西安歐亞學院基礎部 潘珊珊

一、概述

隨著信息技術的不斷進步，各行業(yè)已不同程度地進行了全面的業(yè)務電子化建設，尤其在醫(yī)療行業(yè)，醫(yī)療信息化已經(jīng)提升至關系醫(yī)院是否正常運轉的高度，那么如何保證醫(yī)療應用系統(tǒng)正常運轉、如何對數(shù)據(jù)進行存儲和管理至關重要。保證系統(tǒng)運轉、有效地存儲和管理與信息的快速訪問和有效利用相結合是醫(yī)療行業(yè)信息化發(fā)展的基礎。世界許多成功的醫(yī)療機構已經(jīng)深刻認識到，統(tǒng)一訪問、共享和管理數(shù)據(jù)可以轉化為一個有利的競爭優(yōu)勢，實現(xiàn)網(wǎng)絡化客戶支持可提高客戶滿意度并降低成本。

因此，對醫(yī)院行業(yè)的各應用系統(tǒng)實現(xiàn)高可用性及容災，對各種數(shù)據(jù)進行集中存儲、管理和備份，并在此基礎上充分利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)，提高醫(yī)院的自身競爭力，將是未來幾年我國整個醫(yī)療行業(yè)在市場化的大趨勢下進一步穩(wěn)固發(fā)展的重要保證。

二、醫(yī)院行業(yè)背景

醫(yī)療行業(yè)經(jīng)過接近十年的摸索和不斷改進，信息化建設大體經(jīng)過了幾個階段的發(fā)展，HIS、LIS、RIS以及PACS等眾多內(nèi)容豐富、功能強大的應用軟件逐漸成熟，成為醫(yī)院信息技術的核心。隨著時間的推移，這些環(huán)境的數(shù)據(jù)越來越多，數(shù)據(jù)的價值也越來越大，數(shù)據(jù)丟失或系統(tǒng)停機所造成的損失會造成越來越嚴重的后果。

另一方面，“9.11”事件爆發(fā)以后，“容災”這個詞匯逐漸成為人們談論最多的焦點之一。而隨后的一系列自然災害的發(fā)生，更推動了IT系統(tǒng)容災的需求。醫(yī)療行業(yè)也不例外，今天許多醫(yī)院管理者和就醫(yī)者都十分關心醫(yī)院的IT系統(tǒng)的高可用性。

三、高可用及容災需求

醫(yī)院信息系統(tǒng)是一個數(shù)據(jù)量大，數(shù)據(jù)類型復雜和事務并發(fā)多的實時系統(tǒng)，由于醫(yī)院業(yè)務的特殊性，任何人為或自然因素所導致的應用或系統(tǒng)中斷，都會造成醫(yī)院巨大的經(jīng)濟和名譽損失及嚴重的法律后果。所以醫(yī)院應用對IT系統(tǒng)的持續(xù)穩(wěn)定運行提出了非常苛刻的要求。

在目前已經(jīng)上線的醫(yī)院IT環(huán)境中，絕大多數(shù)醫(yī)院都采用了群集技術（也就是通常人們所說的“雙機熱備份”）來保證服務的持續(xù)運行或者在用戶可以容忍的時間之內(nèi)自動進行服務恢復。群集技術在應對服務器故障方面有著顯而易見的效果，這一技術已經(jīng)得到大多數(shù)醫(yī)院用戶的認可，并已經(jīng)得到很大程度上的普及。

但是，隨著群集技術運用的普及，很多用戶發(fā)現(xiàn)群集本身也有一些非常明顯的不足：

（1）由于傳統(tǒng)的群集解決方案多采用“2+1”的模式，即兩臺服務器連接到一臺磁盤陣列。這種結構是為了在兩臺服務器之間共享數(shù)據(jù)。但是單臺磁盤陣列往往就成了核心系統(tǒng)的一個單點故障點，一旦磁盤陣列發(fā)生故障，則整個系統(tǒng)將發(fā)生停機，作為7×24營業(yè)的醫(yī)院來說，這種意外的停機是無法忍受的；

（2）很多用戶往往有這樣的誤解——既然我的系統(tǒng)已經(jīng)是“雙機熱備份”了，那么，我的數(shù)據(jù)也不需要備份了。這種誤解導致很多用戶往往忽視了數(shù)據(jù)備份的重要性，結果整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)只有磁盤陣列中的一個拷貝，等到由于磁盤陣列發(fā)生故障或人為誤操作導致數(shù)據(jù)丟失的時候，才發(fā)現(xiàn)悔之晚矣！

（3）雖然關心容災，但由于各種原因目前大多數(shù)國內(nèi)的醫(yī)院在建設IT系統(tǒng)時并沒有過多地考慮。一旦發(fā)生火災、地震等災難性事故，整個系統(tǒng)將毀于一旦，數(shù)據(jù)將一去不復返，醫(yī)院將遭受無法估量的巨大損失。

