淺談醫(yī)院信息系統(tǒng)存儲(chǔ)架構(gòu)

張林萍　陸為民　王維

【 摘 要 】 論文通過(guò)分析醫(yī)院信息存儲(chǔ)集成架構(gòu)的發(fā)展，介紹某醫(yī)院的信息系統(tǒng)存儲(chǔ)架構(gòu)及其存在的問(wèn)題，同時(shí)引入部署重要數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)的應(yīng)用級(jí)災(zāi)備的必要性和需要實(shí)現(xiàn)的功能。接著指出醫(yī)院信息存儲(chǔ)架構(gòu)今后的發(fā)展方向，最后總結(jié)醫(yī)院信息系統(tǒng)的存儲(chǔ)和信息安全是一個(gè)長(zhǎng)期的課題，只有不斷探索改進(jìn)和應(yīng)用新技術(shù)、新觀念，才能讓醫(yī)院的信息系統(tǒng)有長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展。

【 關(guān)鍵詞 】 信息存儲(chǔ)架構(gòu)；SAN存儲(chǔ)；應(yīng)急災(zāi)備

【 Abstract 】 This article through the analysis of the development of hospital information storage integration architecture，Storage architecture introduces a hospital information system and its existing problems，At the same time introducing deployment important database data， the necessity of the application level of disaster preparedness and the function of the need to implement. Then points out the development direction of hospital information storage architecture in the future，F(xiàn)inally summarizes storage and information security of hospital information system is a long-term project，Only by constantly explore new technology improvement and application、New ideas to make hospital information system has a long-term development.

【 Keywords 】 information storage architecture；san storage；emergency disaster preparedness

1 引言

醫(yī)院日常醫(yī)療服務(wù)業(yè)務(wù)對(duì)HIS、RIS、PACS等各類(lèi)信息應(yīng)用軟件系統(tǒng)依賴(lài)越來(lái)越強(qiáng)，一旦系統(tǒng)宕機(jī)，若不能及時(shí)快速修復(fù)，將嚴(yán)重影響正常的醫(yī)療服務(wù)，引發(fā)醫(yī)患矛盾，甚至可能造成醫(yī)療事故。而醫(yī)院醫(yī)療業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)定的運(yùn)行很大程度依賴(lài)于安全穩(wěn)定性的高可用信息系統(tǒng)存儲(chǔ)架構(gòu)。同時(shí)醫(yī)療數(shù)據(jù)對(duì)于醫(yī)院來(lái)說(shuō)，就是根本，是最重要的一部分。

2 早期存儲(chǔ)架構(gòu)的不足

上世紀(jì)90年代早期各大醫(yī)院大部分采用的集成存儲(chǔ)架構(gòu)為傳統(tǒng)的故障轉(zhuǎn)移型群集，有帶共享存儲(chǔ)的群集和不帶共享存儲(chǔ)的群集兩種類(lèi)型，它們各存在一些不足之處。傳統(tǒng)的故障轉(zhuǎn)移型群集存在共享存儲(chǔ)單點(diǎn)故障，此故障發(fā)生，系統(tǒng)將中止運(yùn)行，而且存儲(chǔ)也不便于計(jì)劃內(nèi)停機(jī)維護(hù)。

另外，不帶共享存儲(chǔ)復(fù)制型群集的原理是將主節(jié)點(diǎn)需要保護(hù)的分區(qū)或文件夾，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)復(fù)制到備節(jié)點(diǎn)，主備節(jié)點(diǎn)安裝相同數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)或應(yīng)用服務(wù)，備節(jié)點(diǎn)日常是不工作的，通常為主備模式Active/Standby。當(dāng)主節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，群集服務(wù)組中的所有資源會(huì)切換到備節(jié)點(diǎn)運(yùn)行。主節(jié)點(diǎn)故障排除后，若再要切回主節(jié)點(diǎn)，需要等待保護(hù)區(qū)從備節(jié)點(diǎn)到主節(jié)點(diǎn)反相完全同步完成，此過(guò)程不僅等待時(shí)間較長(zhǎng)，而且同步時(shí)爭(zhēng)用正常數(shù)據(jù)I/O訪問(wèn)，業(yè)務(wù)應(yīng)用軟件系統(tǒng)變的遲緩。還有主機(jī)本身所能安裝的磁盤(pán)是有限的幾個(gè)，不便于容量和I/O性能的擴(kuò)展，隨著數(shù)據(jù)量的逐漸增長(zhǎng)，存在空間限制和I/O性能瓶頸。

