區域醫療數據災備中心研究與探討

摘要：針對二級醫院、基層醫療機構信息化水平較低、無院內實時災備庫等問題，結合當前區域醫療信息化發展特點和需求，探討關于連云港市醫療數據災備中心的建設與實踐。通過災備中心，實現了各醫療機構核心業務系統數據庫的異地實時容災保護，同時滿足了全民健康信息平臺數據直采需求。

關鍵詞：區域醫療；數據庫同步；容災保護；異地

1. 項目背景

為深入貫徹落實國家關于推進“互聯網+醫療”，讓百姓少跑腿，數據多跑路，不斷提升公共服務均等化、普惠化、便捷化水平的指示要求，著力解決好群眾操心事、煩心事，推動《國務院辦公廳關于促進“互聯網+醫療健康”發展的意見》[1]《關于深入開展“互聯網+醫療健康”便民惠民活動的通知》[2]等文件落地見效，不斷滿足人民群眾對美好健康生活的需求，連云港市從2018年開始已按照國家和江蘇省有關“互聯網+醫療健康”工作要求，大力推進各項工作貫徹落實。2019年，連云港市啟動“健康大腦——全民健康信息平臺”項目建設，旨在消除區域衛生健康領域存在的“信息孤島”“信息煙囪”現象，實現數據互聯互通、信息共享和業務協同，實現醫療的智能化、信息的惠民化、管理的科學化，全面提升連云港市醫療衛生服務水平和居民健康水平[3]。全民健康信息平臺的建設需要采集、匯聚、整合、共享連云港市范圍內各級醫療機構的各類醫療健康數據，采集數據的實時性、準確性、完整性，對于提供精準的醫療服務、全面的跟蹤監管、準確的預測分析、科學的決策支持，以及推動平臺可持續、健康發展具有至關重要的作用。

2. 需求分析

2.1 容災保護

隨著醫療信息化的發展和醫院自身安全需要，連云港市三級公立醫院都建有自己的數據中心、集成平臺或容災庫，可以在醫院生產庫發生故障時接管業務，確保業務連續性，同時可以從容災中心迅速恢復數據，減少數據丟失的風險，并能夠從數據中心安全共享數據，減少對生產庫的直接影響[4]。目前，連云港市大部分二級醫院（含民營醫院）和所有基層醫療機構由于自身醫院規模和信息化建設能力不足等原因，沒有院內實時災備庫和異地容災保護機制，一旦生產庫發生故障或遭受惡意攻擊，將造成業務中斷、院內醫療數據丟失或泄露等安全風險。

2.2 采集方式

傳統全民健康信息平臺的數據采集，先是醫療機構提供前置機，平臺廠商在前置機上部署數據庫及數據采集程序，再由醫療機構根據平臺數據接口規范，上傳標準的數據至前置機，最后由平臺定時從前置機進行數據采集[5]。但此種采集方式需要每家醫療機構準備前置機，并且存在上傳數據質量不穩定、持續接口改造壓力大等問題。

連云港市全民健康信息平臺根據平臺特點和發展需要，依托全市統一專網，采用了數據庫開庫直采的采集方式。各醫療機構直接開放院內實時備份數據庫，平臺變被動為主動，直接使用只讀賬號到各醫院備份數據庫讀取核心業務數據。這種數據采集方式可以最大限度地保障數據真實、有效，并及時上傳到平臺。

3. 建設目標

通過一體化、集約化建設，搭建區域統一的醫療數據災備中心，將醫院端生產系統數據庫實時同步到連云港市醫療數據容災中心，解決連云港市二級醫院（包含民營）和基層醫療機構的核心業務系統數據庫異地實時容災保護問題，同時實現全民健康信息平臺的數據庫直采需求，全民健康信息平臺可通過醫療數據災備中心實時獲取數據，實現對醫院生產數據庫的讀寫分離。

