生物醫(yī)學(xué)計(jì)算平臺(tái)管理和運(yùn)行維護(hù)

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[摘要]生物醫(yī)學(xué)是一門(mén)新興的學(xué)科，它是應(yīng)用了生物學(xué)、醫(yī)學(xué)和生命科學(xué)的理論和方法而發(fā)展起來(lái)。隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，計(jì)算機(jī)科學(xué)已經(jīng)深度參與和滲入到生物技術(shù)的研究之中了。生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用多屬于大規(guī)模計(jì)算密集型應(yīng)用，而生物醫(yī)學(xué)研究中也越來(lái)越頻繁地涉及到大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和高性能集群運(yùn)算需求技術(shù)，所以需要采用大規(guī)模的計(jì)算環(huán)境支持。

[關(guān)鍵詞]生物醫(yī)學(xué)；計(jì)算平臺(tái)；管理模式；運(yùn)行與維護(hù)

近幾年，隨著生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的飛速發(fā)展，大規(guī)模生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用計(jì)算平臺(tái)正從傳統(tǒng)的以計(jì)算集群為基礎(chǔ)的網(wǎng)格環(huán)境向高性能計(jì)算環(huán)境快速發(fā)展，以承載和支撐大規(guī)模生物與醫(yī)學(xué)為中心任務(wù)，充分利用其并行運(yùn)算和大數(shù)據(jù)處理的能力，為大數(shù)據(jù)提供高效的處理和分析機(jī)制。

一、生物醫(yī)學(xué)計(jì)算平臺(tái)的有效管理

（一）生物計(jì)算平臺(tái)發(fā)揮的作用以及工作宗旨

其作為相對(duì)獨(dú)立的輔助部門(mén)存在，為教學(xué)科研提供保障，最大限度地發(fā)揮資源的利用率，提供一流的生物醫(yī)學(xué)計(jì)算和存儲(chǔ)等服務(wù)工作。因此，計(jì)算平臺(tái)是否能夠按需求服務(wù)，科研和教學(xué)用戶(hù)對(duì)平臺(tái)服務(wù)是否滿(mǎn)意，如何通過(guò)創(chuàng)建和創(chuàng)新服務(wù)而為生物醫(yī)學(xué)研究創(chuàng)造更多的價(jià)值等一系列問(wèn)題，依然是需要關(guān)注的重點(diǎn)問(wèn)題。

（二）生物計(jì)算平臺(tái)所面臨的建設(shè)、運(yùn)營(yíng)等主要問(wèn)題

一方面，各實(shí)驗(yàn)室和院所的發(fā)展對(duì)生物計(jì)算平臺(tái)的建設(shè)提出許多新的挑戰(zhàn)，需要長(zhǎng)遠(yuǎn)目光和快速響應(yīng)，比如每年的項(xiàng)目申報(bào)。另一方面，因頻繁變化的業(yè)務(wù)使計(jì)算平臺(tái)日常管理遭遇很多突發(fā)狀況，如臨時(shí)停電、軟硬件技術(shù)故障、突擊檢查等，要求提前做好充分的準(zhǔn)備工作。

（三）生物計(jì)算平臺(tái)服務(wù)管理的廣度和深度

生物計(jì)算機(jī)平臺(tái)對(duì)人、基礎(chǔ)設(shè)施、信息資產(chǎn)、其他資產(chǎn)的管理，范圍廣，涉及到的面多，只有抓住信息這個(gè)要素以信息管理為重點(diǎn)，以流程為指標(biāo)，建立標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)級(jí)別，并進(jìn)行模塊化管理。

（四）定制的服務(wù)體系構(gòu)架

1）服務(wù)級(jí)別管理：計(jì)算機(jī)平臺(tái)的核心使命是為各類(lèi)用戶(hù)提供滿(mǎn)意的存儲(chǔ)及計(jì)算服務(wù)，因此立足于平臺(tái)的實(shí)際，針對(duì)不同用戶(hù)的特點(diǎn)，制定和實(shí)施相匹配的用戶(hù)服務(wù)協(xié)議，是衡量平臺(tái)工作的核心標(biāo)準(zhǔn)之一。

