專科醫院信息存儲與雙機熱備的應用

韓晟，王錦偉，魏煒，彭紅波，邵慶東

第四軍醫大學口腔醫院 a.信息科；b.院務部，陜西 西安 710032

專科醫院信息存儲與雙機熱備的應用

韓晟a，王錦偉b，魏煒b，彭紅波a，邵慶東a

第四軍醫大學口腔醫院 a.信息科；b.院務部，陜西 西安 710032

本文針對我院信息系統和圖像傳輸系統的數據特點，對數據存儲及雙機熱備技術進行了闡述。在此基礎上，設計我院信息存儲及雙熱備方案并成功實施。

HIS；PACS；雙機熱備；口腔醫院

隨著計算機和網絡技術的飛速發展，醫院信息系統日益普及。醫院信息系統的應用，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，規范了醫療的流程和收費，而且保存了大量的醫療數據和患者資料。目前，較大規模的醫院不但使用了HIS系統，還投入了PACS、LIS等諸多系統，使信息化不但覆蓋了醫院大多數部門，而且緊密聯系著幾乎所有醫護人員的日常工作。在這種情況下，信息系統的穩定運轉和海量數據的存儲及數據安全就顯得尤為重要[1]。

1 方案設計

1.1 口腔醫院信息系統的特點

口腔醫院作為專科醫院，與大多數綜合性醫院存在諸多的不同，主要體現在以下幾個方面：① 門診為主，住院為輔。與綜合性醫院相比，口腔醫院以門診為主，雖然有的口腔醫院也有住院部，但是床位數量和規模都不能跟門診相比，也不能跟同級別的綜合醫院相比。② 病人相對較少。口腔醫院作為專科醫院，在人員編制和病人數量上比同級別的綜合醫院少得多。雖然我院的門診人數比一些小的綜合醫院多，但是對比同等級別的綜合醫院還是相差很多。③ PACS影像文件較小。口腔醫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，但是數量不是很多，其他的常規放射片也較少。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MB。④ 相對同等級綜合醫院經費較少。相對同級別的綜合醫院，我院的收入較少，這就要求我們要盡量節省寶貴的資金，同時又保證醫院信息系統平穩安全地運行。

所以根據以上特點，我們認為相對于綜合醫院而言，其信息系統中的HIS系統數據和PACS系統數據與綜合性醫院都有較大差異。首先，因為口腔醫院拍攝的多為數字化牙片，其PACS數據的增長速度相對較慢。其次，門診病人多，信息系統的主要數據來源于門診。門診信息“多而小”。“多”是指信息點多，信息存儲和調用頻繁；“小”是指讀取和存儲的數據都不大，多是費用和掛號方面的數據，但是要求服務響應速度快。

1.2 信息存儲方案分析

當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勢[2-4]。

DAS（Direct Attached Storage，直接連接存儲）存儲是指存儲設備通過SCSI接口或光纖通道直接連接到一臺計算機上。DAS一般適用于當服務器在地理上比較分散，很難通過遠程連接進行互連。其缺點比較明顯，比如存儲量不大、并發性不好等。在網絡化的大中型存儲系統中一般不會考慮使用它。

SAN（Storage Area Network，存儲區域網絡）通過光纖通道連接到一群計算機上。在該網絡中提供了多主機連接，但并非通過標準的網絡拓撲。大多數分析認為SAN是未來企業級的存儲方案，這是因為SAN便于集成，能改善數據可用性及網絡性能，而且還可以減輕管理作業。SAN解決方案的優點有以下幾個方面：SAN提供了一種與現有LAN（局域網）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協議。SAN不受現今主流的、基于SCSI存儲結構的布局限制。特別重要的是，隨著存儲容量的爆炸性增長，SAN允許企業獨立地增加它們的存儲容量[5]。SAN的結構允許任何服務器連接到任何存儲陣列，這樣不管數據置放在哪里，服務器都可直接存取所需的數據。另外，由于采用了光纖接口，SAN還具有更高的帶寬。

NAS（Network Attached Storage，網絡連接存儲）是通過標準的網絡拓撲結構（例如以太網），連接到一群計算機上。在該網絡中提供了多主機連接，但并非通過標準的網絡拓撲。NAS沒有解決與文件服務器相關的一個關鍵性問題，即備份過程中的帶寬消耗。NAS仍使用網絡進行備份和恢復，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 實施與結果

