幾種醫(yī)療設(shè)備系統(tǒng)備份工具的應(yīng)用研究

朱偉，嚴(yán)郁，邵勤，劉健，肖富男，王祖銘

南京中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院（江蘇省中醫(yī)院） 設(shè)備處，江蘇 南京 210029

幾種醫(yī)療設(shè)備系統(tǒng)備份工具的應(yīng)用研究

朱偉，嚴(yán)郁，邵勤，劉健，肖富男，王祖銘

南京中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院（江蘇省中醫(yī)院） 設(shè)備處，江蘇 南京 210029

為保證醫(yī)療設(shè)備系統(tǒng)及應(yīng)用的穩(wěn)定運(yùn)行，方便工程師選擇合適的備份工具，為醫(yī)院節(jié)約維修經(jīng)費(fèi)。本文根據(jù)醫(yī)療設(shè)備的系統(tǒng)、文件類(lèi)型及備份速度，對(duì)GHOST、Acronis、DiskGenius、WinHex、DDCOPY、硬盤(pán)拷貝機(jī)等工具進(jìn)行橫向?qū)Ρ确治銎鋬?yōu)劣。根據(jù)實(shí)際使用情況及工作經(jīng)驗(yàn)，Windows環(huán)境下推薦使用GHOST、Acronis；非Windows環(huán)境推薦使用硬盤(pán)拷貝機(jī)。

系統(tǒng)備份；Windows系統(tǒng)；扇區(qū)備份；通用型硬件系統(tǒng)傳送器；硬盤(pán)拷貝機(jī)

引言

近30年，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，現(xiàn)代醫(yī)療設(shè)備已不再是單個(gè)且功能單一的設(shè)備，而是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為中心，集數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、診斷報(bào)告和治療為一體的綜合系統(tǒng)。醫(yī)療設(shè)備工作站與普通計(jì)算機(jī)在硬件上差別不大，僅增加了若干個(gè)拓展板卡以實(shí)現(xiàn)與醫(yī)療設(shè)備的通訊與控制等功能[1]，主要差別集中在軟件方面，安裝了后者所沒(méi)有的專(zhuān)用軟件，如應(yīng)用、控制、分析或處理軟件等。專(zhuān)用軟件的最大特點(diǎn)是專(zhuān)屬性強(qiáng)，除了原廠(chǎng)，市面上幾乎找不到。保證工作站操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序穩(wěn)定運(yùn)行是醫(yī)療設(shè)備正常工作的前提條件，一旦出現(xiàn)故障，輕則系統(tǒng)死機(jī)，操作暫時(shí)失控，病人資料丟失；重則機(jī)器無(wú)法開(kāi)機(jī)，資料盡失[2-3]。因此，及時(shí)對(duì)工作站系統(tǒng)備份顯得特別重要。為方便工程師選擇合適的備份工具，本文根據(jù)醫(yī)療設(shè)備的系統(tǒng)、文件類(lèi)型及備份速度，詳細(xì)對(duì)醫(yī)療設(shè)備系統(tǒng)備份的幾種工具進(jìn)行橫向?qū)Ρ确治銎鋬?yōu)劣。醫(yī)工同行可根據(jù)設(shè)備實(shí)際情況選擇合適的備份工具，從而達(dá)到為醫(yī)院節(jié)約維修經(jīng)費(fèi)的目的。

