運用雙系統(tǒng)冗余方案避免醫(yī)療設(shè)備因工作站故障停用

王非 孔斌 象山縣第一人民醫(yī)院 設(shè)備科 （浙江 寧波 315700）

內(nèi)容提要： 目的：為工作站安裝兩套系統(tǒng)，避免因應用軟件故障導致的設(shè)備停用。方法：Windows雙系統(tǒng)安裝技術(shù)、NTFS磁盤映射技術(shù)、工作站軟件和數(shù)據(jù)分離。結(jié)果：該方案減少了因軟件故障導致的維修等待時間，操作醫(yī)師僅需重啟工作站即可繼續(xù)操作，同時患者數(shù)據(jù)不受影響。結(jié)論：該方案成效顯著，保證了患者就診體驗不受設(shè)備軟件故障的干擾。

隨著電子信息化的推進，以計算機為基礎(chǔ)的醫(yī)用工作站被醫(yī)院臨床廣泛應用[1,2]，諸如腹腔鏡工作站、電子胃腸鏡工作站、超聲圖文工作站等。醫(yī)用工作站故障突發(fā)很可能直接中止醫(yī)生的診斷治療工作，造成不良影響。據(jù)本院設(shè)備科統(tǒng)計，上述醫(yī)用工作站在日常應用中出現(xiàn)的各類故障有85%以上為系統(tǒng)軟件錯誤造成，一般情況下這并不是很大的故障，往往是由配置文件丟失或者意外關(guān)機導致配置文件異常引起的，但是當場維修缺乏及時性和有效性。

上述問題屬于軟件配置管理范疇[3]，我們認為可以通過對工作站計算機安裝兩套操作系統(tǒng)和軟件，當出現(xiàn)故障時可通過迅速切換到備用系統(tǒng)，從而及時有效地實現(xiàn)工作站的正常使用，不影響臨床工作開展，再適時對故障工作站進行徹底修復。

1. 方案總覽

由圖1可見，兩套系統(tǒng)配備同款工作站軟件和配置文件且相互獨立，保證系統(tǒng)1出現(xiàn)故障時，不會影響到系統(tǒng)2的正常運作。但患者診斷數(shù)據(jù)在兩套系統(tǒng)中需要保持一致，以便在切換系統(tǒng)之后，醫(yī)生仍可以查看歷史記錄。

圖1. 雙系統(tǒng)配置圖

2. 相關(guān)知識和準備工作

2.1 軟鏈接

軟鏈接（softlink）是微軟公司在其NTFS文件系統(tǒng)中引入的新特性，它可以使在硬盤的目錄（文件夾）擁有多個入口，從每個入口看到的內(nèi)容則完全一致[4]。由于真實的目錄只存在原始的一份，因此相對于簡單的復制方法，前者不需要額外的硬盤空間，減少了硬盤潛在的出錯概率。

軟鏈接和“快捷方式”（shortcuts）完全不同，后者是一種帶有鏈接標記的文件，它無法被軟件直接識別為鏈接指向的內(nèi)容[4]。

推薦使用微軟出品的軟鏈接工具軟件junction，可以在微軟官方網(wǎng)站（https://www.microsoft.com）搜索Windows Systinternals Junction獲得。該軟件可在“Windows命令提示符”下運行，使用方法[6]為：

Junction“新連接目錄”“目錄的真實位置”

2.2 NTFS文件系統(tǒng)

NTFS是隨Windows NT系統(tǒng)開發(fā)而引入的新文件系統(tǒng)[4]，與傳統(tǒng)的FAT32文件系統(tǒng)相比，它具有更高的糾錯性能并擁有更先進的特性。實際運用中能體會到的優(yōu)點有，一般斷電不會導致文件系統(tǒng)錯誤，同時支持大于4GB的單文件存儲。在本例中，為了實現(xiàn)文件目錄映射，支持軟鏈接功能的NTFS也必不可少[5]。

