基于醫院虛擬化平臺改造升級項目的數據遷移技術研究

李剛

關鍵詞：VMware Esxi虛擬化平臺；平臺升級改造；超融合；數據遷移

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2024）03-0088-03

1 概述

安徽醫科大學附屬阜陽醫院是一所集醫療、教學、科研、康復、保健、預防為一體的現代化綜合性三級甲等公立醫院，于2017年7月開診運營。因醫院臨床業務數據增多、大量新業務系統上線等原因，數據中心已不能滿足日益增長的信息化需求，需要進行升級改造。

本文結合醫院虛擬化平臺改造升級項目案例，重點探討虛擬化平臺改造升級中的數據遷移技術。

2 改造升級方案

2.1 項目背景

改造升級前，醫院有兩套虛擬化平臺和二十余臺X86物理服務器承載臨床業務系統，主要存在以下四種部署方式。

1） VMware Esxi虛擬化平臺：由三臺物理機承載，通過兩臺SAN交換機連接三臺存儲設備，承載PACS、病理管理、病案統計、LIS等30多個業務系統。

2） 華為Fusion Compute虛擬化平臺：由十臺物理機承載，通過兩臺SAN交換機連接三臺存儲設備，承載心電網絡、合理用藥、自助機打印、合理用血等40多個業務系統。

3） NAS平臺：由五臺高性能物理服務器承載，通過NAS技術共享一臺存儲設備，分別承載HIS、EMR數據庫、EMR應用、集成平臺數據庫、集成平臺應用五個重要的業務系統。

4） 單服務器：二十余臺低性能物理服務器，每臺服務器承載一個非常重要的業務系統。

改造前IT系統架構如圖1所示。

改造前的IT系統主要存在以下問題：

1） 設備型號老舊、軟件無法升級：承載虛擬化平臺的服務器（華為RH2285H V2） 、存儲設備（華為Ocean?Stor S2600T） 設備型號老舊，已到使用壽命周期。華為虛擬化平臺版本為1.0版，版本老舊且無法升級。

2） 架構可靠性低：HIS、EMR、系統集成平臺等核心服務器均為單臺部署，無雙活或主備機制；存儲設備均為單機部署，無冗余設計，存在單點故障，架構可靠性低。

3） 平臺拓性能低下：存儲設備型號老舊，存儲無法掛載存儲柜擴容；SAN交換機及服務器HBA卡均為8GB，傳輸速度慢。

2.2 需求分析

由于承載虛擬化平臺的物理服務器和存儲設備型號老舊，性能下降嚴重，架構可靠性存在安全隱患、業務拓展性差，需要建設一套新的虛擬化平臺，并遷移業務數據系統到新的虛擬化平臺。

2.3 升級方案

以虛擬化技術為基礎，結合Vmware軟件，將醫院現有生產業務系統部署到超融合虛擬化平臺上，利用萬兆以太網支撐系統間的數據交換，實現計算、存儲、網絡等資源的統一管理[1]。

1） 超融合架構：超融合架構是指在同一套單元設備中具備計算、網絡、存儲和虛擬化等資源和技術，多節點通過網絡聚合以用來實現模塊化的橫向擴展，形成統一資源池架構。由于穩定可靠、優異的性能、快速搭建等優勢，已漸漸取代傳統的光纖存儲架構（FCSAN交換機+光纖存儲），而成為數據中心虛擬化平臺首選[2]。本次部署6臺高性能4U超融合服務器，搭載7.0版本Vmware軟件，搭建一套基于超融合架構的全虛擬化業務平臺。

2） 核心存儲：由于HIS、EMR、集成平臺是醫院最核心業務系統，選擇兩套15T全閃存核心存儲設備，將現有HIS、EMR、集成平臺的數據集中存儲在全閃存存儲陣列上，在兩套存儲之間采用雙活技術實現存儲級別的容災保護，并新增一臺容災存儲，作為核心存儲的數據備份，增強數據安全性。

3） FC-SAN交換機：目前SAN交換機均為8GB，本次采用兩臺主流的16GB-FC SAN，作為本次超融合平臺計算與存儲資源的數據橋梁，提高數據訪問速度。

改造后IT系統架構如圖2所示。

3 數據遷移問題與探索

數據遷移是本次虛擬化平臺改造升級的重點。遷移指的是把源主機上的操作系統和應用程序移動到目的主機，并且能夠在目的主機上正常運行[3]，主要分為冷遷移和熱遷移。冷遷移是指在源主機停止服務的狀態下，使用遷移工具將整個源主機的數據移動到目的主機。熱遷移是指在源主機不停機的狀態下，把數據遷移到目的主機。冷遷移方式可以創建一份和源主機最為一致的數據，因為在遷移期間源主機的數據庫數據不會被寫入，應用系統數據也屬于停止寫入狀態，因此遷移后的目標主機和源主機的數據最為一致。在允許停止業務的情況下，一般推薦使用冷遷移方式。但由于醫院信息系統使用環境的特殊性，例如HIS、LIS、電子病歷系統停用較長時間，會對病人、醫生造成極大的不便，影響病人就診和醫生及時診療。除此之外，醫院業務系統較多，各業務系統之間數據交互、數據共享復雜，因此本次數據遷移時不但要保證數據的安全性和完整性，更要盡可能地保證各業務系統的持續服務。本項目通過信息系統項目管理知識，根據不同場景采用多種遷移方式，進行不完全停機數據遷移。

3.1 項目管理

數據遷移工作十分煩瑣且龐雜，需要制定合理的計劃。本項目采用信息系統管理的進度管理、溝通管理、風險管理的相關知識。

進度管理階段：首先搜集待遷移業務系統數量、業務數據量、數據庫空間、操作系統版本等信息，定義超融合服務器安裝、存儲設備安裝、聯合調試、遷移服務器等活動節點，估算各項活動的持續時間，最終制定合理的施工進度計劃，確保每個活動在預定時間內完成。