2）財(cái)務(wù)管理：計(jì)算機(jī)平臺(tái)逐年累月積累下來(lái)的教學(xué)和科研經(jīng)驗(yàn)，必須考慮投入和產(chǎn)出效益。因此，需要設(shè)計(jì)預(yù)算和計(jì)費(fèi)管理、運(yùn)維的管理、對(duì)外服務(wù)的管理等，費(fèi)用約定應(yīng)明確體現(xiàn)在服務(wù)協(xié)定上，這對(duì)改善計(jì)算平臺(tái)的運(yùn)維和服務(wù)質(zhì)量，提升平臺(tái)的使用平率都十分必要。

3）持續(xù)可用性管理：作為一個(gè)重點(diǎn)建設(shè)，任務(wù)繁重的計(jì)算平臺(tái)，必須在人員、技術(shù)、資產(chǎn)等方面進(jìn)行持續(xù)管理。并必須明確計(jì)算平臺(tái)服務(wù)需求，這樣平臺(tái)的工作目標(biāo)才是明確的，這樣優(yōu)化和基礎(chǔ)構(gòu)架才有實(shí)用性。

4）事故能力的管理：為避免用戶(hù)違規(guī)、例外操作等造成的事故，計(jì)算機(jī)平臺(tái)需要制定嚴(yán)格的服務(wù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，并在此基礎(chǔ)上規(guī)范操作、記錄操作事故現(xiàn)象、分析并給出報(bào)告，以達(dá)到與用戶(hù)溝通、減少事故次數(shù)、提高服務(wù)質(zhì)量的目的。計(jì)算平臺(tái)需要通過(guò)合理的崗位設(shè)置，來(lái)實(shí)現(xiàn)各類(lèi)服務(wù)，并通過(guò)對(duì)人員的培訓(xùn)，以及對(duì)資源的優(yōu)化合理配置，來(lái)發(fā)揮計(jì)算平臺(tái)投資的最大效能。

5）問(wèn)題配置管理：為兌現(xiàn)服務(wù)協(xié)議，降低事故損失，有必要開(kāi)展事前分析，找出潛在因素，減少服務(wù)成本和對(duì)用戶(hù)的影響。而合理地配置是計(jì)算機(jī)平臺(tái)軟件協(xié)同、高效工作的基石，對(duì)系統(tǒng)的配置項(xiàng)需要定期確認(rèn)，以確保變更管理和日志。

6）變更管理：科學(xué)試驗(yàn)的流程變更需要合理管理，因計(jì)算平臺(tái)面向的用戶(hù)眾多，擁有的信息資源有限，而在實(shí)際過(guò)程中，用戶(hù)的使用權(quán)限或端口會(huì)經(jīng)常進(jìn)行變更，所以用戶(hù)出于自身需要對(duì)軟硬件的變更也是變更管理工作的重點(diǎn)。為使IT技術(shù)信息透明化，應(yīng)定期有關(guān)產(chǎn)品的配置項(xiàng)信息，而計(jì)算機(jī)平臺(tái)通常使用可信第三方提供的軟件產(chǎn)品。

二、生物醫(yī)學(xué)計(jì)算平臺(tái)的合理化運(yùn)維

（一）生物醫(yī)學(xué)計(jì)算平臺(tái)下的用戶(hù)維度

在傳統(tǒng)模式下，業(yè)務(wù)系統(tǒng)與物理服務(wù)器明確對(duì)應(yīng)，而采用計(jì)算平臺(tái)后，是利用虛擬服務(wù)器進(jìn)行服務(wù)的，其數(shù)量會(huì)動(dòng)態(tài)增減。如要查看客戶(hù)滿(mǎn)意度、群集開(kāi)機(jī)率、任務(wù)按時(shí)完成率以及平均等待時(shí)間，都可以在計(jì)算平臺(tái)中操作實(shí)施。因計(jì)算平臺(tái)面向的用戶(hù)面廣，所以用戶(hù)維度是關(guān)鍵。在為各類(lèi)用戶(hù)提供滿(mǎn)意的計(jì)算平臺(tái)服務(wù)，并達(dá)到與客戶(hù)之間的良好溝通，才能對(duì)計(jì)算平臺(tái)的使用率以及良好的信譽(yù)有很大的提升。

