完善和实现医院信息化系统连续性关键技术研究

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇完善和实现医院信息化系统连续性关键技术研究范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

天津人民医院的信息化建设已经具备一定的规模，医院的HIS系统和PACS系统、LIS系统等进行了整合，实现了信息共享，HIS已从初期的以财务为中心发展到现在的以病人为中心，医院的各项业务完全依赖于网络信息系统。因此，医院信息化系统的可用性和连续性显得尤为重要。

随着信息化在医院应用越来越深入和普及，医院的各项业务已完全依赖于信息化系统。医院信息系统作为一个联机事务系统，要求7×24小时不间断运行，其可用性、连续性和安全性已成为决定医院能否正常运行的至关重要的前提。

IT技术保障信息化系统高可用性

1. 高可用性集群的应用

集群是一种并行或分布式的处理系统，由相互独立的、通过高速网络互连的两个或多个计算机(节点)组成，像一个单独集成的计算资源一样协同完成特定任务的系统。

集群系统可分为高可用性集群（HA）和高性能（HP）集群。高性能集群是指具有响应大量计算的性能，主要用于处理复杂的计算问题。结合医院应用的特点，天津人民医院采用的是高可用性集群（High Availability Cluster，HA Cluster）。它主要包括可靠性和容错性，是指以减少服务器中断时间为目的实现故障屏蔽的服务器集群技术。它在其中一台主机上特定的作业因主机设备异常而无法继续运作时，可在最短的时间内在其它正常的主机上重新启动该项作业。在高可用系统设计时，需考虑下述关键点：应用系统、主机/部件间的切换是否对用户透明？故障发生时，是否需要人为干预？切换的速度如何？配置是否简单方便，易于管理？与操作系统、应用程序是否能密切配合等等。

2. 数据备份的方法

备份的方法主要可以分为硬件级和软件级备份。硬件级备份是指用多余的硬件来保证系统的连续运行，如硬盘双工、磁盘阵列、双机容错等；但这种方法无法防止逻辑上的错误，如：人为操作、病毒、数据错误等。软件级的备份是指将数据保存到其他介质上。当系统出错时，可以将系统恢复到备份时的状态。用这种方法可以完全防止逻辑错误。理想的备份系统是在软件备份的基础上，再加上硬件备份，使得整个网络更加安全可靠。

3. 容灾的概念

容灾是一个范畴比较广泛的概念。我们平时所说的容灾，是指建立冗余站点和数据备份。当灾难发生时，迅速恢复数据，冗余站点接管主系统，以达到业务连续性的目的，即通过特定的备份和恢复机制，灾后最大限度地恢复系统正常运行和保障业务连续运转。

容灾包括数据容灾和应用容灾两类。数据容灾是指建立一个异地的数据系统，该系统是本地关键应用数据的一个实时复制。在本地数据及整个应用系统出现灾难时，系统至少在异地保存有一份可用的关键业务的数据。应用容灾是在数据容灾的基础上，在异地建立一套完整的与本地生产系统相当的备份应用系统。

从技术上看，容灾系统有两个主要指标：RPO（Recovery Point Object）和RTO（Recovery Time Object），其中RPO代表了当灾难发生时允许丢失的数据量，而RTO则代表了系统恢复的时间，目前对于医疗行业，对恢复时间要求越来越高。

4. 集群、备份和容灾的协作关系

从目的上讲，集群、备份和容灾技术都是为了消除或减弱意外事件给系统带来的影响，但是，由于其侧重的方向不同，实现的手段和产生的效果也不尽相同。集群和容灾技术的目的，是为了保证系统的可用性，即当意外发生时，系统所提供的服务和功能不会因此间断；而数据备份更多的是指数据从在线状态，剥离到离线状态的过程。集群和容灾技术是保护系统的在线状态，保证数据可以随时被访问。而备份技术的目的，是将整个系统的数据或状态保存下来，这种方式不仅可以挽回硬件设备损坏带来的损失，也可以挽回逻辑错误和人为恶意破坏所造成的损失。然而，数据备份技术并不保证系统的实时可用性。也就是说，一旦意外发生，备份技术只保证数据可以恢复，但是恢复过程需要一定的时间。在此期间，系统是不可用的。备份技术、集群技术和容灾技术各有自己的优势，我们要合理地使用，使其稳定和谐地配合工作，共同保证着系统的正常运转（见“备份、集群和容灾之间的比较表”）。

