醫(yī)療行業(yè)信息系統(tǒng)文件備份與恢復(fù)的分析

元溢凌 龐子軒 韓俗

摘要：隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，國(guó)內(nèi)越來(lái)越多的醫(yī)院正加速實(shí)施基于信息化平臺(tái)、HIS系統(tǒng)等的整體建設(shè)，以提高醫(yī)院的服務(wù)水平與核心競(jìng)爭(zhēng)力。本文基于四川大學(xué)華西第四醫(yī)院數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)際案例，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)備份策略進(jìn)行分析，推薦備份策略，并介紹一款開源的跨平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)備份工具bacula，提供基于企業(yè)級(jí)的C/S的備份解決方案，另基于Windows平臺(tái)搭建rsync同步工具，提供實(shí)時(shí)同步重要文件數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)，為醫(yī)療行業(yè)信息系統(tǒng)建設(shè)提供參考。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)備份;數(shù)據(jù)恢復(fù);信息化平臺(tái)

中圖分類號(hào)：TP399 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2020.17.003

文章編號(hào)：1006-1959（2020）17-0010-05

Abstract：With the rapid development of information technology， more and more hospitals in China are accelerating the implementation of overall construction based on information platforms and HIS systems to improve the service level and core competitiveness of hospitals. Based on the actual case of the data backup system design of West China Fourth Hospital of Sichuan University， this paper analyzes the data backup strategy， recommends the backup strategy， and introduces an open source cross-platform network backup tool bacula， which provides enterprise-level C/S Backup solution， and build an rsync synchronization tool based on the Windows platform to provide a basis for real-time synchronization of important file data， and provide a reference for the construction of information systems in the medical industry.

Key words：Data backup;Data recovery;Information platform

隨著計(jì)算機(jī)的普及和信息技術(shù)的進(jìn)步，數(shù)據(jù)安全的重要性日趨明顯，尤其在醫(yī)療行業(yè)，不僅要求數(shù)據(jù)的完整性，還要求數(shù)據(jù)的時(shí)效性，任何人為錯(cuò)誤、硬盤損壞、電腦病毒、斷電或是自然災(zāi)害等都有可能造成數(shù)據(jù)的丟失，只有進(jìn)行了必要和科學(xué)的備份，在數(shù)據(jù)資源系統(tǒng)發(fā)生損毀丟失后才能夠提供恢復(fù)的依據(jù)，而合理的備份策略是簡(jiǎn)捷、有效地恢復(fù)整個(gè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)[1]。華西第四醫(yī)院經(jīng)過(guò)數(shù)年的信息化建設(shè)，HIS、PACS、LIS、EMR、HERP等各種信息系統(tǒng)陸續(xù)上線，數(shù)據(jù)體量不斷增加，大量重要數(shù)據(jù)以多種形式分布于不同的信息系統(tǒng)之中，這些數(shù)據(jù)可分為兩大類，分別為基于數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和基于文件的數(shù)據(jù)。本文主要針對(duì)文件類型的數(shù)據(jù)備份與數(shù)據(jù)恢復(fù)進(jìn)行分析，以期為醫(yī)療信息化建設(shè)中的數(shù)據(jù)安全提供一個(gè)應(yīng)用層面的解決方案。

1備份方式

1.1完全備份 ?完全備份是對(duì)所有數(shù)據(jù)元素的備份，是任何備份的起點(diǎn)，增量備份和差異備份都是以完全備份作為參照的。特點(diǎn)是備份的數(shù)據(jù)大部分都是重復(fù)的，會(huì)占用大量的存儲(chǔ)空間，在拷貝期間，為了保證數(shù)據(jù)的完整性和一致性，不可以對(duì)原文件進(jìn)行寫操作。備份所需時(shí)間最長(zhǎng)但恢復(fù)較容易，只需最近的一次備份[2]。

