基于Redis的人本電子健康系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

【摘要】隨著生活水平的不斷提高，人們對(duì)于健康的需求也是與日俱增，傳統(tǒng)的以醫(yī)療為主的健康模式也在逐漸的變化，人們更希望的是通過日常的保健等行為使身體長時(shí)間的保持健康，減少疾病的痛苦。人本電子健康系統(tǒng)意在為人們搭建一個(gè)平臺(tái)，使其可以通過測(cè)量記錄日常生活習(xí)慣、身體狀況來管理自身的健康，并且通過專家系統(tǒng)的提示，調(diào)整不良生活習(xí)慣，保證身體處在良好的健康狀態(tài)。在互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入到大數(shù)據(jù)時(shí)代的現(xiàn)在，單一的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫已經(jīng)難以滿足日益增長的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)規(guī)模和人們對(duì)海量數(shù)據(jù)處理方面的需求，而越來越多的非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的涌現(xiàn)使數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的方式越來越多樣化，其中基于key/value的數(shù)據(jù)庫占了比較大的部分。

【關(guān)鍵詞】key/value redis；人本電子健康；web2.0

1.緒論

隨著信息化技術(shù)及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，我們的生活已經(jīng)離不開它們，通過它們能夠提高生活及工作效率，在這基礎(chǔ)上，電子健康概念被提出，通過標(biāo)準(zhǔn)化軟件、制度等，逐步搭建起全國健康服務(wù)和管理機(jī)構(gòu)間跨地域、跨部門、跨所有制的電子信息共享網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程會(huì)診醫(yī)療、遠(yuǎn)程教學(xué)等，可以使各級(jí)各類醫(yī)療保健、疾病預(yù)防、計(jì)劃生育服務(wù)、醫(yī)學(xué)科研、健康咨詢和藥品、醫(yī)療器械生產(chǎn)供應(yīng)銷售以及社會(huì)保障、保險(xiǎn)等形成一體化醫(yī)療轉(zhuǎn)診和健康服務(wù)體系，最大限度的信息互通和資源共享。同時(shí)借助互聯(lián)網(wǎng)和信息技術(shù)的發(fā)展，各個(gè)醫(yī)院以及其他醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)機(jī)構(gòu)紛紛建設(shè)其如HIS（醫(yī)院信息管理系統(tǒng)）、LIS（檢驗(yàn)科信息管理系統(tǒng)）、PACS（圖像信息管理系統(tǒng)）等信息化系統(tǒng)，提高了醫(yī)院的信息化水平和業(yè)務(wù)處理水平，更好的為患者提供醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)。但是對(duì)每個(gè)個(gè)體的人來講，如何讓他們時(shí)時(shí)刻刻都了解自己的健康狀況，如何保持健康預(yù)防疾病，一旦生病后怎樣在第一時(shí)間對(duì)病情有所了解采取有效的治療方案，這是人們常常最關(guān)心的問題，而這些問題也是目前國內(nèi)外研究關(guān)注的問題，讓普通老百姓能夠快速便捷的通過例如互聯(lián)網(wǎng)等媒介獲取健康及醫(yī)療資源信息才是解決公眾健康問題的最有用的途徑。

2.相關(guān)技術(shù)介紹

2.1 NoSQL數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介紹

NoSQL的發(fā)展最早可以追溯到1991年Key/Value類型的Hush數(shù)據(jù)庫Berkeley DB的發(fā)布，它適用于數(shù)據(jù)類型相對(duì)簡單但需要極高讀寫速度的場(chǎng)合。而NoSQL概念的提出則是從2009年年初開始，用來為現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供可擴(kuò)展的數(shù)據(jù)庫解決方案。對(duì)NoSQL一個(gè)較為全面的解釋是“下一代的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品應(yīng)該具有這幾個(gè)特點(diǎn)：非關(guān)系型的、分布式的、開源的、可以線性擴(kuò)展的?！盢oSQL的全稱為Not Only SQL（不只SQL），從名字可以看出，它的提出并不是要取代關(guān)系型數(shù)據(jù)庫在現(xiàn)代應(yīng)用中的廣泛使用，而是采用一種非關(guān)系型的方式來解決數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和計(jì)算問題。

2.1.1 NoSQL與SQL

傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫難以適應(yīng)如今Web2.0環(huán)境下某些特定場(chǎng)景的存儲(chǔ)需求，如現(xiàn)今流行的具有超大規(guī)模和高并發(fā)的SNS（社交網(wǎng)絡(luò)）類型的Web2.0純動(dòng)態(tài)網(wǎng)站?？偨Y(jié)起來，傳統(tǒng)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫如今面臨的挑戰(zhàn)主要有如下幾點(diǎn)：