医院面临的挑战和未来的需求

1. HIS、CIS数据吞吐需求不断增加

随着医院规模的不断扩大，HIS系统会出现响应时间变缓的现象，其原因主要是基于HIS业务特点，即大量的并发随机读取造成的，因为后端磁盘单盘IOPS以及磁盘数量的限制，造成性能的瓶颈。

2. 未来做到有效统一管理

分散的存储无法有效地满足备份和容灾需求。医疗信息化的进程会增加管理的难度，耗费大量的人力物力。

3. 缺乏有效数据备份及容错手段

几乎全部的数据都放在存储上，阵列成为单点故障点，一旦发生火灾或其他不可控的灾难使阵列损坏或宕机时，相关的服务都将停止。

根据医院需求构建信息化平台

1. 数据存储备份及归档平台

采用2台EMC NS480磁盘阵列、1台EMC Centera数据归档设备和1台EMC Avamar数据备份设备建设人民医院的数据存储备份以及数据归档平台。

（1）核心存储及灾备存储：核心存储采用EMC统一存储NS480，可以同时支持FC、iSCSI和NAS三种连接协议；配置3块73GB企业级闪存驱动器SSD、12块450GB 15krpm FC驱动器和15块2TB 7200rpm SATA驱动器。

备份存储采用EMC统一存储NS480，可以同时支持FC、iSCSI和NAS三种连接协议；配置15块450GB 15krpm FC驱动器和15块2TB 7200rpm SATA驱动器。

两台存储之间通过Mirrorview/S同步镜像技术实现块设备（例如数据库）的同步数据复制。

（2）归档系统：通过PACS软件的归档技术，将存放在NS480 NAS目录内的PACS文件可以定期基于策略自动化地迁移到专用的归档存储Centera上面。

在文件归档之后，源目录位置仍然保存指针文件，在需要访问归档文件时，只需要访问指针文件就可以读取已经被归档到Centera的数据。

（3）数据保护：采用EMC源端重复数据删除备份设备Avamar作为关键数据的备份系统，可以实现2TB的目标容量的备份。

2. 数据库服务器平台

采用2台IBM p570小型机作为HIS系统的数据库服务器，配置16核3.5GHz Power6处理器和64GB内存，通过2块8Gb HBA卡建立与2台EMC DS300B SAN交换机的连接，通过2块千兆光纤以太网卡建立与2台Cisco 6509E核心交换机之间的连接，通过安装HACMP集群软件实现故障切换。

采用2台IBM p550小型机作为PACS系统的数据库服务器，配置8核3.5GHz Power6处理器和32GB内存，通过2块8Gb HBA卡建立与2台EMC DS300B SAN交换机的连接，通过2块千兆光纤以太网卡建立与2台Cisco 6509E核心交换机之间的连接，通过安装HACMP集群软件实现故障切换。

人民医院的HIS系统和PACS系统数据库分别采用了业界领先的IBM p570小型机和p550小型机，具备了很强的数据处理性能，充分保证了人民医院HIS系统和PACS系统运行的性能。

人民医院的HIS系统和PACS系统通过HACMP与Oracle RAC实现集群功能，与数据存储和核心网络之间均采用双链路高速连接，整个系统不存在单点故障，充分保证了HIS系统和PACS系统的稳定性和可靠性。

3. 应用系统平台

采用IBM x3850 X5 PC服务器和VMware vSphere4虚拟化软件构建HIS系统和PACS系统的应用系统平台，利用虚拟化软件部署系统灵活、快速、可切换的特点，同时满足人民医院对软件测试、网管、防病毒等系统的部署需要，建立起一套灵活、快捷、安全的应用系统平台。

