医学机能实验室无盘工作站的应用探索

曹成珠，晏宇鹏，马晓雨，刘 婧，苏占海，吴 穹*

（青海大学医学院，青海 西宁 810001）

通过基础医学实验课教学的改革，医学机能实验学打破了传统单一的实验教学模式，对生理学、病理生理学和药理学的实验内容进行了有效融合，形成了机能实验学课程体系。医学机能实验信号采集系统已广泛应用于各类教学单位和科研院所，基本可替代以前的刺激器、放大器、记录仪等，在医学机能实验室建设过程中，应当充分发挥其在教学中的作用，同时采用的技术手段应尽量减少实验室建设成本，减少人力资源投入，提高管理效力。医学机能实验室无盘工作站的架设使得这些问题迎刃而解，这项技术的应用能使传统的机能实验室在原有基础上低成本升级，减少实验人员的工作量，大大提高工作效能。

1 使用情况

目前，医学机能实验室计算机大部分都采用了有盘系统，为确保系统正常工作运行，需定期对设备进行维护，由于学生实验操作频繁，学生的电脑操作水平参差不一，加之维护过程中新旧电脑同时存在，增大了维护难度，需要大量人力、物力投入。同时，由于操作系统中软件保护系统虽在一定程度上对操作系统能够起到防护作用，可防止病毒的入侵。但是，这也在一定程度上限制了操作系统运行的速度，影响信号采集系统的运行。而且，由于硬盘保存功能缺陷，在各类医学实验中所记录的数据若未及时恰当进行保存，会导致实验数据的丢失，这对于医学实验而言是一较大损失。医学是一个不断发展并进步迅速的学科，其对相关医学实验的要求也日新月异，机能实验教学所要求的软件需要不断推陈出新，有盘系统所需要安装的软件数量巨大，这无疑对硬盘的要求越来越高，会导致系统启动、运行速度缓慢。

2 工作原理

所谓医学机能无盘工作站，是指在医学机能实验室建设的同时，要求在局域网内配置一台系统服务器。这台系统服务器需要具备同时保障自身操作系统和整个医学机能实验无盘工作站正常运行的操作系统。这意味着其他客户端无盘工作站的机箱中主板、内存等硬件是存在的，但不存在硬盘。为保证整个机能实验室的工作正常运行，还要求机能无盘工作站内的网卡必须配置引导芯片。在启动整个机能实验室无盘工作站时，可引导芯片能从系统服务器中快速准确获取所需数据供用户使用。简言之，无盘工作站其实就是把主机和硬盘分离，只执行操作不执行存储。通俗地说，这是一种类似于当前网吧的工作站建设[1]。无盘工作站在正常工作过程中，需要先在局域网范围内确定一台服务器，这台服务器具备自身操作系统和相应的无盘软件管理系统以确保网络连接通畅。当实验者打开计算机时，自动发送启动信号传送到服务器，服务器接收信息后，调取配置好的相关数据，发送启动数据信号，由此完成相应计算机启动[2-3]。

3 建设优点

3.1 节省经费

传统的医学机能实验室运用硬盘系统，硬盘在使用过程中需要处理大量的数据，长时间的使用下极易造成硬盘的损害。硬盘一旦受损则需要及时更新，耗费大量资金。无盘工作站意味着实验室内的每台电脑不再需要独立的硬盘和光驱，不再需要不定期地对这些硬件设施进行维修、更新和损坏更换，大大节约了实验室的运行和建设成本[4]。

3.2 便于管理，易于维护

无盘工作站除了节省大量资金外，更为突出的优点是其为实验室管理人员提供了便利。便捷的实验室维护和管理方式是机能实验室无盘工作站的一大优势。工作站的服务器能够对操作系统的文件和各种应用软件集中管理，因此仅靠实验室内的服务器便可完成对整个实验室的管理和维护，无需对实验室内所有设备一一进行。另外，整个软件系统升级也只需在服务器上配置一次，无需单独进行，整个实验室内的所有设备都可以同步进行更新。同时，无盘工作站还具有还原修复功能，当工作站受到不可预知的外来破坏而功能损伤时，可以通过其一键修复功能恢复原有数据，这对于医学实验而说是具有极大价值。

3.3 高效率工作，功能强大

无盘工作站所应用的软件极其丰富，实验室内的无盘工作站可以安装各类常见运行软件。无盘工作站的启动、运行速度远快于有盘系统。其配置的高速磁盘列阵，具备大内存，大缓存，高速多核CPU等，赋予其极高的响应速度，极大地提高工作效率和工作站性能[5]。无盘工作站内容丰富，每个工作站都共享服务、开放资源。这一优势提供了本校实验室与其他高校实验室建立友好合作与资源共享的条件。

3.4 安全性好

实验室内的电脑不再单独配置硬盘，避免了因为学生不正确操作所造成的硬盘损害，不必担心恶意攻击和破坏，可实现实验室的无人值守及零维护，只需要安装杀毒软件定期对电脑进行杀毒维护，再也不用整天手忙脚乱地Ghost硬盘了。