1 醫(yī)療設(shè)備操作系統(tǒng)介紹

目前用于醫(yī)療設(shè)備的計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)主要分為兩大類(lèi)：Windows操作系統(tǒng)和UNIX操作系統(tǒng)。Windows系統(tǒng)是微軟公司開(kāi)發(fā)的，世界上最通用的操作系統(tǒng)，包括早期的DOS、Win 9X、Win 2000、Win NT，以及近期的Win XP、Win 7操作系統(tǒng)，目前市面上90%以上的醫(yī)療設(shè)備采用Win XP或Win 7系統(tǒng)，如中央監(jiān)護(hù)儀工作站、經(jīng)顱多普勒、功能檢查設(shè)備等，目前很多大型影像設(shè)備也采用Windows系統(tǒng)。UNIX系統(tǒng)是貝爾實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)的，是一個(gè)強(qiáng)大的多用戶(hù)、多任務(wù)、多進(jìn)程的性能穩(wěn)定且安全性高的系統(tǒng)，類(lèi)Unix系統(tǒng)包括 AIX、Linux、Solaris、Xenix、IRIX、HPUX、FreeBSD等系統(tǒng)[4-5]。UNIX廣泛應(yīng)用于硬件配置較高且系統(tǒng)需要運(yùn)行相當(dāng)穩(wěn)定的大型醫(yī)療設(shè)備系統(tǒng)中，如超聲、CT、發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層掃描儀（Emission Computed Tomography，ECT）、直線(xiàn)加速器、MR等設(shè)備或工作站等。

醫(yī)療設(shè)備工作站最常見(jiàn)的故障是應(yīng)用軟件故障和硬盤(pán)故障。軟件故障出現(xiàn)頻率較高，多是由于誤操作、軟件Bug或其他原因造成的操作系統(tǒng)崩潰或應(yīng)用程序文件丟失，導(dǎo)致機(jī)器無(wú)法正常運(yùn)行，可通過(guò)恢復(fù)系統(tǒng)使機(jī)器正常運(yùn)行。硬盤(pán)故障比較少見(jiàn)，目前醫(yī)療設(shè)備所配備的硬盤(pán)基本都是機(jī)械硬盤(pán)，精密度高，很難損壞。一般只有在工作時(shí)發(fā)生較大震動(dòng)才可能造成磁頭與盤(pán)片撞擊而導(dǎo)致?lián)p壞[6]。硬盤(pán)損壞的結(jié)果是致命的，將直接導(dǎo)致設(shè)備無(wú)法工作及數(shù)據(jù)盡失。

硬盤(pán)包括主引導(dǎo)區(qū)及邏輯分區(qū)。主引導(dǎo)區(qū)位于整個(gè)硬盤(pán)的0磁頭0柱面1扇區(qū)，是獨(dú)立的，對(duì)應(yīng)硬盤(pán)的第一個(gè)分區(qū)，也就是所說(shuō)的C盤(pán)，主要用于存放操作系統(tǒng)，是硬盤(pán)最重要也是最脆弱的部分。邏輯分區(qū)是硬盤(pán)其他分區(qū)，主要用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。硬盤(pán)啟動(dòng)時(shí)首先要讀取引導(dǎo)區(qū)數(shù)據(jù)，因此引導(dǎo)區(qū)讀取次數(shù)最多，最容易引起物理故障，同時(shí)硬盤(pán)引導(dǎo)區(qū)也是計(jì)算機(jī)病毒經(jīng)常攻擊的部位[7]。醫(yī)療設(shè)備系統(tǒng)備份主要是對(duì)主引導(dǎo)區(qū)備份。目前備份方法包括按文件備份和按扇區(qū)備份，備份工具包括面向通用型硬件系統(tǒng) 傳 送 器（General Hardware Oriented Software Transfer，GHOST）、Acronis、DiskGenius、WinHex、DDCOPY、 硬盤(pán)拷貝機(jī)等，下面進(jìn)行分別進(jìn)行詳細(xì)探討。

2 系統(tǒng)備份方法及工具

2.1 備份方法

（1） 按文件備份。按文件備份是指在文件系統(tǒng)被識(shí)別后，只按文件的方式逐個(gè)將文件（文件的扇區(qū)不連續(xù)）提取到目標(biāo)設(shè)備上，不提取非文件數(shù)據(jù)。備份的數(shù)據(jù)量取決于源盤(pán)文件總和，文件越多，需要轉(zhuǎn)移的數(shù)據(jù)就越多[8]。另外，以文件備份的方式在源與目標(biāo)的物理位置上并不一一對(duì)應(yīng)，就像從源盤(pán)把所有文件拷貝進(jìn)目標(biāo)設(shè)備一樣，源盤(pán)的文件組織方式、物理排序、空間占用上也不必與目標(biāo)設(shè)備相同，更不會(huì)把磁盤(pán)里的自由空間轉(zhuǎn)移過(guò)去。

