几种医疗设备系统备份工具的应用研究

朱伟，严郁，邵勤，刘健，肖富男，王祖铭

南京中医药大学附属医院（江苏省中医院） 设备处，江苏 南京 210029

几种医疗设备系统备份工具的应用研究

朱伟，严郁，邵勤，刘健，肖富男，王祖铭

南京中医药大学附属医院（江苏省中医院） 设备处，江苏 南京 210029

为保证医疗设备系统及应用的稳定运行，方便工程师选择合适的备份工具，为医院节约维修经费。本文根据医疗设备的系统、文件类型及备份速度，对GHOST、Acronis、DiskGenius、WinHex、DDCOPY、硬盘拷贝机等工具进行横向对比分析其优劣。根据实际使用情况及工作经验，Windows环境下推荐使用GHOST、Acronis；非Windows环境推荐使用硬盘拷贝机。

系统备份；Windows系统；扇区备份；通用型硬件系统传送器；硬盘拷贝机

引言

近30年，随着计算机技术的快速发展，现代医疗设备已不再是单个且功能单一的设备，而是以计算机技术为中心，集数据采集、数据分析、诊断报告和治疗为一体的综合系统。医疗设备工作站与普通计算机在硬件上差别不大，仅增加了若干个拓展板卡以实现与医疗设备的通讯与控制等功能[1]，主要差别集中在软件方面，安装了后者所没有的专用软件，如应用、控制、分析或处理软件等。专用软件的最大特点是专属性强，除了原厂，市面上几乎找不到。保证工作站操作系统和应用程序稳定运行是医疗设备正常工作的前提条件，一旦出现故障，轻则系统死机，操作暂时失控，病人资料丢失；重则机器无法开机，资料尽失[2-3]。因此，及时对工作站系统备份显得特别重要。为方便工程师选择合适的备份工具，本文根据医疗设备的系统、文件类型及备份速度，详细对医疗设备系统备份的几种工具进行横向对比分析其优劣。医工同行可根据设备实际情况选择合适的备份工具，从而达到为医院节约维修经费的目的。

1 医疗设备操作系统介绍

目前用于医疗设备的计算机操作系统主要分为两大类：Windows操作系统和UNIX操作系统。Windows系统是微软公司开发的，世界上最通用的操作系统，包括早期的DOS、Win 9X、Win 2000、Win NT，以及近期的Win XP、Win 7操作系统，目前市面上90%以上的医疗设备采用Win XP或Win 7系统，如中央监护仪工作站、经颅多普勒、功能检查设备等，目前很多大型影像设备也采用Windows系统。UNIX系统是贝尔实验室开发的，是一个强大的多用户、多任务、多进程的性能稳定且安全性高的系统，类Unix系统包括 AIX、Linux、Solaris、Xenix、IRIX、HPUX、FreeBSD等系统[4-5]。UNIX广泛应用于硬件配置较高且系统需要运行相当稳定的大型医疗设备系统中，如超声、CT、发射型计算机断层扫描仪（Emission Computed Tomography，ECT）、直线加速器、MR等设备或工作站等。

医疗设备工作站最常见的故障是应用软件故障和硬盘故障。软件故障出现频率较高，多是由于误操作、软件Bug或其他原因造成的操作系统崩溃或应用程序文件丢失，导致机器无法正常运行，可通过恢复系统使机器正常运行。硬盘故障比较少见，目前医疗设备所配备的硬盘基本都是机械硬盘，精密度高，很难损坏。一般只有在工作时发生较大震动才可能造成磁头与盘片撞击而导致损坏[6]。硬盘损坏的结果是致命的，将直接导致设备无法工作及数据尽失。

硬盘包括主引导区及逻辑分区。主引导区位于整个硬盘的0磁头0柱面1扇区，是独立的，对应硬盘的第一个分区，也就是所说的C盘，主要用于存放操作系统，是硬盘最重要也是最脆弱的部分。逻辑分区是硬盘其他分区，主要用于存储数据。硬盘启动时首先要读取引导区数据，因此引导区读取次数最多，最容易引起物理故障，同时硬盘引导区也是计算机病毒经常攻击的部位[7]。医疗设备系统备份主要是对主引导区备份。目前备份方法包括按文件备份和按扇区备份，备份工具包括面向通用型硬件系统 传 送 器（General Hardware Oriented Software Transfer，GHOST）、Acronis、DiskGenius、WinHex、DDCOPY、 硬盘拷贝机等，下面进行分别进行详细探讨。

