?？漆t(yī)院信息存儲與雙機(jī)熱備的應(yīng)用

韓晟，王錦偉，魏煒，彭紅波，邵慶東

第四軍醫(yī)大學(xué)口腔醫(yī)院 a.信息科；b.院務(wù)部，陜西 西安 710032

?？漆t(yī)院信息存儲與雙機(jī)熱備的應(yīng)用

韓晟a，王錦偉b，魏煒b，彭紅波a，邵慶東a

第四軍醫(yī)大學(xué)口腔醫(yī)院 a.信息科；b.院務(wù)部，陜西 西安 710032

本文針對我院信息系統(tǒng)和圖像傳輸系統(tǒng)的數(shù)據(jù)特點(diǎn)，對數(shù)據(jù)存儲及雙機(jī)熱備技術(shù)進(jìn)行了闡述。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計我院信息存儲及雙熱備方案并成功實(shí)施。

HIS；PACS；雙機(jī)熱備；口腔醫(yī)院

隨著計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，醫(yī)院信息系統(tǒng)日益普及。醫(yī)院信息系統(tǒng)的應(yīng)用，給臨床工作和管理工作帶來了極大的方便，不但提高了工作效率，規(guī)范了醫(yī)療的流程和收費(fèi)，而且保存了大量的醫(yī)療數(shù)據(jù)和患者資料。目前，較大規(guī)模的醫(yī)院不但使用了HIS系統(tǒng)，還投入了PACS、LIS等諸多系統(tǒng)，使信息化不但覆蓋了醫(yī)院大多數(shù)部門，而且緊密聯(lián)系著幾乎所有醫(yī)護(hù)人員的日常工作。在這種情況下，信息系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)和海量數(shù)據(jù)的存儲及數(shù)據(jù)安全就顯得尤為重要[1]。

1 方案設(shè)計

1.1 口腔醫(yī)院信息系統(tǒng)的特點(diǎn)

口腔醫(yī)院作為專科醫(yī)院，與大多數(shù)綜合性醫(yī)院存在諸多的不同，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：① 門診為主，住院為輔。與綜合性醫(yī)院相比，口腔醫(yī)院以門診為主，雖然有的口腔醫(yī)院也有住院部，但是床位數(shù)量和規(guī)模都不能跟門診相比，也不能跟同級別的綜合醫(yī)院相比。② 病人相對較少?？谇会t(yī)院作為專科醫(yī)院，在人員編制和病人數(shù)量上比同級別的綜合醫(yī)院少得多。雖然我院的門診人數(shù)比一些小的綜合醫(yī)院多，但是對比同等級別的綜合醫(yī)院還是相差很多。③ PACS影像文件較小?？谇会t(yī)院的放射科的主要工作是拍牙片，雖然也有全景曲面斷層圖像，但是數(shù)量不是很多，其他的常規(guī)放射片也較少。牙片小，存儲的文件也小。1張牙片的大小是1MB左右，而普通放射片的大小是幾十MB甚至上百M(fèi)B。④ 相對同等級綜合醫(yī)院經(jīng)費(fèi)較少。相對同級別的綜合醫(yī)院，我院的收入較少，這就要求我們要盡量節(jié)省寶貴的資金，同時又保證醫(yī)院信息系統(tǒng)平穩(wěn)安全地運(yùn)行。

所以根據(jù)以上特點(diǎn)，我們認(rèn)為相對于綜合醫(yī)院而言，其信息系統(tǒng)中的HIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)和PACS系統(tǒng)數(shù)據(jù)與綜合性醫(yī)院都有較大差異。首先，因為口腔醫(yī)院拍攝的多為數(shù)字化牙片，其PACS數(shù)據(jù)的增長速度相對較慢。其次，門診病人多，信息系統(tǒng)的主要數(shù)據(jù)來源于門診。門診信息“多而小”。“多”是指信息點(diǎn)多，信息存儲和調(diào)用頻繁；“小”是指讀取和存儲的數(shù)據(jù)都不大，多是費(fèi)用和掛號方面的數(shù)據(jù)，但是要求服務(wù)響應(yīng)速度快。

1.2 信息存儲方案分析

當(dāng)前市場上在存儲方面主要有DAS、NAS和SAN三種不同的存儲模式，它們在容量、速度、價格、安全性等方面各有各的優(yōu)勢[2-4]。

DAS（Direct Attached Storage，直接連接存儲）存儲是指存儲設(shè)備通過SCSI接口或光纖通道直接連接到一臺計算機(jī)上。DAS一般適用于當(dāng)服務(wù)器在地理上比較分散，很難通過遠(yuǎn)程連接進(jìn)行互連。其缺點(diǎn)比較明顯，比如存儲量不大、并發(fā)性不好等。在網(wǎng)絡(luò)化的大中型存儲系統(tǒng)中一般不會考慮使用它。

