運(yùn)用存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)提高醫(yī)院數(shù)據(jù)管理水平

趙立川

（四川省川北醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院，四川 南充 637000）

運(yùn)用存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)提高醫(yī)院數(shù)據(jù)管理水平

趙立川

（四川省川北醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院，四川 南充 637000）

本文簡(jiǎn)要介紹運(yùn)用存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)中的同步鏡像、持續(xù)性數(shù)據(jù)保護(hù)、精簡(jiǎn)配置、緩存加速等先進(jìn)技術(shù)，改造數(shù)據(jù)災(zāi)備系統(tǒng)，更加有利于醫(yī)院高效、方便地統(tǒng)一管理數(shù)據(jù)，極大地方便了信息中心的數(shù)據(jù)維護(hù)工作，使醫(yī)院的數(shù)據(jù)管理維護(hù)水平上了一個(gè)新的臺(tái)階。

存儲(chǔ)虛擬化；數(shù)據(jù)管理；災(zāi)備系統(tǒng)

1 引 言

隨著醫(yī)院信息化的不斷深入，醫(yī)院對(duì)計(jì)算機(jī)越來(lái)越依賴(lài)。由于醫(yī)院的特殊性，任何原因所導(dǎo)致的醫(yī)院信息系統(tǒng)中斷，都會(huì)給醫(yī)院造成極大的經(jīng)濟(jì)損失和嚴(yán)重的社會(huì)影響。在這種背景下，醫(yī)院數(shù)據(jù)的管理也顯得尤為重要。

2 醫(yī)院數(shù)據(jù)管理的現(xiàn)狀分析

三甲醫(yī)院在建設(shè)完HIS、LIS、PACS之后，現(xiàn)各大醫(yī)院已陸續(xù)建設(shè)完成了EMR電子病歷，為全院的醫(yī)療工作起著關(guān)鍵的業(yè)務(wù)支撐IT信息平臺(tái)，也為以后的區(qū)域化醫(yī)療衛(wèi)生信息平臺(tái)數(shù)據(jù)共享提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺(tái)。由于一些歷史原因，醫(yī)院的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)一般都是隨著具體的業(yè)務(wù)系統(tǒng)上線(xiàn)而上線(xiàn)的，這樣的方式導(dǎo)致了醫(yī)院的存儲(chǔ)資源見(jiàn)圖1。

圖1

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)資源的現(xiàn)狀為信息中心的維護(hù)人員在日常工作中帶來(lái)諸多的不便：①業(yè)務(wù)系統(tǒng)存儲(chǔ)空間無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)估，信息中心維護(hù)人員在前期做存儲(chǔ)空間分配的時(shí)候往往過(guò)度分配，導(dǎo)致后期無(wú)法合理回收。②雖然存儲(chǔ)設(shè)備在購(gòu)置的時(shí)候往往會(huì)配置較多的磁盤(pán)空間，但是由于傳統(tǒng)的豎井式業(yè)務(wù)體系，導(dǎo)致即使總的存儲(chǔ)容量夠，但是一旦某些業(yè)務(wù)系統(tǒng)存儲(chǔ)空間告急，冗余的存儲(chǔ)資源還是無(wú)法有效分配給該業(yè)務(wù)系統(tǒng)使用（存儲(chǔ)空間可以映射給業(yè)務(wù)服務(wù)器，但是操作系統(tǒng)不能有效將其納入原有的存儲(chǔ)空間）。③由于豎井式的業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致雖然擁有了多個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備（磁盤(pán)陣列），但是彼此是完全孤立的，這也給容災(zāi)備份帶來(lái)了諸多不便，給業(yè)務(wù)連續(xù)性帶來(lái)了隱患。④醫(yī)院最先上線(xiàn)的一般都是HIS系統(tǒng)，存儲(chǔ)設(shè)備的購(gòu)置也較早，隨著醫(yī)院業(yè)務(wù)量不斷增加，HIS系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)不斷加大；雖然服務(wù)器系統(tǒng)在不斷升級(jí)（加CPU，擴(kuò)容內(nèi)存），但是由于數(shù)據(jù)遷移的困難，存儲(chǔ)設(shè)備一般不會(huì)輕易更換，這樣導(dǎo)致了服務(wù)器資源很充足，存儲(chǔ)資源漸顯不足這樣“頭重腳輕”的尷尬局面。⑤備份工作任務(wù)繁重：由于業(yè)務(wù)系統(tǒng)越來(lái)越多，數(shù)據(jù)量不斷增加，傳統(tǒng)的備份方式已經(jīng)越來(lái)越不能滿(mǎn)足業(yè)務(wù)發(fā)展的需要。

3 存儲(chǔ)虛擬化的技術(shù)革新

存儲(chǔ)虛擬化(Storage Virtualization)最通俗的理解就是對(duì)存儲(chǔ)硬件資源進(jìn)行抽象化表現(xiàn)。通過(guò)將一個(gè)（或多個(gè)）目標(biāo)服務(wù)或功能與其他附加的功能集成，統(tǒng)一提供有用的全面功能服務(wù)。

