面向移動(dòng)醫(yī)療的私有云平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

羅光涵　于潤澤　許珊

【摘 要】在未來幾年之內(nèi)，移動(dòng)醫(yī)療發(fā)展帶動(dòng)了云平臺(tái)的發(fā)展。本文設(shè)計(jì)了一個(gè)私有云平臺(tái)作為多個(gè)移動(dòng)醫(yī)療的載體。能夠統(tǒng)一管理服務(wù)器端，降低硬件部署成本，提高部署效率，靈活控制移動(dòng)醫(yī)療服務(wù)器規(guī)模。

【關(guān)鍵詞】移動(dòng)醫(yī)療；私有云；平臺(tái)

0 引言

在“十二五”之后，衛(wèi)生部推進(jìn)醫(yī)院信息化建設(shè)，促進(jìn)中國醫(yī)療的信息化改革。當(dāng)前醫(yī)療服務(wù)機(jī)構(gòu)OA系統(tǒng)、MIS系統(tǒng)、HIS系統(tǒng)、PACS系統(tǒng)等已經(jīng)不能滿足發(fā)展需要，醫(yī)院信息化建設(shè)需要從簡單的業(yè)務(wù)流程應(yīng)用轉(zhuǎn)變?yōu)榻y(tǒng)一、易于管理、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字化醫(yī)院建設(shè)。[1]根據(jù)易觀智庫所做的2015中國移動(dòng)醫(yī)療市場專題研究報(bào)告指出，2015年末，移動(dòng)醫(yī)療市場規(guī)模將達(dá)到48.8億元人民幣，到2016年末將預(yù)測將達(dá)到111.5億元人民幣。移動(dòng)醫(yī)療產(chǎn)業(yè)的啟動(dòng)，帶動(dòng)了醫(yī)療器械商、電信運(yùn)營商、系統(tǒng)集成商、國內(nèi)網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)商利益鏈條共同升級(jí)。[2]私有云作為新興的系統(tǒng)模式，正適合移動(dòng)醫(yī)療分布式的特點(diǎn)，能夠快速部署，基于私有云的移動(dòng)醫(yī)療將大有所為。

目前在國外學(xué)術(shù)界在移動(dòng)醫(yī)療領(lǐng)域的研究主要集中在個(gè)人健康監(jiān)測、家庭健康檔案、醫(yī)患交互關(guān)系、患者輔助等方面。國內(nèi)在移動(dòng)醫(yī)療領(lǐng)域的研究主要包括移動(dòng)醫(yī)療信息系統(tǒng)、移動(dòng)遠(yuǎn)程醫(yī)療、移動(dòng)醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)等。[3]在第四屆中國移動(dòng)醫(yī)療產(chǎn)業(yè)大會(huì)上，提出了基于移動(dòng)醫(yī)療的糖尿病管理云服務(wù)平臺(tái)。利用無線網(wǎng)絡(luò)，全面收集患者信息，結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)，創(chuàng)新糖尿病管理模式，為患者提供個(gè)性化的糖尿病干預(yù)治療和治療后的結(jié)果反饋。AT&T mHealth系統(tǒng)是AT&T公司的移動(dòng)健康系統(tǒng)。結(jié)合云技術(shù)和加密技術(shù)管理用戶的健康，AT&T mHealth系統(tǒng)可以提供減肥、疾病管理、醫(yī)患交流、健康計(jì)劃制定、健康服務(wù)咨詢等相關(guān)功能。目前在國內(nèi)國外移動(dòng)醫(yī)療云技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入各方面的應(yīng)用，產(chǎn)業(yè)正在快速發(fā)展。

1 平臺(tái)設(shè)計(jì)

需要設(shè)計(jì)私有云平臺(tái)作為多種移動(dòng)醫(yī)療服務(wù)的載體。一般來說，每個(gè)移動(dòng)醫(yī)療服務(wù)分為終端和服務(wù)器端，中斷負(fù)責(zé)收集用戶信息和簡單的運(yùn)算，服務(wù)器負(fù)責(zé)進(jìn)行信息匯總、存儲(chǔ)和復(fù)雜的計(jì)算。私有云平臺(tái)對(duì)于多種移動(dòng)醫(yī)療服務(wù)，能夠統(tǒng)一管理服務(wù)器端，降低硬件部署成本，提高部署效率，靈活控制移動(dòng)醫(yī)療服務(wù)器規(guī)模。按照設(shè)計(jì)需要，云平臺(tái)和移動(dòng)醫(yī)療服務(wù)的關(guān)系如下（圖1）：

在移動(dòng)醫(yī)療服務(wù)中，用戶的終端設(shè)備需要傳輸數(shù)據(jù)至服務(wù)器端，醫(yī)護(hù)人員需要連接服務(wù)器對(duì)用戶監(jiān)控，服務(wù)場景如圖2。

移動(dòng)醫(yī)療服務(wù)終端設(shè)備通過移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)連接互聯(lián)網(wǎng)，連接私有云服務(wù)器。醫(yī)生和后臺(tái)服務(wù)人員能夠通過VPN連接私有云服務(wù)器，進(jìn)行服務(wù)。私有云平臺(tái)內(nèi)部，研發(fā)人員可通過內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)部署私有云服務(wù)器，進(jìn)行開發(fā)工作。同時(shí)測試人員可以通過內(nèi)部路由進(jìn)行設(shè)備的功能測試。