（二）生物醫(yī)學(xué)計(jì)算平臺(tái)下科研項(xiàng)目與業(yè)績(jī)的維度

隨著生物醫(yī)學(xué)計(jì)算平臺(tái)的發(fā)展，國(guó)家極度重視生物醫(yī)學(xué)，為該科學(xué)投入了大量的物力財(cái)力，鼓勵(lì)科研人員的積極參與，將計(jì)算平臺(tái)累積下來(lái)的寶貴科研資源進(jìn)行研究、分析、整合。在預(yù)算成本的控制范圍內(nèi)，科研工作者研究開(kāi)發(fā)科研項(xiàng)目的同時(shí)，又為國(guó)家科研項(xiàng)目開(kāi)源節(jié)流、控制成本，這對(duì)改善對(duì)外服務(wù)管理、項(xiàng)目成本以及完善計(jì)算平臺(tái)都起到了極大的促進(jìn)作用，為國(guó)家在科研上的可持續(xù)發(fā)展打開(kāi)了便利之門(mén)。

（三）生物醫(yī)學(xué)計(jì)算平臺(tái)下建立面向客戶(hù)服務(wù)的虛擬化共享系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)平臺(tái)下，協(xié)助客戶(hù)運(yùn)維管理部門(mén)實(shí)現(xiàn)從成本中心向價(jià)值中心的轉(zhuǎn)化，突出體現(xiàn)在計(jì)算平臺(tái)下科技價(jià)值體系的貢獻(xiàn)與重要性。國(guó)家在計(jì)算平臺(tái)下虛擬化的管理與技術(shù)還相對(duì)比較薄弱，所以這就要求在提高運(yùn)維管理效率、降低運(yùn)維資源投入的前提下，改善和提高計(jì)算平臺(tái)的運(yùn)行模式，讓用戶(hù)在虛擬化的系統(tǒng)下，有權(quán)共享系統(tǒng)資源。虛擬化共享系統(tǒng)根據(jù)用戶(hù)可能需要的服務(wù)將進(jìn)行分類(lèi)，生成相應(yīng)的虛擬機(jī)模板。系統(tǒng)自動(dòng)會(huì)在用戶(hù)提出申請(qǐng)需要時(shí)，從存儲(chǔ)系統(tǒng)取出虛擬機(jī)模板，根據(jù)模板生成相應(yīng)的虛擬機(jī)，并自動(dòng)對(duì)其他所需資源進(jìn)行配置，自動(dòng)測(cè)定資源余量，然后提交到一個(gè)有資源余量的物理機(jī)上運(yùn)行，最后給提出申請(qǐng)的用戶(hù)進(jìn)行分配。

（四）生物醫(yī)學(xué)計(jì)算平臺(tái)下資源的優(yōu)化使用

在醫(yī)院數(shù)據(jù)中心，提供的服務(wù)和很多業(yè)務(wù)系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間段不同，多數(shù)業(yè)務(wù)系統(tǒng)在白天的訪(fǎng)問(wèn)量較大，晚上則相對(duì)較小。服務(wù)器在采購(gòu)數(shù)據(jù)時(shí)，峰值是日常值的幾倍甚至幾十倍，這就導(dǎo)致大部分日常時(shí)間中服務(wù)器多數(shù)空閑，資源浪費(fèi)嚴(yán)重。在計(jì)算機(jī)平臺(tái)下，虛擬服務(wù)與自動(dòng)化服務(wù)相結(jié)合，可以使系統(tǒng)資源得到最優(yōu)化的使用，可設(shè)定各系統(tǒng)的服務(wù)時(shí)間段，在系統(tǒng)使用量較小的時(shí)候，減少該服務(wù)使用數(shù)據(jù)量、釋放其占用資源，將這些資源轉(zhuǎn)交給其他服務(wù)和系統(tǒng)。也可關(guān)閉不提供服務(wù)的服務(wù)器，以節(jié)省電力。

三、結(jié)語(yǔ)

為了有效提高管理與運(yùn)維效果，在生物醫(yī)學(xué)計(jì)算平臺(tái)的管理實(shí)踐中，我們對(duì)其中的部分進(jìn)行了因地制宜的修改、增減和實(shí)施，并在平臺(tái)內(nèi)部進(jìn)行了相對(duì)嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)化和文檔化記錄。而生物醫(yī)學(xué)計(jì)算平臺(tái)的管理與運(yùn)維對(duì)促進(jìn)我國(guó)的生物醫(yī)學(xué)技術(shù)，以及對(duì)現(xiàn)代化的可持續(xù)發(fā)展都有著積極的促進(jìn)作用。

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作者：曹福凱 劉阿玲 單位：華北理工大學(xué) 華北理工大學(xué)冀唐學(xué)院