4. 建設實踐

4.1 總體設計

連云港市醫療數據災備中心為數據匯總中心點，采用數據庫同步技術，各醫療機構通過全市統一衛生專網將數據實時同步至災備中心，一旦醫院的生產數據庫產生故障，災備中心可立即通過專網提供容災數據，供醫療機構快速恢復生產業務系統。全民健康信息平臺通過專網從災備中心采集數據?？傮w架構如圖1所示。

4.2 云服務

4.2.1 云資源

連云港市醫療數據災備中心部署在由江蘇移動承建的連云港市政務云災備中心（移動云），該資源池具備足夠的計算和存儲資源，滿足災備中心的建設需求。

4.2.2 云主機

通過虛擬化技術整合IT資源，提供按需使用的計算資源服務。移動云云主機通過KVM+QEMU完成物理設備虛擬化，包括虛擬CPU、虛擬內存、虛擬外設等，并結合OpenStack Nova組件完成虛擬機的邏輯調度和功能調度。

4.2.3 云專線

依托連云港移動公司自身的運營商網絡資源優勢，為需要災備的醫療機構提供至移動云災備中心的數據專線，為了保證數據傳輸的低延遲性，每條專線網絡帶寬不低于200M。

4.2.4 云安全

移動云底層虛擬化平臺具備快照和定時自動備份機制，為連云港市醫療數據災備中心的業務數據提供容災保護，確保在上層虛擬機出現故障時，能實現業務的連續性和數據完整性。

移動云為部署在云服務器上的各類云應用提供一體化的安全服務，保障云上業務系統的網絡層、系統層和應用層安全。網絡層提供入侵檢測、DDoS檢測和流量清洗服務，應用層提供Web漏洞檢測、網頁掛馬檢測、Web網站安全監測服務、Web防火墻服務。同時，通過后端的實時安全監控系統，第一時間發現安全問題，實時通知到用戶，通過智能化的安全數據分析系統，并定期反饋云服務的安全狀況，通過完善的安全運維體系提供7×24小時的專家安全服務，提供零部署、零維護、零成本和即開即用的全方位安全保障[6]。

4.3 數據庫同步

目前醫療機構的數據庫系統軟件一般有兩種，分別為Microsoft SQLServer（以下簡稱MSSQL）或者Oracle，針對上述兩種數據庫，需要采用不同的數據庫同步技術實現，并遵循采用數據庫原生同步技術的原則，確保數據實時同步的穩定性和高度兼容性，并可以避免在醫院數據庫環境部署第三方數據庫客戶端代理軟件，減少對醫院業務系統的侵入性，避免對醫院數據庫業務系統產生不穩定性的影響[7]。

4.3.1 MSSQL數據庫實時同步

由于容災端數據庫要求提供開庫查詢服務，因此，從MSSQL提供的眾多數據實時同步技術中，選擇了復制/訂閱技術。復制/訂閱技術是微軟MSSQL數據庫原生的容災保護方案，醫院端的業務系統數據不需要額外安裝第三方軟件，減少了對醫院端數據庫系統的影響。

復制/訂閱技術支持數據庫表級實時同步，同步初始化時分發服務器將生產庫的快照還原到容災庫，之后的同步由分發服務器將生產庫的事務日志實時同步到訂閱數據庫服務器（容災庫），從而保持生產庫和容災庫的實時同步，如圖2所示。

MSSQL復制/訂閱技術在網絡性能良好的前提下，可以實現訂閱庫與復制庫的零延遲同步，因此，極大地滿足了容災低延時、高穩定的需求[8]。

4.3.2 Oracle數據庫實時同步

由于容災端數據庫要求提供開庫查詢服務，而Oracle10g版本的數據庫實時容災技術DataGuard不支持容災庫開庫，因此，需要將Oracle10g版本數據庫統一升級到Oracle11g，以支持ADG（Active DataGuard）。另外，低于Oracle11.2.0.4版本的數據庫由于bug過多，需要征得醫院和業務系統軟件廠家的同意，統一將Oracle數據庫全部升級到11.2.0.4。

ADG是Oracle的一種容災架構，可以確保在主站點出現異常時，應急處置切換到備用ADG站點繼續提供服務。主備站點的距離，可以是同一個機房內、同一個數據中心內、同城、異地，都可以實現ADG容災結構，如圖3所示。

