隨著數字化醫院建設的不斷深入，醫院已經形成以HIS、LIS、PACS及移動醫療系統等為骨干的綜合性數字化信息平臺，數據中心部署和維護的復雜性增加，投入成本激增，成為制約醫院信息化發展的瓶頸問題。本文通過數據中心虛擬化多個業務子系統部署和應用的成本分析，對實施者有所啟示。
1.虛擬化技術
虛擬化技術可以單CPU模擬多CPU并行，允許一個平臺同時運行多個操作系統，并且應用程序都可以在相互獨立的空間內運行而互不影響，因此擴大了硬件的容量，簡化了軟件的重新配置過程，從而顯著提高計算機的工作效率 。與傳統數據中心相比，其主要架構特點見圖1。
圖1 基于VMware的虛擬化技術與傳統數據中心架構區別
2.案例
某醫院現用HIS、LIS、PACS、EMR等各類軟件系統近40個，數據中心機房擁有企業級服務器30臺。為了提高工作效率，對數據中心服務器進行虛擬化整合改造，在不影響性能的前提下，采用VMware Converter ALL工具將除了HIS、LIS以外的其他業務子系統全部遷移至虛擬環境（由于HIS、LIS系統存放的數據有一定保密性和安全性，暫不考慮對其進行虛擬化），按照6:1的虛擬化比例，在5臺物理服務器上共部署30套虛擬機。
3.成本效率分析
本研究主要對部署時間、軟硬件、功耗等成本進行分析，未涉及人力、管理等成本分析。
3.1 部署時間成本 時間成本的差異主要體現在新服務器和應用部署上。采用虛擬化技術后，只需用模板和自動部署向導生成一臺虛擬機，進行簡單的配置即可。部署一臺虛擬機環境只需20分鐘左右，服務器重建和應用的加載時間明顯減少，復雜程度大為簡化，工作效率顯著提高。
3.2 硬件部署成本 虛擬化前，數據中心使用IBM x3850 X5服務器（2*Xeon CPU E7-4807 1.86GHz , 16GiB Memory）30臺，市場價6萬元/臺。后續新增業務系統則需要追加服務器投資。虛擬化技術需要消耗一定的主機資源作為代價，如CPU、內存和大量的硬盤空間，因此，虛擬化后，硬件性能配置需要提高，本案例配置IBMx3850 X5服務器（4*Xeon CPU E7-4830 2.12GHz，128GiB Memory）5臺，市場價14萬元/臺。硬件投入成本對比，虛擬化后降低了61%，隨著應用系統的增加，硬件成本還會減少。詳見表1。
表1 服務器虛擬化部署前后成本差異分析表
3.3 軟件部署成本 虛擬化前，共需部署30套正版Windows Server 2003企業版軟件。虛擬化后， 只需在物理服務器上部署1套不依賴操作系統的虛擬機平臺Vmware ESXi 5.0，其許可（License）以CPU數來計算，共需20份，部署1套虛擬機管理工具集VMware vcenter Server standard（需要1份許可）。軟件投入成本虛擬化后降低了59%，詳見表1。
3.4 運營功耗成本 服務器電力消耗以服務器平穩運行狀態計算，性能的增加也導致單位時間內耗電量增加。虛擬化前，數據中心30臺物理服務器年耗電量157680kW，虛擬化后，5臺物理服務器年耗電量35040kW，減少78%的電力消耗（見表1）。
從制冷系統來看，假設計算中的交流電消耗被完全轉化為熱量，1kW電力消耗產生1kW的熱量，根據惠普實驗室的經驗，每處理1瓦的熱量，冷卻設備自身需要消耗0.8W電力，同時通常需要25%冗余空氣流動能力，額外增加25%冷卻系統開銷，如維持濕度等，1匹空調制冷量約為2324W ，需要在機房中配置12匹空調；虛擬化后，只需要在機房中配置3匹空調，每年機房可減少空調用電量9*0.735kW*24*365=57947.4kW（1匹=0.735kW）（見表1）。
3.5 硬件利用率 虛擬化前，監測系統負載達到峰值（上午9:00-10:00）時，HIS主服務器的利用率在30%-50%，HIS輔服務器（備份服務器）和其他業務服務器的利用率低于5%。虛擬化后，監測硬件綜合利用率介于70%-80%（見圖2）。
圖2 虛擬化前后硬件利用率對比
3.6 管理效率 虛擬化前，30臺物理服務器需要操作人員逐臺操作，工作量大，同步性差；虛擬化后，借助vSphere Client連接管理平臺vcenterServer，可在圖形化操作界面下，統一管理數據中心所有主機、虛擬機、存儲、客戶操作系統等關鍵信息，極大地簡化了服務器運維的繁瑣程度，同時保證了業務的連續性（見圖3）。
圖3 虛擬機管理平臺Vcenter Server管理界面
4.討論
本案例的部署成本和應用情況分析數據顯示，基于Vmware的服務器虛擬化技術，主要優勢是對各種松散的物理資源進行整合利用、管理和維護。
4.1 降低投入成本 通過服務器虛擬化技術，有效控制和減少了物理服務器的數量。案例應用顯示，虛擬化后數據中心物理服務器數量減少了83%，硬件支出降低61%，物理服務器的利用率卻明顯提升 。
4.2 提高運營效率 虛擬一體化管理平臺vcenter Server，可以統一對虛擬機進行部署、維護和升級，避免了以往的密集型人工操作，工作效率顯著提高，測試結果反饋，虛擬化后硬件綜合利用率介于70%-80%之間，比虛擬化之前提高約60%左右。
4.3 良好的兼容性 虛擬化平臺具有良好的操作系統兼容性，可以在高版本的硬件上虛擬出舊版應用程序所需的運行環境，有助于延長舊版軟件的生命周期，增加了其使用價值，避免了高額的移植成本。
4.4 保障業務連續性 對于需要全天候運行的業務來說，業務連續性已成為重中之重。VMware的虛擬化基礎架構具有在任意虛擬化平臺之間遷移虛擬機、快照、在資源池中的備用主機上自動重新啟動等，確保可靠、快速恢復，減少恢復成本，確保了業務的連續性 。
綜上所述，服務器虛擬化技術明顯提升了服務器整合效率，大幅簡化了服務器部署和管理的復雜性，提高了系統的可用性，與此同時減少了投資和維護成本，具有較高的性價比。
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本文標題：數據中心服務器虛擬化部署成本效率分析
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