（2）按扇區(qū)備份。按扇區(qū)備份，又稱(chēng)按位備份，與文件系統(tǒng)無(wú)關(guān)，將源分區(qū)（卷）的所有扇區(qū)按從頭到尾的順序備份到鏡像文件中, 而不判斷扇區(qū)中是否存在有效數(shù)據(jù)[9]。數(shù)據(jù)源是什么樣子、有多大，目標(biāo)就是什么樣子，就有多大。即使沒(méi)有分區(qū)、或者無(wú)法識(shí)別的分區(qū)，或者分區(qū)邏輯結(jié)構(gòu)有錯(cuò)誤，都可以完整的（包括邏輯錯(cuò)誤）一起備份到目標(biāo)設(shè)備上。此方式會(huì)備份大量的無(wú)用數(shù)據(jù)，適用于有特殊需要的情況，因?yàn)橐獋浞莸臄?shù)據(jù)量大，所以速度慢。此外，在將來(lái)恢復(fù)時(shí)只能恢復(fù)到源分區(qū)，或與源分區(qū)大小完全相同（也可以比源分區(qū)大）的其它分區(qū)。

2.2 備份工具

2.2.1 GHOST

GHOST是最典型的按文件備份的工具，GHOST是美國(guó)Symantec公司推出的一款Windows/DOS環(huán)境下的硬盤(pán)備份還原工具，可實(shí)現(xiàn)文件配置表（File Allocation Table，F(xiàn)AT）l6、FAT32、新技術(shù)文件系統(tǒng)（New Technology File System，NTFS）等多種硬盤(pán)格式的分區(qū)，可完整而快速地將分區(qū)或硬盤(pán)直接備份，最新版本為Ghost11.5[10]。只要硬盤(pán)沒(méi)有損壞，所有安裝Windows/DOS的醫(yī)療設(shè)備均可使用GHOST進(jìn)行備份。作者已使用此方法將我院幾乎所有Windows系統(tǒng)的大型設(shè)備做了備份。具體備份步驟如下：① 將WINPE安裝進(jìn)U盤(pán)，進(jìn)入BIOS選擇U盤(pán)啟動(dòng)，進(jìn)入GHOST程序，按Local—Partition—Image步驟，彈出硬盤(pán)選擇窗口，開(kāi)始分區(qū)備份操作；② 選擇源分區(qū)、鏡像文件的存儲(chǔ)、選擇壓縮方式GHOST開(kāi)始制作并保存鏡像文件，完成備份。

GHOST方便易用，已成為工程師維護(hù)設(shè)備的必備工具。但缺點(diǎn)很多，GHOST不對(duì)自由空間做備份，而且必須是所能識(shí)別的文件系統(tǒng)，不支持JFS、VXFS等特殊的文件系統(tǒng)，也無(wú)法備份非MBR類(lèi)分區(qū)表管理的硬盤(pán)數(shù)據(jù)。此外，對(duì)帶有密碼狗、磁盤(pán)加密等多種加密技術(shù)的硬盤(pán)，或采用非WINDOWS操作系統(tǒng)的硬盤(pán)均不可拷貝，甚至連盤(pán)都不認(rèn)[11]。

2.2.2 Acronis True Image

一款功能十分強(qiáng)大的用于操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)全面?zhèn)浞菖c恢復(fù)的軟件，與Windows完全兼容，所有的工作都可以在Windows環(huán)境下完成，不需要切換到DOS命令行執(zhí)行。該軟件可以利用CPU多核心和多線(xiàn)程（GHOST基于命令行，只能單核，而且壓縮速度慢），充分發(fā)揮硬件性能，在壓縮速度和壓縮率上比GHOST快很多[12]。

