系统实现了双机热

备，数据异地容灾还没有有效的建立起来，许多重要的业务系统还是单机运行模

式，有着很大的安全隐患；业务系统的管理也面临着很大的压力，由于部分服务

器使用已达5年，服务器硬件的稳定性越来越差，故障恢复时间也比较长。

目前使用的服务器数量40多台，存储6台，没有形成有效的集中管理机制,

造成大量的服务器作为备机闲置，同时少数核心服务器负载过重，存储空间整体

上不够用而局部存储空间大量闲置的问题等，按照原有的方式还需要20台以上

服务器才能基本满足业务发展需求。根据集团实际情况和业务发展的需要，拟建

立虚拟化数据中心，构建基于云技术的虚拟化平台，通过简化业务基础架构创建

更动态、更灵活的虚拟化双活数据中心，提高业务敏捷性，消除计划内和计划外

停机；应用虚拟化技术进行服务器、存储、网络的整合从而实现业务系统灾备、

高效的管理和成本的节约。

一、网络

从上面整理的网络拓扑图中可以看出，目前医疗集团网络分为四个层次：边

界接入层，核心层，汇聚层，接入层。主干均采用光纤线路，实现千兆主干，百

兆到桌面。集团内各分支机构通过光纤专线连接，实现了互联互通、独立的物理

内、外网络。

边界接入层：边界接入层主要功能为对外提供安全的数据访问，如与农合、

医保、银行、医药公司等的数据交换；

核心层：核心交换机采用一台模块化交换机，通过千兆光纤连接到汇聚交换

机；

汇聚层：汇聚层设备采用的是千兆系列交换机；

接入层：接入层设备采用的是百兆端口接入交换机。

二、远程连接

在内部网上，暂时未提供任何外部远程连接，所以院内业务均需在院内完成;

