劉志國 薛家貴

摘要：目的：在原有的業(yè)務(wù)雙活主機(jī)架構(gòu)基礎(chǔ)上升級(jí)容災(zāi)備份系統(tǒng)，探索符合我院現(xiàn)狀的容災(zāi)方案，進(jìn)一步保障業(yè)務(wù)系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行，生產(chǎn)數(shù)據(jù)安全可用。方法：通過對(duì)比和分析，在節(jié)約成本的情況下，保留已有的容災(zāi)和集中備份，利用Oracle Data Guard 構(gòu)建容災(zāi)備份，提高閑置設(shè)備的利用率。成效：整套系統(tǒng)設(shè)計(jì)無任何設(shè)備單點(diǎn)故障，實(shí)現(xiàn)本地和異地?cái)?shù)據(jù)中心環(huán)境下生產(chǎn)、應(yīng)急、容災(zāi)、備份的完美結(jié)合。結(jié)論：實(shí)踐證明，生產(chǎn)中心、災(zāi)備中心兩端都為“雙活”架構(gòu)，是行之有效的容災(zāi)建設(shè)方案。

關(guān)鍵詞：醫(yī)院信息化;數(shù)據(jù)安全;容災(zāi);備份;節(jié)約成本

一、引言

如今醫(yī)院信息化建設(shè)不斷發(fā)展，業(yè)務(wù)也在不斷擴(kuò)大，信息也成為醫(yī)院的生產(chǎn)資源，業(yè)務(wù)流、資金流、信息流相互作用，貫穿醫(yī)院運(yùn)營管理的全過程。各種業(yè)務(wù)系統(tǒng)產(chǎn)生的核心數(shù)據(jù)逐漸增多，業(yè)務(wù)系統(tǒng)容災(zāi)和數(shù)據(jù)備份保護(hù)顯得尤其重要。數(shù)據(jù)安全、業(yè)務(wù)連續(xù)和用戶隱私保護(hù)，是信息化環(huán)境下各類用戶最重要的安全原則。如何通過災(zāi)備保證系統(tǒng)安全及業(yè)務(wù)連續(xù)性，成為醫(yī)院信息科室關(guān)注的問題，經(jīng)濟(jì)性也是重要考量因素。災(zāi)備系統(tǒng)規(guī)劃建設(shè)中，將新舊設(shè)備分別建設(shè)于生產(chǎn)和容災(zāi)是合理化利用物理設(shè)備的有效解決方案。

二、醫(yī)院現(xiàn)狀

我院現(xiàn)有HIS、LIS、EMR、PACS等核心系統(tǒng)來承擔(dān)醫(yī)院的日常業(yè)務(wù)運(yùn)行，HIS、LIS、PACS、EMR、體檢、銀醫(yī)通、物資設(shè)備等業(yè)務(wù)系統(tǒng)都建有相應(yīng)的備份功能，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)的多重保護(hù)，確保重要數(shù)據(jù)萬無一失，同時(shí)提高系統(tǒng)和數(shù)據(jù)應(yīng)急恢復(fù)能力，我們采用備份一體機(jī)AnyBackup 5.0對(duì)現(xiàn)有業(yè)務(wù)系統(tǒng)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)、服務(wù)器操作系統(tǒng)、虛擬化平臺(tái)的虛擬機(jī)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)等重要數(shù)據(jù)采取統(tǒng)一的、集中的備份，同時(shí)采用增量備份和完全備份相結(jié)合的模式，提高防災(zāi)、容災(zāi)的能力。備份一體機(jī)恢復(fù)數(shù)據(jù)需要專業(yè)的環(huán)境，恢復(fù)時(shí)間受環(huán)境搭建、硬件設(shè)備等影響。原備份一體機(jī)基于應(yīng)用層備份，無存儲(chǔ)層備份。醫(yī)院原搭建的oracle RAC群集的物理設(shè)備已經(jīng)使用超過5年，我院已于今年進(jìn)行更換。但是閑置下來的RAC群集物理設(shè)備變得相對(duì)雞肋，使用在低端業(yè)務(wù)應(yīng)用有些奢侈，使用在高端業(yè)務(wù)安全性能不夠，原設(shè)計(jì)方案建設(shè)的軟件無法與新搭建的軟件并行。

