HIS服務(wù)器系統(tǒng)的三種備份方案設(shè)計(jì)與比較

翁盛鑫，黃影

海軍總醫(yī)院 計(jì)算機(jī)管理中心，北京100037

HIS服務(wù)器系統(tǒng)的三種備份方案設(shè)計(jì)與比較

翁盛鑫，黃影

海軍總醫(yī)院 計(jì)算機(jī)管理中心，北京100037

本文分析了“軍字一號(hào)”HIS數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器系統(tǒng)的安全現(xiàn)狀和潛在的安全漏洞，針對(duì)其安全隱患，設(shè)計(jì)了“軍字一號(hào)”HIS系統(tǒng)存儲(chǔ)的雙機(jī)熱備等三種高可靠性備份改進(jìn)方案，并對(duì)三種備份方案的可靠性進(jìn)行了分析與比較。

“軍字一號(hào)”；HIS；服務(wù)器備份；雙機(jī)容錯(cuò)

隨著醫(yī)院HIS系統(tǒng)的深入應(yīng)用，醫(yī)院各個(gè)業(yè)務(wù)單位對(duì)計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)的依賴性越來(lái)越大，對(duì)其系統(tǒng)的可靠性要求也越來(lái)越高。數(shù)據(jù)庫(kù)作為信息系統(tǒng)的核心，擔(dān)當(dāng)著重要的角色。為保證醫(yī)院信息系統(tǒng)的正常運(yùn)行以及數(shù)據(jù)的安全，我們?cè)O(shè)計(jì)了一套詳細(xì)、完整和可靠的數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)方案，并針對(duì)每種可能發(fā)生的情況進(jìn)行了模擬故障測(cè)試。目的是一旦發(fā)生計(jì)算機(jī)軟硬件故障，造成數(shù)據(jù)庫(kù)無(wú)法使用時(shí)，能夠在盡可能短的時(shí)間內(nèi)，最大限度地恢復(fù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，保證數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的高可用性。

1 設(shè)計(jì)方案

1.1 方案一：基于共享存儲(chǔ)的雙機(jī)熱備設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)方案采用兩臺(tái)服務(wù)器組成雙機(jī)熱備方式，其組成如圖1所示。

該方案的工作原理[2]是：兩臺(tái)服務(wù)器主機(jī)A和主機(jī)B均為系統(tǒng)提供支持，并通過同步控制點(diǎn)互相偵測(cè)對(duì)方運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)其中一臺(tái)主機(jī)因?yàn)槟撤N原因出現(xiàn)故障，如死機(jī)、主機(jī)斷電、病毒發(fā)作、硬盤損壞等，不能繼續(xù)提供服務(wù)時(shí)，另一臺(tái)主機(jī)自動(dòng)接替故障主機(jī)管理磁盤陣列、網(wǎng)絡(luò)通訊、數(shù)據(jù)庫(kù)等，繼續(xù)支持信息系統(tǒng)的運(yùn)行，從而保證操作系統(tǒng)級(jí)和數(shù)據(jù)庫(kù)級(jí)的同步，保證信息系統(tǒng)的不間斷運(yùn)行（即保證任一服務(wù)器故障下的不間斷運(yùn)行）。

圖1 基于共享存儲(chǔ)的雙機(jī)熱備系統(tǒng)組成

該方案的設(shè)備和配置為：服務(wù)器兩臺(tái)；磁盤陣列為5塊磁盤用RAID-5方式容錯(cuò)；使用英文版WINDOWS Server 4.0 Enterprise Edition和雙機(jī)熱備容錯(cuò)專用軟件。采用這樣的雙機(jī)熱備工作模式，主要的優(yōu)點(diǎn)是能解決兩臺(tái)服務(wù)器硬件和系統(tǒng)軟件的故障問題。當(dāng)任一臺(tái)服務(wù)器故障后，都能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換，保證系統(tǒng)的不間斷運(yùn)行。

