医疗行业存储解决方案：给医院数据容灾开“药方”

    医疗行业的信息化建设经过了几个阶段的发展，逐渐形成了his（医院信息管理系统）、lis（实验室信息管理系统）以及pacs（医学影像系统）等众多内容丰富、功能强大的应用系统。随着这些系统的运行时间逐渐延长，功能逐步增强，医院数据的价值越来越高，系统一旦停机造成的损失也越来越大。 
  
    另一方面，随着“9.11”等事件的爆发，“容灾”这个词汇逐渐成为人们谈论最多的焦点之一。记者在与医院的信息技术人员接触中发现，他们对医院数据存储系统的可用性十分关心，希望了解到医院部署数据容灾方案的必要性和可行性。本次记者就想从医疗行业的容灾系统应用谈起，对重庆医科大学附属第一医院容灾系统的特点进行剖析，并与读者朋友们交换意见。 
  
    医院要不要容灾？ 
  
    医院信息科的人员常常会遇到这样的问题：“医院的信息系统需要容灾吗？需要什么样的容灾系统？”面对这样的问题，很多为医院做系统集成的工程师也许会一头雾水。 
  
    实际上，很多时候用户是否要选择应用容灾解决方案，选择什么样的容灾解决方案，是要根据用户具体的应用情况而定。医疗信息系统同样如此，在做出最终的决定之前，我们需要对医院的需求进行深入的分析，而不仅仅是简单地回答“要”或者“不要”。 
  
    目前，在已经应用网络技术环境的医院中，绝大多数用户都采用了群集技术（也就是通常人们所说的“双机热备份”）来保证服务的持续运行，或者在用户可以容忍的时间之内，自动进行服务恢复。 
  
    群集技术在应对服务器故障方面有着显而易见的效果，这一技术已经得到了国内大多数用户的认可，并已经得到很大程度上的普及。但是，随着群集技术运用的普及，很多用户也不约而同地发现群集所存在的一些非常明显的不足： 
  
    由于传统的群集解决方案多采用“2+1”（即两台服务器间配一台磁盘阵列）的“双机热备份”模式，这个为了在两台服务器之间共享数据而存在的独立磁盘阵列，往往就成为了核心系统一个突出的故障点：一旦磁盘阵列发生故障，整个系统就会停机。作为7×24营业的医院来说，这种意外的停机对业务的影响可想而知。 
  
    寻找一条适合的容灾途径 
  
    记者了解到，很多用户还存在这样一种误解?D既然存储系统已经是“双机热备份”了，那么数据也不需要再进行单独备份了。正因为有这样的误解存在，很多用户往往忽视了数据备份的重要性，整个系统只有磁盘阵列中的一份数据，一旦磁盘阵列发生故障，导致数据丢失的时候，才发现悔之晚矣！ 
  
    目前国内的医院用户大多数还没有认识到“容灾”的必要性。系统建设的时候，对数据和应用的容灾考虑得非常少，一旦发生火灾、地震等灾难性事故，整个系统将毁于一旦，数据将一去不复返，医院将遭受无法估量的巨大损失。 
  
    由于医院通常都没有与大型企业类似的各地分支机构，往往就是集中在一个园区之内，所以要为医院特地构建一个容灾中心，对医院来说其实很不容易。有一些专业的isp可以为企业用户提供数据容灾的服务，但对医院来说有两个比较明显的劣势：

• 1、收费非常昂贵；


• 2、只能解决数据的容灾，由于医院的应用基本上都集中在医院园区内部，并对网络带宽要求较高，所以很难解决应用的高可用问题。

    从以上分析可以看出，isp的容灾服务更适合网站类型的企业应用，而不适合医院的应用。
  
    园区级容灾落户医院 
  
    什么才是适合医院信息系统应用的容灾解决方案呢？ 
  
    这个问题曾经困扰着国内众多医院的信息建设部门。而不久前，重庆医科大学附属第一医院解决了这一困扰，率先部署了一套园区级别的异地容灾备份系统，取得了令人满意的收效。 
  
    医院的雷院长谈到：“现在看来，一个园区级别的，包括数据和应用在内的热切换容灾系统，才是医院真正想要的容灾解决方案！” 
  