在集团层面，可以直接访问外部网；

三、服务器、存储及网络设备

集团的服务器主要以PC服务器为主，主要作用是作为各应用系统的中央数

据服务器，集团内的很多小型信息系统采用普通PC机作为服务器；

＞核心交换机：1台

＞汇聚交换机：12

＞接入交换机：100

＞服务器：40台

＞存储6台：EMC-51001台、EMC-2402台、EMC-1201台、HP低端存

储2台

四、操作系统

集团内使用的电脑主要使用Windows操作系统。在内网，主要使用北信源内

网管理软件来对所有的内网机器进行管理，同时使用金山毒霸杀毒软件来完成内

网系统的杀毒。

五、数据库

使用了DB2、Oracle.MSSQLServer、MySQL数据库管理系统。

六、桌面系统

集团内主要采用Windows系统作为桌面操作系统。

七、信息安全

完整的信息安全机制应该从技术手段和行政手段两个角度入手：在技术手段

上，集团采用内外网物理隔离的方法来保证内部诊疗信息的安全，同时在内网使

用了网络管理软件，以防止不合法的访问。

八、容灾备份系统

HIS、LIS实现了完整的双机热备机制，EMR、PACS、SOA、HRP实现了双机

热备，但是数据都运行在一台EMC5100存储上，没有实现数据备份机制。所有系

统尚未实现异地容灾。

第三章项目的需求分析

3.1项目建议的背景

卫生部等五部委颁布的《关于公立医院改革试点的指导意见》，在全国范

围内确定了17个试点城市，马鞍山市位列其中。特别要指出的是，此次《指导

意见》明确提出了信息化建设对于医疗改革的重要性，要求研究制订医疗机构内

部信息管理的规定和标准，充分利用现有资源逐步建立医疗机构之间的互联互通

机制，构建便捷、高效的集团医院信息平台，与区域卫生信息平台连接、以电子

病历和医院管理为重点的集团医院信息化网络，支持马鞍山市推进公立医院改革

工作，促进公立医院改革目标的实现。

依据《中共中央国务院关于深化医药卫生体制改革的意见》和《基于健康档

案的区域卫生信息平台建设指南》，配合卫生部印发的《电子病历基本规范（试

行）》和《医院信息平台技术解决方案（试行）》，结合马鞍山市卫生事业发展实

际情况，构建“健康马鞍山”的发展需要，在“十二五”期间，利用五年时间，

以市民健康管理为核心，加快建设市立医疗集团信息化建设，通过网络改造、虚

拟化数据中心和移动医护应用临床信息系统等项目的上线，实现各医疗机构临床

工作效率的提升，医政管理能力的提升，实现集团内医疗卫生行政部门、医疗卫

生服务机构的互联互通、资源共享；促进集团内卫生资源在信息化条件下的优化

组合，实现各类医疗数据更好的对接，做到共享卫生和信息资源，增强防疫监控、

慢病管理、应急处置和救治能力。

3.2业务现状、存在的具体问题和业务目标

市立医疗集团使用电信运营商的裸光纤将几家医院的网络连接在一起，在整

个集团层面形成统一的内部网以及统一的外部网，所有的医院信息化业务如HIS、

LIS等均在内部网使用，同时为了保证内部网的数据安全，内部网与外部网之间

采用物理隔离；中心机房内网一台千兆核心交换机，接入层交换机为低端产品，

不支持三层交换，单链路，单点故障风险突出；无网络分析软件；内网在一个B

类网段内，没有进行VLAN划分。内外网数据交换主要通过移动硬盘、U盘等移

动存储设备进行，效率和安全性较差，无网闸设备；医保、农合、银行等系统接

入设置了硬件防火墙，无防病毒网关，外网WEB应用软件无WEB应用防护设备。

市立医疗集团数据中心目前以X86服务器为主，运行着三十多个应用系统。

目前x86服务器数量四十余台，其中大部分服务器负载非常小，没有达到充分利

用的状态。不同服务器之间配置、性能和负载差别较大，还有些设备已十分陈旧，

可靠性低，性能较差，急需更新。存储系统，包括1台EMCVNX5100存储、2台

EMCCX4-210用StorageFoundation做2+2集群；1台EMCCX4-120存储部署在

备份机房，用BackupExec做远程备份。随着系统的不断增多，信息系统的维护

工作给信息中心带来了很大的压力；随着应用的深入，新系统不断地增多，如果

采用购买新机器的方式支撑应用系统发展，必然造成极大的运算资源和资金的浪

费；原有的一些系统由于负载的增加和系统优化的需要，必须进行负载均衡和容

灾备份，而采用购买新设备的方式，显然有些耗费过大。基于上述情况，决定采

用以虚拟方式实现IT系统的简化。

3.2.2存在的具体问题

集团各医院间的网络连接为单链路，中心机房只有一台千兆核心交换机，接

入层交换机为低端产品，不支持三层交换和客户端绑定，单点故障风险十分突出；

缺少网络监控和分析软件，排除网络故障困难；内网在一个B类网段内，没有进

行VLAN划分，网络风暴和管理难度大。

服务器性能低下，部分服务器都是很久以前采购的服务器,服务器已经过保，

且很多业务开始并未考虑双机热备，服务器的性能和稳定性已经得不到保障。利

用效率低下，由于每种业务运行都有高峰和低谷的周期，服务器不得不分别按照

峰值配备，大量时间运行空闲，再加上可靠性考虑分别配置双机，不得不牺牲更

多的计算资源。运维成本居高不下，由于服务器数量越来越多，对数据中心的空

间、网络、耗电、制冷等消耗越来越大，成本越来越高。由于多个系统用多台存

储这种分散式结构要求在单个系统层次上频繁地进行性能调节和资源调节。在维

护和支持上会造成额外的财务、运营和业务费用。同时，分散式结构也难以实现

容灾和可用性。管理复杂，响应速度滞后，每个业务系统的服务器的安装、升级、

维护，以及高可用性和灾难备份没有统一的管理手段，只能因系统而异，管理难

度大，无法响应业务系统的要求。随着医院信息化的发展，HIS系统，LIS系统，

PACS系统等重要系统对安全性，可靠性的要求越来越高。硬件设备数量越来越

多、硬件设备利用率越来越低、维护与运营成本越来越高、设备占用空间越来越

大。面对上述问题，我们必须采取措施对现有IT系统进行全面改造。

3.2.3业务目标

基于上述情况，必须采取措施对现有网络和信息系统进行全面改造，采用虚

拟化技术实现信息系统的简化，以达到以下业务目标：

全面的网络虚拟化，计算、存储、网络的融合，实现万兆主干，千兆到楼层，

百兆/千兆到桌面，实现内网物理链路热备份，节点交换机采用双链路；现全路

由组网模式，内网所有交换机均支持三层交换，在接入层实现VLAN划分，三层

交换、端口控制和访问控制等放入接入层交换机上实现。

应用虚拟化技术进行现有服务器、存储、网络等设备的整合，降低设备单点

故障率，提高设备利用率；建立虚拟化数据中心资源池，实现资源动态分配，提

高数据中心的可扩展性，使用虚拟化技术对现有IT资源进行整合，使用12台双

路服务器虚拟出90台逻辑服务器，确保今后一段时间内不需要购置新的服务器;