三、需求分析

為了保護(hù)我院信息化平臺(tái)的數(shù)據(jù)信息，必須對(duì)其信息系統(tǒng)平臺(tái)上的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的備份。通過配置相應(yīng)的數(shù)據(jù)備份軟件、磁帶庫等軟、硬件系統(tǒng)，以防止因?yàn)橛布p壞、邏輯錯(cuò)誤、人為誤操作等故障而引起計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)丟失與數(shù)據(jù)損壞[1]?；谖以盒畔⒒l(fā)展中長期建設(shè)規(guī)劃，結(jié)合我院現(xiàn)有實(shí)際情況和未來發(fā)展需求，我院組織專家組經(jīng)過詳細(xì)考察和論證，提出建設(shè)數(shù)據(jù)生產(chǎn)中心和災(zāi)備中心兩端都為雙活架構(gòu)的災(zāi)備系統(tǒng)[2]。采用不同技術(shù)實(shí)現(xiàn)醫(yī)院信息系統(tǒng)的容災(zāi)備份，對(duì)我院的HMIS系統(tǒng)提供全面的容災(zāi)保護(hù)，最大限度地消除造成業(yè)務(wù)中斷或?qū)е孪到y(tǒng)性能下降的各種因素。提供一種完整、可靠的數(shù)據(jù)備份方案，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種平臺(tái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行基于策略的自動(dòng)備份、集中管理，備份工作無需人工干預(yù)，不需要耗費(fèi)大量的人力和時(shí)間;可以進(jìn)行數(shù)據(jù)庫在線備份，支持磁帶庫、硬盤備份等多種的備份方式，確保系統(tǒng)的數(shù)據(jù)的安全性與可靠性，在數(shù)據(jù)被破壞時(shí)擁有可靠的恢復(fù)能力。

四、容災(zāi)升級(jí)方案設(shè)計(jì)原則

重視系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)，優(yōu)化系統(tǒng)建設(shè)方案;

實(shí)現(xiàn)應(yīng)用級(jí)和數(shù)據(jù)級(jí)容災(zāi);

盡量避免影響到業(yè)務(wù)系統(tǒng)正常運(yùn)行;

雙中心業(yè)務(wù)統(tǒng)一部署，統(tǒng)一管理;

網(wǎng)絡(luò)資源與計(jì)算資源高效利用;

保證恢復(fù)數(shù)據(jù)的可靠性。

五、災(zāi)備方案設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

（一）我院原網(wǎng)絡(luò)環(huán)境拓?fù)鋱D

（二）存儲(chǔ)雙活實(shí)現(xiàn)方式對(duì)比分析

本次通過相關(guān)技術(shù)對(duì)比，確定：

1.數(shù)據(jù)中心內(nèi)的存儲(chǔ)設(shè)備的品牌型號(hào)，屬歷次采購形成，為保證兼容性，采用存儲(chǔ)虛擬化雙活統(tǒng)一管理各存儲(chǔ)，在存儲(chǔ)網(wǎng)關(guān)層實(shí)現(xiàn)本地雙活。

2.數(shù)據(jù)中心之間，采用Oracle DataGuard實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)復(fù)制。為避免影響生產(chǎn)中心業(yè)務(wù)，采用異步方式，避免偶爾的光纖線路故障對(duì)業(yè)務(wù)的影響。

（三）解決方案設(shè)計(jì)

搭建數(shù)據(jù)庫雙活必須構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)雙活，我院通過華為CSS技術(shù)搭建網(wǎng)絡(luò)雙活，通過虛擬化存儲(chǔ)網(wǎng)關(guān)搭建存儲(chǔ)雙活，加上部署的Oracle RAC已經(jīng)構(gòu)建合格的災(zāi)備技術(shù)處理方案，但因?yàn)槲锢碛布纳?jí)，閑置物理設(shè)備的高效合理化應(yīng)用需要，我院計(jì)劃在災(zāi)備的基礎(chǔ)上升級(jí)為容災(zāi)，升級(jí)后解決數(shù)據(jù)可用性的問題。

