李 鍇

（福建江夏學(xué)院 福建 350108）

0 引言

信息技術(shù)在醫(yī)療服務(wù)系統(tǒng)中大致包括醫(yī)院信息系統(tǒng)(Hospital Information System，HIS)[1]、醫(yī)學(xué)影像存檔與通訊系統(tǒng)（Picture archiving and communication system，PACS）、放射信息管理系統(tǒng)(Radiology Information System，RIS)、醫(yī)院檢驗系統(tǒng)（Laboratory Information Management System，LIS）、電子病歷(Electronic Medical Record，EMR）等系統(tǒng)。

由于信息數(shù)據(jù)是保證醫(yī)院業(yè)務(wù)持續(xù)成功運作的基石，因此需要有效地保護基于計算機、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上的信息數(shù)據(jù)。而數(shù)據(jù)丟失或損壞的現(xiàn)象普遍存在著，比如人為操作錯誤、硬盤損毀、電腦病毒、不可靠的數(shù)據(jù)傳輸、自然災(zāi)害等等都可能會造成數(shù)據(jù)的損壞丟失，給醫(yī)院造成無可估量的損失。當(dāng)產(chǎn)生數(shù)據(jù)災(zāi)難時，可以迅速地恢復(fù)數(shù)據(jù)及操作系統(tǒng)，使整個系統(tǒng)在最短的時間內(nèi)重新投入正常運行。

1 數(shù)據(jù)安全需求分析

所有的應(yīng)用數(shù)據(jù)僅存儲于PC中、服務(wù)器中或是存儲磁盤陣列中，對數(shù)據(jù)的安全保護存在很大的缺陷。手工備份的方法無法實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)和系統(tǒng)數(shù)據(jù)的及時的、全面的、準(zhǔn)確的備份及恢復(fù)。這種狀況的系統(tǒng)造成的隱患，隨著數(shù)據(jù)量的不斷增長和業(yè)務(wù)系統(tǒng)的不斷擴充，將會變得越來越大。醫(yī)院最關(guān)鍵的業(yè)務(wù)在于HIS和LIS，離開了這兩個業(yè)務(wù)現(xiàn)代醫(yī)院幾乎無法運營，并且這個兩個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)增長量最大、增速最快。

因此，為了保護醫(yī)院的關(guān)鍵業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，有必要利用專業(yè)的備份軟件對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的備份，并提供快速恢復(fù)的能力。建立統(tǒng)一的、集中管理的備份系統(tǒng)，對醫(yī)院關(guān)鍵業(yè)務(wù)HIS、LIS的服務(wù)器進(jìn)行集中備份，保證應(yīng)用系統(tǒng)在出現(xiàn)數(shù)據(jù)災(zāi)難時具有業(yè)務(wù)不中斷和可恢復(fù)性。

2 數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)

2.1 備份系統(tǒng)管理軟件的選擇

備份系統(tǒng)是數(shù)據(jù)安全的重要保障，要求達(dá)到的企業(yè)級備份與恢復(fù)標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)管理集中化、備份高速化、作業(yè)自動化，全面支持DAS、SAN、NAS[2]等各種平臺。備份系統(tǒng)應(yīng)建立科學(xué)合理的備份策略，包括全備份、增量備份、差分備份、合并備份等模式，需制定合理的日備、月備、年備及一次性備份的良好管理策略。備份系統(tǒng)需完全滿足業(yè)務(wù)系統(tǒng)的備份需求，支持DAS、NAS、FC SAN、IP SAN等各種體系架構(gòu)的變化，也支持各種科學(xué)合理的備份策略，對統(tǒng)一存儲平臺可實現(xiàn)全面的數(shù)據(jù)保護。