4 建设难点

4.1 服务器工作负荷大，要求较高

无盘工作站意味着整个实验室大部分资源和工作的需要是由服务器承担的，无疑增加了对服务器性能的要求和工作负荷。服务器性能的高低和运行的稳定性是保障整个实验室正常运行的关键因素。若出现服务器的功能障碍，整个实验室的正常运行受到损害，将造成全局瘫痪[6]。

4.2 假死现象的出现

当实验室内所有设备同时工作时，由于所有客户端的操作均需要服务器进行支持，在出现网络传输拥堵或系统程序发生障碍时，易导致假死现象的发生，所谓假死，即是系统操作迟缓或反应卡顿。

4.3 高度依赖网络

整个机能实验室内的资源的下载，系统的更新对于网络的性能水平要求是相当高的。并且当实验室内所有设备连接服务器或是运行大型试验所需软件时，必定要求很高的网络传输速度，为了保障实验室内所有设备稳定工作，要求所配置的网络具备很高的稳定性，同时维持一个较高的性能[7]。

5 建设对策

5.1 投入高性能服务器

配置的服务器主板，自带两个稳定的网卡接口；CPU是intel 至强E系列，内存为服务器内存，带自我校验（ECC或RECC），且内存为8 GB；硬盘选用intel ssd固态硬盘（240 GB）。利用无盘软件给硬盘区分了三个硬盘作用，分别是回写盘、读取盘和镜像盘。

5.2 配置多个服务器

我们结合本校两地办学的实际情况，权衡学校实验开展情况和强度，按照相应的供需比配备一定的虚拟实验室机房，同时提供多个服务器。多个服务器的使用可以较为均衡地分担工作负荷，并且当一个服务器发生故障时不会影响整个实验室的正常工作。为了确保各个服务器使用率均衡，一般可以采用将所有服务器连接在一个中控机房中，同时各台服务器之间进行级联处理。

5.3 服务器的维护

为了避免服务器功能障碍造成数据丢失，可以使用数据备份系统，在问题出现后及时通过备份系统将数据还原，避免损失。对服务器的操作运行进行严格管理，制定相关监管制度，服务器上只允许安装实验相关软件程序，禁止无用软件安装，防止加大服务器工作负荷，不允许在服务器上做与课程教学无关事情。同时需要安排专业人员对服务器进行定期检查和维护，而且定期对服务器进行软件升级、杀毒以保障服务器在维持其最优性能。

5.4 解决假死现象

定期对交换机进行检查与维护，保障交换器与工作站之间的正常工作，同时定期检查设备连接处是否存在接触不良现象。基本上这一类问题是可避免和解决的。

6 医学机能实验室无盘工作站投入使用评价

本校医学机能实验室在相关经费支持下投入建设医学机能实验室无盘工作站。我们在教职工和参与机能实验室实习的学生之间进行问卷调查，调查结果显示，在医学机能实验室无盘工作站的建设中教职工和学生获益良多。

6.1 学校教职工的评价

对参与医学机能无盘工作站使用的老师进行问卷调查，同时组织相关专家对医学机能无盘工作站性能进行评价与评定。结果显示大部分老师对医学机能无盘工作站予以高度认可，给出的优点如下：①节省资金、每台电脑主机都不用硬盘、节约大量资金；②易于管理，不用担心人为随意关机或人员破坏；③速度快，大内存、大缓存、高速CPU，加上服务器用高速磁盘阵，所以响应速度极高，使普通工作站性能大幅提升；④内容丰富，每个工作站都共享服务、开放资源；⑤安全性好。

6.2 在校学生评价

组织在校学生体验医学机能实验改建前后相关性能的改变，收集学生反映情况，调查显示80%同学感受到了医学机能无盘工作站与传统医学机能实验室存在的明显差距，并且认为，医学机能无盘工作站解决了传统医学机能实验室所存在的开机慢，文件丢失等弊端，同时由于其安全性能提高，同学们也表示不必再担心实验过程中因为不经意间的小错误对实验室设施造成的损害。

综上所述，医学机能实验室无盘工作站架设具有明显的优势，便于管理易于操作，在一定程度上节省了实验经费，节省了人力、物力，减少了管理人员的工作量。但在建设机能实验室无盘工作站时，其无盘工作本身的性质也决定了其在建设落成后会存在一些缺点与不足，如服务器工作负荷大，要求较高网络性能，假死现象出现等。所以，医学院校在架设机能实验室无盘工作站时应该具体结合本校实际情况，全面分析，平衡利弊，切忌只看到其优点而忽略其缺点。同时，在医学机能实验室无盘工作站投入使用后，针对其在运行过程中常易出现的问题点对点的进行分析，找到解决对策，以保障机能实验室实验教学工作高效能运行。