运用双系统冗余方案避免医疗设备因工作站故障停用

2019-02-15王非孔斌象山县第一人民医院设备科浙江宁波315700

中国医疗器械信息 2019年2期

王非孔斌象山县第一人民医院设备科（浙江宁波 315700）

内容提要：目的：为工作站安装两套系统，避免因应用软件故障导致的设备停用。方法：Windows双系统安装技术、NTFS磁盘映射技术、工作站软件和数据分离。结果：该方案减少了因软件故障导致的维修等待时间，操作医师仅需重启工作站即可继续操作，同时患者数据不受影响。结论：该方案成效显著，保证了患者就诊体验不受设备软件故障的干扰。

随着电子信息化的推进，以计算机为基础的医用工作站被医院临床广泛应用[1,2]，诸如腹腔镜工作站、电子胃肠镜工作站、超声图文工作站等。医用工作站故障突发很可能直接中止医生的诊断治疗工作，造成不良影响。据本院设备科统计，上述医用工作站在日常应用中出现的各类故障有85%以上为系统软件错误造成，一般情况下这并不是很大的故障，往往是由配置文件丢失或者意外关机导致配置文件异常引起的，但是当场维修缺乏及时性和有效性。

上述问题属于软件配置管理范畴[3]，我们认为可以通过对工作站计算机安装两套操作系统和软件，当出现故障时可通过迅速切换到备用系统，从而及时有效地实现工作站的正常使用，不影响临床工作开展，再适时对故障工作站进行彻底修复。

1. 方案总览

由图1可见，两套系统配备同款工作站软件和配置文件且相互独立，保证系统1出现故障时，不会影响到系统2的正常运作。但患者诊断数据在两套系统中需要保持一致，以便在切换系统之后，医生仍可以查看历史记录。

图1. 双系统配置图

2. 相关知识和准备工作

2.1 软链接

软链接（softlink）是微软公司在其NTFS文件系统中引入的新特性，它可以使在硬盘的目录（文件夹）拥有多个入口，从每个入口看到的内容则完全一致[4]。由于真实的目录只存在原始的一份，因此相对于简单的复制方法，前者不需要额外的硬盘空间，减少了硬盘潜在的出错概率。

软链接和“快捷方式”（shortcuts）完全不同，后者是一种带有链接标记的文件，它无法被软件直接识别为链接指向的内容[4]。

推荐使用微软出品的软链接工具软件junction，可以在微软官方网站（https://www.microsoft.com）搜索Windows Systinternals Junction获得。该软件可在“Windows命令提示符”下运行，使用方法[6]为：

Junction“新连接目录”“目录的真实位置”

2.2 NTFS文件系统

NTFS是随Windows NT系统开发而引入的新文件系统[4]，与传统的FAT32文件系统相比，它具有更高的纠错性能并拥有更先进的特性。实际运用中能体会到的优点有，一般断电不会导致文件系统错误，同时支持大于4GB的单文件存储。在本例中，为了实现文件目录映射，支持软链接功能的NTFS也必不可少[5]。

但是Windows 7操作系统并不强制使用NTFS文件系统，因此导致部分计算机仍然保留了FAT32的硬盘分区，于是有必要将FAT32转换成NTFS。使用Windows 7自带的convert工具，以转换C盘为例，操作方法[6]如下：

convert C:/fs:ntfs/X

2.3 批处理

批处理（batch）是一种简化的脚本语言，结合条件判断语句，可以实现简单的文件复制、更新操作，可应用批处理来同步更新单个文件[7]。

2.4 Windows 7操作系统引导简述[8]

计算机通电开机后，先由主板上的BIOS芯片完成开机自检工作，然后读取硬盘上的主引导记录（MBR），把后续引导工作交给主引导记录指向的程序，在Windows 7系统中，这段程序就是bootmgr。Bootmgr完成必要的初始化工作之后，开始读取BCD配置查找操作系统，如果有多个系统存在，bootmgr会在屏幕上显示操作系统选单，使用者可选择其一进入。之后加载winload.exe程序，引导操作系统内核成功启动。

2.5 系统迁移

通用型硬件导向系统迁移（General Hardware Oriented System Transfer，GHOST）是美国赛门铁克（Symantec）公司的用于硬盘等非易失性存储硬件的数据备份与恢复软件[9]。该软件适用于Windows和DOS操作系统，可精确地拷贝硬盘分区中所有的数据，包含引导扇区、文件分配表、目录区和数据区等信息并复制到所需的目标分区中。与传统的操作系统与软件配置方式相比，应用GHOST软件可以大幅减少配置时间[10]。

3. 配置过程

3.1 镜像过程

本院采用某知名品牌机，预装有正版Windows 7操作系统，根据软件授权协议，微软允许对同一台计算机安装两套同一序列号的系统。但实际为了方便配置，可使用GHOST软件快速复制一个与原系统分区完全一致的新分区，作为“系统2”。

假设工作站硬盘分区如图2。

图2. 工作站硬盘分区图

操作之前，需检查各分区的文件系统格式，确保都是NTFS。使用常见的启动工具盘引导计算机，运行GHOST软件分别把分区C和分区D镜像到分区E和分区F。然后进入原系统C，运行NTBOO Tautofix BCD修复程序为E盘添加引导项，并根据需要修改两个系统名称，以方便识别。例如将分区C原系统名称改为“首选系统”，将分区E的新系统名称改为“备用系统”。

重启计算机，进入“备用系统”检查是否正常。此时，硬盘分区分布如图3。

图3. 完成镜像操作后的系统分布图

3.2 数据映射

为了使两套系统都能用最新的患者数据，本文选用数据映射的手段来实现这一想法。这里最关键的步骤就是找出存放患者数据的文件夹，这没有固定方法可行，一般根据经验判断。例如影像工作站患者数据文件夹都十分庞大，同时数据索引文件也一般位于同一文件夹内。若不确定，可以咨询设备厂家。本例中，数据文件夹位于D:Program FilesPhotoTherapyData，若要映射到F:Program FilesPhotoTherapyData，首先应删除后者，因为映射对象不能已经存在。junction相应的命令为：

junction“F:Program FilesPhotoTherapyData”“D:Program FilesPhotoTherapyData”

如果在数据文件夹之外仍有零散的文件需要同步，可使用批处理来完成。

映射完成之后，重启工作站进入“备用系统”，让医生模拟操作几个病例，若有配置不到位的地方，可继续修正。