基于異地冗余的RIS/PACS系統(tǒng)

居益君，吳晶濤，倪培耘

江蘇省蘇北人民醫(yī)院，江蘇 揚(yáng)州225001

基于異地冗余的RIS/PACS系統(tǒng)

居益君，吳晶濤，倪培耘

江蘇省蘇北人民醫(yī)院，江蘇 揚(yáng)州225001

在我院建設(shè)全院級RIS/PACS系統(tǒng)的過程中，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了基于異地冗余的系統(tǒng)架構(gòu)。采用Sybase數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的數(shù)據(jù)復(fù)制功能實(shí)現(xiàn)PACS數(shù)據(jù)庫主備服務(wù)器之間的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)同步，采用F5公司的BIGIP應(yīng)用層交換機(jī)實(shí)現(xiàn)PACS應(yīng)用服務(wù)器的冗余和負(fù)載均衡。采用MYSQL的數(shù)據(jù)復(fù)制功能實(shí)現(xiàn)RIS主備服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)同步。

RIS ；PACS ；數(shù)據(jù)安全；數(shù)據(jù)備份

0 前言

對于醫(yī)院信息化建設(shè)來說，系統(tǒng)的安全性和高可用性是至關(guān)重要的方面[1]。安全性主要是指數(shù)據(jù)的安全性。數(shù)據(jù)冗余可在出現(xiàn)設(shè)備故障、操作失誤、災(zāi)害等因素時(shí)，將數(shù)據(jù)丟失的可能性降到最低。高可用性則指系統(tǒng)不中斷地提供應(yīng)用，在上述災(zāi)害等因素影響下，最大程度保障系統(tǒng)的全部應(yīng)用能力，臨床業(yè)務(wù)不受影響。為此，在我院實(shí)施RIS/PACS系統(tǒng)時(shí)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于主備機(jī)房異地冗余的架構(gòu)。

后臺服務(wù)器的架構(gòu)設(shè)計(jì)分為：①PACS系統(tǒng)；②RIS系統(tǒng)。

1 PACS系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

我院的PACS是一個(gè)多模塊的系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)由Sybase數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、影像存儲服務(wù)器、中間件服務(wù)器、DICOM應(yīng)用服務(wù)器、臨床Web服務(wù)器等構(gòu)成。在這些模塊的設(shè)計(jì)上，Sybase數(shù)據(jù)庫服務(wù)器是集中式的，而影像存儲服務(wù)器、中間件服務(wù)器、DICOM應(yīng)用服務(wù)器和臨床Web服務(wù)器是分布式的。分布式模塊本身具有異地冗余的能力，所以要解決的問題，主要是Sybase數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。在Sybase數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的異地冗余上，我們采用了Sybase本身具有的數(shù)據(jù)復(fù)制功能來同步數(shù)據(jù)。采用OpenSwitch組件提供客戶端的訪問。數(shù)據(jù)復(fù)制可以實(shí)時(shí)將生產(chǎn)庫的SQL語句復(fù)制到備份庫并執(zhí)行，從而保持兩個(gè)庫數(shù)據(jù)的一致性。OpenSwitch類似于在客戶端和數(shù)據(jù)庫之間做了一個(gè)中間轉(zhuǎn)發(fā)模塊，所有客戶端跟數(shù)據(jù)庫的連接先跟OpenSwitch建立連接，OpenSwitch再將連接導(dǎo)向?qū)?yīng)的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。OpenSwitch跟數(shù)據(jù)庫的連接可以在兩臺服務(wù)器之間切換，客戶端連接也不會中斷。數(shù)據(jù)復(fù)制功能監(jiān)控Sybase服務(wù)器的狀態(tài)，當(dāng)前生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫發(fā)生故障，會將備份庫提升為生產(chǎn)庫，并且通知OpenSwitch將所有客戶連接導(dǎo)向新的生產(chǎn)庫。這個(gè)機(jī)制實(shí)現(xiàn)了客戶端訪問的不間斷性。

實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)同步和狀態(tài)切換問題后，其次要解決的就是影像存儲服務(wù)器的冗余問題。影像存儲服務(wù)器是專門負(fù)責(zé)存儲影像文件的大容量存儲服務(wù)器。為此，我院配置了兩臺影像存儲服務(wù)器。在PACS中，影像存儲服務(wù)器會在數(shù)據(jù)庫中注冊，應(yīng)用系統(tǒng)可以查詢數(shù)據(jù)庫找到可用的影像存儲服務(wù)器。所以當(dāng)配置兩個(gè)或以上的影像存儲服務(wù)器時(shí)，這些服務(wù)器本身就具有了冗余的性質(zhì)。

另外要解決的是應(yīng)用服務(wù)器的高可用性和負(fù)載均衡[2～4]，包括中間件服務(wù)器、DICOM應(yīng)用服務(wù)器和臨床Web服務(wù)器。為此我院采用了F5公司提供的BIGIP應(yīng)用層交換機(jī)。該交換機(jī)可以對同一組應(yīng)用建立一個(gè)虛擬服務(wù)器，每個(gè)虛擬服務(wù)器對應(yīng)多個(gè)實(shí)際的服務(wù)器，這些服務(wù)器可以并發(fā)提供服務(wù)，也可以根據(jù)優(yōu)先級形成主備關(guān)系。為了實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的冗余，我院配置了2臺OpenSwitch服務(wù)器、2臺中間件服務(wù)器、4臺DICOM應(yīng)用服務(wù)器和2臺臨床Web服務(wù)器。在兩臺F5上各建立了4個(gè)虛擬服務(wù)器：OpenSwitch虛擬服務(wù)器、中間件虛擬服務(wù)器、DICOM虛擬服務(wù)器和臨床Web虛擬服務(wù)器。這樣，整個(gè)PACS系統(tǒng)的全部子系統(tǒng)都形成了冗余，任何單臺服務(wù)器的故障將不會影響客戶的使用，對前端的使用者來說甚至不會有任何的感覺。

