醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)數(shù)據(jù)存儲雙活技術(shù)實現(xiàn)方式

陳毫博

摘 要為了實現(xiàn)醫(yī)院管理的科學(xué)化、現(xiàn)代化、數(shù)字化，適應(yīng)現(xiàn)代化醫(yī)院的醫(yī)療、科研、教育和管理的要求，醫(yī)院的信息系統(tǒng)（HIS）主要以一體化的臨床系統(tǒng)、LIS系統(tǒng)、PACS系統(tǒng)，EIS系統(tǒng)、PIS系統(tǒng)等為基礎(chǔ)，共同形成全面的醫(yī)院信息管理系統(tǒng)。龐大的系統(tǒng)必然產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)，對于軟件而言數(shù)據(jù)就是根本，任何操作、分析、結(jié)算都要在數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進行，所以數(shù)據(jù)安全成為了醫(yī)院信息系統(tǒng)安全的重中之重。

【關(guān)鍵詞】醫(yī)療行業(yè) 數(shù)據(jù)儲存 雙活技術(shù)

作為數(shù)據(jù)載體的存儲陣列，其可靠性的重要性毋庸置疑，尤其在一些關(guān)鍵應(yīng)用中，比如醫(yī)院的HIS業(yè)務(wù)系統(tǒng)，不僅需要單臺存儲陣列自身保持高可靠性，往往還需要兩臺存儲陣列組成高可靠的系統(tǒng)。一旦其中一臺存儲陣列發(fā)生故障，另一臺可以無縫接管業(yè)務(wù)。這種兩臺存儲都處于運行狀態(tài)，互為冗余，可相互接管的應(yīng)用模式一般稱之為雙活存儲。

過去由于技術(shù)上的限制，傳統(tǒng)的雙活存儲方案無法由存儲陣列自身直接實現(xiàn)，更多的是通過在服務(wù)器上增加卷鏡像軟件，或者通過增加額外的存儲虛擬化引擎實現(xiàn)。通過服務(wù)器上的卷鏡像軟件實現(xiàn)的雙活存儲，實施復(fù)雜，對應(yīng)用業(yè)務(wù)影響大，而且軟件購買成本較高。通過存儲虛擬化引擎實現(xiàn)的雙活存儲，雖然實施難度有一定降低，但存儲虛擬化引擎自身會成為性能、可靠性的瓶頸，而且存在兼容性的限制，初次購買和維護成本也不低。

隨著信息技術(shù)發(fā)展，基于存儲陣列自身搭建的雙活技術(shù)已逐漸成熟，存儲雙活技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各個數(shù)據(jù)中心。存儲雙活技術(shù)，不需要引入任何第三方軟硬件，直接通過兩臺同存儲陣列實現(xiàn)兩臺存儲的雙活工作，互為冗余。當(dāng)其中一臺存儲發(fā)生故障時，可由另一臺存儲實時接管業(yè)務(wù)，實現(xiàn)RPO、RTO為0。這是一種簡單、高效的新型雙活存儲技術(shù)。

這是一種簡單、高效的新型雙活存儲技術(shù)，其特征是：

（1）具備雙活保護特性的兩個LUN分別位于同一數(shù)據(jù)中心不同機柜，或者位于兩個數(shù)據(jù)中心

（2）兩個LUN可同時提供給服務(wù)器訪問。

（3）兩個LUN的數(shù)據(jù)完全相同，相互保護。

存儲雙活技術(shù)是在數(shù)據(jù)鏡像技術(shù)的基礎(chǔ)上，進一步提升數(shù)據(jù)保護的可靠性和業(yè)務(wù)系統(tǒng)的連續(xù)性，實現(xiàn)真正的自動切換+數(shù)據(jù)零丟失。主機可以通過兩臺存儲同時進行數(shù)據(jù)讀寫，兩臺存儲可以承載不同的應(yīng)用，相互鏡像。兩臺存儲在一個界面內(nèi)進行統(tǒng)一管理，并有心跳檢測。生產(chǎn)卷與鏡像卷雖然是兩個卷，但兩個卷的UUID相同，服務(wù)器識別為同一個LUN。當(dāng)某一臺引擎發(fā)生故障時，可自動切換至另一臺存儲，不需人工參與，整個切換過程所需時間為秒級，真正實現(xiàn)數(shù)據(jù)零丟失和業(yè)務(wù)零停頓。

雙活存儲系統(tǒng)由兩臺存儲陣列組成，分別對應(yīng)存儲引擎A、引擎B。存儲引擎A和B上的卷可配置為雙活鏡像對，中間通過萬兆以太網(wǎng)鏈路進行高速數(shù)據(jù)同步，數(shù)據(jù)完全一致。由于采用虛擬卷技術(shù)，雙活鏡像對中的兩個卷對外形成一個虛擬卷。

對服務(wù)器而言，雙活鏡像對就是可以通過多條路徑訪問的同一個數(shù)據(jù)卷，服務(wù)器可以同時對雙活鏡像對中兩個卷進行讀寫訪問。組成雙活鏡像系統(tǒng)的兩臺存儲互為冗余，當(dāng)其中一臺存儲陣列發(fā)生故障時，可由另一臺存儲陣列直接接管業(yè)務(wù)。服務(wù)器訪問雙活存儲系統(tǒng)可根據(jù)實際需要，選用FC、iSCSI方式，服務(wù)器訪問存儲的SAN網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)同步的萬兆網(wǎng)絡(luò)相互獨立，互不干擾。