按照私有云平臺(tái)提供的功能，平臺(tái)可分為IaaS（基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)）、Paas（平臺(tái)即服務(wù)）、SaaS（軟件即服務(wù)）。我們需要搭建私有云平臺(tái)作為移動(dòng)醫(yī)療服務(wù)器載體，所以應(yīng)該選擇IaaS平臺(tái)。出于項(xiàng)目的靈活性和可控性考慮，決定采用開源的虛擬化軟件，目前比較著名的開源軟件有：Eucalyptus， OpenNebula， OpenStack， OpenQRM， XenServer， Oracle VM， CloudStack， ConVirt。其中CloudStack作為其中之一，具有成功的商業(yè)應(yīng)用實(shí)例，不只中國電信在使用CloudStack，BT英國電信公司、日本最大的電信公司NTT、印度Tata公司、香港PCCW、沃達(dá)豐等都是用CloudStack搭建他們的私有云。所以選擇CloudStack作為私有云搭建平臺(tái)。

CloudStack是提供IAAS服務(wù)的硬件設(shè)備和虛擬化管理的同一平臺(tái)，具有高可用性和擴(kuò)展性，能夠?qū)⒋鎯?chǔ)設(shè)備、計(jì)算設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行整合，形成資源池，進(jìn)行統(tǒng)一的管理，能夠彈性的增減設(shè)備。用戶只需要在CloudStack上直接申請(qǐng)使用虛擬機(jī)，無需關(guān)心硬件底層的實(shí)現(xiàn)，CloudStack可按照提供的功能分為：管理節(jié)點(diǎn)、計(jì)算節(jié)點(diǎn)、主存儲(chǔ)、輔助存儲(chǔ)。根據(jù)從屬關(guān)系，從上到下依次為：區(qū)域、提供點(diǎn)、集群、主機(jī)。

由于不能隨意占用公共網(wǎng)絡(luò)，所以設(shè)計(jì)將CloudStack的管理功能置于內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)。由于用戶處于互聯(lián)網(wǎng)之中，云平臺(tái)也需要同公共網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。

將CloudStack私有云網(wǎng)絡(luò)分為公共網(wǎng)絡(luò)（162.105.76.0/24網(wǎng)段）和管理網(wǎng)絡(luò)（192.168.0.0/24，交換機(jī)上設(shè)置VLAN）。管理節(jié)點(diǎn)和計(jì)算節(jié)點(diǎn)分別都連接公共網(wǎng)絡(luò)和管理網(wǎng)絡(luò)，管理服務(wù)器、兩臺(tái)計(jì)算服務(wù)器都連接到同一臺(tái)交換機(jī)，管理區(qū)域與公共區(qū)域通過交換機(jī)設(shè)置VLAN隔離。主存儲(chǔ)服務(wù)器直接由光纖分別連接計(jì)算節(jié)點(diǎn)中的服務(wù)器。輔助存儲(chǔ)通過管理網(wǎng)絡(luò)與各節(jié)點(diǎn)通信。用戶可以通過公共網(wǎng)絡(luò)，使用VNC連接虛擬機(jī)，管理移動(dòng)醫(yī)療服務(wù)。如圖3所示：

根據(jù)設(shè)計(jì)選購服務(wù)器硬件。現(xiàn)有一臺(tái)閑置的塔式服務(wù)器，一臺(tái)IBM 3650機(jī)架服務(wù)器，存儲(chǔ)和計(jì)算能力不能達(dá)到所設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)，添置另外一臺(tái)計(jì)算服務(wù)器，一臺(tái)存儲(chǔ)服務(wù)器，一臺(tái)千兆交換機(jī)。

需要運(yùn)行10臺(tái)以上的虛擬機(jī)作為移動(dòng)醫(yī)療服務(wù)器使用，每臺(tái)服務(wù)器有1T的存儲(chǔ)空間，每個(gè)服務(wù)器支持1千以上用戶連接。選型如表1：

2 應(yīng)用實(shí)例

創(chuàng)建2.1GHz * 3核處理器、4G內(nèi)存、100G存儲(chǔ)的虛擬機(jī)作為醫(yī)療大數(shù)據(jù)系統(tǒng)的計(jì)算服務(wù)器。安裝Linux系統(tǒng)，使用開源大數(shù)據(jù)軟件WEKA作為數(shù)據(jù)挖掘工具。服務(wù)器能夠提供總共6.3GHz的計(jì)算能力，如果不足可以改變方案添加CPU。如圖4，使用VNC連接虛擬機(jī)。

創(chuàng)建2.1GHz * 2核處理器、4G內(nèi)存、200G存儲(chǔ)的虛擬機(jī)作為移動(dòng)醫(yī)療服務(wù)的網(wǎng)頁服務(wù)器。安裝Linux系統(tǒng)，使用LAMP作為網(wǎng)頁服務(wù)器環(huán)境。圖5是外網(wǎng)通過端口映射登陸網(wǎng)頁服務(wù)器網(wǎng)頁。

3 小結(jié)

隨著移動(dòng)醫(yī)療的發(fā)展，越來越的關(guān)注點(diǎn)將放在移動(dòng)醫(yī)療服務(wù)的部署上。而私有云平臺(tái)快速部署、統(tǒng)一管理、靈活配置的特點(diǎn)正好符合移動(dòng)醫(yī)療服務(wù)的要求。在將來云平臺(tái)與移動(dòng)醫(yī)療的結(jié)合將越來越緊密。

【參考文獻(xiàn)】

[1]秦延斌，夏書劍. 基于私有云的移動(dòng)醫(yī)療[J].科技信息，2012 （7）：202-202.

[2]Sun Y， Wang N， Guo X， et al. Understanding the acceptance of mobile health services： a comparison and integration of alternative models[J]. Journal of Electronic Commerce Research， 2013， 14（2）： 183-200.

[3]呂美丹，祝錫永，傅慧，等.基于 GAE 云計(jì)算的區(qū)域移動(dòng)醫(yī)療服務(wù)平臺(tái)[J].計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用，2013（6）：29-33.

[責(zé)任編輯：楊玉潔]