醫(yī)院核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)保護手段探索

王軍成，李勇，任梁，卜凡晶

(中國人民解放軍聯(lián)勤保障部隊第九八五醫(yī)院 ，山西 太原 030001)

0 引言

伴隨醫(yī)院信息化建設(shè)的深入推進，各信息系統(tǒng)不斷深化應(yīng)用，消除信息孤島，形成數(shù)據(jù)共享，利用云計算、人工智能、大數(shù)據(jù)分析等前沿技術(shù)，為醫(yī)院管理層提供智能決策支持，為醫(yī)護人員提供業(yè)務(wù)強力支撐，使醫(yī)院高效、有序運轉(zhuǎn)。但復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、軟件系統(tǒng)的設(shè)計缺陷、不可預(yù)料的自然災(zāi)害等對醫(yī)院核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)造成的安全威脅日益嚴重，對醫(yī)院造成的直接和間接損失既無法估量，又無法挽回。因此保障醫(yī)院核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)穩(wěn)定運行、保障核心數(shù)據(jù)安全，已經(jīng)引起醫(yī)院管理部門的極大重視，亟需信息管理部門形成完善的解決方案。

1 醫(yī)院業(yè)務(wù)系統(tǒng)保護必要性

醫(yī)院是一個以病人為核心的場所，病人從入院到出院的整個治療過程會生成大量的醫(yī)療數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)是醫(yī)院科研教學(xué)的基礎(chǔ)，是進行各種法律鑒定的依據(jù)，是病人未來各種疾病的治療參考。同時國家也正式發(fā)文，明確了具有可靠電子簽名與手寫簽名或蓋章的電子病歷具有同等法律效力，醫(yī)院的各種醫(yī)療文書正由紙質(zhì)版保存轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮影娲鎯Α?/p>

針對就診患者在診療過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，國家出臺規(guī)范，要求門(急)診病歷自患者最后一次就診之日起不少于15年，住院病歷自患者最后一次就診之日起不少于30年。對許多醫(yī)院來說，每日大量的門急診、在院病人產(chǎn)生的增量數(shù)據(jù)少則幾十G，多則上百G,(數(shù)據(jù)庫增量+影像增量+病歷增量等)，30年將近上千T的數(shù)量級，這么龐大的數(shù)據(jù)規(guī)模，安全是首要因素，不僅對存儲設(shè)備的安全性要求很高，同時還要求具有完備的策略來進行保護。

醫(yī)院目前使用的業(yè)務(wù)系統(tǒng)包括HIS，LIS，PACS，NIS，EMR，ADR、PASS等，每套系統(tǒng)都有自己的數(shù)據(jù)體系，種類復(fù)雜，數(shù)據(jù)龐大，業(yè)務(wù)連續(xù)性需求高，系統(tǒng)的安全穩(wěn)定，核心數(shù)據(jù)的安全防護是醫(yī)院對外開展醫(yī)療服務(wù)的決定因素，面對隨時可能出現(xiàn)的硬件故障、攻擊威脅、系統(tǒng)BUG，核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)極有可能出現(xiàn)宕機故障，造成醫(yī)療業(yè)務(wù)的中斷，雖然目前通過服務(wù)器虛擬化、雙活存儲等技術(shù)降低了硬件設(shè)備對核心業(yè)務(wù)的影響，但木馬病毒的攻擊、軟件系統(tǒng)的崩潰對系統(tǒng)安全依然會造成致命影響，因此系統(tǒng)的穩(wěn)定運行、數(shù)據(jù)的安全至關(guān)重要。對許多醫(yī)院來說，核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)一旦中斷，若短時間無法恢復(fù)，修復(fù)時間過長，對醫(yī)院的醫(yī)療秩序、醫(yī)院聲譽影響可以說是特別重大的。