SAN（Storage Area Network，存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)）通過光纖通道連接到一群計算機(jī)上。在該網(wǎng)絡(luò)中提供了多主機(jī)連接，但并非通過標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。大多?shù)分析認(rèn)為SAN是未來企業(yè)級的存儲方案，這是因為SAN便于集成，能改善數(shù)據(jù)可用性及網(wǎng)絡(luò)性能，而且還可以減輕管理作業(yè)。SAN解決方案的優(yōu)點(diǎn)有以下幾個方面：SAN提供了一種與現(xiàn)有LAN（局域網(wǎng)）連接的簡易方法，并且通過同一物理通道支持廣泛使用的SCSI和IP協(xié)議。SAN不受現(xiàn)今主流的、基于SCSI存儲結(jié)構(gòu)的布局限制。特別重要的是，隨著存儲容量的爆炸性增長，SAN允許企業(yè)獨(dú)立地增加它們的存儲容量[5]。SAN的結(jié)構(gòu)允許任何服務(wù)器連接到任何存儲陣列，這樣不管數(shù)據(jù)置放在哪里，服務(wù)器都可直接存取所需的數(shù)據(jù)。另外，由于采用了光纖接口，SAN還具有更高的帶寬。

NAS（Network Attached Storage，網(wǎng)絡(luò)連接存儲）是通過標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（例如以太網(wǎng)），連接到一群計算機(jī)上。在該網(wǎng)絡(luò)中提供了多主機(jī)連接，但并非通過標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。NAS沒有解決與文件服務(wù)器相關(guān)的一個關(guān)鍵性問題，即備份過程中的帶寬消耗。NAS仍使用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行備份和恢復(fù)，這就是說LAN除必須處理正常的最終用戶傳輸流外，還要處理包括備份操作的存儲磁盤請求[6-7]。

2 實(shí)施與結(jié)果

通過以上分析，我院選用SAN結(jié)構(gòu)的存儲方案，并對HIS和PACS采用雙機(jī)熱備技術(shù)，以提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。根據(jù)HIS、PACS系統(tǒng)在我院運(yùn)行的數(shù)據(jù)存儲特點(diǎn)，兩個系統(tǒng)可以共用一個磁盤陣列柜（如圖1所示），這樣可以大大節(jié)省資金，提高設(shè)備的使用效率。

圖1 雙機(jī)熱備與SAN結(jié)構(gòu)存儲拓?fù)鋱D

我們把陣列分成兩個容器，一個容器10塊硬盤，做成RAID5，用于PACS。另一個容器用4塊硬盤，做成RAID0+1，用于HIS。HIS的數(shù)據(jù)量不大且增長緩慢，但是要求讀寫速度高并且絕對安全，采用RAID0+1正是根據(jù)HIS的這些特點(diǎn)。每一個硬盤的容量是146GB，需要4塊硬盤，實(shí)際的容量是292GB，即兩個硬盤的容量。HIS的全部數(shù)據(jù)只有10GB左右，加上日志文件，每天增長50MB，1年20GB左右。這樣的容量足夠使用5年以上，如果進(jìn)行過期數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移，空閑空間還會恢復(fù)。PACS的數(shù)據(jù)增長較快，但是相對HIS而言寫磁盤的頻率不高，所以用RAID5比較合理，這樣既保證數(shù)據(jù)安全，又能保證提高硬盤容量的使用率。PACS的實(shí)際硬盤容量是1.2TB。每天PACS數(shù)據(jù)增長不到1GB，這樣的容量可以最少使用3年。如果每個系統(tǒng)都使用獨(dú)立的陣列，對HIS系統(tǒng)來說就會造成極大的浪費(fèi)。

HIS服務(wù)器的雙機(jī)熱備采用Steeleye公司的Lifekeeper軟件。兩臺HIS服務(wù)器之間用網(wǎng)線和串口線組成雙心跳線。建立虛擬的IP、主機(jī)名和共用的磁盤陣列等資源。數(shù)據(jù)存儲在磁盤陣列上，當(dāng)主機(jī)出現(xiàn)問題后，備用機(jī)自動接管所有資源。PACS服務(wù)器的雙機(jī)熱備使用的是Windows系統(tǒng)的服務(wù)器群集技術(shù)，同樣能做到自動接管公用資源。自運(yùn)行以來，系統(tǒng)運(yùn)行非常平穩(wěn)，服務(wù)器切換不需要人為控制，節(jié)省了維護(hù)成本。

