黃偉

摘要： 目的：基于Oracle RAC和DataGuard技術(shù)構(gòu)建醫(yī)院高可用HIS系統(tǒng)，保障HIS業(yè)務(wù)系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行，生產(chǎn)數(shù)據(jù)安全可靠。方法：運(yùn)用RAC技術(shù)在醫(yī)院數(shù)據(jù)中心部署HIS系統(tǒng)作為主庫，同時(shí)在異地?cái)?shù)據(jù)中心部署DataGuard作為備庫，主庫LNS進(jìn)程實(shí)時(shí)傳輸HIS主庫在線以及歸檔日志至DataGuard備庫進(jìn)行日志重演，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)備份。結(jié)果：整套系統(tǒng)的設(shè)計(jì)無單點(diǎn)故障，將容災(zāi)和備份相結(jié)合，將二者融為一體。結(jié)論：通過 RAC和DataGuard技術(shù)構(gòu)建的HIS系統(tǒng)可以有效地減少醫(yī)院HIS系統(tǒng)宕機(jī)率，是行之有效的高可用建設(shè)方案。

關(guān)鍵詞： RAC;DataGuard;高可用;容災(zāi);備份

中圖分類號：TP392? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）13-0217-03

Abstract：Objective： Based on Oracle RAC and DataGuard technology， we build our highly available HIS system to ensure the smooth operation of HIS business system and the safety and reliability of production data. Methods： Using RAC technology to deploy HIS system as the main library in our data center， and dataaGuard as the repository in the offso-location data center， transmitting THE main library online and archived logs to DataGuard repository in real time through ORACLE Net network， the repository log receiving process RFS saves the master library log to the local， and the log application process MRP implements log repetition in the DataGuard host to achieve data backup. The DataGuard host is also managed through Data Guard Broker， and the RAC master library is automatically Failvoer repository in the event of a failure. Results： The whole system is designed with no single point of failure， which combines disaster tolerance and backup to combine the two. Conclusion： The HIS system built by RAC and DataGuard technology can effectively reduce the downtime rate of hospital HIS system， and is an effective high-availability construction scheme.

Keywords： RAC; DataGuard; Highly available; Disaster tolerance; Backup

1 引言

近年來，隨著醫(yī)療信息化水平的提升，各級醫(yī)院逐步建成以HIS為中心的門診收費(fèi)、住院收費(fèi)、住院醫(yī)生站、電子病歷等醫(yī)院信息化系統(tǒng)，醫(yī)院HIS系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性決定了醫(yī)院能否正常運(yùn)營。因此構(gòu)建高可用的HIS系統(tǒng)不僅可以提高醫(yī)院的服務(wù)水平與核心競爭力，同時(shí)還可以提升醫(yī)生的工作效率，使醫(yī)生有更多的時(shí)間為患者服務(wù)，從而提升患者滿意度和信任度，無形之中樹立起了良好的口碑。本研究旨在運(yùn)用RAC和DataGuard技術(shù)實(shí)現(xiàn)構(gòu)建高可用醫(yī)院HIS系統(tǒng)，保障醫(yī)院業(yè)務(wù)平穩(wěn)運(yùn)行以及生產(chǎn)數(shù)據(jù)安全，從而更好地為患者服務(wù)。

2 資料與方法

2.1 RAC技術(shù)介紹

Oracle RAC 是運(yùn)行于集群ClusterWare軟件之上，用來在集群環(huán)境下實(shí)現(xiàn)多實(shí)例共享數(shù)據(jù)庫，以保證應(yīng)用的高可用性;同時(shí)可以自動實(shí)現(xiàn)并行處理及負(fù)載均衡，并能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫在故障時(shí)的容錯(cuò)和無斷點(diǎn)恢復(fù)，如果集群內(nèi)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障，Oracle 將可以繼續(xù)在其余的節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行。它是oracle數(shù)據(jù)庫支持網(wǎng)絡(luò)計(jì)算環(huán)境的核心技術(shù) [1] 。RAC的實(shí)質(zhì)是位于不同操作系統(tǒng)的Oracle實(shí)例節(jié)點(diǎn)同時(shí)訪問同一個(gè)Oracle數(shù)據(jù)庫，每個(gè)節(jié)點(diǎn)間通過私有網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，互相監(jiān)控節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行狀態(tài)，oracle數(shù)據(jù)庫所有的數(shù)據(jù)文件、聯(lián)機(jī)日志文件、控制文件、參數(shù)文件等均放在集群的共享存儲設(shè)備上，RAC的基本架構(gòu)如圖1所示：

