面向移動醫療的私有云平臺設計與實現

羅光涵　于潤澤　許珊

【摘 要】在未來幾年之內，移動醫療發展帶動了云平臺的發展。本文設計了一個私有云平臺作為多個移動醫療的載體。能夠統一管理服務器端，降低硬件部署成本，提高部署效率，靈活控制移動醫療服務器規模。

【關鍵詞】移動醫療；私有云；平臺

0 引言

在“十二五”之后，衛生部推進醫院信息化建設，促進中國醫療的信息化改革。當前醫療服務機構OA系統、MIS系統、HIS系統、PACS系統等已經不能滿足發展需要，醫院信息化建設需要從簡單的業務流程應用轉變為統一、易于管理、統一標準的數字化醫院建設。[1]根據易觀智庫所做的2015中國移動醫療市場專題研究報告指出，2015年末，移動醫療市場規模將達到48.8億元人民幣，到2016年末將預測將達到111.5億元人民幣。移動醫療產業的啟動，帶動了醫療器械商、電信運營商、系統集成商、國內網絡供應商利益鏈條共同升級。[2]私有云作為新興的系統模式，正適合移動醫療分布式的特點，能夠快速部署，基于私有云的移動醫療將大有所為。

目前在國外學術界在移動醫療領域的研究主要集中在個人健康監測、家庭健康檔案、醫患交互關系、患者輔助等方面。國內在移動醫療領域的研究主要包括移動醫療信息系統、移動遠程醫療、移動醫療監護系統等。[3]在第四屆中國移動醫療產業大會上，提出了基于移動醫療的糖尿病管理云服務平臺。利用無線網絡，全面收集患者信息，結合大數據技術，創新糖尿病管理模式，為患者提供個性化的糖尿病干預治療和治療后的結果反饋。AT&T mHealth系統是AT&T公司的移動健康系統。結合云技術和加密技術管理用戶的健康，AT&T mHealth系統可以提供減肥、疾病管理、醫患交流、健康計劃制定、健康服務咨詢等相關功能。目前在國內國外移動醫療云技術已經進入各方面的應用，產業正在快速發展。

1 平臺設計

需要設計私有云平臺作為多種移動醫療服務的載體。一般來說，每個移動醫療服務分為終端和服務器端，中斷負責收集用戶信息和簡單的運算，服務器負責進行信息匯總、存儲和復雜的計算。私有云平臺對于多種移動醫療服務，能夠統一管理服務器端，降低硬件部署成本，提高部署效率，靈活控制移動醫療服務器規模。按照設計需要，云平臺和移動醫療服務的關系如下（圖1）：

在移動醫療服務中，用戶的終端設備需要傳輸數據至服務器端，醫護人員需要連接服務器對用戶監控，服務場景如圖2。

移動醫療服務終端設備通過移動網絡連接互聯網，連接私有云服務器。醫生和后臺服務人員能夠通過VPN連接私有云服務器，進行服務。私有云平臺內部，研發人員可通過內部網絡部署私有云服務器，進行開發工作。同時測試人員可以通過內部路由進行設備的功能測試。

按照私有云平臺提供的功能，平臺可分為IaaS（基礎設施即服務）、Paas（平臺即服務）、SaaS（軟件即服務）。我們需要搭建私有云平臺作為移動醫療服務器載體，所以應該選擇IaaS平臺。出于項目的靈活性和可控性考慮，決定采用開源的虛擬化軟件，目前比較著名的開源軟件有：Eucalyptus， OpenNebula， OpenStack， OpenQRM， XenServer， Oracle VM， CloudStack， ConVirt。其中CloudStack作為其中之一，具有成功的商業應用實例，不只中國電信在使用CloudStack，BT英國電信公司、日本最大的電信公司NTT、印度Tata公司、香港PCCW、沃達豐等都是用CloudStack搭建他們的私有云。所以選擇CloudStack作為私有云搭建平臺。

CloudStack是提供IAAS服務的硬件設備和虛擬化管理的同一平臺，具有高可用性和擴展性，能夠將存儲設備、計算設備、網絡設備進行整合，形成資源池，進行統一的管理，能夠彈性的增減設備。用戶只需要在CloudStack上直接申請使用虛擬機，無需關心硬件底層的實現，CloudStack可按照提供的功能分為：管理節點、計算節點、主存儲、輔助存儲。根據從屬關系，從上到下依次為：區域、提供點、集群、主機。

由于不能隨意占用公共網絡，所以設計將CloudStack的管理功能置于內部網絡。由于用戶處于互聯網之中，云平臺也需要同公共網絡進行通信。

將CloudStack私有云網絡分為公共網絡（162.105.76.0/24網段）和管理網絡（192.168.0.0/24，交換機上設置VLAN）。管理節點和計算節點分別都連接公共網絡和管理網絡，管理服務器、兩臺計算服務器都連接到同一臺交換機，管理區域與公共區域通過交換機設置VLAN隔離。主存儲服務器直接由光纖分別連接計算節點中的服務器。輔助存儲通過管理網絡與各節點通信。用戶可以通過公共網絡，使用VNC連接虛擬機，管理移動醫療服務。如圖3所示：

根據設計選購服務器硬件。現有一臺閑置的塔式服務器，一臺IBM 3650機架服務器，存儲和計算能力不能達到所設計的標準，添置另外一臺計算服務器，一臺存儲服務器，一臺千兆交換機。

需要運行10臺以上的虛擬機作為移動醫療服務器使用，每臺服務器有1T的存儲空間，每個服務器支持1千以上用戶連接。選型如表1：

2 應用實例

創建2.1GHz * 3核處理器、4G內存、100G存儲的虛擬機作為醫療大數據系統的計算服務器。安裝Linux系統，使用開源大數據軟件WEKA作為數據挖掘工具。服務器能夠提供總共6.3GHz的計算能力，如果不足可以改變方案添加CPU。如圖4，使用VNC連接虛擬機。

創建2.1GHz * 2核處理器、4G內存、200G存儲的虛擬機作為移動醫療服務的網頁服務器。安裝Linux系統，使用LAMP作為網頁服務器環境。圖5是外網通過端口映射登陸網頁服務器網頁。

3 小結

隨著移動醫療的發展，越來越的關注點將放在移動醫療服務的部署上。而私有云平臺快速部署、統一管理、靈活配置的特點正好符合移動醫療服務的要求。在將來云平臺與移動醫療的結合將越來越緊密。

【參考文獻】

[1]秦延斌，夏書劍. 基于私有云的移動醫療[J].科技信息，2012 （7）：202-202.

[2]Sun Y， Wang N， Guo X， et al. Understanding the acceptance of mobile health services： a comparison and integration of alternative models[J]. Journal of Electronic Commerce Research， 2013， 14（2）： 183-200.

[3]呂美丹，祝錫永，傅慧，等.基于 GAE 云計算的區域移動醫療服務平臺[J].計算機系統應用，2013（6）：29-33.

[責任編輯：楊玉潔]