1.2增量備份 ?由于完全備份存在數(shù)據(jù)冗余缺點(diǎn)，如果每次都進(jìn)行完整的數(shù)據(jù)備份，備份恢復(fù)將耗費(fèi)大量時(shí)間，而且需要為進(jìn)行數(shù)據(jù)備份而專門停止業(yè)務(wù)服務(wù)。與完全備份相比，增量備份只備份與完全備份相比較增加或被修改的部分，這種方法使用的存儲(chǔ)空間少，所需的時(shí)間短[3]。

1.3差異備份 ?差異備份可以看作是完全備份和增量備份的折中方案，它針對(duì)上一次成功的完全備份，僅對(duì)完全備份以后發(fā)生變化的數(shù)據(jù)進(jìn)行備份。比起增量備份，差異備份速度更快，所需的存儲(chǔ)設(shè)備少，缺點(diǎn)是需要更多存儲(chǔ)空間和更長(zhǎng)的時(shí)間[4]。

1.4安全有效的備份策略 ?由于完全備份、增量備份、差異備份各有優(yōu)缺點(diǎn)，一般采用3種備份方式協(xié)作的工作模式來(lái)部署備份計(jì)劃，從時(shí)間點(diǎn)A完成一次完全備份，在經(jīng)歷相對(duì)較長(zhǎng)的一段時(shí)間后，在時(shí)間點(diǎn)E再完成第2次完全備份。為了保證兩次完全備份之間不產(chǎn)生相對(duì)較多的增量備份，在增量備份達(dá)到一定數(shù)量時(shí)完成一次差異備份[5]。這樣的備份模式兼顧備份的有效性、系統(tǒng)的可用性，占用的計(jì)算資源又相對(duì)較少，且恢復(fù)數(shù)據(jù)的方式相對(duì)簡(jiǎn)單，還可以將數(shù)據(jù)恢復(fù)至任意的備份時(shí)間點(diǎn)[6]，見圖1。

2搭建Bacula備份系統(tǒng)

以Bacula為工具，在網(wǎng)絡(luò)中搭建備份服務(wù)器，完成Windows 32、Windows 64、Linux系統(tǒng)下的文件定時(shí)備份，并恢復(fù)備份的數(shù)據(jù)。

2.1 Bacula介紹 ?Bacula是一款可媲美商業(yè)備份軟件的開源跨平臺(tái)備份軟件，它采用模塊化設(shè)計(jì)，基于C/S架構(gòu)，可以將多臺(tái)服務(wù)器中的數(shù)據(jù)備份到任意一個(gè)或多個(gè)遠(yuǎn)程主機(jī)上[6]。Bacula由Director Daemon（DIR）、Storage Daemon（SD）、File Daemon（FD）、Console（管理控制臺(tái)）、Monitor（進(jìn)程監(jiān)控端）等5個(gè)部分組成[7]。

2.2環(huán)境介紹 ?在醫(yī)院內(nèi)網(wǎng)搭建一臺(tái)Centos6.8安裝bacula-7.0.4，作為備份的服務(wù)器端。體檢登記電腦的D盤存儲(chǔ)著體檢人員的照片文件;病案掃描服務(wù)器上的E盤保存著病案掃描文件;內(nèi)網(wǎng)Nagios服務(wù)器/usr/local/nagios/etc/目錄下保存著監(jiān)控的配置文件。在這些服務(wù)器上部署bacula-fd，將以上目錄中的文件定期備份到Bacula服務(wù)器上，見圖2。

2.3 DIR配置 ?DIR端的配置文件默認(rèn)存儲(chǔ)在/usr/local/bacula/etc/bacula-dir.conf中。理解配置文件bacula-dir.conf是從Job對(duì)象的定義開始的，每個(gè)備份任務(wù)都會(huì)對(duì)應(yīng)到一個(gè)Job的定義。由于多個(gè)Job可能會(huì)有一定的共性，可以將具有共性的Job屬性定義成一個(gè)JobDefs對(duì)象，供Job調(diào)用。在Job的定義中，主要涉及備份的FD、計(jì)劃任務(wù)、存儲(chǔ)等相關(guān)信息的定義，而這些信息的定義，一般通過(guò)Client、FileSet、Schedule、Storage、Pool、Message等對(duì)象定義，其詳細(xì)信息見表1。