2.2 DataGuard技術(shù)介紹

Oracle DataGuard是Oacle數(shù)據(jù)同步功能，基本原理是將日志文件從原數(shù)據(jù)庫傳輸?shù)侥繕?biāo)數(shù)據(jù)庫，然后在目標(biāo)數(shù)據(jù)庫上應(yīng)用這些日志文件，從而使目標(biāo)數(shù)據(jù)庫與源數(shù)據(jù)庫保持同步，是一種數(shù)據(jù)庫級別的高可用性方案[2]。DataGuard可以提供Oracle數(shù)據(jù)庫的冗災(zāi)、數(shù)據(jù)保護(hù)、故障恢復(fù)等，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫快速切換與災(zāi)難性恢復(fù)。在生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫的保證"事務(wù)一致性"時(shí)，使用生產(chǎn)庫的物理全備份創(chuàng)建備庫，備庫會通過生產(chǎn)庫傳輸過來的歸檔日志或重做條目自動維護(hù)備用數(shù)據(jù)庫?？梢愿鶕?jù)不同業(yè)務(wù)需求部署為最大保護(hù)、最大可用性、最大性能三種部署模式 [2]。

2.3 設(shè)計(jì)與方法

2.3.1高可用HIS方案設(shè)計(jì)

本方案中通過在醫(yī)院主數(shù)據(jù)中心部署雙節(jié)點(diǎn)RAC主數(shù)據(jù)庫，在醫(yī)院災(zāi)備機(jī)房部署雙節(jié)點(diǎn)DataGuard災(zāi)備數(shù)據(jù)庫。如圖2所示所有應(yīng)用程序通過RAC的SCAN IP連接到RAC主數(shù)據(jù)庫上，主庫上啟用RAC負(fù)載均衡和透明切換Failover功能，應(yīng)用程序所有的事務(wù)產(chǎn)生的任何數(shù)據(jù)變化首先會記錄在本地在線和歸檔日志文件中、同時(shí)主庫LNS進(jìn)程將產(chǎn)生變化的日志文件通過Oracle Net傳輸至DataGuard備庫。RSF日志接收進(jìn)程將接收的日志存入備庫StandBy日志文件中，日志應(yīng)用進(jìn)程MRP應(yīng)用接收的日志，從而實(shí)現(xiàn)和主庫數(shù)據(jù)同步以及異地災(zāi)備功能，通過配置Data Guard Broker管理Data Guard 備庫，當(dāng)監(jiān)聽到主庫故障時(shí)自動進(jìn)行failover至備庫 [3]。

如果主RAC數(shù)據(jù)庫的某個(gè)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)如主機(jī)故障、網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)該節(jié)點(diǎn)上的 SCAN IP會自動漂移至該RAC數(shù)據(jù)庫的另一個(gè)節(jié)點(diǎn)，已經(jīng)連接在發(fā)生故障的節(jié)點(diǎn)上的會話，會通過透明切換的功能，將這些會話轉(zhuǎn)移至其他另一個(gè)節(jié)點(diǎn)上繼續(xù)運(yùn)行。而這些錯(cuò)誤的發(fā)生，對應(yīng)用程序而言沒有任何影響，不需要做任何修改，應(yīng)用程序就可以繼續(xù)在主RAC數(shù)據(jù)庫上繼續(xù)運(yùn)行，整個(gè)過程對用戶是透明無感知的。

如果主RAC數(shù)據(jù)庫兩個(gè)節(jié)點(diǎn)都出現(xiàn)故障，此時(shí)則主RAC數(shù)據(jù)庫將完全停止，需要對主RAC數(shù)據(jù)庫進(jìn)行恢復(fù)才可以繼續(xù)使用。當(dāng)Data Guard Broker監(jiān)聽到RAC主庫完全故障時(shí)，迅速將Data Guard備庫激活成主庫，確保業(yè)務(wù)的正常運(yùn)行。

2.3.2高可用數(shù)據(jù)容災(zāi)方法

主RAC庫hisdb上日志同步模式啟用最大可用性模式，將主庫log_archive_dest_2日志保存路徑通過LGWR進(jìn)程采用ASYNC異步模式同步至災(zāi)備主機(jī)hisdg上，同時(shí)指定hisdb和hisdg聯(lián)機(jī)數(shù)據(jù)文件和日志文件在角色切換時(shí)轉(zhuǎn)換關(guān)系。

sql> alter system set log_archive_dest_1='LOCATION=USE_DB_RECOVERY_FIL E_DEST db_unique_name=hisdb valid_for=（ALL_LOGFILES， ALL_ROLES）'; log_archive_dest_2='SERV ICE=hisdg LGWR ASYNC db_unique_name=hisdg valid_for=（ONLINE_LOGFIL ES，PRIMARY_ROLE）'? scope=both sid=*;

sql> alter system set? *.db_file_name_convert=（'hisdg'，hisdb'） scope=both? sid=*;

sql>alter system set? *.log_file_name_convert= （hisdg，'hisdb'） scope=both? sid=*;

