對現(xiàn)用PACS存儲架構(gòu)的改進

吳君健

無錫市第二人民醫(yī)院 信息科，江蘇無錫 214002

對現(xiàn)用PACS存儲架構(gòu)的改進

吳君健

無錫市第二人民醫(yī)院 信息科，江蘇無錫 214002

為解決現(xiàn)用醫(yī)學影像存儲與通訊系統(tǒng)（PACS）的存儲空間和運行速度慢的問題，對現(xiàn)用PACS作了改進，即使用網(wǎng)關(guān)式的高性能NAS取代傳統(tǒng)的文件服務(wù)器，由NAS內(nèi)嵌的歸檔功能實現(xiàn)PACS在線數(shù)據(jù)與近線數(shù)據(jù)的自動分離，使得數(shù)據(jù)管理與存儲空間的擴充變得簡單和便利。

PACS ；NAS；存儲架構(gòu)

0 前言

醫(yī)學影像存儲與通訊系統(tǒng)（PACS）的存儲架構(gòu)決定了醫(yī)院PACS的使用壽命[1]。很多醫(yī)院在建立PACS后1~2年的時間，就會感覺系統(tǒng)運行越來越慢，數(shù)據(jù)管理（歸檔、遷移）越來越復雜，對在線數(shù)據(jù)、近線數(shù)據(jù)、離線數(shù)據(jù)等劃分越來越細，但查詢也隨之越來越麻煩。尤其是CT（64排、320排）等設(shè)備的應(yīng)用，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量猛增，傳統(tǒng)打印膠片的方法也失去了這些高端設(shè)備的價值[3]。因此，臨床對使用PACS數(shù)據(jù)的需求變得更為迫切。

1 現(xiàn)用的PACS存儲架構(gòu)

PACS通常是使用數(shù)據(jù)的方式去管理文件[4]，是一個典型的半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)模式。數(shù)據(jù)庫主機、文件主機以及SAN存儲組成了PACS的系統(tǒng)架構(gòu)（圖1）。

由于大多數(shù)PACS文件服務(wù)器采用32位的Windows系統(tǒng)，所以隨著數(shù)據(jù)量的增長磁盤也不斷在增加，造成服務(wù)器重啟的時間越來越長，尤其是重啟服務(wù)器時，有時甚至長達0.5 h以上。其原因是服務(wù)器在重啟的時候需要做文件系統(tǒng)的掃描校驗[5]。

Abstract: To solve the problems that picture archiving and communication system (PACS) storage space and running slowly, the current PACS has been improved, namely, gateway high-performance NAS was used to replace the traditional fi le server. the embedded function of NAS achieved automatic separation of PACS online data and near-line data, which made data management and storage expansion easy and convenient.

Key words: PACS; NAS; storage architecture

圖1 現(xiàn)用PACS的系統(tǒng)架構(gòu)

存儲歸檔是PACS的一個核心功能，如文件生命周期管理、管理增長，優(yōu)化在線性能、優(yōu)化備份以及滿足將來擴展需求等[2]。為此，在文件存儲歸檔時要考慮存儲方式和存儲介質(zhì)問題?，F(xiàn)用PACS的狀況：

（1）PACS軟件存儲歸檔。通過程序發(fā)現(xiàn)文件的創(chuàng)建時間，當文件滿足歸檔策略，程序?qū)⑽募徇w到歸檔空間并且修改數(shù)據(jù)庫中的文件路徑。這種方式通常歸檔效率非常低，一是程序需要消耗額外的服務(wù)器資源，二是文件需要從底層存儲到主機，然后再從主機到存儲，文件復制的效率比較低[7]。這種方式還增加了對程序的維護管理工作，也容易出現(xiàn)故障。文件系統(tǒng)限制、服務(wù)器重啟時間長等問題也依然無法通過該歸檔方式解決。

（2）第三方軟件存儲歸檔。通過在一臺服務(wù)器上安裝歸檔軟件服務(wù)器端，在PACS文件服務(wù)器上安裝歸檔軟件的客戶端，客戶端掃描文件，當發(fā)現(xiàn)滿足服務(wù)器端歸檔策略的文件后將文件搬遷到指定的地方。該方法的好處是可以將文件搬遷到其他介質(zhì)，如磁帶庫等。但第三方軟件歸檔方式帶來的是管理實施上的復雜，通常需要原廠實施維護，設(shè)計的軟件、操作系統(tǒng)以及主機的更新或升級也非常容易影響到歸檔軟件，另外還需要考慮兼容性問題。

（3）存儲歸檔介質(zhì)。① 光盤：光盤長期存放文件，容易被損壞、且不易管理，回調(diào)文件速度慢。② 磁帶：磁帶作為存儲歸檔的介質(zhì)比較多用，但依然遇到保存和管理問題，而且磁帶不宜用作近線存儲，因磁帶是順序訪問，所以回調(diào)非常慢。因此，磁帶更適合用作離線保存或備份。③ 磁盤：隨著磁盤價格的逐年下調(diào)，盤體容量越來越大，目前單塊盤可達3TB，已廣泛用于近線存儲歸檔，其優(yōu)點是隨機訪問回調(diào)速度快，易于管理，支持RAID和熱備，冗余性好[8-9]。