PACS系統(tǒng)的架構(gòu)如圖1所示。實(shí)線和虛線分別表示切換前后服務(wù)器之間的連接狀態(tài)。

圖 1 PACS系統(tǒng)架構(gòu)示意圖

2 RIS系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

RIS系統(tǒng)使用MYSQL作為數(shù)據(jù)庫平臺，利用了MYSQL 5.0具有的數(shù)據(jù)復(fù)制功能。該功能實(shí)現(xiàn)是在生產(chǎn)庫和備份庫之間復(fù)制SQL語句并執(zhí)行，從而保證兩個(gè)庫的數(shù)據(jù)一致性。除了數(shù)據(jù)庫之外，RIS系統(tǒng)還產(chǎn)生一些文件數(shù)據(jù)，包括掃描的申請單、生成報(bào)告的文件。在文件的同步上，采用了Linux 文件系統(tǒng)的rsync程序，設(shè)定1h間隔的自動(dòng)任務(wù)來執(zhí)行rsync，實(shí)現(xiàn)文件系統(tǒng)之間的增量同步。

對于RIS主服務(wù)器和備份服務(wù)器之間的自動(dòng)切換，使用LifeKeeper集群軟件實(shí)現(xiàn)。該軟件可以將浮動(dòng)IP和應(yīng)用程序在兩臺服務(wù)器之間切換?？蛻舳送ㄟ^浮動(dòng)IP來連接服務(wù)器。在正常時(shí)，浮動(dòng)IP和應(yīng)用程序加載在主服務(wù)器上，一旦LifeKeeper檢測到主服務(wù)器不可用，會馬上將浮動(dòng)IP加載到備份服務(wù)器上并且啟動(dòng)應(yīng)用程序。為了防止因網(wǎng)絡(luò)原因而導(dǎo)致LifeKeeper對服務(wù)器狀態(tài)的判斷出現(xiàn)錯(cuò)誤，在兩臺服務(wù)器之間設(shè)置了兩條完全獨(dú)立的通信路徑，只有兩臺通信路徑全部中斷，才認(rèn)為服務(wù)器已經(jīng)不可用并且發(fā)生切換。

RIS系統(tǒng)的架構(gòu)如圖2所示。

圖 2 RIS系統(tǒng)架構(gòu)示意圖

3 總結(jié)

綜上所述，在我院RIS/PACS方案設(shè)計(jì)和實(shí)施過程中，設(shè)計(jì)了完全冗余的系統(tǒng)架構(gòu)[5～7]。這個(gè)架構(gòu)具有很高的安全性和高可用性，任何單臺服務(wù)器的故障都不影響前端的應(yīng)用。當(dāng)出現(xiàn)機(jī)房電源、網(wǎng)絡(luò)或其他意外情況而不可用的時(shí)候，備份機(jī)房的系統(tǒng)仍然具有全部的應(yīng)用能力。這樣的方案保證了醫(yī)院業(yè)務(wù)的可用性和數(shù)據(jù)的安全性，為醫(yī)院信息化建設(shè)向更高層次發(fā)展做出了有益的探索。

[1] 談?dòng)里w,錢隼南.從災(zāi)難數(shù)據(jù)保護(hù)到業(yè)務(wù)連續(xù)性管理[J].江蘇衛(wèi)生事業(yè)管理,2008,19(5):66.

[2] 胡敏,聶聰,馬錫坤.醫(yī)院PACS的設(shè)計(jì)與實(shí)施[J].中國醫(yī)療設(shè)備,2010,25(1):65-66.

[3] 成峰. PACS系統(tǒng)架構(gòu)與數(shù)字化醫(yī)院建設(shè) [J].中國醫(yī)療器械信息,2004(5):20-22.

[4] 陳金雄.PACS與HIS的融合技術(shù)[J].中國醫(yī)療器械信息, 2004(5):23-25.

[5] 張震江.醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)安全現(xiàn)狀分析及研究[J].計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用, 2006(7):87-89.

[6] 秦占偉,梁昌明.醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)安全現(xiàn)狀分析與防護(hù)[J].網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)與應(yīng)用,2009(2):61-62.

[7] 曹小草. PACS系統(tǒng)中若干關(guān)鍵問題的研究與實(shí)現(xiàn)[D].上海:上海交通大學(xué),2010.

RIS/PACS System Based on Off-site Redundancy

JU Yi-jun,WU Jing-tao;NI Pei-yun
Subei People's Hospital,Yangzhou Jiangsu 225001,China

TP393.02；TP393.08

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2010.11.012

1674-1633(2010)11-0032-02

2010-11-08

作者郵箱：bmw7755@163.com

Abstract:During construction of the whole hospital RIS/PACS system, we designed and implemented a security system bases on remote redundancy. We used the replication function of Sybase to synchronize data between active and standby database servers in real time,and used F5 BIGIP application switches to implement the redundancy and load balance of application servers,then used replication function of MYSQL and rsync program of Linux to synchronize data between two RIS servers.

Key words:RIS;PACS;network security;data backup