正常狀態下，ADG支持容災庫以readonly模式啟動數據庫，提供查詢服務。因此，這種技術完全符合對容災庫進行開庫查詢的需求。ADG技術是甲骨文Oracle數據庫原生的容災保護方案，醫院端的業務系統數據不需要額外安裝第三方軟件，減少了對醫院端數據庫系統的影響。

ADG初始化同步時，需要借助RMAN技術對源庫進行全備，然后還原到容災庫，之后的增量數據同步，由源庫的Oracle相關進程負責將事務日志實時傳輸到容災庫，容災端Oracle相關進程將日志進行重做應用到容災庫中，以實現數據庫的實時同步效果。Oracle ADG技術在網絡性能良好的前提下，可以實現容災庫與生產庫的零延遲同步，因此，極大地滿足了容災低延時、高穩定的需求[9]。

4.4 資源分配

為了實現靈活的資源分配方式，移動公司以虛擬機的方式提供數據庫容災端主機，容災端的虛擬化平臺為H3C CAS虛擬化平臺，該虛擬化平臺具備高效性、穩定性、快速擴展性[10]。根據醫院端業務系統數據庫服務器的硬件配置情況，在容災端按照不低于1：1比例分配容災數據庫服務器云主機的軟硬件資源，并按照醫院端業務數據庫服務器的操作系統版本和數據庫軟件版本，配置容災端數據服務器云主機的軟件環境。

4.5 監控預警

因進行容災的數據庫數量眾多，醫療機構地理位置分散，為了方便監控和運維，部署了一套具備系統、數據庫基礎監控功能和數據庫實時同步監控功能的監控平臺軟件。通過監控平臺，能及時發現數據庫或系統故障等問題，并將告警信息通過短信、釘釘和微信平臺第一時間發送至技術人員，從而縮短故障恢復時間，減少業務中斷的影響[11]。

5. 應用成效

5.1 醫院業務數據庫實現異地容災

通過數據庫同步技術實現異地實時容災，將醫院端生產系統數據庫實時同步到連云港市醫療數據災備中心，一旦院方的生產數據庫產生故障，災備中心端數據庫可以提供容災數據，供醫院快速恢復生產業務系統，為醫院提供了有效的數據容災保護機制。

（1）正常狀態下，實現讀寫分離，容災端僅供全民健康信息平臺抽取數據，如圖4所示。

（2）醫院端生產數據庫出現故障，可以快速切換訪問容災端數據庫，如圖5所示。

5.2 全民健康信息平臺實現數據直采

通過將二級醫院、基層醫療機構的業務系統數據庫實時同步到連云港市醫療數據災備中心，全民健康信息平臺可以從災備中心的數據庫服務器中采集數據，不需要從院方數據庫直采數據，避免了數據采集對院方生產業務數據庫產生性能和安全影響。

5.3 災備中心運行穩定，性能良好

連云港市醫療數據災備中心已正常運行近3年，目前，云主機資源、專線線路、各醫療機構數據庫異地實時容災運行正常，醫療機構同步至災備中心的數據量達45TB。運行期間，監控平臺對數據庫實時容災及其運行環境實現了有效監控和報警機制，共計發出嚴重故障告警20次，一般故障告警25次，數據庫實時同步延遲超過閾值告警33次。借助監控平臺實時告警推送機制，及時、有效地處理了全部告警。

結語

建立統一的區域醫療數據災備中心，是實現區域醫療機構核心業務系統異地實時容災保護，以及滿足全民健康信息平臺數據直采需求的重要手段。這一解決方案不僅提升了區域醫療服務的質量和效率，也為信息化水平低的醫院保障業務的連續性和數據的安全性提供了有力支持。隨著醫療信息化的不斷發展，我們期待這種模式能在更多欠發達地區得到推廣和應用，為提升我國整體醫療服務水平作出更大的貢獻。

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作者簡介：申皓，碩士研究生，工程師，研究方向：醫療信息化、網絡信息安全。