備庫hisdg上日志同步模式也啟用最大可用性模式，將備庫log_archive_dest_2日志保存路徑通過LGWR進(jìn)程采用ASYNC異步模式同步主庫hisdb上，同時(shí)指定角色切換時(shí)聯(lián)機(jī)數(shù)據(jù)文件和日志文件數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換關(guān)系。

sql> alter system set log_archive_dest_1='LOCATION=USE_DB_RECOVERY_FIL E_DEST db_unique_name=hisdg valid_for=（ALL_LOGFILES， ALL_ROLES）'; log_archive_dest_2='SERV ICE=hisdb LGWR ASYNC db_unique_name=hisdb valid_for=（ONLINE_LOGFIL ES，PRIMARY_ROLE）'? scope=both sid=*;

sql> alter system set? *.db_file_name_convert=（hisdb，hisdg'） scope=both? sid=*;

sql>alter system set? *.log_file_name_convert= （hisdb，'hisdg'） scope=both? sid=*;

備庫啟用實(shí)時(shí)日志同步接收進(jìn)程，RFS將主庫日志保存至本地，日志應(yīng)用進(jìn)程MRP在備庫主機(jī)實(shí)現(xiàn)日志重演，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)異地備份 [4]。

Sql> ALTER DATABASE RECOVER MANAGED STANDBY DATABASE USING CURRENT LOGFILE DISCONNECT FROM SESSION;

2.3.3 Data Guard Broker自動Failvoer管理

通過Data Guard Broker 分布式管理框架，自動化Data Guard配置的創(chuàng)建、維護(hù)和監(jiān)視，并使用DGMGRL命令行管理工具簡化對Data Guard主機(jī)的管理，進(jìn)行集中化的統(tǒng)一管理 [5]。配置Data Guard 為最高可用性或最佳性能模式同時(shí)啟用 Fast-Start Failover 在Broker 的基礎(chǔ)上再增加了一個(gè)單獨(dú)的 observer，用來監(jiān)控 hisdb和 hisdg數(shù)據(jù)庫的狀態(tài)，一旦 hisdb不可用，observer 就會自動的切換到指定的備庫上，同時(shí)客戶端啟用TAF功能。當(dāng)數(shù)據(jù)庫出現(xiàn)故障時(shí)自動檢測發(fā)現(xiàn)主機(jī)故障，實(shí)現(xiàn)主備切換，故障轉(zhuǎn)移，以此保障HIS業(yè)務(wù)系統(tǒng)的高可用性。

3 成效

3.1 實(shí)現(xiàn)高可用HIS無單點(diǎn)故障

通過RAC雙機(jī)模式部署的HIS系統(tǒng)，采用雙擊并行的方式，通過虛擬SCAN IP地址對外提供HIS服務(wù)。RAC集群的所有成員都同時(shí)接收對外請求，實(shí)現(xiàn)了容錯(cuò)、單點(diǎn)的故障解決。故障容錯(cuò)和無縫切換功能，將硬件和軟件錯(cuò)誤造成的影響最小化，能夠保證在集群中只要有一個(gè)節(jié)點(diǎn)存活，就能正常對外提供服務(wù)。同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)多節(jié)點(diǎn)負(fù)載均衡，不同節(jié)點(diǎn)可以相互配合，分擔(dān)負(fù)載，可以實(shí)現(xiàn)基于服務(wù)端或者客戶端的負(fù)載均衡，有效保障了HIS的穩(wěn)定性。

3.2 實(shí)現(xiàn)HIS生產(chǎn)數(shù)據(jù)容災(zāi)

依靠Data Guard全面的創(chuàng)建、維護(hù)、管理和監(jiān)控一個(gè)或多個(gè)備數(shù)據(jù)庫，使得生產(chǎn)HIS數(shù)據(jù)庫在遇到災(zāi)難和數(shù)據(jù)損壞中得以幸存。Data Guard 實(shí)時(shí)同步生產(chǎn)數(shù)據(jù)，維護(hù)備數(shù)據(jù)庫作為生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫的事務(wù)一致性拷貝。如生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫因?yàn)橛?jì)劃的或計(jì)劃外的突發(fā)中斷而變得不可用。Data Guard 能切換任何備數(shù)據(jù)為生產(chǎn)角色，從而最小化中斷引起的宕機(jī)時(shí)間。將傳統(tǒng)的備份、恢復(fù)和cluster技術(shù)一起使用，以提供高級別的數(shù)據(jù)保護(hù)和數(shù)據(jù)可用性及容災(zāi)。

