专科医院信息存储与双机热备的应用

韩晟，王锦伟，魏炜，彭红波，邵庆东

第四军医大学口腔医院 a.信息科；b.院务部，陕西 西安 710032

专科医院信息存储与双机热备的应用

韩晟a，王锦伟b，魏炜b，彭红波a，邵庆东a

第四军医大学口腔医院 a.信息科；b.院务部，陕西 西安 710032

本文针对我院信息系统和图像传输系统的数据特点，对数据存储及双机热备技术进行了阐述。在此基础上，设计我院信息存储及双热备方案并成功实施。

HIS；PACS；双机热备；口腔医院

随着计算机和网络技术的飞速发展，医院信息系统日益普及。医院信息系统的应用，给临床工作和管理工作带来了极大的方便，不但提高了工作效率，规范了医疗的流程和收费，而且保存了大量的医疗数据和患者资料。目前，较大规模的医院不但使用了HIS系统，还投入了PACS、LIS等诸多系统，使信息化不但覆盖了医院大多数部门，而且紧密联系着几乎所有医护人员的日常工作。在这种情况下，信息系统的稳定运转和海量数据的存储及数据安全就显得尤为重要[1]。

1 方案设计

1.1 口腔医院信息系统的特点

口腔医院作为专科医院，与大多数综合性医院存在诸多的不同，主要体现在以下几个方面：① 门诊为主，住院为辅。与综合性医院相比，口腔医院以门诊为主，虽然有的口腔医院也有住院部，但是床位数量和规模都不能跟门诊相比，也不能跟同级别的综合医院相比。② 病人相对较少。口腔医院作为专科医院，在人员编制和病人数量上比同级别的综合医院少得多。虽然我院的门诊人数比一些小的综合医院多，但是对比同等级别的综合医院还是相差很多。③ PACS影像文件较小。口腔医院的放射科的主要工作是拍牙片，虽然也有全景曲面断层图像，但是数量不是很多，其他的常规放射片也较少。牙片小，存储的文件也小。1张牙片的大小是1MB左右，而普通放射片的大小是几十MB甚至上百MB。④ 相对同等级综合医院经费较少。相对同级别的综合医院，我院的收入较少，这就要求我们要尽量节省宝贵的资金，同时又保证医院信息系统平稳安全地运行。

所以根据以上特点，我们认为相对于综合医院而言，其信息系统中的HIS系统数据和PACS系统数据与综合性医院都有较大差异。首先，因为口腔医院拍摄的多为数字化牙片，其PACS数据的增长速度相对较慢。其次，门诊病人多，信息系统的主要数据来源于门诊。门诊信息“多而小”。“多”是指信息点多，信息存储和调用频繁；“小”是指读取和存储的数据都不大，多是费用和挂号方面的数据，但是要求服务响应速度快。

1.2 信息存储方案分析

当前市场上在存储方面主要有DAS、NAS和SAN三种不同的存储模式，它们在容量、速度、价格、安全性等方面各有各的优势[2-4]。

DAS（Direct Attached Storage，直接连接存储）存储是指存储设备通过SCSI接口或光纤通道直接连接到一台计算机上。DAS一般适用于当服务器在地理上比较分散，很难通过远程连接进行互连。其缺点比较明显，比如存储量不大、并发性不好等。在网络化的大中型存储系统中一般不会考虑使用它。

SAN（Storage Area Network，存储区域网络）通过光纤通道连接到一群计算机上。在该网络中提供了多主机连接，但并非通过标准的网络拓扑。大多数分析认为SAN是未来企业级的存储方案，这是因为SAN便于集成，能改善数据可用性及网络性能，而且还可以减轻管理作业。SAN解决方案的优点有以下几个方面：SAN提供了一种与现有LAN（局域网）连接的简易方法，并且通过同一物理通道支持广泛使用的SCSI和IP协议。SAN不受现今主流的、基于SCSI存储结构的布局限制。特别重要的是，随着存储容量的爆炸性增长，SAN允许企业独立地增加它们的存储容量[5]。SAN的结构允许任何服务器连接到任何存储阵列，这样不管数据置放在哪里，服务器都可直接存取所需的数据。另外，由于采用了光纤接口，SAN还具有更高的带宽。

NAS（Network Attached Storage，网络连接存储）是通过标准的网络拓扑结构（例如以太网），连接到一群计算机上。在该网络中提供了多主机连接，但并非通过标准的网络拓扑。NAS没有解决与文件服务器相关的一个关键性问题，即备份过程中的带宽消耗。NAS仍使用网络进行备份和恢复，这就是说LAN除必须处理正常的最终用户传输流外，还要处理包括备份操作的存储磁盘请求[6-7]。

2 实施与结果

通过以上分析，我院选用SAN结构的存储方案，并对HIS和PACS采用双机热备技术，以提高系统运行的可靠性。根据HIS、PACS系统在我院运行的数据存储特点，两个系统可以共用一个磁盘阵列柜（如图1所示），这样可以大大节省资金，提高设备的使用效率。