结合第三方HA软件，采用虚拟化架构实现业务系统的高可用性、系统容错、灾

难恢复等；实现业务系统动态冗余管理和应用负载均衡；实现数据集中备份与还

原，提高数据安全水平；应用虚拟化技术实现异地容灾，消除计划内和计划外停

机；实现无停机机房迁移；实现虚拟化数据中心智能集中式管理，降低设备购置

和运维成本。

3.3技术数据分析

3.3.1传统方式与虚拟方式应用的差异性

序号分项传统架构虚拟架构

1管理节点90台12台

2故障节点90台12台

如果按照每台服务器

承载一种应用，则为

按照每台服务器虚拟6~8台虚拟

90种，考虑到一台服

机的话，可以实现90台以上的逻

3承载应用

辑服务器，可以轻松实现独立承

务器上适当部署多个

载150种应用。

应用，可以到承载150

种应用

具有较强扩展性，可以根据系统

检测的日志记录，分析所有设备

传统架构不具备可扩展性，

的负载状况，并根据负载状况进

如果需要扩展，必须对硬件

4可扩展性行调整，及时调整每台虚拟机（对

设备进行升级。而根据ITC

应于传统架构的每台服务器）的

的统计报告，

资源配置（CPU、内存、磁盘容量

等）

不能进行动态的资源调配，

每台物理服务器实际配置虚拟架构可以实现动态的资源分

动态资源分

5如何，则其资源就固定为多配，实现用户按照应用来规划IT

配

少，不能及时的更改，必须架构而不是按照硬件来规划IT

重新购买。

传统架构如果不单独购买虚拟架构本身就具有高可用的功

6可用性第三方容灾软件，是无法实能，不需要额外购买第三方的容

现高可用的功能的，而且容灾软件，可以直接上线服务器之

灾软件是按照容灾的节点间的集群，任何一台服务器出现

来计算费用，维护起来，技故障，其上的应用均可被其他集

术人员的培养成本较高群内里面的服务器接管

采用虚拟架构的部署，在整个架

构的部署上就具有安全性，管理

传统方式需要借助安全管IP与应用IP分层，同时虚拟架

7安全性理软件才能实现安全的防构本身带有内置防火墙，用户的

护权限也具有分级控制的功能，可

以实现多个层面的安全控制，也

不需要增加额外的成本

传统架构需要管理员到达

虚拟架构可以做到统一管理中心

机房进行单个节点的维护

对所有的虚拟机管理，用户架构

和管理，如果要在控制台集

好系统后永远不需要再进机房直

中控制,则必须购买KVM系

8可管理性接对硬件设备进行操作，用户只

统，会产生额外的费用，而

需要在本机通过管理中心加密传

且，在进行人员权限控制

输进行管理，可以实现传统方式

时，无法根据不同的人进行

的所有操作

分级别管理

虚拟架构同样可以实现传统方式

的应用负载，而且更加方便，每

一台虚拟机就对应原来的一台物

理服务器，在传统方式上可实现

的应用负载架构同样可以在虚拟

传统方式实现应用负载是架构上部署，同时虚拟架构还可

9应用负载借助第三方的负载软件加以讲所有的虚拟机变成模板部

上服务器来实现署，处于静态方式，如果任何虚

拟机出现问题，可以及时用备用

机器代替，实现的时间也就是一

份钟，而传统的方式则需要重新

调试机器上的有关设置，至少需

要半天的时间。

根据统计，对于传统的服务器应用方式，通常服务器的平均利用率在5-15%

之间，而采用虚拟架构整合后，服务器的平均利用率可达到60280双我们以此

统计数据为基础，来估算一下一台高配置的服务器能够支持的虚拟机的数量。为

了有一个可比较的参考性能值，我们选定SPECCPU2006的CINT2006Rates值做

为性能参考依据，SPECCPU2006的CINT2006Rates考察的是服务器多CPU情况

下的整数运算能力。首先，如果采用传统的单台物理服务器部署应用的方式，假

定全部使用一台双路双核IntelXeon3.16(X5460)GHzCPU的服务器，从SPEC

