HIS服務器系統的三種備份方案設計與比較

翁盛鑫，黃影

海軍總醫院 計算機管理中心，北京100037

HIS服務器系統的三種備份方案設計與比較

翁盛鑫，黃影

海軍總醫院 計算機管理中心，北京100037

本文分析了“軍字一號”HIS數據庫服務器系統的安全現狀和潛在的安全漏洞，針對其安全隱患，設計了“軍字一號”HIS系統存儲的雙機熱備等三種高可靠性備份改進方案，并對三種備份方案的可靠性進行了分析與比較。

“軍字一號”；HIS；服務器備份；雙機容錯

隨著醫院HIS系統的深入應用，醫院各個業務單位對計算機信息系統的依賴性越來越大，對其系統的可靠性要求也越來越高。數據庫作為信息系統的核心，擔當著重要的角色。為保證醫院信息系統的正常運行以及數據的安全，我們設計了一套詳細、完整和可靠的數據備份與恢復方案，并針對每種可能發生的情況進行了模擬故障測試。目的是一旦發生計算機軟硬件故障，造成數據庫無法使用時，能夠在盡可能短的時間內，最大限度地恢復系統的正常運行，保證數據庫系統的高可用性。

1 設計方案

1.1 方案一：基于共享存儲的雙機熱備設計

該系統方案采用兩臺服務器組成雙機熱備方式，其組成如圖1所示。

該方案的工作原理[2]是：兩臺服務器主機A和主機B均為系統提供支持，并通過同步控制點互相偵測對方運行狀態。當其中一臺主機因為某種原因出現故障，如死機、主機斷電、病毒發作、硬盤損壞等，不能繼續提供服務時，另一臺主機自動接替故障主機管理磁盤陣列、網絡通訊、數據庫等，繼續支持信息系統的運行，從而保證操作系統級和數據庫級的同步，保證信息系統的不間斷運行（即保證任一服務器故障下的不間斷運行）。

圖1 基于共享存儲的雙機熱備系統組成

該方案的設備和配置為：服務器兩臺；磁盤陣列為5塊磁盤用RAID-5方式容錯；使用英文版WINDOWS Server 4.0 Enterprise Edition和雙機熱備容錯專用軟件。采用這樣的雙機熱備工作模式，主要的優點是能解決兩臺服務器硬件和系統軟件的故障問題。當任一臺服務器故障后，都能實現自動切換，保證系統的不間斷運行。

同時也存在著一些不足：系統的復雜性增加了，實際上導致系統的可靠性下降。在本案例中有時兩臺主機同時死機，不能實現自動切換，不能解決數據和應用方面的軟件錯誤，其中一臺服務器處偵測狀態，基本不能另作他用，造成資源浪費。系統偶爾會出現A和B同時死機的現象，此種故障的處理時間一般較長，用戶難以容忍。雙機熱備方式中的備用服務器不能同時提供另外的數據庫服務功能，比如要進行系統調試和數據修改等，只能再另外增配服務器，從而增大了額外的經費投入。雙機熱備方式只解決了服務器系統軟件和硬件的容錯問題，但系統軟件和服務器硬件故障發生的概率很小，而對于絕大多數操作引起的應用錯誤問題，雙機熱備方式一點作用都沒有。

1.2 方案二：基于獨立存儲的雙機熱備系統設計

圖 2 基于獨立存儲的雙機熱備系統組成

為了彌補集中存儲方式的缺點與不足，采用純軟件的方式實現雙機容錯可以進一步提高數據的安全性[3]。如圖2所示，它將用戶數據存儲于各自服務器內的鏡像盤上，通過鏡像引擎將數據進行實時復制備份。鏡像盤可以是服務器本機上的硬盤，也可以是外部存儲設備。在主備機的工作模式下，當主機發生故障時（包括各種軟硬件故障），備機通過心跳同步控制點偵測到主機的故障并自動接管所有主機上的資源（如IP地址、數據庫服務或其他應用程序、用戶數據、計算機名等等），在本機上將繼續讀取鏡像盤上的數據并繼續運行數據庫服務或其他應用程序。用戶感覺不到這種故障切換就可以繼續使用服務器提供的服務。待主機修復后，可選擇通過手工或自動方式將所有已切換到備機的資源切換回到主機，并且備機鏡像盤上的所有數據自動恢復至主機的鏡像盤上，此時可結合使用快速差分備份軟件，只需要恢復最新的差分數據即可，可大大加快這種數據恢復的過程，比普通的全盤復制方法在性能上有了明顯的提高。