PACS系統(tǒng)安裝在Windows2003 Server系統(tǒng)上，其雙機(jī)熱備采用Windows2003 Server系統(tǒng)自帶的服務(wù)器群集功能（Microsoft Cluster Service，MSCS）。服務(wù)器群集是一組協(xié)同工作并運(yùn)行Microsoft群集服務(wù)的獨(dú)立服務(wù)器。服務(wù)器群集為資源和應(yīng)用程序提供高可用性、故障恢復(fù)、可伸縮性和可管理性。服務(wù)器群集允許客戶端在出現(xiàn)故障和計劃中的暫停時，依然能夠訪問應(yīng)用程序和資源。如果群集中的某一臺服務(wù)器由于故障或維護(hù)需要而無法使用，資源和應(yīng)用程序?qū)⑥D(zhuǎn)移到可用的群集節(jié)點(diǎn)上。最重要的是這個功能是系統(tǒng)自帶的，性能穩(wěn)定，并且不需要再購買第三方軟件。PACS系統(tǒng)的雙機(jī)熱備采用兩臺HP5800服務(wù)器，通過網(wǎng)線組成心跳線，利用系統(tǒng)的MSCS功能搭建而成。把在磁盤陣列上劃歸到PACS系統(tǒng)的容器分為兩個卷，一個卷作為MSCS的仲裁盤，所需容量較小，大小1GB；剩余的空間全部劃分成一個卷，作為PACS系統(tǒng)的存儲空間。

3 討論

不同的醫(yī)院應(yīng)根據(jù)自己的實(shí)際情況選用不同的存儲方案和系統(tǒng)安全措施。如果醫(yī)院的經(jīng)費(fèi)緊張且業(yè)務(wù)規(guī)模不大，可以不使用專門的存儲設(shè)備，不采用雙機(jī)熱備的形式，使用獨(dú)立的服務(wù)器并利用服務(wù)器上的硬盤存儲數(shù)據(jù)即可。但是這種方案必須有更加完備的數(shù)據(jù)備份手段，有成熟的服務(wù)器故障備用方案，防止單點(diǎn)故障引起的系統(tǒng)癱瘓，并把數(shù)據(jù)的損失減少到最小[8-9]。

有條件的單位還可以在這個設(shè)計的基礎(chǔ)上增加容災(zāi)方案，再購買一套存儲設(shè)備，部署在異地的機(jī)房，利用光纖連接，使用專業(yè)容災(zāi)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的備份或同步。這樣雖然增加了一定的成本，但是數(shù)據(jù)的安全性得到了更大的保證。再結(jié)合雙機(jī)熱備及數(shù)據(jù)切換等技術(shù)就能保證在主存儲損壞的情況下不中斷業(yè)務(wù)，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。如果再配合磁帶機(jī)等備份設(shè)施，就能保證即使發(fā)生了地震等大型自然災(zāi)害后，依然能夠保證大部分?jǐn)?shù)據(jù)能夠在短期迅速恢復(fù)[10]。當(dāng)然，這對預(yù)算緊張的單位可以考慮分步實(shí)施。

[1]蔡國春.衛(wèi)生信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)安全與災(zāi)難備份[J].中國衛(wèi)生信息管理,2008,3(1):53-56.

[2]俞向前.我院信息化安全的建設(shè)與實(shí)施[J].中國醫(yī)療設(shè)備,2009,5(7):91-92.

[3]陸維嘉.SAN存儲網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在醫(yī)院信息系統(tǒng)容災(zāi)與備份中的應(yīng)用淺析[J].中國數(shù)字醫(yī)學(xué),2009,4(5):77-79.

[4]薛雁,周慶利.架構(gòu)安全無憂的醫(yī)院信息存儲網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)[J].中國醫(yī)療器械雜志,2007,3(1): 56-59.

[5]薛雁.醫(yī)院SAN數(shù)據(jù)存儲和遠(yuǎn)程容災(zāi)方案[J].現(xiàn)代醫(yī)院,2007,7(2):143-145.

[6]吉浩.醫(yī)院信息化存儲方式的研究[J].醫(yī)院管理論壇,2009,1(1):60-61.

[7]舒繼武.存儲系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)[J].中國教育網(wǎng)絡(luò),2007,(3):66-68.

[8]鄭毅.網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)容災(zāi)技術(shù)研究[J].襄樊學(xué)院學(xué)報,2007,28(11):48-51.

[9]昊天吉,王時繪.基于數(shù)字化校園存儲備份系統(tǒng)的容災(zāi)方案[J].計算機(jī)與數(shù)字工程, 2007,35(2):51-53.

[10]魏浩文.HIS安全維護(hù)技術(shù)的原理與應(yīng)用[J].醫(yī)學(xué)信息學(xué),2010,31(3):18-20.

The Features and Applications about Storage and Hot Standby of Information System in Stomatology Hospital

HAN Shenga, WANG Jin-weib, WEI Weib, PENG Hong-boa, SHAO Qingdonga
a.Information Department; b. Department of Finance, Stomatological College,Fourth Military Medical University, Xi'an Shaanxi 710033, China

TP333

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2011.03.015

1674-1633(2011)03-0043-02

2010-12-09

2010-12-21

作者郵箱：shhskq@yahoo.com.cn

Abstract:According to the features of the information system of stomtological hospital, this paper explained the hospital information system (HIS) and Picture Archiving & Communication System (PACS) in stomatology hospital, and designed the system based on the features.

Key words:HIS; PACS; hot standby; stomtological hospital