2 醫(yī)院業(yè)務(wù)系統(tǒng)保護手段

因醫(yī)院規(guī)模和資金投入不同，各醫(yī)院采用的保護手段不同，對大型醫(yī)院來說，可投入資金充足，它采用的安全保護手段更豐富，可以搭建服務(wù)器集群，可以建立容災(zāi)中心，數(shù)據(jù)除本地保存外還可以存儲在云端，但對中小型醫(yī)院來說，人才儲備比較薄弱，資金投入受到制約，保護措施比較有限，許多醫(yī)院系統(tǒng)保護的手段還停留在數(shù)據(jù)備份，發(fā)生故障時通過調(diào)用備份副本來完成系統(tǒng)的恢復(fù)，修復(fù)手段單一，受備份文件的約束，修復(fù)時間不可控、修復(fù)結(jié)果不可控；甚至一些醫(yī)院仍在使用冷備份的方式來進行系統(tǒng)保護。醫(yī)院因其業(yè)務(wù)的特殊性，核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)需7*24小時不間斷運行，為解決日益增長的業(yè)務(wù)與安全性要求，兼具經(jīng)濟性要求，采用低成本，高效率的虛擬化技術(shù)，提升硬件設(shè)備的安全性和強性能，利用企業(yè)版自帶的Oracle DataGuard容災(zāi)技術(shù)實現(xiàn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的安全切換，利用火星艙備份一體機實現(xiàn)各類數(shù)據(jù)庫、病歷等文件及操作系統(tǒng)的保護，對中小型醫(yī)院來說是一個不錯選擇。

3 技術(shù)原理

3.1 火星艙備份一體機備份恢復(fù)

火星艙數(shù)據(jù)保護系統(tǒng)通過集成vmware接口、數(shù)據(jù)庫接口、Windows接口功能，可完成虛擬機、數(shù)據(jù)庫、文件的備份還原，并可通過CDP保護技術(shù)，對被保護的磁盤或分區(qū)實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)保護。

3.2 Oracle DataGuard容災(zāi)技術(shù)

Oracle DataGuard同步原理是在虛擬化平臺建立兩臺環(huán)境完全一致的操作系統(tǒng)，通過建立Primary庫、Standby庫并將Primary庫生成的REDO數(shù)據(jù)實時傳給Standby庫，Standby庫通過應(yīng)用REDO數(shù)據(jù)實現(xiàn)與Primary庫的實時同步或異步同步。通過Primary庫、Standby庫的自動切換完成核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)的切換。

3.3 實踐應(yīng)用及效果

醫(yī)院目前在用的業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)規(guī)模不同，使用頻率不同，因此采取的保護手段也不相同，針對更新頻率不高或使用范圍較小的軟件系統(tǒng)(比如圖書系統(tǒng)、科研系統(tǒng)、財務(wù)系統(tǒng)等)，可采用虛擬機備份的方式，速度快，效率高；而對HIS、PACS、LIS這種龐大的系統(tǒng)，需要采用多種手段同時進行保護，提高系統(tǒng)抗風(fēng)險能力。以下以HIS、EMR系統(tǒng)的進行說明：

我院HIS 系統(tǒng)采用Oracle11g數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)容量約為150G左右，每日增量數(shù)據(jù)為2G左右(備份集+歸檔日志文件+閃回日志文件)，利用火星艙集成的Oracle接口技術(shù)，周一、周四0點對數(shù)據(jù)庫進行Rman完全備份，其余執(zhí)行增量備份，保存周期為14天。其中完全備份的時間大概為半個小時，增量備份的時間大概為15分鐘，恢復(fù)時間約為1個小時。相較冷備份，通過火星艙可任意定制備份任務(wù)，執(zhí)行頻率和保存周期完全可控，全過程無須人員值守，極大地解放了值班人員的壓力，且任務(wù)運行過程中日志全程記錄，出錯時可查看日志進行回溯，便于查找問題。