（1）對(duì)數(shù)據(jù)庫高并發(fā)讀寫的需求

（2）對(duì)海量數(shù)據(jù)的高效存儲(chǔ)和訪問的需求

（3）對(duì)數(shù)據(jù)庫的高擴(kuò)展性和高可用性的需求

相比于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，NoSQL數(shù)據(jù)庫更加關(guān)注這些問題，相對(duì)于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，NoSQL的主要優(yōu)勢(shì)在于：

（1）靈活的可擴(kuò)展性

（2）海量數(shù)據(jù)處理，高性能

（3）靈活的數(shù)據(jù)模型

NoSQL的優(yōu)勢(shì)是顯而易見的，然而相對(duì)于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫他也存在很明顯的不足，主要體現(xiàn)在：

（1）NoSQL很難實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的完整性，很難在企業(yè)應(yīng)用中普及。

（2）缺乏強(qiáng)有力的技術(shù)支持

（3）成熟度

4）在設(shè)計(jì)時(shí)候，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫相比NoSQL更能體現(xiàn)實(shí)際需求。

2.1.2 NoSQL在互聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用

NoSQL數(shù)據(jù)庫最早在互聯(lián)網(wǎng)中的典型應(yīng)用案例是Google的BigTable和Amazon的Dynamo，都是為了解決海量數(shù)據(jù)規(guī)模的的存儲(chǔ)需要設(shè)計(jì)的，且兩者都是以Key/Value的形式存儲(chǔ)。其中Dynamo所存儲(chǔ)的是非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，而BigTable存儲(chǔ)的是結(jié)構(gòu)化或半結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)。

隨著互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入到“大數(shù)據(jù)”時(shí)代，出現(xiàn)了很多開源的NoSQL產(chǎn)品，如基于Key/Value的Memcached、Tokyo Cabinet、Redis等，基于列的HBase、Cassandra等，基于文檔的MongoDB、CouchDB等。國內(nèi)各大互聯(lián)網(wǎng)公司也紛紛推出他們各自的NoSQL產(chǎn)品，豆瓣的BeansDB、人人網(wǎng)的Nubar等。

2.2 Redis數(shù)據(jù)庫介紹

Redis（Remote Dictionary Server）是一個(gè)使用ANSI C語言開發(fā)的開源的Key-Value存儲(chǔ)系統(tǒng)，其作者是意大利人Salvatore Sanf-ilippo，代碼量大約是1萬多行，目前Redis的主要開發(fā)工作由VMware公司主持。它和目前較流行的Memcached類似，都是基于內(nèi)存（緩存）的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式，不同的是Redis支持的數(shù)據(jù)類型更加豐富并且對(duì)每種數(shù)據(jù)機(jī)構(gòu)提供了豐富的操作，其支持的數(shù)據(jù)類型包括：String（字符串）、List（列表）、Hash（哈希）、Set（集合）、ZSet（有序集合）。同時(shí)Redis不同于Memcached的在于它會(huì)將更新的數(shù)據(jù)異步的持久化到硬盤中或者把進(jìn)行過的修改操作寫入日志文件中。

Redis雖然是Key/Value形式的數(shù)據(jù)庫，但是它吸收了部分關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的優(yōu)點(diǎn)，如在能保存Lists和Sets類型的數(shù)據(jù)的同時(shí)，還能完成排序等高級(jí)功能，同時(shí)在實(shí)現(xiàn)INCR（自增）、SETNX（若不存在key則創(chuàng)建并設(shè)值）等功能時(shí)保證其操作的原子性。在此基礎(chǔ)上還實(shí)現(xiàn)了master-slave（主從）同步。

3.系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)整體架構(gòu)

人本電子健康系統(tǒng)的總體架構(gòu)采用基于MVC模式的輕量級(jí)的CodiIgniter框架，整個(gè)系統(tǒng)分為展示層、中間層和數(shù)據(jù)層。其中展示層負(fù)責(zé)將用戶個(gè)性化信息呈現(xiàn)給用戶，并接收用戶請(qǐng)求提交給中間層，再中間層與數(shù)據(jù)層進(jìn)行交互，中間層經(jīng)過業(yè)務(wù)邏輯處理后再通過控制器將用戶請(qǐng)求的數(shù)據(jù)返回給展示層。

前端展示層由PHP頁面組成，它負(fù)責(zé)為用戶展示系統(tǒng)及用戶個(gè)性化信息，同時(shí)接收用戶操作請(qǐng)求，并以HTTP請(qǐng)求的形式發(fā)送給服務(wù)器。