官方网站上，可查得其CINT2006Rates的结果为12.5。按照一般服务器的利用

率情况，假定平均单台服务器利用率在10%左右，则一个应用环境实际消耗掉

12.5*10%=1.25个口股20061^165值。为了进行服务器虚拟化整合，我们假设配

置3台IBM3650M3服务器，从SPEC官方网站上，可查得其CINT2006Rates的

结果为33。服务器采用虚拟化整合后，利用率可达到601V80%我们按照保守的

60%来计算，则整合后的服务器共消耗掉33*60%=19.8个CINT2006Rates值。于

是，我们可以计算出，一台IBM的两路服务器，可以配置出19.8/1.25=15个相

当于双路双核的服务器效率能力的虚拟机，而这已经是很保守的计算了。在实际

应用中，很多时候，完全可以按照一个CPU可以配置6~8台相同CPU处理能力的

虚拟机来计算。

通过上面的计算，我们完全可以通过在12台两路服务器上创建多达90个的

虚拟服务器的方式，来完成传统方式需要90台双路双核服务器才能完成的工作,

用户在降低成本的方式，还大大减少了环境的复杂性，降低了对机房环境的需求,

同时具有更灵活稳定的管理特性。

采用虚拟架构相比于传统单台服务器部署单一应用方式的另外一个好处是，

可以充分满足不同应用对系统资源的不同要求，如有的应用只需要一个3.0GHz

CPU,512MB的内存就可以很好的运行，而有的高访问率、高吞吐量的应用则需要

2个甚至是4个双核的CPU,16GB的内存才能保证稳定的运行，在传统方式下，

往往不可能针对每一种应用来采购服务器，而是用一种或几种标准配置的服务器

来统一采购，这样，势必会造成某些应用资源富裕，而另一些应用面临资源紧张

的情况，且应用之间不能互相调配资源。采用虚拟架构后，由于每个虚拟机所需

使用的系统资源都是由虚拟架构软件统一调配，这种调配可以在虚拟机运行过程

中在线的发挥作用，使得任何一个应用都可以有充分保证的资源来稳定运行，同

时，该应用在此时用不到的资源又可以被其他更需要资源的应用临时借用过去，

最大限度的提高了整体系统的资源利用率。

3.3.3虚拟化HA集群功能存在的不足

如上图所示，上图中左边是生产服务器，右边是备用服务器。当左边生产

服务器硬件故障后，虚拟化HA集群功能能快速的将该主机上虚拟机迅速的切换

到备用主机。分析虚拟化HA集群功能集群存在以下问题：

1、所有虚拟化HA集群构架内的切换都不能防止虚拟机OS的不可还原故

障。由于虚拟化HA集群功能有别于传统HA构架，在传统HA构架内永远有多余

1个OS实例运行，而在虚拟化HA集群功能内永远只有1个OS实例。若虚拟机OS

发生不可还原的故障，则在虚拟机HA构架内，无论如何切换皆无法启动此虚拟

主机，也就造成应用无限期中断。

2、单纯的虚拟化HA软件仅考虑ESX/ESXi物理机停机或者虚拟机停机，并

未考虑虚拟机内应用的故障或者构成虚拟机内应用的关键部件故障。同时，虚

拟化HA也未对于中大型虚拟环境系统的容灾切换。容灾切换一般牵涉到多个虚

拟环境的切换关联。如下表

业务可持续需求业务可持续需求VMware自有集群管

发生频率理功能

应用程序故障切换最高不支持

同一系统内应用程序的有序启动最高不支持

管理人员误操作导致的故障高不支持

配置变更高不支持

系统当机高满足

网卡故障切换高不支持

存储故障切换中不支持

虚拟机故障切换1I1满足

物理主机故障切换高满足

数据中心灾难低部分满足

通过上面的表格，我们可以看到虚拟化HA主要是对ESX所在地物理主机故

障进行监控，而对每个虚拟机内部应用是无法监控的。在实际生产中数据中心

管理人员也发现大量的应用故障虚拟化软件根本不去切换，将小故障变成了长

时间无法恢复业务的大故障。从上述的对比可以看出，虚拟机HA只能满足基本

的系统当机切换要求，虚拟化数据中心迫切需要一种针对“端到端”的高可用