備份系統(tǒng)管理軟件[3]是備份系統(tǒng)的核心，決定了系統(tǒng)數(shù)據(jù)本地備份、存儲備份以及數(shù)據(jù)恢復(fù)的功能與效率，直接影響著數(shù)據(jù)安全。備份系統(tǒng)管理軟件的選擇應(yīng)著重于以下幾方面:(1)實現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的高可靠、全自動的備份，增加備份效率，壓縮備份時間，并能在系統(tǒng)故障發(fā)生時實現(xiàn)應(yīng)用數(shù)據(jù)系統(tǒng)的快速恢復(fù)；(2)可實現(xiàn)整個數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)集中備份管理，能通過單一直觀界面對數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)實現(xiàn)集中控制，減少系統(tǒng)管理員的工作量，避免由于管理人員的誤操作導(dǎo)致的嚴(yán)重數(shù)據(jù)損失；(3)確保服務(wù)器系統(tǒng)及關(guān)鍵業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的可管理性、安全性、完整性及易于恢復(fù)，搭建的備份系統(tǒng)應(yīng)能夠?qū)χ匾獢?shù)據(jù)進(jìn)行全面管理及實時性備份、定期性的完全備份、增量備份、歸檔檢索與恢復(fù)；(4)備份要求在不中斷業(yè)務(wù)應(yīng)用的前提下進(jìn)行，在性能上能夠在相應(yīng)時間內(nèi)完成所有的備份作業(yè)，能夠做到無人值守備份；(5)全面兼容用戶環(huán)境中的操作系統(tǒng)平臺及數(shù)據(jù)庫應(yīng)用，并對主流操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、磁帶庫設(shè)備、虛擬磁帶庫等具有良好的兼容性，不會為用戶將來的系統(tǒng)擴展及升級造成阻礙；(6)能夠安全高效的實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲備份功能，并能實現(xiàn)自動化管理，保證信息資源安全；(7)所提供的存儲備份方案能隨著系統(tǒng)的不斷建設(shè)和完善，對存儲備份需求的提高，進(jìn)行平滑擴展，以便于用戶保護原有投資。

綜合考慮以上幾個方面因素醫(yī)院采用Symantec Backup Exec Server 12.5[4]作為備份系統(tǒng)管理軟件。Symantec Backup Exec Server提供統(tǒng)一的企業(yè)數(shù)據(jù)管理方案來確保高性能數(shù)據(jù)保護、整體的可用性和對復(fù)雜存儲網(wǎng)絡(luò)的便捷管理。Symantec Backup Exec Server具有良好的備份管理性能，并在目前全國醫(yī)療行業(yè)有很多的成功案例，用戶使用情況好，充分體現(xiàn)了可行性。

2.2 備份系統(tǒng)的部署

備份服務(wù)器部署在中心機房，備份設(shè)備選擇虛擬帶庫，采用LAN方式備份：（1）用一臺Windows 2008服務(wù)器擔(dān)任備份服務(wù)器，負(fù)責(zé)整個備份系統(tǒng)的管理，包括備份策略的制訂、備份工作的調(diào)度、備份數(shù)據(jù)庫的保存、數(shù)據(jù)恢復(fù)等；（2）備份數(shù) 5 WIN SERVER(備份主模塊)，負(fù)責(zé)備份系統(tǒng)的管理；（3）在醫(yī)院關(guān)鍵業(yè)務(wù)HIS、LIS的服務(wù)器上安裝數(shù)據(jù)庫代理（如SQL 數(shù)據(jù)庫代理選件），保證數(shù)據(jù)庫的在線備份；（4）在每一臺應(yīng)用服務(wù)器上安裝災(zāi)難恢復(fù)軟件（Backup Exec System Recovery），將硬盤分區(qū)以熱備份方式備份到磁盤陣列上。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，管理員可以通過網(wǎng)絡(luò)在十幾分鐘內(nèi)快速恢復(fù)整個應(yīng)用系統(tǒng)。即使是在硬件故障發(fā)生時，也可以直接在不同硬件平臺上恢復(fù)系統(tǒng)，最大限度地縮短停機時間。若以后增加了需要備份的應(yīng)用服務(wù)器，則只需增購相應(yīng)的災(zāi)難恢復(fù)軟件即可。

HIS和LIS系統(tǒng)服務(wù)器核心SQL數(shù)據(jù)庫，備份策略為：每天增量備份+周末全備。每天增量備份自動在每天下午六時后開始，因為：大部分醫(yī)生下班，財務(wù)結(jié)算結(jié)束，門診大樓停止?fàn)I業(yè)。由于全備時間長，周末醫(yī)院的業(yè)務(wù)量極少，選擇在周天午夜自動開始。

