基于Rose的雙機熱備在醫院數據中心的應用

● 張 強 /文

基于Rose的雙機熱備在醫院數據中心的應用

● 張 強 /文

雙機熱備技術主要是解決由于服務器故障所導致的醫院信息系統癱瘓問題。

近幾年，醫院的信息化建設快速發展，取得了顯著的成效。快速發展的浪潮，帶給醫院本身的是信息系統數量的增加和硬件設備的不斷添置。醫院醫療業務的開展對信息系統的依賴越來越大，這就對信息系統的穩定持續性提出了相應要求。但是，由于數據中心的軟硬件設備在使用過程中都會不可避免的出現問題，一旦出現比較大的故障，不僅會給醫院業務的正常開展帶來不可估量的損失，同時硬件的宕機所造成的損失甚至超過系統的直接購買成本！如何最大限度地避免或者減少由于設備故障給醫院帶來的業務中斷，以及盡可能地減少計劃內外的停機成為了醫院信息科管理人員需要首先面對的問題。雖然，解決這些問題的方法有很多，可是較為穩定也是應用最廣的是雙機熱備技術，它主要解決的是由于服務器故障所導致的醫院信息系統癱瘓問題，其能夠在較短的時間內恢復信息系統的正常運行，保證醫院臨床業務的正常開展。

雙機熱備的定義

雙機熱備簡單的說就是將中心服務器安裝成互為備份的兩臺服務器，在同一時間內只有其中的一臺服務器工作。當其中工作著的一臺服務器出現故障而無法啟動時，另一臺備份服務器通過使用雙機軟件會迅速的自動啟動并接管相應工作（接管工作通常需要幾分鐘），從而保證整個網絡系統的正常運行。雙機熱備的工作機制即為整個網絡系統的中心服務器提供了一種故障自動恢復能力。通常所說的雙機熱備有廣義和狹義兩種意義。

從廣義上看，雙機熱備(雙機容錯)就是使用兩臺服務器，互為備份，且共同執行同一服務。當一臺服務器宕機時，另一臺服務器承擔服務任務，從而在不需要人為干預的情況下，自動提供穩定而且持續的服務。雙機熱備中的備用服務器處理了在主服務器宕機時服務不中斷的問題?？墒窃趯嶋H環境中，一般采用2臺服務器的情況較少，各家醫院采用的為服務器集群，采用共享存儲設備的方式實現熱備。但在某些特殊情況下，也可以僅用兩臺服務器實現雙機熱備，但是需要通過專門的雙機或集群軟件。

從狹義上看，雙機熱備特指基于active/standby方式的服務器熱備。服務器數據包括數據庫數據同時往兩臺或多臺服務器寫，或者共享同一個存儲。在同一時間內只有一臺服務器運行。當其中主服務器出現宕機無法正常工作時，另一臺備用服務器會通過雙機軟件的診測(一般是通過心跳診斷)將standby機器激活，保證應用系統在短時間內恢復正常工作。

雙機熱備在醫院信息中心使用的重要性

醫院的信息科（處）雖然隸屬于行政后勤科室，但其重要性和價值不次于其它臨床科室。而信息科所管轄的數據中心的安全運行更是信息科工作的重中之重。數據中心里的相關硬件上不間斷運行著醫院所有臨床的核心業務（HIS、LIS、PACS等）。因此，選用何種硬件架構可以保證信息系統安全且可靠的運行，就顯得十分必要。

對于信息科的硬件維護人員來說，服務器出現宕機一般是最嚴重的問題，因為服務器出現宕機的原因有很多，例如服務器硬件本身的故障，操作系統故障或者軟件故障等等。當服務器出現故障時，要首先定位故障，確定是哪個原因造成的服務器故障，定位故障原因后，才能采用相應的方法去處理故障。而發現故障，定位故障，處理故障，排除故障都需要時間，這個過程中少則幾十分鐘，多則幾個小時，或者更長，對醫院所造成的損失是難以估量的。這時，采用雙機熱備技術就對因服務器宕機所造成的業務中斷就起著關鍵作用。采用雙機熱備技術本質上就是要來避免長時間的服務中斷，保證系統長期且可靠的服務。而決定是否使用雙機熱備技術，主要是要分析醫院本身系統的重要性以及對服務中斷的容忍程度，以此決定是否使用雙機熱備技術。