解决方案，来弥补虚拟机HA的不足。

3、第三方的应用程序HA解决方案，通过前文所述，虚机HA的缺陷就是无

法监控虚拟机内部应用，而应用故障是发生频率最高的故障，通过与虚机HA进

行集成解决这一缺陷。ApplicationHA负责监控虚拟机内部应用然后与虚机HA

进行联动。

市立医疗集团数据增长速度非常之快，而管理数据能力的提高速度总是远远

落在后面。通过存储的虚拟化，屏蔽硬件差异性，实现后端存储可靠性和可用性,

实现跨异构阵列的数据迁移，可以简化频繁迁移的难度、复杂程度。支持跨站点

数据迁移和定位，可以实现站点阵列和虚拟数据的迁移，提升双数据中心或多数

据中心的可用性及灵活性。将存储资源虚拟成一个“存储池”，把许多零散的存

储资源整合起来，从而提高整体利用率，同时降低系统管理成本。可以对整合起

来的存储池进行划分，以最高的效率、最低的成本来满足各类不同应用在性能和

容量等方面的需求。

3.3.4双活数据中心

结合虚拟服务器和虚拟存储技术，实现双活数据中心。两个数据中心均运行

日常应用，一方面，某一数据中心在出现灾难时，不需要进行切换，另一个数据

中心自动接管应用，不会造成停顿，消除RT0,免除切换的各项复杂操作，不会

因为切换而造成各种风险，另一方面，也完全消除了计划性停机。利用存储虚拟

化技术实现分布式联合，跨数据中心透明地移动和共享工作负载（包括整个虚拟

机）、整合数据中心，以及优化资源利用率。把应用、数据从物理资源中解放出

来，所有的资源变成按需分配可付资源，应用加数据是按需求来挑选需要使用的

资源并可实现跨地域的流转，实现两个数据中心的数据整合。

传统的备份手段通常备份时间间隔长，数据丢失量大，恢复速度也很慢，这

些问题无法满足医院HIS、LIS等在线系统的要求。而连续数据保护将注意力从

备份转向了恢复。连续数据保护是数据保护领域的一项重大突破。在过去，各种

数据保护解决方案都将主要精力放在定期的数据备份上。但是，在定期备份状态

下却又会产生像备份时间窗口、打开的文件及数据库的保护以及备份操作过程对

业务系统的影响等问题。今天，CDP已经使数据保护全面改观，并且将注意力的

焦点从备份转向了恢复。CDP可以为重要数据中的变化提供连续的保护，IT管理

员根本不需要考虑备份的问题。当灾难发生时，基于CDP的解决方案可以迅速恢

复到任何一个需要的还原点，从而为用户提供更大的灵活性。

利用CDP技术在主机房及灾备机房之间建立镜像卷，这样即使主机房出现灾

难状况，容灾机房依然能够保证数据的安全；CDP除镜像卷外，还有日志卷，这

样，如果出现诸如病毒、误操作、非法篡改等造成的逻辑数据，利用CDP方式，

可以回滚到任意时间点（在日志空间许可范围内），避免了传统的备份每天只能

够备份一次，数据损失量大的问题。这样就解决了本地的高可用，又解决了逻辑

数据保护问题。

3.3.6虚拟化安全防护

虚拟服务器基础架构除了具有传统物理服务器的风险之外，同时也会带来其

虚拟系统自身的安全问题。新安全威胁的出现自然就需要新方法来处理。虚拟化

环境内存在的几点安全隐患：

1、虚拟机之间的互相攻击

由于目前使用传统的防护模式，导致主要的防护边界还是位于物理主机的边

缘，从而忽视了同一物理主机上不同虚拟机之间的互相攻击和互相入侵的安全隐

患。

2、随时启动的防护间歇

由于将大量使用服务器虚拟化技术，让IT服务具备更高的灵活性和负载均

衡。但同时，这些随时由于资源动态调整关闭或开启虚拟机会导致防护间歇问题。

如，某台一直处于关闭状态的虚拟机在业务需要时会自动启动，成为后台服务器

组的一部分，但在这台虚拟机启动时，其包括防病毒在内的所有安全状态都较其

他一直在线运行的服务器处于滞后和脱节的地位。

3、系统安全补丁安装

目前虚拟化环境内仍会定期采用传统方式对阶段性发布的系统补丁进行测