以FC SAN為例，存儲雙活的組網(wǎng)如圖1所示。

如圖1所示，兩臺存儲設(shè)備之間使用私有雙活網(wǎng)絡(luò)互連，以避免雙活I(lǐng)O和前端業(yè)務(wù)IO的相互干擾。

部署后，可在兩臺引擎上配置雙活鏡像對。雙活鏡像對的兩個LUN分別位于引擎A和引擎B，其容量完全相同，同時，為了便于管理，名稱完全相同。兩個LUN的鏡像角色分為主LUN和鏡像LUN，可同時分配給客戶端服務(wù)器訪問?？蛻舳朔?wù)器登錄引擎A、引擎B后，通過多路徑軟件會把鏡像對的兩個物理LUN識別為同一個LUN，即，該LUN同時具有兩臺存儲設(shè)備的路徑，在任一臺存儲設(shè)備出現(xiàn)雙點故障時，另一臺存儲設(shè)備都能繼續(xù)提供存儲服務(wù)，客戶端服務(wù)器上業(yè)務(wù)可實現(xiàn)無縫切換，從而保證業(yè)務(wù)連續(xù)性。

雙活鏡像對通過私有雙活網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)傳輸。部署雙活鏡像對時，將觸發(fā)主LUN到鏡像LUN的數(shù)據(jù)同步，同步過程中，主LUN和鏡像LUN可繼續(xù)訪問，其不影響主LUN上已有數(shù)據(jù)；同步完成后，雙活鏡像對將變成已同步狀態(tài)，客戶端服務(wù)器上新數(shù)據(jù)將同時寫入主LUN和鏡像LUN。在正常運行過程中，因為引擎關(guān)機/重啟、鏈路中斷等，導(dǎo)致主LUN和鏡像LUN數(shù)據(jù)存在差異時，在設(shè)備恢復(fù)正常時，將立即觸發(fā)數(shù)據(jù)同步，把差異數(shù)據(jù)進行同步，以保證雙活鏡像對的兩個LUN中數(shù)據(jù)完全一致。

雙活存儲可以和復(fù)制快照功能一起構(gòu)建功能更為豐富的解決方案。比如引擎A上LUN-1和引擎B上LUN-1部署雙活鏡像對，同時，還可以為引擎A上LUN-1或引擎B上LUN-1啟用快照功能，為數(shù)據(jù)提供多時間點保護，以避免“軟災(zāi)難”發(fā)生導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失；或者啟用復(fù)制功能，把數(shù)據(jù)在異地災(zāi)備中心創(chuàng)建副本，這樣即使本地發(fā)生“硬災(zāi)難”導(dǎo)致生產(chǎn)中心數(shù)據(jù)丟失，也可以通過災(zāi)備中心中數(shù)據(jù)副本恢復(fù)數(shù)據(jù)。

針對路徑故障、主存儲掉電、鏡像存儲掉電三種典型故障，雙活存儲的解決方式；

1 路徑故障

數(shù)據(jù)庫寫入過程中，如果引擎A所有光纖線失效，流量會切換到引擎B，此時鏡像LUN同步數(shù)據(jù)到主LUN，一旦路徑恢復(fù)，流量又會切換到主LUN，如圖2所示。

2 主存儲掉電

數(shù)據(jù)庫寫入過程中，如果引擎A掉電，鏡像LUN自動反轉(zhuǎn)成主LUN，流量切換的引擎B，待引擎A啟動完成后，引擎A的LUN變成鏡像LUN，引擎B的主LUN同步數(shù)據(jù)到鏡像LUN，如圖3所示。

3 鏡像存儲掉電

數(shù)據(jù)庫寫入過程中，如果引擎B掉電，流量仍然走引擎A主LUN，待引擎B啟動后，同步數(shù)據(jù)到鏡像LUN，如圖4所示。

在醫(yī)院的數(shù)據(jù)中心建設(shè)中，存儲雙活技術(shù)，在數(shù)據(jù)可靠性和業(yè)務(wù)連續(xù)上的表現(xiàn)較好，而且投資成本低，方案實施簡單，不需第三方軟硬件，對前端主機的性能沒有影響，而且通過引擎之間的負(fù)載均衡，還能夠提升整個存儲系統(tǒng)的數(shù)據(jù)讀寫效率，構(gòu)建了新一代智能、高效、統(tǒng)一的存儲平臺，保障了從基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)到測試數(shù)據(jù)高效的讀寫性能、資源的彈性部署和高擴展性。實現(xiàn)了前端業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的集中可靠存儲和數(shù)據(jù)有效管理。在多業(yè)務(wù)平臺共存、大量數(shù)據(jù)并發(fā)訪問和管理的環(huán)境下，有效確保了業(yè)務(wù)系統(tǒng)的連續(xù)性，大幅度提升了業(yè)務(wù)系統(tǒng)的響應(yīng)能力。簡化了技術(shù)服務(wù)部門的日常維護管理，提高了醫(yī)院系統(tǒng)運營效率、服務(wù)水平和信息部門服務(wù)能力。

作者單位

杭州市五云山療養(yǎng)院信息中心 浙江省杭州市 310000