為解決現(xiàn)用PACS的存儲歸檔和訪問速度問題，我們對其作了改進。

2 改進的PACS存儲架構(gòu)

在改進的PACS存儲架構(gòu)中，我們采用網(wǎng)關(guān)式的高性能NAS取代了PACS文件服務(wù)器，使用NAS內(nèi)嵌的歸檔功能來實現(xiàn)PACS的歸檔（圖2）。

圖2 改進的PACS存儲架構(gòu)

改進的PACS存儲架構(gòu)，在數(shù)據(jù)庫方面依然使用SAN存儲的高性能空間，而PACS文件部分則是把SAN存儲的另一塊高性能空間連接高性能NAS網(wǎng)關(guān)，NAS網(wǎng)關(guān)把空間通過網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)的方式（CIFS或NFS）連接PACS數(shù)據(jù)庫，把SAN存儲的低轉(zhuǎn)速大容量磁盤空間連接高性能NAS，在NAS上制定好策略，如按照創(chuàng)建時間和文件大小的組合策略。文件自動從高性能空間歸檔到大容量空間，歸檔以后留下一個指針文件，整個過程對主機透明，主機在不需要做任何操作情況下仍能夠訪問到所有的數(shù)據(jù)，當訪問的是已經(jīng)被歸檔的文件，則該文件就從大容量空間回調(diào)到高性能空間。

2.1 網(wǎng)關(guān)式的NAS

采用網(wǎng)關(guān)式的NAS提高了擴展的靈活性：從NAS網(wǎng)關(guān)方面，可以使多個網(wǎng)關(guān)集群式擴展；從連接存儲方面，可以靈活連接多個存儲設(shè)備，存儲設(shè)備之間可以將高性能和大容量實施物理分開，還可以連接兩個存儲數(shù)據(jù)冗余保存。

2.2 解決的問題

改進的PACS架構(gòu)解決了以下問題：

（1）不需要占用磁盤，單個NAS文件系統(tǒng)可達百TB。

（2）服務(wù)器重啟或非正常重啟速度快，文件系統(tǒng)在NAS上不影響主機重啟， NAS文件系統(tǒng)為日志文件系統(tǒng)，只需掃描日志即可（可后臺掃描）。

（3）管理簡單，一次性配置好即可，無需后期復雜的維護。

（4）歸檔效率高，可以根據(jù)自定義策略滿足醫(yī)療特色的存儲歸檔；可以直接在底層實現(xiàn)移動文件，使對文件訪問的時間較以前縮短了6倍。

3 結(jié)束語

PACS系統(tǒng)在現(xiàn)代化醫(yī)院臨床醫(yī)學中起到舉足輕重的作用，現(xiàn)用的PACS存儲架構(gòu)要適應(yīng)醫(yī)院的發(fā)展，就必須不斷完善其功能。

[1] 朱超,猴文海,王福義,等.PACS系統(tǒng)建設(shè)與應(yīng)用分析[J].解放軍醫(yī)院管理雜志,2011,18(4):317-318 .

[2] 張美豐,夏新,于廣軍,等.區(qū)域PACS建設(shè)經(jīng)驗與體會[J].中國數(shù)字醫(yī)學,2010,5(1):71-73.

[3] 張杰,汪瑞祺,王孟琳,等.醫(yī)療行業(yè)的PACS存儲系統(tǒng)設(shè)計[J].臨床醫(yī)學工程,2010,17(12):218.

[4] 熊新,盧虹冰,楊宏橋,等.面向服務(wù)架構(gòu)的PACS系統(tǒng)集成[J].第四軍醫(yī)大學學報,2008,29(11):1051-1052.

[5] 王建文.基于B/S架構(gòu)的組件式PACS系統(tǒng)設(shè)計[J].計算機工程與設(shè)計,2008,29(20):45-46.

[6] 江永寧,宋立新.一種混合式PACS系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].哈爾濱理工大學學報,2009,14(5):118-122.

[7] 李享,束研,張紅,等.基于WEB的全院性PACS體系改進與優(yōu)化[J].中國數(shù)字醫(yī)學,2011,6(7):94-96.

[8] 李振濤.基于原有PACS/RIS系統(tǒng)的醫(yī)院影像平臺的實現(xiàn)[J].中國醫(yī)療設(shè)備,2011,26(7):45-46.

[9]林亞忠,胡永獅.PACS存儲方案探討[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備,2008, 29(11):46-47.

Development of Current PACS Store Architecture

WU Jun-jian
Information Department, Wuxi No.2 People’s Hospital, Wuxi Jiangsu 214002,China

TP333

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2012.08.018

1674-1633(2012)08-0062-02

2012-06-14

2012-06-28

作者郵箱：wujunjian@sina.com