Oracel的數(shù)據(jù)災(zāi)備技術(shù)有3個(gè)，分別是RAC、DataGuard、GoldenGate。RAC用于本地?cái)?shù)據(jù)庫雙活，RAC的優(yōu)點(diǎn)主要在于高可用性和負(fù)載均衡，一臺(tái)機(jī)器有故障不影響業(yè)務(wù)系統(tǒng)訪問數(shù)據(jù)庫[3]。DataGuard用于災(zāi)備，是在主節(jié)點(diǎn)與備用節(jié)點(diǎn)間通過日志同步來保證數(shù)據(jù)的同步，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫快速切換與災(zāi)難性恢復(fù)。GoldenGate用于異構(gòu)主機(jī)的數(shù)據(jù)災(zāi)備和實(shí)時(shí)復(fù)制[4]。GoldenGate最大特點(diǎn)是異構(gòu)，即異構(gòu)數(shù)據(jù)庫支持，應(yīng)用場(chǎng)景多為業(yè)務(wù)級(jí)災(zāi)備，目前我院沒有實(shí)際需求，所以這里不做深入探討研究。

1. DataGuard優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比分析

2.備用庫測(cè)試?yán)щy

3.切換后數(shù)據(jù)庫的IP發(fā)生變化，應(yīng)用需要更改數(shù)據(jù)源信息

4.完成處于主備模式下，會(huì)導(dǎo)致備機(jī)硬件長期閑置

5.需要專業(yè)化數(shù)據(jù)庫工程師運(yùn)維

6.應(yīng)用場(chǎng)景相對(duì)較窄，多用于容災(zāi)備份

我院已有ORACLE RAC數(shù)據(jù)庫，今年更新物理設(shè)備后導(dǎo)致原環(huán)境的物理設(shè)備閑置。搭建Oracle DataGuard可以補(bǔ)充oracle rac群集，原有的RAC群集環(huán)境及物理設(shè)備可以保留作為備機(jī)，在Oracle DataGuard主備工作模式中，既合理利用了原來的數(shù)據(jù)庫環(huán)境、降低資源閑置的建設(shè)費(fèi)用，又增加了災(zāi)備切換模式，一舉多得。隨著醫(yī)院業(yè)務(wù)量的不斷攀升，原有的工作人員運(yùn)維能力、工作內(nèi)容都出現(xiàn)不足，業(yè)務(wù)量的攀升也必然導(dǎo)致引進(jìn)專業(yè)的運(yùn)維公司駐場(chǎng)運(yùn)維，所以O(shè)racle DataGuard缺點(diǎn)中的1、4、5、6點(diǎn)對(duì)我院實(shí)際生產(chǎn)工作中不存在問題。

基于Oracle DataGuard在容災(zāi)備份中出現(xiàn)的人工干預(yù)和備用庫測(cè)試?yán)щy等情況，我院引進(jìn)某品牌DBRA全業(yè)務(wù)容災(zāi)系統(tǒng)和運(yùn)維一體機(jī)做為容災(zāi)中的補(bǔ)充和完善。某品牌DBRA全業(yè)務(wù)容災(zāi)系統(tǒng)依舊支持災(zāi)難應(yīng)急恢復(fù)切換和計(jì)劃維護(hù)切換兩類場(chǎng)景[5]，主要體現(xiàn)在以下兩步驟：

1.數(shù)據(jù)同步：實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序、中間件和數(shù)據(jù)庫等業(yè)務(wù)系統(tǒng)各組成部分的數(shù)據(jù)同步，同時(shí)確保數(shù)據(jù)一致性和系統(tǒng)可用性;

2.災(zāi)難恢復(fù)：當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，能夠在5分鐘內(nèi)根據(jù)不同的細(xì)粒度要求一鍵應(yīng)急切換到災(zāi)備中心，保障整個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)持續(xù)運(yùn)行。

（四）技術(shù)方案描述

采取oracle RAC與DataGuard用于主從結(jié)構(gòu)的高可用災(zāi)備解決方案，RAC為實(shí)例級(jí)的冗余提供負(fù)載均衡與實(shí)例高可用性，DataGuard為數(shù)據(jù)庫級(jí)冗余提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)級(jí)高可用性和數(shù)據(jù)安全災(zāi)備服務(wù)。同時(shí)增加第三方某品牌DBRA全業(yè)務(wù)容災(zāi)系統(tǒng)設(shè)備，保留原備份一體機(jī)用于處理數(shù)據(jù)級(jí)災(zāi)備。