此外，Acronis可以在硬盤(pán)上開(kāi)辟一塊用于保存?zhèn)浞菸募拿麨椤癆cronis隱藏區(qū)”的隱藏分區(qū)，這個(gè)分區(qū)無(wú)法直接看到，而且一般的病毒也傷害不到，甚至格式化也傷害不到。只有在運(yùn)行恢復(fù)程序的時(shí)候（Windows下按F11，或用PE或光盤(pán)引導(dǎo)）才可以看見(jiàn)，最大可能的避免了備份文件被無(wú)意刪除或者病毒破壞。只要硬盤(pán)不是發(fā)生了物理上的故障，都可以恢復(fù)，且備份恢復(fù)速度極快。

2.2.3 Win Hex

一款以通用16進(jìn)制編輯器為核心工具，可在Windows、UNIX環(huán)境下運(yùn)行，可以用來(lái)檢查和修復(fù)各種文件、恢復(fù)刪除文件、硬盤(pán)損壞造成的數(shù)據(jù)丟失等，極其強(qiáng)大。WinHex備份（鏡像）硬盤(pán)數(shù)據(jù)也采用的是對(duì)扇區(qū)進(jìn)行拷貝[13]。

2.2.4 DiskGenius

一款Windows環(huán)境下的專(zhuān)業(yè)級(jí)的系統(tǒng)備份與還原、分區(qū)管理及數(shù)據(jù)恢復(fù)軟件。系統(tǒng)備份支持按文件備份，也支持按扇區(qū)備份，支持分區(qū)備份、分區(qū)還原、分區(qū)復(fù)制、磁盤(pán)復(fù)制等，F(xiàn)AT12、FAT16、FAT32、NTFS等文件系統(tǒng)[14]。

2.2.5 DDCOPY

DDCOPY是一款專(zhuān)業(yè)的硬盤(pán)對(duì)拷工具，在Windows環(huán)境下的DOS模式運(yùn)行，支持支持電子集成驅(qū)動(dòng)器（Integrated Drive Electronics，IDE），增強(qiáng)性IDE，小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口等硬盤(pán)。通過(guò)對(duì)硬盤(pán)物理扇區(qū)的讀寫(xiě)，實(shí)現(xiàn)多個(gè)硬盤(pán)之間的完全復(fù)制，與硬盤(pán)或分區(qū)所使用的文件系統(tǒng)無(wú)關(guān)。采用這種方式拷貝的硬盤(pán)，如果源盤(pán)與目標(biāo)盤(pán)容量相同，可以作到?jīng)]有任何數(shù)據(jù)差別；如果源盤(pán)與目標(biāo)盤(pán)型號(hào)不相同的話(huà)，則以容量較小的硬盤(pán)為準(zhǔn)[15]。

2.2.6 硬盤(pán)拷貝機(jī)

硬盤(pán)拷貝機(jī)是指對(duì)硬盤(pán)進(jìn)行完全復(fù)制，將硬盤(pán)所有數(shù)據(jù)通過(guò)物理復(fù)制的方式進(jìn)行備份。可以完全脫離計(jì)算機(jī)使用，直接連接硬盤(pán)的IDE或串行高級(jí)技術(shù)附件接口，只要設(shè)置好源盤(pán)及目標(biāo)盤(pán)即可進(jìn)行全盤(pán)復(fù)制[16]。常規(guī)的拷貝方式包括：硬盤(pán)到硬盤(pán)，分區(qū)到分區(qū)，硬盤(pán)到分區(qū)，分區(qū)到硬盤(pán)，硬盤(pán)到文件，分區(qū)到文件等方式。我院使用的硬盤(pán)拷貝機(jī)是ORICO 6828US3-C拷貝機(jī)，價(jià)格便宜，全盤(pán)拷貝速度為6000 M/min，速度較快。硬盤(pán)拷貝最好使用容量相同的硬盤(pán)，如實(shí)在沒(méi)有可使用容量大于被拷貝硬盤(pán)容量的硬盤(pán)。