2.3.1 Client的定義 ? Client是定義需要備份的目錄，本實(shí)驗(yàn)環(huán)境中見圖3。圖中省略了Password屬性的配置，每個(gè)Client里面Password的配置要和對(duì)應(yīng)的FD。

2.3.2 FileSet的定義 ?FileSet是定義需要備份的目錄，體檢登記的XP系統(tǒng)備份D盤，病案掃描Win2008R2服務(wù)器備份E盤，Centos備份nagios配置目錄，具體配置見圖4。

2.3.3 Schedule的定義 ?本實(shí)驗(yàn)環(huán)境中定義在每周五的1點(diǎn)5分執(zhí)行完全備份，每天晚上0點(diǎn)進(jìn)行差異備份、每個(gè)小時(shí)增量備份，具體配置見圖5。

2.3.4 Storage的定義 ?Storage定義備份文件存儲(chǔ)的SD信息，即將備份的文件寫入SD，具體Storage配置見圖6。

2.3.5 Pool的定義 ?Pool定義備份文件存儲(chǔ)格式、大小、任務(wù)容量、回收屬性等，具體配置見圖7。

2.3.6定義Restore任務(wù) ?對(duì)于linux、windows不同的平臺(tái)，由于路徑方式的不同，需要定義不同的恢復(fù)任務(wù)，這里分別配置Windows平臺(tái)的恢復(fù)目錄為E：/baculaRestoreDir。Linux系統(tǒng)恢復(fù)目錄為/tmp/bacula-restores，具體配置見圖8。

2.4 SD配置 ?SD主要是bacula備份架構(gòu)中存儲(chǔ)端配置，是定義備份數(shù)據(jù)存儲(chǔ)相關(guān)信息的配置。將對(duì)應(yīng)Device對(duì)象的Archive Device屬性修改為想要保存的目錄即可，其他配置不變，SD端的配置文件默 認(rèn)存儲(chǔ)在/usr/local/bacula/etc/bacula-sd.conf中， ?本案例中保存到/home/bacula-data目錄，具體配 ?置見圖9。

2.5 FD配置

2.5.1 Win32XP-FD、Win2008-FD的配置 ?Windows系統(tǒng)運(yùn)行安裝程序過(guò)程中配置DIR端信息見圖10。這里的“DIR Name”，需填寫對(duì)應(yīng)DIR服務(wù)器的Name屬性值;“DIR Password”的值，需填寫對(duì)應(yīng)DIR服務(wù)器的Password屬性值;“DIR Address”填寫B(tài)acula服務(wù)器地址為172.16.0.167。

2.5.2 Centos6.8-FD配置 ?配置Director對(duì)象，Name和DIR端一致，Password和DIR端的對(duì)應(yīng)Client一致，具體配置見圖11。定義本地運(yùn)行端口等信息見圖12。

2.6 bconsole的使用 ?bconsole是控制dir客戶端的bacula工具，可以通過(guò)這個(gè)控制臺(tái)連接到Director Daemon進(jìn)行管理備份與恢復(fù)操作，bconsole常用功能，見表2。