图1 双机热备与SAN结构存储拓扑图

我们把阵列分成两个容器，一个容器10块硬盘，做成RAID5，用于PACS。另一个容器用4块硬盘，做成RAID0+1，用于HIS。HIS的数据量不大且增长缓慢，但是要求读写速度高并且绝对安全，采用RAID0+1正是根据HIS的这些特点。每一个硬盘的容量是146GB，需要4块硬盘，实际的容量是292GB，即两个硬盘的容量。HIS的全部数据只有10GB左右，加上日志文件，每天增长50MB，1年20GB左右。这样的容量足够使用5年以上，如果进行过期数据转移，空闲空间还会恢复。PACS的数据增长较快，但是相对HIS而言写磁盘的频率不高，所以用RAID5比较合理，这样既保证数据安全，又能保证提高硬盘容量的使用率。PACS的实际硬盘容量是1.2TB。每天PACS数据增长不到1GB，这样的容量可以最少使用3年。如果每个系统都使用独立的阵列，对HIS系统来说就会造成极大的浪费。

HIS服务器的双机热备采用Steeleye公司的Lifekeeper软件。两台HIS服务器之间用网线和串口线组成双心跳线。建立虚拟的IP、主机名和共用的磁盘阵列等资源。数据存储在磁盘阵列上，当主机出现问题后，备用机自动接管所有资源。PACS服务器的双机热备使用的是Windows系统的服务器群集技术，同样能做到自动接管公用资源。自运行以来，系统运行非常平稳，服务器切换不需要人为控制，节省了维护成本。

PACS系统安装在Windows2003 Server系统上，其双机热备采用Windows2003 Server系统自带的服务器群集功能（Microsoft Cluster Service，MSCS）。服务器群集是一组协同工作并运行Microsoft群集服务的独立服务器。服务器群集为资源和应用程序提供高可用性、故障恢复、可伸缩性和可管理性。服务器群集允许客户端在出现故障和计划中的暂停时，依然能够访问应用程序和资源。如果群集中的某一台服务器由于故障或维护需要而无法使用，资源和应用程序将转移到可用的群集节点上。最重要的是这个功能是系统自带的，性能稳定，并且不需要再购买第三方软件。PACS系统的双机热备采用两台HP5800服务器，通过网线组成心跳线，利用系统的MSCS功能搭建而成。把在磁盘阵列上划归到PACS系统的容器分为两个卷，一个卷作为MSCS的仲裁盘，所需容量较小，大小1GB；剩余的空间全部划分成一个卷，作为PACS系统的存储空间。

3 讨论

不同的医院应根据自己的实际情况选用不同的存储方案和系统安全措施。如果医院的经费紧张且业务规模不大，可以不使用专门的存储设备，不采用双机热备的形式，使用独立的服务器并利用服务器上的硬盘存储数据即可。但是这种方案必须有更加完备的数据备份手段，有成熟的服务器故障备用方案，防止单点故障引起的系统瘫痪，并把数据的损失减少到最小[8-9]。

有条件的单位还可以在这个设计的基础上增加容灾方案，再购买一套存储设备，部署在异地的机房，利用光纤连接，使用专业容灾软件进行数据的备份或同步。这样虽然增加了一定的成本，但是数据的安全性得到了更大的保证。再结合双机热备及数据切换等技术就能保证在主存储损坏的情况下不中断业务，进一步提高系统的稳定性。如果再配合磁带机等备份设施，就能保证即使发生了地震等大型自然灾害后，依然能够保证大部分数据能够在短期迅速恢复[10]。当然，这对预算紧张的单位可以考虑分步实施。

[1]蔡国春.卫生信息系统数据库的数据安全与灾难备份[J].中国卫生信息管理,2008,3(1):53-56.

[2]俞向前.我院信息化安全的建设与实施[J].中国医疗设备,2009,5(7):91-92.

[3]陆维嘉.SAN存储网络技术在医院信息系统容灾与备份中的应用浅析[J].中国数字医学,2009,4(5):77-79.

[4]薛雁,周庆利.架构安全无忧的医院信息存储网络系统[J].中国医疗器械杂志,2007,3(1): 56-59.

[5]薛雁.医院SAN数据存储和远程容灾方案[J].现代医院,2007,7(2):143-145.

[6]吉浩.医院信息化存储方式的研究[J].医院管理论坛,2009,1(1):60-61.

[7]舒继武.存储系统的体系结构[J].中国教育网络,2007,(3):66-68.

[8]郑毅.网络信息系统容灾技术研究[J].襄樊学院学报,2007,28(11):48-51.

[9]昊天吉,王时绘.基于数字化校园存储备份系统的容灾方案[J].计算机与数字工程, 2007,35(2):51-53.

[10]魏浩文.HIS安全维护技术的原理与应用[J].医学信息学,2010,31(3):18-20.

The Features and Applications about Storage and Hot Standby of Information System in Stomatology Hospital

HAN Shenga, WANG Jin-weib, WEI Weib, PENG Hong-boa, SHAO Qingdonga
a.Information Department; b. Department of Finance, Stomatological College,Fourth Military Medical University, Xi'an Shaanxi 710033, China

TP333

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2011.03.015

1674-1633(2011)03-0043-02

2010-12-09

2010-12-21

作者邮箱：shhskq@yahoo.com.cn

Abstract:According to the features of the information system of stomtological hospital, this paper explained the hospital information system (HIS) and Picture Archiving & Communication System (PACS) in stomatology hospital, and designed the system based on the features.

Key words:HIS; PACS; hot standby; stomtological hospital