2 系统备份方法及工具

2.1 备份方法

（1） 按文件备份。按文件备份是指在文件系统被识别后，只按文件的方式逐个将文件（文件的扇区不连续）提取到目标设备上，不提取非文件数据。备份的数据量取决于源盘文件总和，文件越多，需要转移的数据就越多[8]。另外，以文件备份的方式在源与目标的物理位置上并不一一对应，就像从源盘把所有文件拷贝进目标设备一样，源盘的文件组织方式、物理排序、空间占用上也不必与目标设备相同，更不会把磁盘里的自由空间转移过去。

（2）按扇区备份。按扇区备份，又称按位备份，与文件系统无关，将源分区（卷）的所有扇区按从头到尾的顺序备份到镜像文件中, 而不判断扇区中是否存在有效数据[9]。数据源是什么样子、有多大，目标就是什么样子，就有多大。即使没有分区、或者无法识别的分区，或者分区逻辑结构有错误，都可以完整的（包括逻辑错误）一起备份到目标设备上。此方式会备份大量的无用数据，适用于有特殊需要的情况，因为要备份的数据量大，所以速度慢。此外，在将来恢复时只能恢复到源分区，或与源分区大小完全相同（也可以比源分区大）的其它分区。

2.2 备份工具

2.2.1 GHOST

GHOST是最典型的按文件备份的工具，GHOST是美国Symantec公司推出的一款Windows/DOS环境下的硬盘备份还原工具，可实现文件配置表（File Allocation Table，FAT）l6、FAT32、新技术文件系统（New Technology File System，NTFS）等多种硬盘格式的分区，可完整而快速地将分区或硬盘直接备份，最新版本为Ghost11.5[10]。只要硬盘没有损坏，所有安装Windows/DOS的医疗设备均可使用GHOST进行备份。作者已使用此方法将我院几乎所有Windows系统的大型设备做了备份。具体备份步骤如下：① 将WINPE安装进U盘，进入BIOS选择U盘启动，进入GHOST程序，按Local—Partition—Image步骤，弹出硬盘选择窗口，开始分区备份操作；② 选择源分区、镜像文件的存储、选择压缩方式GHOST开始制作并保存镜像文件，完成备份。

GHOST方便易用，已成为工程师维护设备的必备工具。但缺点很多，GHOST不对自由空间做备份，而且必须是所能识别的文件系统，不支持JFS、VXFS等特殊的文件系统，也无法备份非MBR类分区表管理的硬盘数据。此外，对带有密码狗、磁盘加密等多种加密技术的硬盘，或采用非WINDOWS操作系统的硬盘均不可拷贝，甚至连盘都不认[11]。

2.2.2 Acronis True Image

一款功能十分强大的用于操作系统和数据全面备份与恢复的软件，与Windows完全兼容，所有的工作都可以在Windows环境下完成，不需要切换到DOS命令行执行。该软件可以利用CPU多核心和多线程（GHOST基于命令行，只能单核，而且压缩速度慢），充分发挥硬件性能，在压缩速度和压缩率上比GHOST快很多[12]。

此外，Acronis可以在硬盘上开辟一块用于保存备份文件的名为“Acronis隐藏区”的隐藏分区，这个分区无法直接看到，而且一般的病毒也伤害不到，甚至格式化也伤害不到。只有在运行恢复程序的时候（Windows下按F11，或用PE或光盘引导）才可以看见，最大可能的避免了备份文件被无意删除或者病毒破坏。只要硬盘不是发生了物理上的故障，都可以恢复，且备份恢复速度极快。

2.2.3 Win Hex

一款以通用16进制编辑器为核心工具，可在Windows、UNIX环境下运行，可以用来检查和修复各种文件、恢复删除文件、硬盘损坏造成的数据丢失等，极其强大。WinHex备份（镜像）硬盘数据也采用的是对扇区进行拷贝[13]。

2.2.4 DiskGenius

一款Windows环境下的专业级的系统备份与还原、分区管理及数据恢复软件。系统备份支持按文件备份，也支持按扇区备份，支持分区备份、分区还原、分区复制、磁盘复制等，FAT12、FAT16、FAT32、NTFS等文件系统[14]。

2.2.5 DDCOPY

DDCOPY是一款专业的硬盘对拷工具，在Windows环境下的DOS模式运行，支持支持电子集成驱动器（Integrated Drive Electronics，IDE），增强性IDE，小型计算机系统接口等硬盘。通过对硬盘物理扇区的读写，实现多个硬盘之间的完全复制，与硬盘或分区所使用的文件系统无关。采用这种方式拷贝的硬盘，如果源盘与目标盘容量相同，可以作到没有任何数据差别；如果源盘与目标盘型号不相同的话，则以容量较小的硬盘为准[15]。