3.3 實(shí)現(xiàn)HIS故障時(shí)自動切換

采用分布式的管理構(gòu)架，自動化Data Guard 配置的創(chuàng)建、維護(hù)、和監(jiān)控。當(dāng)HIS數(shù)據(jù)庫變得不可用時(shí)快速啟動故障轉(zhuǎn)移來自動轉(zhuǎn)移故障。由Data Guard broker自行決定是否需要故障轉(zhuǎn)移，并自動啟動故障轉(zhuǎn)移到指定的目標(biāo)備數(shù)據(jù)庫，無需DBA的介入并且不丟失數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)自動無縫、無感知切換。

4 討論

HIS簡稱醫(yī)院運(yùn)營管理系統(tǒng)，是為醫(yī)院的整體運(yùn)行提供全面的自動化運(yùn)營管理及各種醫(yī)療服務(wù)的信息系統(tǒng)，是醫(yī)院日常業(yè)務(wù)正常開展的核心所在。傳統(tǒng)的HIS系統(tǒng)采用單臺主機(jī)提供服務(wù)的方式存在很多弊端，容易形成單點(diǎn)故障，單臺HIS提供服務(wù)方式在發(fā)生系統(tǒng)故障時(shí)HIS服務(wù)將不可用，存在安全風(fēng)險(xiǎn)。傳統(tǒng)基于的RMAN的本地?cái)?shù)據(jù)備份方式，沒有完全實(shí)現(xiàn)容災(zāi)的功能，故障時(shí)需DBA手工恢復(fù)且恢復(fù)時(shí)間較長，恢復(fù)期間HIS業(yè)務(wù)將服務(wù)使用，這是醫(yī)院無法承受的 [6]。

目前隨著國家公立醫(yī)院智慧醫(yī)院建設(shè)以及三級公立醫(yī)院績效級考核工作的推進(jìn)，醫(yī)院在以HIS系統(tǒng)為中心信息化建設(shè)工作中對整體HIS系統(tǒng)日常系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性以及生產(chǎn)數(shù)據(jù)安全性的要求越來越高。這也是醫(yī)院智慧醫(yī)院評級、互聯(lián)互通等級測評以及電子病歷評級工作中的最基礎(chǔ)要求。為了行之有效的解決這類問題，規(guī)避傳統(tǒng)HIS系統(tǒng)的設(shè)計(jì)弊端，唯一解決的方法即徹底顛覆傳統(tǒng)HIS的設(shè)計(jì)思想，建立可靠、安全、節(jié)約成本的HIS系統(tǒng)。

相比于傳統(tǒng)的HIS系統(tǒng)，基于RAC+DataGuard技術(shù)構(gòu)建的HIS系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：①解決單點(diǎn)故障：如果有節(jié)點(diǎn)故障，其他節(jié)點(diǎn)可以繼續(xù)提供服務(wù)和多節(jié)點(diǎn)負(fù)載均衡，不同節(jié)點(diǎn)可以相互配合分擔(dān)負(fù)載。②高可用服務(wù)：實(shí)現(xiàn)故障容錯(cuò)和無縫切換，將硬件和軟件錯(cuò)誤造成的影響最小化，能夠保證在集群中只要有一個(gè)節(jié)點(diǎn)存活，就能正常對外提供服務(wù)。③全方位的數(shù)據(jù)容災(zāi)：生產(chǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)同步至異地主機(jī)，確保數(shù)據(jù)安全，實(shí)時(shí)監(jiān)控主服務(wù)狀態(tài)，故障時(shí)自動無縫切換接管。④節(jié)約成本：能使用較低廉的服務(wù)器來實(shí)現(xiàn)高可用性、高吞吐量的集群環(huán)境，比通過使用高端服務(wù)器增加硬件實(shí)現(xiàn)高可用性、高吞吐量花費(fèi)的成本低很多。因此基于RAC+DataGuard技術(shù)構(gòu)建的HIS系統(tǒng)突破傳HIS系統(tǒng)的局限，更加靈活、有效地在醫(yī)療機(jī)構(gòu)中發(fā)揮作用，應(yīng)得到積極研究與推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張曉明.大話Oracle RAC：集群、高可用性、備份與恢復(fù)[M].北京：人民郵電出版社，2009.

[2] 林樹澤，盧芬，柳冬青.Oracle DBA 高可用、備份恢復(fù)與性能優(yōu)化[M].北京：清華大學(xué)出版社，2015.

[3] 喬梁. Oracle RAC集群運(yùn)行模式研究與分析[J]. 內(nèi)蒙古石油化工，2019（4）：13-14.

[4] 李鵬.Oracle數(shù)據(jù)庫RAC技術(shù)解決方案及分析[J].電腦編程技巧與維護(hù)，2013（24）：31-32，45.

[5] 李丙洋.涂抹Oracle：三思筆記之一步一步學(xué)ORACLE[M].北京：水利水電出版社，2010.

[6] 蓋國強(qiáng).Oracle DBA手記·4：數(shù)據(jù)安全警示錄[M].北京：電子工業(yè)出版社，2012.

【通聯(lián)編輯：王力】