3 高可用存儲(chǔ)集成方案

目前，很多醫(yī)院采用的是FC SAN 存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)組成的高可用群集方案。例如某家三級(jí)醫(yī)院共有兩間信息機(jī)房，分布在兩幢建筑中，功能分別定位為主機(jī)房和容災(zāi)機(jī)房。根據(jù)它的整體架構(gòu)最底層為兩臺(tái)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，其上一層為兩臺(tái)存儲(chǔ)交換機(jī)，在一起構(gòu)成一個(gè)簡(jiǎn)單而健壯的存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)SAN（云圖部分）；SAN的上一層是群集主機(jī)節(jié)點(diǎn)，以及其他功能主機(jī)；最上層為局域網(wǎng)絡(luò)核心交換機(jī)；整體上看分成左右兩邊，左邊為主機(jī)房，右邊為容災(zāi)機(jī)房，每層設(shè)備相互對(duì)應(yīng)及熱備。該集成架構(gòu)主要解決了共享存儲(chǔ)單點(diǎn)故障。

同時(shí)這樣的一種架構(gòu)，可以防止任一單點(diǎn)故障。如果是一臺(tái)存儲(chǔ)需要關(guān)機(jī)維護(hù)，或者損壞，其群集服務(wù)功能不受影響，只是速度有所下降，因?yàn)榭赏瑫r(shí)讀操作的盤(pán)減少了，當(dāng)該存儲(chǔ)修復(fù)好之后，只需要Reactive或Replace磁盤(pán)，鏡像卷會(huì)自動(dòng)生成。如果是一個(gè)控制器損壞，一臺(tái)存儲(chǔ)交換機(jī)損壞，一個(gè)SFP模塊損壞，一個(gè)FC鏈路斷開(kāi)，一塊HBA卡損壞，也不影響I/O讀寫(xiě)，因?yàn)橛腥哂嗦窂胶投嗦窂杰浖С帧Ｈ绻悄撑_(tái)主機(jī)節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障宕機(jī)，通過(guò)部署的Veritas軟件，其上所有群集服務(wù)組資源會(huì)轉(zhuǎn)移到優(yōu)先級(jí)較高的主機(jī)節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行。即使是整個(gè)主機(jī)房發(fā)生意外，如火災(zāi)、電源故障等，容災(zāi)機(jī)房群集服務(wù)器也能接管所有群集服務(wù)組資源，保障業(yè)務(wù)應(yīng)用軟件系統(tǒng)可持續(xù)運(yùn)行。

4 重要數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)的應(yīng)用級(jí)災(zāi)備

在業(yè)務(wù)連續(xù)性方面，目前該醫(yī)院內(nèi)還缺乏有效的重要數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)的應(yīng)用級(jí)災(zāi)備。雖然通過(guò)Storage Foundation部署，解決了存儲(chǔ)單點(diǎn)故障的問(wèn)題。但是，核心業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯故障問(wèn)題還未得到解決。Storage Foundation所提供的鏡像卷不能防止邏輯錯(cuò)誤所引發(fā)的數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)例故障。雖然數(shù)據(jù)有一份冗余，但是邏輯錯(cuò)誤的發(fā)生會(huì)使得冗余數(shù)據(jù)也存在相同的錯(cuò)誤。最終仍舊會(huì)導(dǎo)致應(yīng)用層數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)例啟動(dòng)失敗，同樣會(huì)導(dǎo)致業(yè)務(wù)暫停。而且這類(lèi)故障修復(fù)的時(shí)間通常都會(huì)花費(fèi)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。因此急需一個(gè)既能保證實(shí)時(shí)的重要數(shù)據(jù)冗余備份，也能夠快速頂替宕機(jī)業(yè)務(wù)系統(tǒng)并且最重要的是能夠徹底杜絕數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)文件邏輯錯(cuò)誤的災(zāi)備應(yīng)急方案。