通過以上分析，我院選用SAN結構的存儲方案，并對HIS和PACS采用雙機熱備技術，以提高系統運行的可靠性。根據HIS、PACS系統在我院運行的數據存儲特點，兩個系統可以共用一個磁盤陣列柜（如圖1所示），這樣可以大大節省資金，提高設備的使用效率。

圖1 雙機熱備與SAN結構存儲拓撲圖

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的數據量不大且增長緩慢，但是要求讀寫速度高并且絕對安全，采用RAID0+1正是根據HIS的這些特點。每一個硬盤的容量是146GB，需要4塊硬盤，實際的容量是292GB，即兩個硬盤的容量。HIS的全部數據只有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，如果進行過期數據轉移，空閑空間還會恢復。PACS的數據增長較快，但是相對HIS而言寫磁盤的頻率不高，所以用RAID5比較合理，這樣既保證數據安全，又能保證提高硬盤容量的使用率。PACS的實際硬盤容量是1.2TB。每天PACS數據增長不到1GB，這樣的容量可以最少使用3年。如果每個系統都使用獨立的陣列，對HIS系統來說就會造成極大的浪費。

HIS服務器的雙機熱備采用Steeleye公司的Lifekeeper軟件。兩臺HIS服務器之間用網線和串口線組成雙心跳線。建立虛擬的IP、主機名和共用的磁盤陣列等資源。數據存儲在磁盤陣列上，當主機出現問題后，備用機自動接管所有資源。PACS服務器的雙機熱備使用的是Windows系統的服務器群集技術，同樣能做到自動接管公用資源。自運行以來，系統運行非常平穩，服務器切換不需要人為控制，節省了維護成本。

PACS系統安裝在Windows2003 Server系統上，其雙機熱備采用Windows2003 Server系統自帶的服務器群集功能（Microsoft Cluster Service，MSCS）。服務器群集是一組協同工作并運行Microsoft群集服務的獨立服務器。服務器群集為資源和應用程序提供高可用性、故障恢復、可伸縮性和可管理性。服務器群集允許客戶端在出現故障和計劃中的暫停時，依然能夠訪問應用程序和資源。如果群集中的某一臺服務器由于故障或維護需要而無法使用，資源和應用程序將轉移到可用的群集節點上。最重要的是這個功能是系統自帶的，性能穩定，并且不需要再購買第三方軟件。PACS系統的雙機熱備采用兩臺HP5800服務器，通過網線組成心跳線，利用系統的MSCS功能搭建而成。把在磁盤陣列上劃歸到PACS系統的容器分為兩個卷，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系統的存儲空間。

3 討論

不同的醫院應根據自己的實際情況選用不同的存儲方案和系統安全措施。如果醫院的經費緊張且業務規模不大，可以不使用專門的存儲設備，不采用雙機熱備的形式，使用獨立的服務器并利用服務器上的硬盤存儲數據即可。但是這種方案必須有更加完備的數據備份手段，有成熟的服務器故障備用方案，防止單點故障引起的系統癱瘓，并把數據的損失減少到最小[8-9]。

有條件的單位還可以在這個設計的基礎上增加容災方案，再購買一套存儲設備，部署在異地的機房，利用光纖連接，使用專業容災軟件進行數據的備份或同步。這樣雖然增加了一定的成本，但是數據的安全性得到了更大的保證。再結合雙機熱備及數據切換等技術就能保證在主存儲損壞的情況下不中斷業務，進一步提高系統的穩定性。如果再配合磁帶機等備份設施，就能保證即使發生了地震等大型自然災害后，依然能夠保證大部分數據能夠在短期迅速恢復[10]。當然，這對預算緊張的單位可以考慮分步實施。

[1]蔡國春.衛生信息系統數據庫的數據安全與災難備份[J].中國衛生信息管理,2008,3(1):53-56.

[2]俞向前.我院信息化安全的建設與實施[J].中國醫療設備,2009,5(7):91-92.

[3]陸維嘉.SAN存儲網絡技術在醫院信息系統容災與備份中的應用淺析[J].中國數字醫學,2009,4(5):77-79.

[4]薛雁,周慶利.架構安全無憂的醫院信息存儲網絡系統[J].中國醫療器械雜志,2007,3(1): 56-59.

[5]薛雁.醫院SAN數據存儲和遠程容災方案[J].現代醫院,2007,7(2):143-145.

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

[7]舒繼武.存儲系統的體系結構[J].中國教育網絡,2007,(3):66-68.

[8]鄭毅.網絡信息系統容災技術研究[J].襄樊學院學報,2007,28(11):48-51.

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

[10]魏浩文.HIS安全維護技術的原理與應用[J].醫學信息學,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