通過火星艙備份極大地提高了數(shù)據(jù)庫的安全性，但恢復(fù)的時間一旦過長，對醫(yī)療秩序的影響仍比較大，為更快縮短恢復(fù)時間，使系統(tǒng)快速上線，可利用火星艙CDP保護技術(shù)對數(shù)據(jù)庫所在磁盤進行快速恢復(fù)，部署CDP保護時需在首次對數(shù)據(jù)庫磁盤進行鏡像同步，之后基于磁盤IO的變化，實現(xiàn)鏡像盤與數(shù)據(jù)庫磁盤的數(shù)據(jù)一致性，在數(shù)據(jù)庫磁盤發(fā)生故障，無法短時間修復(fù)時可快速進行轉(zhuǎn)換，對醫(yī)院業(yè)務(wù)的影響降到最低，較好的保障醫(yī)院醫(yī)療秩序的正常運轉(zhuǎn)。此方法僅僅是快速恢復(fù)的方法，假如系統(tǒng)完全癱瘓，那么恢復(fù)的時間還包括系統(tǒng)環(huán)境的搭建，數(shù)據(jù)庫的安裝與恢復(fù)，整個過程對醫(yī)院的影響會非常大，因此僅僅有備份恢復(fù)的手段還不夠，還需要建立容災(zāi)系統(tǒng)，利用Dataguard技術(shù)，可實現(xiàn)系統(tǒng)的容災(zāi)保護，通過主備庫的建立，可使主備庫保持數(shù)據(jù)一致性，一旦生產(chǎn)環(huán)境發(fā)生不可恢復(fù)的故障，可通過主備庫的快速切換來進行修復(fù)。此外還可利用火星艙還集成的VMWARE技術(shù)對HIS系統(tǒng)所在虛擬機進行備份恢復(fù)，但由于虛擬機備份是首先創(chuàng)建快照點，完成截止到快照點的備份任務(wù)后，再將快照點至當前時間點之間的數(shù)據(jù)進行同步。因系統(tǒng)一直在不停的進行讀寫，會造成同步時間較長，為降低資源消耗，應(yīng)作為一個備選手段，選擇系統(tǒng)使用率低的時間段進行。

我院EMR為半結(jié)構(gòu)化系統(tǒng)，電子病歷除部分結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫中外，主要是以文件的格式存放在磁盤，因此電子病歷的保護方式主要是文件的備份恢復(fù)，因文件的傳輸速度受文件大小的約束無法提升，針對這種情況可利用火星艙集成的windows接口技術(shù)，采用卷備份的方式，通過對IO讀寫進行監(jiān)控，直接讀取數(shù)據(jù)塊，從根本上提高備份還原的速度，同時利用VSS卷影副本技術(shù)，實現(xiàn)打開文件的備份，極大地提升備份速度，完成病歷文件的保護。為實現(xiàn)病歷文件的快速恢復(fù)，同樣可利用火星艙CDP保護技術(shù)對病歷文件所在磁盤進行保護。以上系統(tǒng)保護的方式包括了Rman、CDP保護、Dataguard容災(zāi)技術(shù)、虛擬機備份恢復(fù)，當發(fā)生故障時可采用多種方法進行恢復(fù)，盡可能快的恢復(fù)系統(tǒng)運行。

4 小結(jié)

通過Oracle DataGuard容災(zāi)技術(shù)保障了核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)運行的連續(xù)性，火星艙數(shù)據(jù)保護系統(tǒng)為信息管理人員提供了統(tǒng)一管理平臺，使醫(yī)院各信息系統(tǒng)的安全管理更加科學(xué)合理，多種備份恢復(fù)手段提高了應(yīng)對突發(fā)情況的處理能力，保障了醫(yī)院核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)的安全運行。后期可通過購買成熟云存儲服務(wù)商的存儲空間，將遠期數(shù)據(jù)存儲在云上，解決本地存儲空間不足的問題。上述組合方案部署成本低，實施簡便，可維護性強，對中小醫(yī)院來說具有較強的借鑒性和操作性。