试和手工安装。虽然虚拟化服务器本身有一定状态恢复的功能机制。但此种做法

仍有一定安全风险。无法确保系统在测试后发生的变化是否会因为安装补丁导致

异常。集中的安装系统补丁，前中后期需要大量人力，物力和技术支撑，部署成

本较大。

4、防病毒软件对资源的占用冲突导致AV(Anti-Virus)风暴

传统杀毒软件在防护效果上可以达到安全标准，但如从资源占用方面考虑存

在一定安全风险。由于每个防病毒客户端都会在同一个物理主机上产生资源消

耗，并且当发生客户端同时扫描和同时更新时，资源消耗的问题会愈发明显。严

重时可能导致ESX服务器宕机。

通过以上的分析是我们了解到虽然传统安全设备可以物理网络层和操作系

统提供安全防护，但是虚拟环境中新的安全威胁，例如：虚拟主机之间通讯的访

问控制问题，病毒通过虚拟交换机传播问题等，传统的安全设备无法提供相关的

防护，针对虚拟环境需要全新的信息安全防护方案，通过病毒防护、访问控制、

入侵检测/入侵防护、虚拟补丁、主机完整性监控、日志审计等功能实现虚拟主

机和虚拟系统的全面防护，并满足信息系统合规性审计要求,采用基于虚拟化的

安全解决方案，构建虚拟化平台的基础架构多层次的综合防护。

5、病毒防护防护

传统的病毒针防护解决方案都是通过安装Agent代理程序到虚拟主机的操作

系统中，在整合服务器虚拟化后，要实现针对病毒的实时防护，同样需要在虚拟

主机的操作系统中安装防病毒Agent程序，但是服务器虚拟化的目的是整合资

源，最大化的发挥服务器资源的利用率，而传统的防病毒技术需要在每个虚拟主

机中安装程序，例如：一台服务器虚拟6台主机，传统方法将Agent需要安装6

套，并且在制定扫描任务就需要消耗虚拟主机的计算资源，这种方式并没有达到

节约计算资源的效果，反而增加了计算资源的消耗，并且在病毒库更新是带来更

多的网络资源消耗。

针对虚拟化环境提供创新的方法解决防病毒程序带来的资源消耗问题，通过

使用虚拟化层相关的API接口实现全面的病毒防护。具体如下：

6、针对虚拟系统，实现底层无代理病毒防护

针对虚拟系统中通过接口实现针对虚拟系统和虚拟主机之间的全面防护，无

需在虚拟主机的操作系统中安装Agent程序，即虚拟主机系统无代理方式实现实

时的病毒防护，这样无需消耗分配给虚拟主机的计算资源和更多的网络资源消

耗，最大化利用计算资源的同时提供全面病毒的实时防护。

7、访问控制

传统技术的防火墙技术常常以硬件形式存在，用于通过访问控制和安全区域

间的划分，计算资源虚拟化后导致边界模糊，很多的信息交换在虚拟系统内部就

实现了，而传统防火墙在物理网络层提供访问控制，如何在虚拟系统内部实现访

问控制和病毒传播抑制是虚拟系统面临的最基本安全问题。基于虚拟技术的防火

墙提供全面基于状态检测细粒度的访问控制功能，可以实现针对虚拟交换机基于

网口的访问控制和虚拟系统之间的区域逻辑隔离，同时支持各种泛洪攻击的识别

和拦截。

8、入侵检测/防护

同时在主机和网络层面进行入侵监测和预防，是当今信息安全基础设施建设

的主要内容。然而，随着虚拟化技术的出现，传统的入侵监测工具可能没法融入

或运行在虚拟化的网络或系统中，像它们在传统企业网络系统中所做的那样。

需要对虚拟交换机允许交换机或端口组运行在“混杂模式”，这时虚拟的IDS

传感器能够感知在同一虚拟段上的网络流量。除了提供传统IDS/IPS系统功能

外，还提供虚拟环境中基于政策的(policy-based)监控和分析工具，使流量监

控、分析和访问控制更精确，还能分析网络行为，为虚拟网络提供更高的安全性。

9、虚拟补丁防护

随着新的漏洞不断出现，为系统打补丁上疲于应付，等待安装重要安全补丁

的维护时段可能是一段艰难的时期。另外，操作系统及应用厂商针对一些版本不

提供漏洞的补丁，或者发布补丁的时间严重滞后，还有最重要的是，如果IT人

员的配备不足，时间又不充裕，那么系统在审查、测试和安装官方补丁更新期间