同時(shí)也存在著一些不足：系統(tǒng)的復(fù)雜性增加了，實(shí)際上導(dǎo)致系統(tǒng)的可靠性下降。在本案例中有時(shí)兩臺(tái)主機(jī)同時(shí)死機(jī)，不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換，不能解決數(shù)據(jù)和應(yīng)用方面的軟件錯(cuò)誤，其中一臺(tái)服務(wù)器處偵測(cè)狀態(tài)，基本不能另作他用，造成資源浪費(fèi)。系統(tǒng)偶爾會(huì)出現(xiàn)A和B同時(shí)死機(jī)的現(xiàn)象，此種故障的處理時(shí)間一般較長(zhǎng)，用戶難以容忍。雙機(jī)熱備方式中的備用服務(wù)器不能同時(shí)提供另外的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)功能，比如要進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試和數(shù)據(jù)修改等，只能再另外增配服務(wù)器，從而增大了額外的經(jīng)費(fèi)投入。雙機(jī)熱備方式只解決了服務(wù)器系統(tǒng)軟件和硬件的容錯(cuò)問題，但系統(tǒng)軟件和服務(wù)器硬件故障發(fā)生的概率很小，而對(duì)于絕大多數(shù)操作引起的應(yīng)用錯(cuò)誤問題，雙機(jī)熱備方式一點(diǎn)作用都沒有。

1.2 方案二：基于獨(dú)立存儲(chǔ)的雙機(jī)熱備系統(tǒng)設(shè)計(jì)

圖 2 基于獨(dú)立存儲(chǔ)的雙機(jī)熱備系統(tǒng)組成

為了彌補(bǔ)集中存儲(chǔ)方式的缺點(diǎn)與不足，采用純軟件的方式實(shí)現(xiàn)雙機(jī)容錯(cuò)可以進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)的安全性[3]。如圖2所示，它將用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于各自服務(wù)器內(nèi)的鏡像盤上，通過鏡像引擎將數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)復(fù)制備份。鏡像盤可以是服務(wù)器本機(jī)上的硬盤，也可以是外部存儲(chǔ)設(shè)備。在主備機(jī)的工作模式下，當(dāng)主機(jī)發(fā)生故障時(shí)（包括各種軟硬件故障），備機(jī)通過心跳同步控制點(diǎn)偵測(cè)到主機(jī)的故障并自動(dòng)接管所有主機(jī)上的資源（如IP地址、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)或其他應(yīng)用程序、用戶數(shù)據(jù)、計(jì)算機(jī)名等等），在本機(jī)上將繼續(xù)讀取鏡像盤上的數(shù)據(jù)并繼續(xù)運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)或其他應(yīng)用程序。用戶感覺不到這種故障切換就可以繼續(xù)使用服務(wù)器提供的服務(wù)。待主機(jī)修復(fù)后，可選擇通過手工或自動(dòng)方式將所有已切換到備機(jī)的資源切換回到主機(jī)，并且備機(jī)鏡像盤上的所有數(shù)據(jù)自動(dòng)恢復(fù)至主機(jī)的鏡像盤上，此時(shí)可結(jié)合使用快速差分備份軟件，只需要恢復(fù)最新的差分?jǐn)?shù)據(jù)即可，可大大加快這種數(shù)據(jù)恢復(fù)的過程，比普通的全盤復(fù)制方法在性能上有了明顯的提高。

另外，通過該鏡像復(fù)制備份的解決方案可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)熱備份，并且數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于不同服務(wù)器內(nèi)的鏡像盤上也避免了單點(diǎn)崩潰的可能性，增加了數(shù)據(jù)的安全性及系統(tǒng)的可用性。而且，使用鏡像方式，兩臺(tái)服務(wù)器之間的距離不受外部存儲(chǔ)設(shè)備連接線的限制，可以將兩臺(tái)服務(wù)器放置在不同的位置以實(shí)現(xiàn)異地容災(zāi)功能。

1.3 方案三：基于獨(dú)立存儲(chǔ)的全冗余系統(tǒng)設(shè)計(jì)