1.根據(jù)以上分析，依據(jù)我院對(duì)HIS系統(tǒng)業(yè)務(wù)接管的建設(shè)目標(biāo)，采用生產(chǎn)中心+應(yīng)急中心+容災(zāi)中心+數(shù)據(jù)備份相結(jié)合的災(zāi)備模式，本地生產(chǎn)機(jī)房仍采用2臺(tái)服務(wù)器+2臺(tái)光纖交換機(jī)+2臺(tái)存儲(chǔ)虛擬化網(wǎng)關(guān)+2臺(tái)核心存儲(chǔ)的雙活架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)主機(jī)端的高可用和負(fù)載均衡，解決設(shè)備的單點(diǎn)故障問題，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)機(jī)房的本地容災(zāi)。容災(zāi)機(jī)房使用原有的2臺(tái)HIS服務(wù)器+2臺(tái)光纖交換機(jī)+2臺(tái)存儲(chǔ)虛擬化網(wǎng)關(guān)+2臺(tái)核心存儲(chǔ)的雙活架構(gòu)也實(shí)現(xiàn)高可用和負(fù)載均衡，解決設(shè)備的單點(diǎn)故障問題，實(shí)現(xiàn)災(zāi)備機(jī)房的本地容災(zāi)。兩套系統(tǒng)通過Oracle Data Guard實(shí)現(xiàn)兩套R(shí)AC冗余，通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)容災(zāi)。主節(jié)點(diǎn)與備用節(jié)點(diǎn)間通過日志同步來保證數(shù)據(jù)的同步，出現(xiàn)應(yīng)急故障時(shí)可以應(yīng)急切換，可以實(shí)現(xiàn)快速切換與災(zāi)難性恢復(fù)。有效地保障了業(yè)務(wù)運(yùn)行的持續(xù)性和穩(wěn)定性。

2.原備份一體機(jī)繼續(xù)使用，原備份一體機(jī)系列產(chǎn)品是一種集備份、容災(zāi)、磁盤陣列、虛擬磁帶庫等功能為一體的軟、硬件一體化備份平臺(tái)。為業(yè)務(wù)環(huán)境提供了各類數(shù)據(jù)與應(yīng)用的備份恢復(fù)，并且提供業(yè)務(wù)災(zāi)難接管功能。隨著時(shí)間的更替，其業(yè)務(wù)災(zāi)難接管功能已不滿足使用，現(xiàn)繼續(xù)使用其備份和還原功能，備份應(yīng)用服務(wù)器的文件備份如PACS的圖片等。

3.由于容災(zāi)備份往往涉及應(yīng)用系統(tǒng)、中間件、數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)和其他容災(zāi)對(duì)象等復(fù)雜情況，因此傳統(tǒng)容災(zāi)產(chǎn)品及方案往往對(duì)切換過程的處理并不是很完善，整個(gè)切換過程非常復(fù)雜，往往牽涉到各個(gè)環(huán)節(jié)的切換操作，甚至有些還需要人工通過命令行的方式進(jìn)行操作，整個(gè)應(yīng)急切換流程非常復(fù)雜耗時(shí)不說，往往還容易出錯(cuò)，造成整個(gè)應(yīng)急切換的失敗，無法實(shí)現(xiàn)災(zāi)難恢復(fù)的目標(biāo)。使用某品牌全業(yè)務(wù)容災(zāi)系統(tǒng)的一鍵切換功能，在WEB管理界面中設(shè)立一個(gè)功能鍵，通過流程自定義編排，無論在災(zāi)難應(yīng)急還是計(jì)劃內(nèi)維護(hù)切換時(shí)，均可以通過一個(gè)按鍵完成切換，整個(gè)流程自切換啟動(dòng)后全部自動(dòng)化完成，極大降低了人為干預(yù)和切換耗時(shí)，極大保障了切換成功率，降低了RTO[6]。