但是Windows 7操作系統(tǒng)并不強制使用NTFS文件系統(tǒng)，因此導致部分計算機仍然保留了FAT32的硬盤分區(qū)，于是有必要將FAT32轉(zhuǎn)換成NTFS。使用Windows 7自帶的convert工具，以轉(zhuǎn)換C盤為例，操作方法[6]如下：

convert C:/fs:ntfs/X

2.3 批處理

批處理（batch）是一種簡化的腳本語言，結(jié)合條件判斷語句，可以實現(xiàn)簡單的文件復制、更新操作，可應用批處理來同步更新單個文件[7]。

2.4 Windows 7操作系統(tǒng)引導簡述[8]

計算機通電開機后，先由主板上的BIOS芯片完成開機自檢工作，然后讀取硬盤上的主引導記錄（MBR），把后續(xù)引導工作交給主引導記錄指向的程序，在Windows 7系統(tǒng)中，這段程序就是bootmgr。Bootmgr完成必要的初始化工作之后，開始讀取BCD配置查找操作系統(tǒng)，如果有多個系統(tǒng)存在，bootmgr會在屏幕上顯示操作系統(tǒng)選單，使用者可選擇其一進入。之后加載winload.exe程序，引導操作系統(tǒng)內(nèi)核成功啟動。

2.5 系統(tǒng)遷移

通用型硬件導向系統(tǒng)遷移（General Hardware Oriented System Transfer，GHOST）是美國賽門鐵克（Symantec）公司的用于硬盤等非易失性存儲硬件的數(shù)據(jù)備份與恢復軟件[9]。該軟件適用于Windows和DOS操作系統(tǒng)，可精確地拷貝硬盤分區(qū)中所有的數(shù)據(jù)，包含引導扇區(qū)、文件分配表、目錄區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)等信息并復制到所需的目標分區(qū)中。與傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)與軟件配置方式相比，應用GHOST軟件可以大幅減少配置時間[10]。

3. 配置過程

3.1 鏡像過程

本院采用某知名品牌機，預裝有正版Windows 7操作系統(tǒng)，根據(jù)軟件授權(quán)協(xié)議，微軟允許對同一臺計算機安裝兩套同一序列號的系統(tǒng)。但實際為了方便配置，可使用GHOST軟件快速復制一個與原系統(tǒng)分區(qū)完全一致的新分區(qū)，作為“系統(tǒng)2”。

假設(shè)工作站硬盤分區(qū)如圖2。

圖2. 工作站硬盤分區(qū)圖

操作之前，需檢查各分區(qū)的文件系統(tǒng)格式，確保都是NTFS。使用常見的啟動工具盤引導計算機，運行GHOST軟件分別把分區(qū)C和分區(qū)D鏡像到分區(qū)E和分區(qū)F。然后進入原系統(tǒng)C，運行NTBOO Tautofix BCD修復程序為E盤添加引導項，并根據(jù)需要修改兩個系統(tǒng)名稱，以方便識別。例如將分區(qū)C原系統(tǒng)名稱改為“首選系統(tǒng)”，將分區(qū)E的新系統(tǒng)名稱改為“備用系統(tǒng)”。

重啟計算機，進入“備用系統(tǒng)”檢查是否正常。此時，硬盤分區(qū)分布如圖3。

圖3. 完成鏡像操作后的系統(tǒng)分布圖

3.2 數(shù)據(jù)映射

為了使兩套系統(tǒng)都能用最新的患者數(shù)據(jù)，本文選用數(shù)據(jù)映射的手段來實現(xiàn)這一想法。這里最關(guān)鍵的步驟就是找出存放患者數(shù)據(jù)的文件夾，這沒有固定方法可行，一般根據(jù)經(jīng)驗判斷。例如影像工作站患者數(shù)據(jù)文件夾都十分龐大，同時數(shù)據(jù)索引文件也一般位于同一文件夾內(nèi)。若不確定，可以咨詢設(shè)備廠家。本例中，數(shù)據(jù)文件夾位于D:Program FilesPhotoTherapyData，若要映射到F:Program FilesPhotoTherapyData，首先應刪除后者，因為映射對象不能已經(jīng)存在。junction相應的命令為：

junction“F:Program FilesPhotoTherapyData”“D:Program FilesPhotoTherapyData”

如果在數(shù)據(jù)文件夾之外仍有零散的文件需要同步，可使用批處理來完成。

映射完成之后，重啟工作站進入“備用系統(tǒng)”，讓醫(yī)生模擬操作幾個病例，若有配置不到位的地方，可繼續(xù)修正。

4. 結(jié)語

本套雙系統(tǒng)冗余方案已在本院手術(shù)室腹腔鏡工作站和婦科陰道鏡工作站進行了小規(guī)模實施，半年來成功避免了6次因工作站軟件故障而可能導致的停機事件，為診療提供了有力保障，提升了醫(yī)療安全質(zhì)量。就此而言，該項工作實施可行，確有其積極意義。