通過Backup Exec System Recovery可以把系統(tǒng)從一個硬件平臺遷移到另外一個硬件平臺而不需要重新安裝操作系統(tǒng)，整個恢復(fù)時間僅需幾分鐘時間，所有操作系統(tǒng)、系統(tǒng)配置、應(yīng)用系統(tǒng)、個性化配置全部恢復(fù)如初。該軟件可以通過把系統(tǒng)恢復(fù)到虛擬平臺之上供用戶測試補丁，以避免為真實系統(tǒng)安裝補丁后導(dǎo)致的系統(tǒng)不穩(wěn)定。Backup Exec System Recovery的遠(yuǎn)程恢復(fù)能力可以讓管理員在任何時間、任何地點、對任何設(shè)備（包括虛擬設(shè)備）進(jìn)行備份或恢復(fù)操作，此時管理員僅需要一個遠(yuǎn)程的Windows工作站、筆記本或者是Pocket PC。另外，Backup Exec System Recovery 也針對企業(yè)服務(wù)器數(shù)量眾多的情形提供了中央視圖管理功能，管理員不僅可以在中央管理臺上監(jiān)控和報告醫(yī)院各科室一千多臺電腦每一個恢復(fù)點的狀態(tài)，并且可以自動地發(fā)現(xiàn)不受保護的系統(tǒng)。

3 高可用容災(zāi)系統(tǒng)

3.1 容災(zāi)系統(tǒng)的設(shè)計

利用Symantec的Storage Foundation方案構(gòu)建高可用的容災(zāi)系統(tǒng)。為了區(qū)別于以前的集群模式，把這個方案稱為“2+2”集群[5]模式。從功能上，該方案歷史性地突破了原先狹窄的HA概念，提供系統(tǒng)全冗余、無任何單點故障、以及數(shù)據(jù)和應(yīng)用的園區(qū)范圍的容災(zāi)功能，使醫(yī)院IT系統(tǒng)真正沒有后顧之憂。在原來的“2+1”集群模式的基礎(chǔ)上，增加了一臺磁盤陣列，將一臺服務(wù)器定義為一個“運算節(jié)點”，將一臺磁盤陣列定義為一個“存儲節(jié)點”，所謂“2+2”模式就是“兩個運算節(jié)點+兩個存儲節(jié)點”。

利用Symantec VERITAS Storage Foundation的卷鏡像功能實現(xiàn)兩臺磁盤陣列之間的鏡像關(guān)系，每一次I/O的寫入都分別通過兩條主機通道到達(dá)兩臺磁盤陣列的控制器，并且當(dāng)兩個I/O都返回正確的結(jié)果之后，操作才算完成。所以，兩臺磁盤陣列中的數(shù)據(jù)完全保持實時同步，不用擔(dān)心任何的數(shù)據(jù)一致性問題。當(dāng)然由于采用的是同步傳輸?shù)姆绞剑瑑蓚€節(jié)點之間的距離不能相隔太遠(yuǎn)，建議的最遠(yuǎn)距離為50公里，如果超過50公里的距離限制，將會明顯地影響業(yè)務(wù)系統(tǒng)的運行性能。對于超過50公里的距離限制的容災(zāi)要求，可采用VERITAS Storage Foundation的Volume Replicator Option做異步方式的傳輸，異步方式不會造成在線業(yè)務(wù)系統(tǒng)性能的下降。不過50公里這個距離限制對于醫(yī)院的園區(qū)級別的容在要求是完全能夠滿足的。

采用VERITAS Storage Foundation 配合微軟的MSCS（CLUSTER SERVER）實現(xiàn)兩個運算節(jié)點之間的集群關(guān)系。除了實現(xiàn)基本的集群功能之外，本方案還有很多非常明顯的優(yōu)點：（1）最多支持多個節(jié)點的大規(guī)模集群；（2）簡單易行的節(jié)點退出和加入操作；（3）跨平臺管理集群服務(wù)器系統(tǒng)；（4）支持集群卷的在線擴展以及與VERITAS Storage Foundation的兼容性。