從圖3中可以看出，HIS數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器和IBM存儲(chǔ)磁盤陣列可以通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行全冗余工作，有效地避免了系統(tǒng)的單點(diǎn)故障，即：HIS服務(wù)器0故障時(shí)，可以通過啟動(dòng)HIS服務(wù)器1接管EMC陣列0繼續(xù)工作，或者直接切換HIS服務(wù)器1和IBM磁盤陣列1接管整個(gè)系統(tǒng)。采用小型機(jī)替代PC SERVER，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)向磁盤陣列的SAN存儲(chǔ)方式，并通過該鏡像復(fù)制備份的解決方案實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)熱備份，并且數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于不同服務(wù)器內(nèi)的鏡像盤上也避免了單點(diǎn)崩潰的可能性，增加了數(shù)據(jù)的安全性及系統(tǒng)的可用性。而且，使用鏡像方式，兩臺(tái)服務(wù)器之間的距離不受外部存儲(chǔ)設(shè)備連接線的限制，可以將兩臺(tái)服務(wù)器放置在不同的位置以實(shí)現(xiàn)異地容災(zāi)功能。

圖 3 基于獨(dú)立存儲(chǔ)的全冗余系統(tǒng)組成

2 三種設(shè)計(jì)方案的比較

表 1 三種設(shè)計(jì)方案可靠度的比較

如表1所示，針對(duì)本文所提出的三種解決方案，進(jìn)行可靠性的分析與比較。經(jīng)過比較可以看出，基于SAN存儲(chǔ)架構(gòu)的第三種方案具有明顯的優(yōu)點(diǎn)：故障恢復(fù)機(jī)制簡(jiǎn)單、時(shí)間較短、易于操作，并且回避了雙機(jī)備用系統(tǒng)中存在的單點(diǎn)故障瓶頸的問題。

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著醫(yī)院醫(yī)療信息化進(jìn)程的逐步深入，可靠性在醫(yī)院信息化建設(shè)中的地位與日俱增。本文首先分析了針對(duì)目前醫(yī)院服務(wù)器系統(tǒng)的現(xiàn)狀和存在的安全漏洞，據(jù)此，提出了服務(wù)器系統(tǒng)備份可靠性改進(jìn)的設(shè)計(jì)方案，并進(jìn)行了分析和比較。通過實(shí)現(xiàn)此備份方案，必將大大提高數(shù)字化醫(yī)院的安全性、穩(wěn)定性和可靠性，對(duì)醫(yī)院信息化建設(shè)具有重大的意義。

[1] 羅晶,等.我院信息管理系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)方案[J].海軍總醫(yī)院學(xué)報(bào),2003,16(6):108-110.

[2] 陳建成,等.構(gòu)建醫(yī)院完整的存儲(chǔ)體系架構(gòu)[J].醫(yī)學(xué)信息, 2006(8):1291-1293.

[3] 熊友生,等.服務(wù)器雙機(jī)熱備的問題與備份策略調(diào)整[J].醫(yī)療設(shè)備信息,2004(11):24-25.

[4] 張強(qiáng),等.醫(yī)院信息系統(tǒng)中數(shù)據(jù)備份工具的優(yōu)化設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].醫(yī)療設(shè)備信息,2007(5):19-20.

[5] 朱有存,等.基于RMAN的“軍衛(wèi)一號(hào)“數(shù)據(jù)庫(kù)備份恢復(fù)方法[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備,2007(1):50-51.

[6] 王維江.網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用方案與實(shí)例精講[M].北京:人民郵電出版社,2003.

[7] 周兆確,等.存儲(chǔ)區(qū)域概念與應(yīng)用[M].北京:人民郵電出版社,2002.

[8] 金愛蘭.醫(yī)院信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)備份與容災(zāi)策略[J].醫(yī)學(xué)信息, 2007(6):23-25.

Design and Comparison on 3 Backup Schemes for HIS Server System

WENG Sheng-xin, HUANG Ying
Computer Management Center ,Navy General Hospital, Beijing 100037, China

TP393.02

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2010.06.015

1674-1633(2010)06-0047-02

2008-06-26

2010-04-01

作者郵箱：navy.hy@gmail.com

Abstract:Combining with practice of hospital informationization,this paper analyzes the security and potential loopholes of the database server system,and designs the improvement schemes of 3 kinds of high reliable backups for the hospital database server system. According to deal with the security hidden trouble, it also analyzes and compares the reliability of 3 kinds schemes.

Key words:No.1 military project; HIS; server backup;dual fault-tolerant