溝通管理階段：本次升級改造中涉及的應用軟件廠家、項目技術人員、醫院科室較多，由于不同角色對該項目的期望值不同，因此在項目實施中，采用了頭腦風暴、問卷調查、建立微信群等方式，定期召開項目溝通協調會，保持溝通流暢。

風險管理：在遷移業務系統前，根據醫院業務系統的重要程度，劃分為核心、重要、一般、非重要四個業務等級，并對每個系統進行定性風險評估和定量風險評估，制定了應急方案，方案內容包括遷移詳細步驟及遷移失敗后的應急操作步驟及恢復所需時間。

3.2 數據遷移技術探討

本次虛擬化平臺改造升級，共涉及145臺服務器的遷移，數據庫主要是Oracle和Sql server數據庫。數據遷移應遵循盡量不停業務、降低影響范圍、能夠應急恢復等要求。

1） 同一類型虛擬化平臺遷移：源虛擬機平臺和目標虛擬機平臺都屬于VM架構，但不在同一個虛擬化平臺，需要跨vCenter Server 進行計算資源和存儲遷移。本次采用V2V業務系統在線熱遷移方式，實現不停機在線遷移業務系統。采用方式為：把源VM虛擬機平臺由6.0版本升級到6.5版本（目標VM虛擬機和源虛擬機平臺均需在6.5版本及以上），采用VM自帶的Advanced Cross vCenter vMotion 工具，把源虛擬機平臺內業務系統的計算資源和存儲一起熱遷移到超融合VCENTER管理平臺。

2） 不同類型虛擬化平臺遷移：針對物理機、華為虛擬化平臺的業務系統，利用“VMware vcenter Con?verter”遷移工具進行P2V方式遷移。首先在超融合VM虛擬化平臺內新創建一臺虛擬機并安裝VMwareConverter軟件，指定待遷移的源虛擬化平臺和目標虛擬化平臺，在遷移即將完成前幾分鐘，通知業務部門停止寫入數據，等待所有數據同步完成后，老的業務系統停機，遷移后的系統更換成老業務系統的IP地址，完成整個遷移工作。

3） 異構系統遷移：異構系統切換升級是一個數據資源遷移的過程[4]。HIS、EMR、集成平臺是醫院核心的業務系統，均部署在windows2008 R2操作系統，采用oracle 11.2.0.1數據庫。此次遷移，HIS服務器遷移后采用Centos系統，EMR、集成平臺的操作系統升級到WINDOWS 2016版本，數據庫都統一升級到oracle11.2.0.4 版本。在oracle 數據庫遷移中，本次采用ORACLE DATAGUARD 和RMAN工具保證數據庫的無縫遷移。步驟如下：首先在超融合內部署虛擬機及操作系統、數據庫，在遷移準備階段，開啟歸檔并在目標虛擬機內搭建ORACLE DATAGUARD，建立Win?dows與LinuX/Windows的數據同步機制并進行檢查，確保數據庫具備主備切換條件。在數據庫割接階段，根據提前和臨床科室溝通好的割接操作時間，目標服務器更改為源服務器的IP地址，并完成主備數據庫的切換工作，并交付給應用使用。在應用上線階段，對應用測試，確認是否具備上線條件，如測試數據正常則確認應用切換成功，否則按回退方案回退至原生產環境，啟動應用交付使用。

3.3 數據遷移注意事項

由于醫院臨床業務系統業務連續性、數據準確性要求較高，遷移數據時要注意以下幾點：

1） 系統遷移前，提前搜集各業務系統的業務數據量、數據庫數據量、操作系統版本、IP等信息，預估各系統遷移時間，切換的時間，并根據業務系統的數據量，通過事前測試，掌握數據遷移的耗時，落實各個操作的時間點[5]。

2） 遷移過程中，應做好充分的準備工作，因需要的遷移工具較多，在數據遷移時，要注意各工具出現的報錯信息，及時排查。遷移時，提前做好備份，萬一出現遷移失敗，可以通過備份文件及時恢復。

3） 數據遷移完成后，要登錄到業務系統服務器及時進行數據校驗，進行服務、數據庫數據驗證。如出現應用報錯，應及時回退到原生產環境。

4） 利用信息管理系統進行精細化管理。在數據遷移中，要注意做好管理計劃、風險管理、溝通管理等工作。

4 典型問題分享

本次遷移中，出現了一些數據遷移典型問題，進行分享。

問題一：輸血系統在遷移時，進度條長時間卡在1%，界面顯示報錯信息：“Connecting to the Converterhelper server on the destination virtual machine.”。

解決方式：由于源虛擬機的防火墻處于開啟狀態，阻止了443端口。由于443端口用于HTTPS服務， 因此一直遷移不成功。關閉防火墻，解除對443端口阻止即可。

問題二：低性能物理服務器利用VMware vcenterConverter 遷移時，提示“Error Clonevolume：detected awrite error during the cloning”報錯。

解決方式：由于VMware vcenter Converter軟件不支持部分服務器導致。本次利用Netbackup工具，選擇自定義RMAN腳本備份方式，進行“全量+增量”方式進行遷移。

5 總結

本次通過分享醫院虛擬化平臺升級改造案例，重點探討了虛擬化平臺改造升級中的數據遷移技術。通過本次升級，實現了一個管理平臺管理所有醫院內網業務系統，在提高IT基礎運行環境、提供安全可靠性的同時，也方便了后期運維，助力醫院信息化更加穩定運行。

【通聯編輯：光文玲】