由于醫(yī)院通常都沒有與大型企業(yè)類似的各地分支機構，往往就是集中在一個園區(qū)之內(nèi)，所以要為醫(yī)院特地構建一個容災中心其實很不容易，但要實現(xiàn)一個園區(qū)級的容災系統(tǒng)對醫(yī)院來說卻是非常容易的。

綜合以上需求分析，醫(yī)院IT系統(tǒng)應該急需建立的是一套能夠提供實時的數(shù)據(jù)保護、高度可靠的故障切換、以及園區(qū)級系統(tǒng)容災的完善解決方案。

四、解決方案

為了區(qū)別于以前的群集模式，我們把這個方案通俗地稱為“2+2”群集模式。所謂“2+2”的意思就是指在原來的“2+1”群集模式的基礎上，增加了一臺磁盤陣列，將一臺服務器定義為一個“運算節(jié)點”，將一臺磁盤陣列定義為一個“存儲節(jié)點”，即“兩個運算節(jié)點+兩個存儲節(jié)點”。從功能上來講，該方案歷史性地突破了原先狹窄的HA概念，提供系統(tǒng)全冗余、無任何單點故障、以及數(shù)據(jù)和應用的園區(qū)范圍的容災功能，使醫(yī)院IT系統(tǒng)真正沒有后顧之憂。

利用VERITAS Storage Foundation的卷鏡像功能實現(xiàn)兩臺磁盤陣列之間的鏡像關系，每一次I/O的寫入都分別通過兩條主機通道到達兩臺磁盤陣列的控制器，并且當兩個I/O都返回正確的結果之后，操作才算完成。所以，兩臺磁盤陣列中的數(shù)據(jù)完全保持實時同步，不用擔心任何的數(shù)據(jù)一致性問題。當然由于我們采用的是同步傳輸?shù)姆绞?，兩個節(jié)點之間的距離不能相隔太遠，建議的最遠距離為5O公里，如果超過5O公里的距離限制，將會明顯地影響業(yè)務系統(tǒng)的運行性能。對于超過5O公里的距離限制的容災要求，我們建議采用VERITAS Storage Foundation的Volume Replicator Option做異步方式的傳輸，異步方式不會造成在線業(yè)務系統(tǒng)性能的下降。不過5O公里這個距離限制對于醫(yī)院的園區(qū)級別的容災要求是完全能夠滿足的。

采用VERITAS Storage Foundation HA實現(xiàn)兩個運算節(jié)點之間的群集關系。除了實現(xiàn)基本的群集功能之外，VERITAS Storage Foundation HA還有很多非常明顯的優(yōu)勢，例如最多支持32個節(jié)點的超大規(guī)模群集、簡單易行的節(jié)點退出和加入操作、跨平臺管理群集服務器系統(tǒng)、支持群集卷的在線擴展以及與VERITAS Storage Foundation天然的兼容性等。

如此，對于一個應用來說，只要任意一個運算節(jié)點和一個存儲節(jié)點運行正常，那么整個系統(tǒng)就能夠正常運行。

以下是該解決方案的幾個顯著的特點：

①全冗余連接，無任何單點故障。系統(tǒng)中任意一個部件的損壞都不會影響系統(tǒng)的正常運行；

②鏡像的存儲節(jié)點為系統(tǒng)關鍵的在線業(yè)務數(shù)據(jù)提供了雙重保護；

③結合綜合布線系統(tǒng)實現(xiàn)了數(shù)據(jù)和應用的容災；

除了以上幾點特有的優(yōu)勢之外，由于該解決方案支持先進的SAN架構，同樣具有SAN架構自身的優(yōu)勢，如可以實現(xiàn)高性能的LAN-free備份以及良好的可擴展性等。

結合綜合布線的變化，我們可以將兩個節(jié)點分別部署在園區(qū)內(nèi)不同的建筑內(nèi)，例如門診樓和住院樓。如此，即使其中一棟樓發(fā)生災難性的事故（如火災等），醫(yī)院的應用仍然能夠繼續(xù)正常運行，也不會有任何數(shù)據(jù)丟失的情況發(fā)生。

當然，整個方案的架構也具有非常好的可擴展性，不僅可以“2+2”，我們還可以做到“N+2”，甚至“N+N”，如此，我們可以把醫(yī)院的所有信息系統(tǒng)整合起來，從而有效減少硬件投資，同時提高系統(tǒng)可維護性。如圖1所示。

圖1

五、總結

本文旨在通過目前醫(yī)院行業(yè)的信息系統(tǒng)的應用現(xiàn)狀分析，通過VERITAS產(chǎn)品論述了一套行之有效的高可用及容災解決方案，并充分考慮了故障發(fā)生的可能性，為醫(yī)院的信息系統(tǒng)提供了可靠的數(shù)據(jù)保護和高可用。本文論述的方案不僅是完全的無單點故障系統(tǒng)，同時具備很強的容災功能，真正實現(xiàn)了醫(yī)院行業(yè)各應用系統(tǒng)的高可用性及容災。

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