很容易陷入风险。

通过虚拟补丁技术完全可以解决由于补丁导致的问题，通过在虚拟系统的接

口对虚拟主机系统进行评估，并可以自动对每个虚拟主机提供全面的漏洞修补功

能，在操作系统没有安装补丁程序之前，提供针对漏洞攻击的拦截。虚拟补丁功

能既不需要停机安装，也不需要进行广泛的应用程序测试。虽然此集成包可以为

IT人员节省大量时间。

10、完整性审计

针对系统支持依据基线的文件、目录、注册表等关键文件监控和审计功能,

当这些关键位置为恶意篡改或感染病毒时，可以提供为管理员提供告警和记录功

能，从而提供系统的安全性。

11、日志审计和报表功能

提供全面的系统日志和详尽的报告功能，除了记录自身的各功能日志外，还

可以将虚拟主机操作系统日志结合自身日志进行统一的统计和分析，日志系统还

可以生成符合国际相关安全规范的报表。通过对日志进行分析可以让管理员跟踪

IT基础设施的活动，评估服务器数据泄密事件是否发生、如何发生、何时发生、

在何处发生的有效方法。

3.3.7传统架构与虚拟化架构投入费用对比表

传统架构与虚拟化架构投入成本对比表

首次购买硬件成本：按80台中档次双路服务器计算

传统方式虚拟化方式虚拟化方

式节约资

金

增加40台物3*40=120万现有12台高性90万30万

理服务器能服务器扩内

（按HP380计存+虚拟化软件

算）可实现90台逻

辑服务器。

40台服务器25万现有设备可满025万

需要增配2足

个48口千兆

电1」交换机

插板，增配4

个24口san

交换机以及

光模块和光

纤跳线等。

40台服务器20万无需KVM020万

需要2台

KVM

增加的用电40台1000瓦：020万

费用（按照140台*1.0千

年计算）瓦*24小时

*365天*1年

*0.56元/度

仁20万

空调费用20*40%=8万08万

（空调耗电

费用为服务

器耗电的

40%）

合计：19390103

总结：虚拟化方式第一年比传统方式节约：100万元，以后每年电

费及管理维护费用至少可以节约30万元以上。

3.3.8集团网络带宽需求测算

1、人民医院PACS系统对带宽与设备的需求分析

1）此部分主要分析人民医院中各影像设备同时向PACS服务器存储数据时对网

络带宽的占用情况。需要接入PACS网络的设备见下表：

人民医院各影像系统中不同设备次/人传输的数据量统计表

DIC0M接口标

数日数据数据量（次/

设备名称型号准（是否支持

量量人）

worklist）

512Mbit

AvantoDIC0M3.0（支4-5GBy

西门子180（按5G计

1.5T持）te

算）

64排LIGHTDICOM3.0（支

GE1404GByte819Mbit

VCT持）

HISPEEDDICOM3.0（不

双排CT11002GByte164Mbit

NX/I支持）

血管造影系DIC0M3.0（支

FD20142GByte4096Mbit

统持）

共计：5591Mbit

数据量（次/人）计算方法：数据量（次/人）=日数据量义1024X8+（检查人次/

天）。若在影像中心部署万兆上行，千兆下行接入层交换机，网络延迟如下表所

示：

千兆带宽到影像设备/万兆上行的网络延迟统计表

DICOM接口标数据量工作站

数

设备名称型号准（是否支持（次/宽延迟

量

worklist）人）（杪）

AvantoDICOM3.0（支

西门子180512Mbit0.73秒

1.5T持）

64排LIGHTDICOM3.0（支

GE140819Mbit1.17秒

VCT持）

HISPEEDDIC0M3.0（不

双排CT1100164Mbit0.23秒

NX/I支持）

血管造影系DIC0M3.0（支4096

FD20145.85秒

统持）Mbit