六、災(zāi)備系統(tǒng)建設(shè)成效

（一）實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)雙活

我院采用的是華為CSS技術(shù)將多臺(tái)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備虛擬化為一臺(tái)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（虛擬設(shè)備），并將這些設(shè)備作為單一設(shè)備管理和使用。

（二）實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)雙活

通過虛擬化存儲(chǔ)網(wǎng)關(guān)整合光纖存儲(chǔ)陣列、iSCSI存儲(chǔ)陳列、SAS存儲(chǔ)陣列實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)雙活，基于虛擬化技術(shù)的無縫數(shù)據(jù)遷移技術(shù)將存儲(chǔ)做雙向鏡像，其中一臺(tái)存儲(chǔ)故障，不影響業(yè)務(wù)使用，保障數(shù)據(jù)不丟失的兩大特點(diǎn)，最大程度降低客戶停機(jī)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)高效統(tǒng)一管理。

（三）實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫雙活

在兩臺(tái)服務(wù)器上部署oracle數(shù)據(jù)庫，使用Oracle RAC和DG技術(shù)實(shí)現(xiàn)雙活數(shù)據(jù)庫[7]。其中一臺(tái)出現(xiàn)故障，另一臺(tái)持續(xù)運(yùn)行，可以保障生產(chǎn)狀態(tài)不中斷。在主機(jī)層面和數(shù)據(jù)中心層面均實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫雙活。在任意節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障時(shí)能夠迅速切換到另一方（分鐘級(jí)），保證業(yè)務(wù)高可用性。

（四） 實(shí)現(xiàn)異地容災(zāi)備份

新搭建RAC環(huán)境為主業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫，替換下的rac環(huán)境為備用業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫。將兩套R(shí)AC部署分別部署在本地和異地，通過日志同步來保證兩邊的數(shù)據(jù)同步，保持生產(chǎn)和備份的兩個(gè)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫事務(wù)上的一致性，實(shí)現(xiàn)快速切換與災(zāi)難性恢復(fù)。當(dāng)RAC環(huán)境出現(xiàn)災(zāi)難性的損害徹底無法使用的時(shí)候可以通過一鍵failover腳本切換到備庫[8]。醫(yī)院的重要業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)采用 Lan-Free 的備份方式，將數(shù)據(jù)直接寫入院內(nèi)備份介質(zhì)，同時(shí)通過備份一體機(jī)的復(fù)制功能將數(shù)據(jù)復(fù)制到災(zāi)備機(jī)房，實(shí)現(xiàn)備份數(shù)據(jù)的異地容災(zāi)，同時(shí)采用重復(fù)數(shù)據(jù)刪除技術(shù)，節(jié)約95% 以上的帶寬和復(fù)制時(shí)間[9]。

七、結(jié)束語

隨著國家對(duì)信息化建設(shè)的重視，信息安全已經(jīng)上升為國家的戰(zhàn)略性高度，信息安全離不開災(zāi)備系統(tǒng)的建設(shè)，災(zāi)備系統(tǒng)在受到更多關(guān)注的同時(shí)也獲得的很大的發(fā)展。同時(shí)隨著科技的發(fā)展，高新技術(shù)的使用，必將產(chǎn)生大量老舊的物理設(shè)備，信息化的投入逐年遞增，如何合理地利用老舊設(shè)備，如何節(jié)約成本提高設(shè)備利用率也值得大家共同探討。本文以我院災(zāi)備系統(tǒng)建設(shè)為例，結(jié)合實(shí)踐，通過對(duì)災(zāi)備升級(jí)技術(shù)和方案深入的研究和分析，探索一條符合我院現(xiàn)狀的容災(zāi)之路，建設(shè)切合實(shí)際的容災(zāi)備份系統(tǒng)，保障業(yè)務(wù)系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行，生產(chǎn)數(shù)據(jù)安全可用。實(shí)踐證明，生產(chǎn)中心、容災(zāi)中心利用科技手段合理優(yōu)化利用老舊物理設(shè)備是行之有效的災(zāi)備建設(shè)方案。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

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作者單位：劉志國? ? 薛家貴? ? 淮安市第三人民醫(yī)院