在雙機熱備技術中，主機和備機的工作接管是有一個切換過程，這個切換過程可能是幾分鐘左右。在切換過程中，服務在短時間內是中斷的?？墒钱斍袚Q完成后，服務將很快恢復正常。由此可得，雙機熱備不是無縫、不中斷的，可它能夠保障在服務器出現宕機時，在無需人工的干預下，服務器能快速恢復正常服務，從而使業務不致受到影響。而如果沒有采用雙機熱備技術，則一旦出現服務器宕機，可能會出現幾個小時的服務中斷，對業務的影響就可能是雪上加霜。另外，有一點需要特別指出，即服務器的宕機與存儲設備、交換機的故障不同。原因在于服務器技術的集成度比交換機、存儲等設備要密集，且復雜程度高，因其既包括硬件、操作系統、同時還有應用軟件系統等系統。不僅服務器硬件故障可能引起服務中斷，而且軟件或程序方面的問題同樣可以導致服務器不能正常工作。另外，雖然目前很多服務器都具有防護措施例如磁盤陣列（RAID）、數據備份等可以很大程度上的保護醫院數據，可卻無法替代雙機熱備作用。

雙機熱備軟件的選擇

目前常用的雙機熱備軟件有國外 的 Rose HA、NEC ExpressCluster和微軟MSCS等品牌以及國產的REYUN HA、mirror，REYUN HA等。根據調查，我院決定采用Rose HA作為雙機備份軟件，Rose HA是美國ROSE數據公司的新一代雙機熱備（高可用性）軟件，其優勢在于其具有友好的界面、靈活的Active-Active 模式和Active-Standby 模式、支持多條心跳、網絡、存儲、應用高可靠性、豐富的附加功能等特點。

基于Rose的雙機熱備在醫院的應用

通過和其它醫院信息科同行以及有關系統集成商的交流后，考慮到本院實際情況，決定采用共享存儲的方式來構建硬件平臺。其中相關的硬件為采用2臺IBM X3860X6和1臺IBM V3500存儲設備，并利用雙機軟件（Rose HA）實現兩臺服務器的雙機熱備方式。

兩臺IBM X3860X6的服務器采用2顆

Intel(R)Xeon(R) Processor E7-4809V2，32GB DDR3 內 存，3塊（單塊容量300GB，轉速10K RPM）硬盤，雙千兆網卡，2塊HBA光纖卡，服務器內置的千兆網卡通過千兆雙絞線連接到交換機的千兆模塊上。服務器上預安裝的操作系統為Windows Server 2008企業版。

IBM V3500存儲設備采用雙控制器，容量為5TB（5塊1TB的硬盤）SAS 盤，硬盤轉速為7200轉。

雙控雙環路測試

前期各項連接測試暢通之后，要進行服務器與存儲的雙控雙環路測試。首先將磁盤陣列的硬盤先后掛載到兩臺服務器，即使用命 令 #mount/dev/sdb5/mnt/oradata?？梢钥吹酱疟P陣列的數據。

我們先將服務器編號為服務器1號和服務器2號，在1號服務器上使用命令#tail-f/var/log/messages進行雙控雙環路測試。將連接1號服務器上的板卡HBA0和存儲控制器上的DS1的光纖跳線拔掉，我們就可看到，控制由HBA0切換到1號服務器上的另一塊板卡HBA1上，同時可以讀寫磁盤陣列上的數據；將連接1號服務器上的板卡HBA1和存儲控制器上的DS3的光纖跳線拔掉，控制仍在HBA0上，仍可以讀寫陣列上的數據。同理，在2號服務器上也做同樣的測試。

而雙控測試則是要測試存儲的控制器。將存儲控制器A上的DS1和DS2上的光線跳線同時拔掉，發現可以讀寫數據。然后，再將存儲控制器B上的DS3和DS4上的光線跳線同時拔掉，仍可以讀寫數據。這樣，就順利通過了磁盤陣列的雙控測試。

調試安裝ROSE HA

經過前面的雙控雙環路測試成功后，并成功在2臺服務器上安裝oracle 11g后，接下來，我們需要安裝雙機軟件Rose Ha，根據操作手冊，按照安裝步驟，完成軟件的安裝。這里我們設定了虛擬的IP地址，即192.168.1.21。這個虛擬地址直接指向1號服務器，當1號服務器故障后，會立即指向2號服務器。同時，在Rose中，模擬1號服務器宕機，2號服務器通過Rose會直接take over相關應用服務。同理，模擬2號服務器宕機,1號服務器順利接管服務。

經過之前硬件設備的搭建和安裝測試，我們順利完成了此次項目。

但是，這種方案也同樣存在著問題，雖然可以保障單臺服務器出現故障后，通過雙機軟件，系統自動跳轉到備用服務器上?？墒牵坏┐鎯υO備出現故障，即使是存儲設備的單點故障，醫院業務的運行還是會受到很大影響。因此，更為穩妥的方案是采用全冗余方式，即為雙機雙存儲，兩臺存儲互為備份，這樣就可以保障醫院系統業務持續且穩定的運行。

（作者單位：江蘇民政康復醫院信息科）