2.7手動(dòng)恢復(fù) ?根據(jù)備份策略的不同，數(shù)據(jù)恢復(fù)的方式有所差別。對(duì)于完全備份，需在原有系統(tǒng)重新搭建后，將備份作業(yè)對(duì)應(yīng)目錄中最新生成的備份文件恢復(fù)到原有系統(tǒng);對(duì)于差異備份，需要首先恢復(fù)最后一次的完全備份作業(yè)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，再恢復(fù)最后一次的差異備份產(chǎn)生的備份數(shù)據(jù);而增量備份需要在恢復(fù)最后一次完全備份的基礎(chǔ)上，恢復(fù)該完全備份后所產(chǎn)生的每一次的備份文件[8]。由于Windows權(quán)限的關(guān)系，Bacula在Windows系統(tǒng)上恢復(fù)數(shù)據(jù)時(shí)，需要先創(chuàng)建恢復(fù)目錄，首先在bconsole下查詢對(duì)應(yīng)FD備份任務(wù)運(yùn)行的任務(wù)號(hào)，bconsole手動(dòng)恢復(fù)命令為：bcosole->status->3->[對(duì)應(yīng)FD]，XP備份任務(wù)列表見圖13，恢復(fù)job選擇操作見圖14。然后，根據(jù)備份策略恢復(fù)數(shù)據(jù)的方法為：使用最后一次備份、最后一次差異備份、差異備份之后的所有增量備份。啟動(dòng)恢復(fù)任務(wù)，手動(dòng)輸入所有備份任務(wù)列表：“34，159，160...196”，然后“mark *”選中所有文件;“done”確認(rèn)執(zhí)行;選擇恢復(fù)任務(wù)Job;選擇需要恢復(fù)到的FD實(shí)例，待恢復(fù)任務(wù)結(jié)束，在XP主機(jī)的E：/baculaRestoreDir目錄下查找恢復(fù)的數(shù)據(jù)。

3 rsync同步工具

rsvnc是remote synchronize的縮寫，意為遠(yuǎn)程同步，是Unix系統(tǒng)下的一個(gè)開源的、以增量的方式快速、方便地使一個(gè)文件系統(tǒng)與另一個(gè)文件系統(tǒng)保持同步更新的數(shù)據(jù)備份工具[9]。它能快速同步兩處計(jì)算機(jī)的文件和目錄，主要原理是計(jì)算和傳輸文件中差異部分[10]。

3.1環(huán)境介紹 ?病案服務(wù)器是一臺(tái)MSSQL數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，MSSQL創(chuàng)建了自動(dòng)備份任務(wù)，備份的文件在E：＼baSQLdataBackup下。為保證數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)同步，利用sysnc將E：＼baSQLdataBackup下的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)同步到172.16.0.166主機(jī)的E：＼17216250目錄下，見圖15。

3.2服務(wù)器端配置 ?服務(wù)器端配置文件位于"C：＼Program Files （x86）＼ICW＼rsyncd"目錄，可在Windows服務(wù)管理器中啟動(dòng)和停止RsyncServer服務(wù)。

3.3同步的客戶端 ?客戶端的同步是通過(guò)如下命令完成，--port=28950指定服務(wù)器端監(jiān)聽端口號(hào)，-vzrtopg和--progress顯示同步過(guò)程詳細(xì)信息，--delete指從客戶端目錄中刪除與服務(wù)端目錄中不同的數(shù)據(jù)，保證兩邊數(shù)據(jù)完全一致，baSQLbackup 為服務(wù)器端的定義的同步實(shí)例，/cygdrive/e/17216250是指定同步到的本機(jī)E：＼17216250的目錄。

4總結(jié)

本研究基于Bacula備份和rsync同步的設(shè)計(jì)方案，使用組合備份策略，能夠在最大程度上保證數(shù)據(jù)的安全性，主要適用于實(shí)時(shí)備份外的一種補(bǔ)充備份方案，目前在實(shí)際運(yùn)用在應(yīng)用軟件備份、配置備份、圖片影像備份、數(shù)據(jù)庫(kù)文件備份、內(nèi)外網(wǎng)指定文件同步等，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行穩(wěn)定，為文件型數(shù)據(jù)安全增添一份保障，供醫(yī)療信息化建設(shè)的同行們參考。

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收稿日期：2020-04-02;修回日期：2020-05-27

編輯/杜帆