2.3 幾種備份工具對(duì)比研究

以上幾種備份工具均廣泛使用，最流行的是GHOST。GHOST對(duì)不加密或簡(jiǎn)單加密的Windows/DOS系統(tǒng)備份基本是通用的，很多專(zhuān)家和同行都宣揚(yáng)用各種版本的GHOST，缺點(diǎn)是在UNIX環(huán)境下不可用。Acronis 是最近幾年被廣泛使用的備份工具，備份思路和GHOST類(lèi)似，但更強(qiáng)大，且速度更快，已有不少?gòu)S家工程師向作者推薦過(guò)。Win Hex、DiskGenius均可按文件備份，也可按扇區(qū)備份的軟件，操作簡(jiǎn)單，備份速度一般，不推薦使用。DDCOPY和硬盤(pán)拷貝機(jī)是硬盤(pán)對(duì)拷工具，DDCOPY是本地硬盤(pán)拷貝，速度比較慢，硬盤(pán)拷貝機(jī)是脫離計(jì)算機(jī)使用，備份速度極快，缺點(diǎn)是成本高，備份一臺(tái)機(jī)器需要一塊硬盤(pán)，而不是像其他備份工具可直接存放在移動(dòng)硬盤(pán)或制作啟動(dòng)光盤(pán)。硬盤(pán)對(duì)拷技術(shù)特別適用在大型影像設(shè)備上，一旦機(jī)器系統(tǒng)無(wú)法啟動(dòng)，更換硬盤(pán)即可，效率高，不影響臨床工作。幾種工具的性能對(duì)比，見(jiàn)表1。

表1 幾種備份工具對(duì)比

3 結(jié)論

根據(jù)實(shí)際使用情況及工作經(jīng)驗(yàn)，Window環(huán)境下推薦使用GHOST、Acronis，工程師可將系統(tǒng)備份在邏輯分區(qū)。為保險(xiǎn)起見(jiàn)，可再將備份拷貝到移動(dòng)硬盤(pán)，或刻錄光盤(pán)制作成啟動(dòng)盤(pán)。一旦系統(tǒng)崩潰或硬盤(pán)損壞，工程師可通過(guò)PE或光盤(pán)啟動(dòng)的方式來(lái)恢復(fù)系統(tǒng)及軟件。對(duì)于使用UNIX系統(tǒng)的大型影像設(shè)備，考慮設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性及安全性，推薦使用硬盤(pán)拷貝機(jī)，直接拷貝一塊硬盤(pán)，一旦機(jī)器軟件出了軟件故障或無(wú)法進(jìn)入系統(tǒng)，更換硬盤(pán)即可，效率更高。作者曾使用硬盤(pán)拷貝機(jī)成功修復(fù)了飛利浦ECT的UNIX系統(tǒng)，為醫(yī)院節(jié)省了近10萬(wàn)元的維修費(fèi)。

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Application and Research of Several System Backup Tools in Medical Equipment

ZHU Wei, YAN Yu, SHAO Qin, LIU Jian, XIAO Funan, WANG Zuming
Department of Equipment, Affiliated Hospital of Nanjing University of TCM (Jiangsu Province Hospital of TCM), Nanjing Jiangsu 210029, China

To ensure the stable operation and application of the medical equipment system, so as to facilitate the engineer to choose the right backup tool, and to save maintenance funds of the hospital. Based on the system settings, the file type and the backup speed of the medical equipment, a further horizontal comparison among GHOST, Acronis, DiskGenius, WinHex, DDCOPY, DE-Demi and other tools was conducted in this paper. According to the practice and experience, Acronis and GHOST are recommended in Windows system; DE-Demi is recommended in non-Window system.

system backup; Windows system; backup sector; general hardware oriented software transfer (GHOST); DE-Demi

TP309.3

C

10.3969/j.issn.1674-1633.2017.11.038

1674-1633(2017)11-0147-03

2016-08-26

2017-09-04

嚴(yán)郁，高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)橹悄芊?wù)。

通訊作者郵箱：yanyucan@126.com

本文編輯 王婷