對于一個應(yīng)用來說，只要任意一個運算節(jié)點和一個存儲節(jié)點運行正常就能保證整個系統(tǒng)正常運行。該方案減少了系統(tǒng)的宕機幾率，提供足夠的可靠性。整個方案的架構(gòu)也具有良好的可擴展性，不僅可以“2+2”，還可以做到“N+2”，甚至“N+N”。 針對醫(yī)院的容災(zāi)系統(tǒng)需求，HIS和LIS系統(tǒng)采用3+2的模式，即中心機房采用2臺服務(wù)器+1個存儲，備份機房采用1臺冗余服務(wù)器+1臺冗余存儲，實現(xiàn)高標(biāo)準(zhǔn)的高可用容災(zāi)系統(tǒng)。

3.2 容災(zāi)系統(tǒng)的部署

把醫(yī)院的備份與容災(zāi)整合起來，從而有效減少硬件投資，同時提高系統(tǒng)可維護性。高可用容災(zāi)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1所示。

圖1 醫(yī)院信息容災(zāi)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

在中心機房和備份機房分別部署一臺SAN存儲（把這兩臺SAN存儲都放置在中心機房），形成一個雙冗余的存儲系統(tǒng)，兩臺存 儲通過VERITAS的Storage Foundation實現(xiàn)實時同步的數(shù)據(jù)鏡像復(fù)制。 通過Storage Foundation系統(tǒng)，所有連接SAN環(huán)境中的服務(wù)器從邏輯上只會看到一個存儲器，其對存儲的操作就如同一臺存儲陣列。二臺SAN存儲的同步鏡像復(fù)制由Storage Foundation實現(xiàn)，對應(yīng)用系統(tǒng)完全透明，沒有任何影響。兩臺EMC CX4-240分別部署在中心機房和備份機房。

所有的需要實現(xiàn)高可用的服務(wù)器（如HIS、LIS、PACS）確保以下幾點：（1）在服務(wù)器上配置3塊網(wǎng)卡（1塊心跳網(wǎng)卡，2塊業(yè)務(wù)網(wǎng)卡）；（2）在服務(wù)器上部署軟件VERITAS STORAGE FOUNDATION 5.0 WIN ENTERPRISE EDITION，使業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)以鏡像方式分布于主機房與容災(zāi)機房的磁盤陣列中。運行在服務(wù)器上的應(yīng)用可在發(fā)生問題時，通過MSCS（Microsoft Cluster Server）的Cluster集群功能進(jìn)行切換和接管；（3）在服務(wù)器上配置Windows Server 2008 企業(yè)版操作系統(tǒng)，以利用企業(yè)版自身的Cluster功能。

主機房的某一服務(wù)器有任何問題，先切換到本地的備用服務(wù)器上，有需要才切換到容災(zāi)機房中，通過VERITAS的高可用軟件，可以做到一對一，一對多，多對多的多種切換策略，根據(jù)用戶的需求來進(jìn)行定義。例如可以實現(xiàn)1臺冗余服務(wù)器對2臺HIS服務(wù)器+1臺RIS服務(wù)器的冗余。

4 結(jié)束語

目前，本存儲方案在某三甲醫(yī)院不間斷運行了18個月，說明系統(tǒng)可靠、設(shè)計合理。合理的網(wǎng)絡(luò)與存儲的架構(gòu)，是一個醫(yī)療信息系統(tǒng)的高效、穩(wěn)定運行的保障。醫(yī)療信息化程度越來越高，不斷增長的信息化數(shù)據(jù)也對信息化基礎(chǔ)設(shè)施時時提出挑戰(zhàn)。構(gòu)建一個高可用性、高可靠性的存儲系統(tǒng)是醫(yī)療信息化的重要任務(wù)。數(shù)據(jù)的安全性、可靠性是整個醫(yī)療信息系統(tǒng)重中之重。

[1]李顥.HIS網(wǎng)絡(luò)的組建與維護[J].通訊世界.2013(11) .

[2]蔣麗娟.基于SAN/NAS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的存儲整合技術(shù)[J].計算機系統(tǒng)應(yīng)用.2011(11) .

[3]高鵑.網(wǎng)絡(luò)備份系統(tǒng)中管理控制的設(shè)計與實現(xiàn)[D].武漢：華中科技大學(xué)，2011.

[4]郭濤.賽門鐵克Backup Exec 12備份軟件[N].中國計算機報，2008-3-1（1）.

[5]孫冠杰.可擴展網(wǎng)絡(luò)附屬存儲系統(tǒng)集群模塊的設(shè)計與實現(xiàn)[D].南京：南京大學(xué)，2013.