中間層是整個(gè)系統(tǒng)的核心部分，它由控制器（controller）、業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)模型（Model）層組成。控制器負(fù)責(zé)接收前端展示層發(fā)送的HTTP請(qǐng)求，并將請(qǐng)求分發(fā)給相應(yīng)的業(yè)務(wù)邏輯單元進(jìn)行處理，業(yè)務(wù)邏輯單元根據(jù)需要會(huì)通過數(shù)據(jù)模型層和數(shù)據(jù)層進(jìn)行交互，將運(yùn)算結(jié)果返回給控制器，最終由控制器返回給前端展示層。

數(shù)據(jù)層是整個(gè)系統(tǒng)使用的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，用于存儲(chǔ)支撐整個(gè)系統(tǒng)的信息，如用戶資料、知識(shí)庫等數(shù)據(jù)。在人本電子健康系統(tǒng)中數(shù)據(jù)層由MySQL數(shù)據(jù)庫和Redis共同組成。

人本電子健康系統(tǒng)的總體架構(gòu)如圖3.1所示。

3.2 健康微博模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

健康微博功能括健康微博的發(fā)表、查看、轉(zhuǎn)發(fā)、回復(fù)和收藏等子功能。其中健康微博可發(fā)表普通文本類型的、圖片類型、視頻類型和鏈接。

健康微博是存儲(chǔ)于Redis中的，因?yàn)榻】滴⒉┑牟樵兪切枰獙?duì)用戶和發(fā)布時(shí)間進(jìn)行篩選的，比如獲取已關(guān)注用戶在某一時(shí)間后發(fā)布的內(nèi)容，這樣的需求在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中很容易實(shí)現(xiàn)，然而在Key/Value系統(tǒng)中沒有像SQL查詢中強(qiáng)大的篩選能力，因此就需要充分利用Redis中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和對(duì)key的良好設(shè)計(jì)。根據(jù)需求，系統(tǒng)中進(jìn)行的較多的查詢?yōu)閷?duì)用戶某一時(shí)間段的發(fā)布內(nèi)容的篩選，因此健康微博內(nèi)容將以Hash的格式存入Redis中，Key的格式為mbs：發(fā)布時(shí)間的時(shí)間戳，例如mbs：1337073948216，該Key在Redis中是唯一存在的。

3.3 健康記錄模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.3.1 健康信息記錄功能

健康信息記錄功能的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)分別存于MySQL中的體征信息表（body_info）、血壓信息表（pressure_info）、睡眠信息表（sleep_info）、圍度信息表（circle_info）、和運(yùn)動(dòng)信息表（sports_info）中，它們記錄的數(shù)據(jù)說明如下。

body_info：存儲(chǔ)用戶記錄的身體狀態(tài)信息，包括身高、體重、體溫、脂肪率信息。

pressure_info：存儲(chǔ)用戶記錄的血壓信息，其指標(biāo)包括高壓（Kpa）、低壓（Kpa）、脈搏。

sleep_info：存儲(chǔ)用戶記錄的睡眠信息，包括入睡和起床時(shí)間。

circle_info：存儲(chǔ)用戶記錄的身體各個(gè)圍度的信息，單位為cm。

sports_info：存儲(chǔ)用戶記錄的運(yùn)動(dòng)量信息，包括跑步里程（km）、俯臥撐個(gè)數(shù)、仰臥起坐個(gè)數(shù)、其他運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目持續(xù)時(shí)間。

3.3.2 健康信息展示

健康信息在系統(tǒng)中主要通過兩個(gè)方式展現(xiàn)給用戶，分別是健康日程和健康統(tǒng)計(jì)兩個(gè)子功能。健康日程，將用戶的健康記錄歷史以日歷的形式展現(xiàn)在前端頁面，同時(shí)具有健康記錄追加和計(jì)劃功能。健康統(tǒng)計(jì)，通過前端頁面中嵌入flash插件來實(shí)現(xiàn)將用戶一個(gè)月內(nèi)的健康記錄狀況線性表示出來。

健康統(tǒng)計(jì)功能在網(wǎng)頁中展示了用戶記錄的各個(gè)數(shù)據(jù)在一個(gè)月內(nèi)的走勢(shì)情況。走勢(shì)圖通過調(diào)用Open Flash Chart組件在網(wǎng)頁中嵌入flash插件來實(shí)現(xiàn)。從后臺(tái)獲取到數(shù)據(jù)后由flash插件在前端顯示，依賴的源文件包括：