存儲(chǔ)虛擬化的概念在上世紀(jì)90年代，在美國(guó)就已經(jīng)早早提出，但是由于早些年存儲(chǔ)設(shè)備的昂貴以及存儲(chǔ)上游資源的壟斷，存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)并沒(méi)有得到大力的推廣。近些年存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)得以廣泛的應(yīng)用，歸其原因如下：①存儲(chǔ)設(shè)備的價(jià)格不斷下滑，加之存儲(chǔ)上游資源的不斷開(kāi)放。②Intel存儲(chǔ)處理器的功能不斷強(qiáng)大，X86架構(gòu)作為存儲(chǔ)設(shè)備的基礎(chǔ)平臺(tái)不斷推廣，得到了廣泛的用戶(hù)支持。③服務(wù)器虛擬化技術(shù)的廣泛應(yīng)用，讓越來(lái)越多的用戶(hù)體驗(yàn)到了虛擬化技術(shù)帶來(lái)的實(shí)實(shí)在在的好處。

存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)可以幫助用戶(hù)有效的減少存儲(chǔ)設(shè)備的數(shù)量，集中資源，提供智能化和安全的共享，即使您的存儲(chǔ)設(shè)備是由不同的型號(hào)及品牌組成。

通過(guò)存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)，創(chuàng)建獨(dú)立的存儲(chǔ)池，成為業(yè)務(wù)服務(wù)器信息共享的一部分。在創(chuàng)建過(guò)程中，可以根據(jù)磁盤(pán)成本/性能和可用性特征，分隔成不同層的資源，進(jìn)行集中管理。隨著時(shí)間的推移，可以升級(jí)存儲(chǔ)池或者因?yàn)槔匣∠碌暮笈_(tái)存儲(chǔ)設(shè)備，或簡(jiǎn)單把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到二線(xiàn)設(shè)備，因?yàn)橛行?yīng)用服務(wù)器對(duì)存儲(chǔ)的性能要求并不高。

存儲(chǔ)虛擬化整合方案，利用在線(xiàn)擴(kuò)充機(jī)制，可以在系統(tǒng)運(yùn)行的情況下進(jìn)行容量擴(kuò)充，操作過(guò)程中應(yīng)用主機(jī)無(wú)需中斷或宕機(jī)。存儲(chǔ)虛擬池間的實(shí)時(shí)鏡像機(jī)制，允許在線(xiàn)替換存儲(chǔ)設(shè)備，替換的設(shè)備可以用于其他系統(tǒng)應(yīng)用。

4 存儲(chǔ)虛擬化提高我院信息數(shù)據(jù)管理水平

我院在2012年底，使用了美國(guó)Datacore和賽門(mén)鐵克公司提供的存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)，通過(guò)災(zāi)備系統(tǒng)項(xiàng)目改造整合了我院的存儲(chǔ)設(shè)備和資源。

4.1 改造方法

①在中心機(jī)房和災(zāi)備機(jī)房分別放置了一臺(tái)存儲(chǔ)虛擬網(wǎng)關(guān)，將我院現(xiàn)有的存儲(chǔ)設(shè)備納入統(tǒng)一的存儲(chǔ)池（現(xiàn)有HP EVA4400和HP P6300）。②將存儲(chǔ)池中的資源重新按需分配給各個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)（HIS/LIS/EMR/PACS），使用了精簡(jiǎn)配置的虛擬化技術(shù)，每個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)都預(yù)分配了很大的存儲(chǔ)空間。③針對(duì)HISLISEMRPACS的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用，我們利用了CDP（持續(xù)性數(shù)據(jù)保護(hù)）技術(shù)，做到一旦數(shù)據(jù)庫(kù)本身遇到邏輯故障，可以回滾到前一秒鐘。④中心機(jī)房和災(zāi)備機(jī)房的存儲(chǔ)網(wǎng)關(guān)設(shè)備主機(jī)通過(guò)8GB的光纖，做到彼此管理的存儲(chǔ)空間互為鏡像。⑤通過(guò)存儲(chǔ)虛擬網(wǎng)關(guān)的緩存加速功能，存儲(chǔ)系統(tǒng)的IOPS從原先的只有4000～5000的水平（單個(gè)系統(tǒng)），躍升到10000的水平上下，有效應(yīng)對(duì)了業(yè)務(wù)不斷增長(zhǎng)帶給存儲(chǔ)系統(tǒng)的壓力。⑥通過(guò)存儲(chǔ)虛擬NAS機(jī)頭，PACS圖片的訪(fǎng)問(wèn)，不再使用原先的網(wǎng)絡(luò)——服務(wù)器——存儲(chǔ)的方式，而直接通過(guò)網(wǎng)絡(luò)——存儲(chǔ)的方式，大幅提高PACS圖片的讀取速度。改造后的拓?fù)洌?jiàn)圖2。