另外，通過該鏡像復制備份的解決方案可以實現數據的實時熱備份，并且數據存儲于不同服務器內的鏡像盤上也避免了單點崩潰的可能性，增加了數據的安全性及系統的可用性。而且，使用鏡像方式，兩臺服務器之間的距離不受外部存儲設備連接線的限制，可以將兩臺服務器放置在不同的位置以實現異地容災功能。

1.3 方案三：基于獨立存儲的全冗余系統設計

從圖3中可以看出，HIS數據庫服務器和IBM存儲磁盤陣列可以通過網絡進行全冗余工作，有效地避免了系統的單點故障，即：HIS服務器0故障時，可以通過啟動HIS服務器1接管EMC陣列0繼續工作，或者直接切換HIS服務器1和IBM磁盤陣列1接管整個系統。采用小型機替代PC SERVER，數據存儲轉向磁盤陣列的SAN存儲方式，并通過該鏡像復制備份的解決方案實現數據的實時熱備份，并且數據存儲于不同服務器內的鏡像盤上也避免了單點崩潰的可能性，增加了數據的安全性及系統的可用性。而且，使用鏡像方式，兩臺服務器之間的距離不受外部存儲設備連接線的限制，可以將兩臺服務器放置在不同的位置以實現異地容災功能。

圖 3 基于獨立存儲的全冗余系統組成

2 三種設計方案的比較

表 1 三種設計方案可靠度的比較

如表1所示，針對本文所提出的三種解決方案，進行可靠性的分析與比較。經過比較可以看出，基于SAN存儲架構的第三種方案具有明顯的優點：故障恢復機制簡單、時間較短、易于操作，并且回避了雙機備用系統中存在的單點故障瓶頸的問題。

3 結束語

隨著醫院醫療信息化進程的逐步深入，可靠性在醫院信息化建設中的地位與日俱增。本文首先分析了針對目前醫院服務器系統的現狀和存在的安全漏洞，據此，提出了服務器系統備份可靠性改進的設計方案，并進行了分析和比較。通過實現此備份方案，必將大大提高數字化醫院的安全性、穩定性和可靠性，對醫院信息化建設具有重大的意義。

[1] 羅晶,等.我院信息管理系統中的數據備份與恢復方案[J].海軍總醫院學報,2003,16(6):108-110.

[2] 陳建成,等.構建醫院完整的存儲體系架構[J].醫學信息, 2006(8):1291-1293.

[3] 熊友生,等.服務器雙機熱備的問題與備份策略調整[J].醫療設備信息,2004(11):24-25.

[4] 張強,等.醫院信息系統中數據備份工具的優化設計與實現[J].醫療設備信息,2007(5):19-20.

[5] 朱有存,等.基于RMAN的“軍衛一號“數據庫備份恢復方法[J].醫療衛生裝備,2007(1):50-51.

[6] 王維江.網絡應用方案與實例精講[M].北京:人民郵電出版社,2003.

[7] 周兆確,等.存儲區域概念與應用[M].北京:人民郵電出版社,2002.

[8] 金愛蘭.醫院信息系統數據備份與容災策略[J].醫學信息, 2007(6):23-25.

Design and Comparison on 3 Backup Schemes for HIS Server System

WENG Sheng-xin, HUANG Ying
Computer Management Center ,Navy General Hospital, Beijing 100037, China

TP393.02

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2010.06.015

1674-1633(2010)06-0047-02

2008-06-26

2010-04-01

作者郵箱：navy.hy@gmail.com

Abstract:Combining with practice of hospital informationization,this paper analyzes the security and potential loopholes of the database server system,and designs the improvement schemes of 3 kinds of high reliable backups for the hospital database server system. According to deal with the security hidden trouble, it also analyzes and compares the reliability of 3 kinds schemes.

Key words:No.1 military project; HIS; server backup;dual fault-tolerant