/js/char.js

/js/swfobject.js

/flash/flash-chart.swf

3.4 健康日志模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

健康日志能讓用戶記錄包括檢查/治療記錄、健康日志、病史和治療成功案例三種資料。其中健康日志、病史和成功案例為非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)于健康日志表health_log中，而檢查/治療記錄存儲(chǔ)的為半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)于健康檢查表health_check中。其設(shè)計(jì)如表3.1和表3.2所示。

在健康日志的實(shí)現(xiàn)方面，考慮到用戶的修改不是很頻繁，為了降低服務(wù)器的壓力，采用了頁面靜態(tài)化的技術(shù)。

3.5 心理健康模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

心理健康模塊通過將心理測(cè)試題目推薦給用戶，題目均為選擇題，用戶通過選擇題目選項(xiàng)獲得對(duì)個(gè)人心理狀況的客觀評(píng)估。心理健康模塊題目及相關(guān)數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)由心理測(cè)試信息（psytest_info）、題目信息（psytest_sub）、題目選項(xiàng)信息（psytest_option）、評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)信息（psytest_score）、答題臨時(shí)信息（psytest_temp）、測(cè)試歷史信息（psytest_history）六個(gè)數(shù)據(jù)表組成，它們存儲(chǔ)的信息分別為：

psytest_info：心理測(cè)試題項(xiàng)目信息，包括測(cè)試標(biāo)題、測(cè)試描述等。

psytest_sub：心理測(cè)試項(xiàng)目中各個(gè)題目信息。

psytest_option：心理測(cè)試題目中各個(gè)選項(xiàng)信息。

psytest_score：心理測(cè)試項(xiàng)目評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)信息。

psytest_temp：用戶測(cè)試過程信息。

psytest_history：用戶心理測(cè)試歷史信息。

其實(shí)體-關(guān)系如圖3.2所示。

心理測(cè)試模塊在服務(wù)器端主要由testCon-troller和testModel兩個(gè)類來實(shí)現(xiàn)，testCont-roller負(fù)責(zé)接收前端發(fā)送的請(qǐng)求，而testModel則主要實(shí)現(xiàn)流程的處理。

4.結(jié)束語

人本電子健康是目前較新的一個(gè)概念，其系統(tǒng)也是在比較小的范圍內(nèi)進(jìn)行測(cè)試和應(yīng)用，在今后的工作中，仍然有以下幾個(gè)方面有待進(jìn)一步研究：

（1）應(yīng)用3G和傳感技術(shù)，對(duì)用戶的健康進(jìn)行進(jìn)一步的更加全面的監(jiān)控，如用戶可隨身攜帶的腕表時(shí)時(shí)檢測(cè)并將數(shù)據(jù)傳回服務(wù)器，或者在用戶的居住或工作場(chǎng)所設(shè)立環(huán)境傳感器替用戶檢測(cè)如空氣質(zhì)量等的生活環(huán)境，并且通過服務(wù)器計(jì)算將用戶的疑似健康問題進(jìn)行提醒。

（2）因?yàn)槟壳耙苿?dòng)互聯(lián)網(wǎng)正在迅速發(fā)展，手機(jī)平臺(tái)是人們上網(wǎng)辦公等的主要平臺(tái)，因此將人本電子健康系統(tǒng)移植到各個(gè)移動(dòng)平臺(tái)如iOS、Android、Windows Phone是人本電子健康系統(tǒng)下一步研究的目標(biāo)。

（3）對(duì)于健康記錄功能，用戶希望更多的是更加方便快捷的輸入方式，通過能夠連接電腦的家庭醫(yī)療終端如電子血壓計(jì)、血糖儀等終端，在用戶測(cè)量完畢之后直接記錄到后臺(tái)數(shù)據(jù)庫中，免去用戶輸入的步驟。

（4）通過改進(jìn)推薦算法，采用更加高性能，更加有效的推薦算法，給用戶推送更加全面的健康信息是人本電子健康系統(tǒng)下一步研究面臨的最實(shí)際的需求。

（5）全面利用HTML5+CSS3技術(shù)對(duì)頁面進(jìn)行優(yōu)化，提高頁面的兼容性和性能，同時(shí)優(yōu)化交互方式，進(jìn)一步提高用戶體驗(yàn)。

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，尤其是云計(jì)算的迅猛發(fā)展，目前很多亟待解決的問題在將來都會(huì)得到有效的解決。然而，解決舊問題的同時(shí)，一定會(huì)伴隨著新問題的產(chǎn)生，因此對(duì)于人本電子健康的研究，仍然需要我們不斷的探索，不斷的研究。相信在將來，展望中提到的前景一定會(huì)全部實(shí)現(xiàn)。

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作者簡介：田濤（1986—），碩士研究生，主要研究方向：智慧城市、醫(yī)療領(lǐng)域。