圖2

4.2 改造效果

經(jīng)過(guò)上述存儲(chǔ)虛擬化的改造，我院信息中心對(duì)于數(shù)據(jù)安全和業(yè)務(wù)連續(xù)性的管理水平大幅提高，效果如下：①所有存儲(chǔ)設(shè)備在存儲(chǔ)池中統(tǒng)一管理，我院總共20 TB左右的存儲(chǔ)空間，但現(xiàn)在分配給前端空間總?cè)萘恳堰_(dá)40 TB；實(shí)際使用量在接近16 TB（80%）時(shí)，存儲(chǔ)網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)告警，通知管理員可以新購(gòu)新的存儲(chǔ)設(shè)備。我院可以根據(jù)實(shí)際需求和性?xún)r(jià)比靈活地采購(gòu)多個(gè)廠(chǎng)家的存儲(chǔ)設(shè)備，不受存儲(chǔ)廠(chǎng)家型號(hào)限制。②兩臺(tái)原先HP不同型號(hào)的存儲(chǔ)設(shè)備，可以互為鏡像同步，做到硬件級(jí)的災(zāi)備冗余。③在災(zāi)備機(jī)房的存儲(chǔ)池中，劃出一定空間存放CDP（持續(xù)性數(shù)據(jù)保護(hù)）的時(shí)間戳（指針），可以在出現(xiàn)任何數(shù)據(jù)庫(kù)、文件的邏輯故障時(shí)（誤刪除、中病毒、數(shù)據(jù)庫(kù)一致性錯(cuò)誤等），回滾至上一秒鐘，徹底擺脫業(yè)務(wù)恢復(fù)時(shí)帶來(lái)的數(shù)據(jù)丟失的困擾，真正做到業(yè)務(wù)零停機(jī)數(shù)據(jù)零丟失。④通過(guò)存儲(chǔ)網(wǎng)關(guān)的加速功能，又讓原先EVA4400的使用周期進(jìn)一步延長(zhǎng)，擴(kuò)大了投資回報(bào)率；通過(guò)虛擬NAS機(jī)頭的并行處理能力，使得PACS的圖片調(diào)取速度進(jìn)一步加快。⑤在不久的將來(lái)，我院還可以利用SSD（閃存）加速技術(shù)，進(jìn)一步提高整個(gè)存儲(chǔ)資源的對(duì)外服務(wù)性能。

5 結(jié) 語(yǔ)

整套系統(tǒng)上線(xiàn)已經(jīng)一年，在2013年年初，我院中心機(jī)房由于空調(diào)故障，導(dǎo)致生產(chǎn)機(jī)房溫度超過(guò)上限，整套災(zāi)備系統(tǒng)順利將業(yè)務(wù)快速轉(zhuǎn)移至災(zāi)備機(jī)房，前端的HIS、LIS、EMR、PACS業(yè)務(wù)沒(méi)有受到影響，數(shù)據(jù)沒(méi)有任何丟失，其中存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)功不可沒(méi)。

[1] 許強(qiáng).實(shí)施存儲(chǔ)虛擬化及應(yīng)用容災(zāi)保障醫(yī)院信息系統(tǒng)業(yè)務(wù)連續(xù)性[J].江蘇衛(wèi)生事業(yè)管理,2013,24(6):164-166.

[2] 陳金雄,劉雄飛,王慶森.建立數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)提高醫(yī)院管理決策水平[J].解放軍醫(yī)院管理雜志,2005,12(4): 350-351.

[3] 張小龍.存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)在存儲(chǔ)整合中的應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件工程,2013(23): 210-211.

[4] 王磊.存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)及應(yīng)用趨勢(shì)分析[J].軟件產(chǎn)業(yè)與工程,2012 (4): 31-35.

[5] 馬錫坤,于京杰,楊國(guó)斌.存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)在醫(yī)院信息系統(tǒng)平臺(tái)中的作用[J].中國(guó)醫(yī)療設(shè)備,2011,26(10):39-40.

[6] 楊國(guó)良. 虛擬化技術(shù)在構(gòu)建數(shù)字化醫(yī)院中的應(yīng)用[J].當(dāng)代醫(yī)學(xué), 2009,15(9):2-4.

[7] 張小龍.存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)探討[J].硅谷,2013,5(23):13-15.

The Application of Storage Virtualization Technology to Improve the Level of Hospital Management in Data

ZHAO Li-chuan
(Affiliated Hospital of North Sichuan Medical College, Nanchong 637000, China)

This article briefly describes the use of synchronous mirroring, continuous data protection, compact configuration, caching, acceleration and other advanced technologies of storage virtualization, transforming data disaster recovery and backup system to facilitate the efficient and easy unified hospital data management, which greatly promotes the work of data maintenance in the information center, and drives the hospital data management and maintenance to a new level.

Storage virtualization; Data management; Disaster recovery and backup systems

R197.3

C

1671-8194（2014）19-0375-03