所以，該醫(yī)院信息存儲(chǔ)解決方案下一步的建設(shè)主要是計(jì)劃在容災(zāi)機(jī)房中新增一部分設(shè)備用于部署災(zāi)備應(yīng)急系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)幾項(xiàng)功能。實(shí)時(shí)增量復(fù)制，僅實(shí)時(shí)傳輸發(fā)生變化的數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)帶寬占用小到極致。支持?jǐn)帱c(diǎn)續(xù)傳，并可在網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)之后自動(dòng)恢復(fù)續(xù)傳，而且恢復(fù)連接后無(wú)需重新校驗(yàn)比對(duì)，或是重新進(jìn)行基準(zhǔn)同步。當(dāng)主系統(tǒng)災(zāi)難故障發(fā)生時(shí)，災(zāi)備系統(tǒng)能夠一鍵式快速接管主系統(tǒng)，保障業(yè)務(wù)應(yīng)用軟件繼續(xù)運(yùn)行，切實(shí)做到應(yīng)用級(jí)災(zāi)備。當(dāng)主系統(tǒng)故障修復(fù)后，災(zāi)備系統(tǒng)所接管的業(yè)務(wù)應(yīng)用軟件能夠一鍵式快速回切到主系統(tǒng)，同時(shí)所產(chǎn)生的新數(shù)據(jù)也能夠自動(dòng)增量回寫(xiě)。具有方便快捷的容災(zāi)演練操作流程，使得容災(zāi)演練成為一個(gè)常態(tài)化的系統(tǒng)例行維護(hù)工作，最大程度保證災(zāi)備系統(tǒng)的可用性。獨(dú)立的管控系統(tǒng)對(duì)主系統(tǒng)或?yàn)?zāi)備系統(tǒng)無(wú)任何操作影響，提供簡(jiǎn)易的跨平臺(tái)Web管控界面。方便快捷的一鍵式啟用災(zāi)備系統(tǒng)，整個(gè)過(guò)程大概在3分鐘左右。災(zāi)備系統(tǒng)可以支撐業(yè)務(wù)應(yīng)用軟件繼續(xù)運(yùn)行，切實(shí)做到應(yīng)用級(jí)災(zāi)備。同時(shí)使用災(zāi)備系統(tǒng)時(shí)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)能夠自動(dòng)完整導(dǎo)入到原系統(tǒng)中，不需要人工二次補(bǔ)錄數(shù)據(jù)。

5 醫(yī)院信息系統(tǒng)存儲(chǔ)的發(fā)展方向

隨著醫(yī)療的發(fā)展和進(jìn)步，在大數(shù)據(jù)時(shí)代的今天，醫(yī)院的醫(yī)療數(shù)據(jù)，不管是結(jié)構(gòu)化還是非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)都呈幾何倍數(shù)的增長(zhǎng)，醫(yī)院的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求不再是簡(jiǎn)單的能夠存放，而是數(shù)據(jù)的共享訪問(wèn)，海量數(shù)據(jù)的快速訪問(wèn)和檢索，以及實(shí)時(shí)共享交換，同時(shí)還要能進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和挖掘、數(shù)據(jù)的快速統(tǒng)計(jì)、疾病分類(lèi)、趨勢(shì)分析、藥物分析等。在今后醫(yī)院信息系統(tǒng)存儲(chǔ)的發(fā)展方向應(yīng)該考慮存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)，包括云存儲(chǔ)在醫(yī)院PACS中的應(yīng)用。

6 結(jié)束語(yǔ)

醫(yī)院信息系統(tǒng)的存儲(chǔ)和信息安全是一個(gè)長(zhǎng)期的課題，只有不斷的探索改進(jìn)和應(yīng)用新技術(shù)、新觀念才能讓醫(yī)院的信息系統(tǒng)有長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 何萍，索仲良.論如何構(gòu)建醫(yī)院信息系統(tǒng)的安全體系[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件，2007，24（10）：202-204.

作者簡(jiǎn)介：

張林萍（1979-），男，上海人，畢業(yè)于上海師范大學(xué)，本科，學(xué)士，醫(yī)院信息科職員，工程師；主要研究方向和關(guān)注領(lǐng)域：醫(yī)院信息系統(tǒng)架構(gòu)管理與維護(hù)。

陸為民（1975-），男，上海人，畢業(yè)于上海第二醫(yī)科大學(xué)，本科，學(xué)士，醫(yī)院信息科，工程師；主要研究方向和關(guān)注領(lǐng)域：醫(yī)療信息系統(tǒng)。

王維（1975-） ，男，江蘇東臺(tái)人，洛陽(yáng)工學(xué)院，大學(xué)本科，工學(xué)學(xué)士，工程師；主要研究方向和關(guān)注領(lǐng)域：醫(yī)院信息系統(tǒng)維護(hù)。