2.2.6 硬盘拷贝机

硬盘拷贝机是指对硬盘进行完全复制，将硬盘所有数据通过物理复制的方式进行备份。可以完全脱离计算机使用，直接连接硬盘的IDE或串行高级技术附件接口，只要设置好源盘及目标盘即可进行全盘复制[16]。常规的拷贝方式包括：硬盘到硬盘，分区到分区，硬盘到分区，分区到硬盘，硬盘到文件，分区到文件等方式。我院使用的硬盘拷贝机是ORICO 6828US3-C拷贝机，价格便宜，全盘拷贝速度为6000 M/min，速度较快。硬盘拷贝最好使用容量相同的硬盘，如实在没有可使用容量大于被拷贝硬盘容量的硬盘。

2.3 几种备份工具对比研究

以上几种备份工具均广泛使用，最流行的是GHOST。GHOST对不加密或简单加密的Windows/DOS系统备份基本是通用的，很多专家和同行都宣扬用各种版本的GHOST，缺点是在UNIX环境下不可用。Acronis 是最近几年被广泛使用的备份工具，备份思路和GHOST类似，但更强大，且速度更快，已有不少厂家工程师向作者推荐过。Win Hex、DiskGenius均可按文件备份，也可按扇区备份的软件，操作简单，备份速度一般，不推荐使用。DDCOPY和硬盘拷贝机是硬盘对拷工具，DDCOPY是本地硬盘拷贝，速度比较慢，硬盘拷贝机是脱离计算机使用，备份速度极快，缺点是成本高，备份一台机器需要一块硬盘，而不是像其他备份工具可直接存放在移动硬盘或制作启动光盘。硬盘对拷技术特别适用在大型影像设备上，一旦机器系统无法启动，更换硬盘即可，效率高，不影响临床工作。几种工具的性能对比，见表1。

表1 几种备份工具对比

3 结论

根据实际使用情况及工作经验，Window环境下推荐使用GHOST、Acronis，工程师可将系统备份在逻辑分区。为保险起见，可再将备份拷贝到移动硬盘，或刻录光盘制作成启动盘。一旦系统崩溃或硬盘损坏，工程师可通过PE或光盘启动的方式来恢复系统及软件。对于使用UNIX系统的大型影像设备，考虑设备运行稳定性及安全性，推荐使用硬盘拷贝机，直接拷贝一块硬盘，一旦机器软件出了软件故障或无法进入系统，更换硬盘即可，效率更高。作者曾使用硬盘拷贝机成功修复了飞利浦ECT的UNIX系统，为医院节省了近10万元的维修费。

[1] 杨宇航.GHOST及EasyBoot在医疗设备维修中的应用[J].中国医疗设备,2010,25(9):131.

[2] 吴平凤.GHOST软件在医疗设备软件故障中的应用探讨[J].中国医疗器械信息,2015,(2):55-58.

[3] 刘端铭.西门子Iconos R200数字胃肠机硬盘复制备份方法探索[J].中国医学装备,2012,9(3):76-77.

[4] 周锡明,易爱娇,沙宪政.GE LOGIQ E9超声诊断仪故障维修3例[J].中国医疗设备,2016,31(2):167-168.

[5] 张博.翟宏志.医疗设备软件维护“四步曲”[J].中国医疗设备,2010,25(9):44-46.

[6] 冯黎建.GHOST 软件在医疗设备维修中的应用[J].中国医疗器械杂志,2007,31(4):301-302.

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[14] 张前程.GHOST多播技术在高校计算机机房维护中的应用[J].计算机光盘软件与应用,2010,(7):93.

[15] 王绪凯.硬盘备份机在医疗设备维修中的应用[J].中国设备工程,2016,(11):60-61.

[16] 何光彤.Ghost在医疗设备软件备份中的应用及不足[J].医疗装备,2010,23(1):73-74.

Application and Research of Several System Backup Tools in Medical Equipment

ZHU Wei, YAN Yu, SHAO Qin, LIU Jian, XIAO Funan, WANG Zuming
Department of Equipment, Affiliated Hospital of Nanjing University of TCM (Jiangsu Province Hospital of TCM), Nanjing Jiangsu 210029, China

To ensure the stable operation and application of the medical equipment system, so as to facilitate the engineer to choose the right backup tool, and to save maintenance funds of the hospital. Based on the system settings, the file type and the backup speed of the medical equipment, a further horizontal comparison among GHOST, Acronis, DiskGenius, WinHex, DDCOPY, DE-Demi and other tools was conducted in this paper. According to the practice and experience, Acronis and GHOST are recommended in Windows system; DE-Demi is recommended in non-Window system.

system backup; Windows system; backup sector; general hardware oriented software transfer (GHOST); DE-Demi

TP309.3

C

10.3969/j.issn.1674-1633.2017.11.038

1674-1633(2017)11-0147-03

2016-08-26

2017-09-04

严郁，高级工程师，主要研究方向为智能服务。

通讯作者邮箱：yanyucan@126.com

本文编辑 王婷