通过虚拟化，可以大大提高设备的利用效率，增强系统部署的灵活性，降低系统的部署时间，消除设备故障导致的业务系统停顿，增强业务系统的安全性，降低运营成本。

医院信息化建设平台建设总结

天津人民医院的信息化建设已经具备一定的规模，医院的HIS系统和PACS系统、LIS系统等进行了整合，实现了信息共享，HIS已从初期的以财务为中心发展到现在的以病人为中心，医院的各项业务完全依赖于网络信息系统。因此，医院信息化系统的可用性和连续性显得尤为重要。

1. 建立全冗余的集群架构

以前，我院采用的是传统的集群解决方案，两台服务器通过磁盘阵列连接起来形成备份系统，服务器之间共享一个磁盘阵列，当主服务器停机后，备份服务器能实时接管中断的工作，不足的是，一旦磁盘阵列发生故障，整个系统就会停机。因此这个磁盘阵列就成了一个突出的单点故障点。

为此，我们采用了“两个运算节点＋两个存储节点”的集群模式，主服务器系统由两台IBM P570+两个光纤交换机+两个EMC NS480组成一套双机热备系统（见主服务器和存储架构图），是一个组件全冗余的服务器系统。从功能上来讲，这套方案突破了系统全冗余，无任何单点故障点，使系统的运行真正没有了后顾之忧。

总之，这套系统采用无单点故障冗余体系结构设计，兼备了规避硬件故障和数据库逻辑故障的问题。

2. 全冗余SAN存储的技术优势：

实施以SAN为代表的存储区域网：随着数据的飞速增长以及管理的需求，实施以SAN为代表的存储区域网，建立专用的存储网络，并将分散的数据集中存储到扩展能力较强的磁盘阵列上，EMC NS480统一存储较原来的IBM DS470在性能和扩展能力方面提高了4~5倍。能够满足现在及医院今后3年~5年内发展的需求。

集NAS、FC及iSCSI多能力的统一存储：其中NAS解决了传统文件服务器的低IOPS问题；由于网络中存在多种应用，除了对IO性能及可用性要求较高的数据库等应用类型之外，还有很多应用需要以更便宜、更方便的手段使用中心存储，此外还有很多基于文件的访问，为此，我们可以使用具备SAN、NAS、iSCSI等多种协议接口的存储设备，将不同需求的应用按可用性、成本等分级，分别使用不同的接口类型访问中心存储。

全自动化分层存储及二级缓存技术：固态硬盘的IO吞吐能力是传统的光纤磁盘的30倍，通过二级缓存技术可以将现有存储的整体性能提高3倍以上，以应对今后对存储性能提高的需求。采用分层存储技术可以在保障性能的前提下，有效地降低总体拥有成本，如为满足PACS系统需求，可以通过分层存储技术，采用少量的高性能磁盘如SSD和SAS来保障整体性能，同时采用大量的低性能大容量的SATA硬盘来降低总体成本。

3. 基于源端重复数据删除备份技术

EMC AVAMAR是业内唯一的集源端重复删除技术和备份技术为一体的软硬结合的解决方案。其去重比例可以达到90%以上，将人民医院原备份窗口从数小时缩减到15分钟左右。

4. 专业归档存储

当数据膨胀到一定程度时，数据量成为沉重的负担，检索、使用、备份，以及分类的工作量都急剧上升，在线的核心存储性能也会下降，同时为存放不常访问的海量数据，不得不采购昂贵的大型可扩展磁盘阵列，为优化系统性能, 降低总体拥有成本（TCO），可以把将近70%~80%的非常用数据迁移到行业认可度极高的专业且易于管理的归档阵列Centera归档系统中去，由于采用内容寻址（CA）技术，不仅性能得以上升, 而且管理更加方便。

5. 数据级的容灾体系

为面对诸多不可预期事件（地震、火灾、洪水等），建立容灾体系，通过网络在本地数据中心以及灾备中心之间的存储阵列间实现数据复制，将极大提升医院数据的生存率。异地数据容灾是今后医院信息化发展必经的过程。

小结

服务器、存储的冗余架构，保证业务高可用。高效的备份系统结合策略将保证业务的可恢复性。虚拟化技术是发展的趋势，为建设可靠的弹性数据中心成为可能。今后，异地容灾是下一步医院信息化发展十分必要的一环。