    据雷院长介绍，重庆医科大学附属第一医院作为重庆市规模最大的医院之一，同时也是当地增长最快的医院，在西南地区，乃至全国都具有相当的影响力。 
  
    医院在信息系统建设方面非常重视。随着全国医疗信息化的不断展开，重庆医科大学附属第一医院做了多方面的深入调查，同时对自己的信息系统建设也提出了相当高的要求。 
  
    “容灾系统当然也不利外。如何规划、建设好这个容灾系统，医院的信息科真的是绞尽了脑汁。好在，从目前的运行状态来看，新部署的这套容灾系统还是令人满意的，这也验证了当初我们采用园区级容灾方案的思路是正确的。”雷院长表示。 
  
    部署“2+2”模式 
  
    为了了解到医院容灾方案的具体实施情况，记者与重庆医科大学附属第一医院信息科王主任取得了联系，请他介绍了这个方案的组成以及实现过程。 
  
    王主任告诉记者，为了区别于以前的群集模式，医院把这个方案通俗地称为“2+2”群集模式。从功能上来讲，这套方案突破了系统全冗余、无任何单点故障点，以及数据和应用的园区范围的容灾，使系统的运行真正没有了后顾之忧。 
  
    所谓“2+2”，意思就是“两个运算节点+两个存储节点”。王主任介绍，“2+2”群集模式是在原来的“2+1”群集模式的基础上，增加了一台磁盘阵列，院方将每一台服务器定义为一个“运算节点”，而将每一台磁盘阵列定义为一个“存储节点”。 
  
    这套灾备系统的关键就在于控制系统。王主任介绍说：“我们采用了veritas volume manager管理软件，实现了两台磁盘阵列之间的镜像关系。每一次i/o的写入都分别通过两条主机通道到达两台磁盘阵列的控制器，并当两个i/o都返回正确的结果之后，操作才算完成。” 
  
    这样，两台磁盘阵列中的数据完全保持实时同步，不用担心任何的数据一致性问题。 
  
    方案实施 
  
    不过，“2+2”群集模式的部署对于网络数据的传输距离也会有一定的限制。王主任表示：“由于我们采用的是同步传输的方式，两个节点之间的距离不能相隔太远，最远距离为50公里，如果超过50公里的距离限制，就会明显地影响业务系统的运行性能。” 
  
    “对于超过50公里距离限制的应用环节，我们则采用了异步的传输方式，因为异步方式不会造成在线业务系统性能的下降。”王主任补充道。 
  
    不过50公里这个距离限制已经基本可以满足医院的园区级别的容灾要求，像重庆医科大学附属第一医院这样的大医院，也少有超过50公里的距离限制的应用。 
  
    而对于两个运算节点之间的群集关系，方案是采用veritas cluster server系统。王主任告诉记者，这除了实现基本的群集功能之外，主要还是考虑到这一系统还有很多突出的功能，如：最多支持32个节点的超大规模群集、简单易行的节点退出和加入操作、跨平台管理群集服务器系统，以及与volume manager软件的兼容性等。 
  
    因此，对于一个应用来说，只要任意一个运算节点和一个存储节点运行正常，那么，整个系统就能够正常运行。（如图1所示） 
  
    据王主任介绍，这一方案结合综合布线的变化，将中心机房和容灾机房两个节点分别部署到了医院内不同的位置。这样，即使其中某一节点所在的位置发生意外或事故，医院的应用仍然能够继续正常运行，也不会有任何数据丢失的情况发生。（如图2所示） 
  
    此外，整个方案的架构也具有非常好的可扩展性，不仅可以将传统的“2+1”群集模式升级为“2+2”，还可以根据做到“2+n”，甚至“n+n”群集模式。（如图3所示） 
  
    当谈及对这套容灾方案的感受时，王主任不无感慨地说：“医院以前也采用群集技术来提高服务器的可用性，但磁盘阵列的单点故障始终令我非常担心，一旦磁盘阵列发生故障，我们医院的系统就会突然停机，医院的损失是无法估量的，那个时候信息科的压力也非常巨大。现在实现了‘2+2’模式之后，我们真的可以高枕无忧了。数据的安全性、系统的持续运行、系统管理的简单易行，这是我所感受到的切身体会。” 
  
    “2+2”群集模式相比“2+1”群集模式的几点优势

1、全冗余连接，无任何单点故障点。系统中任意一个部件的损坏都不会影响系统的正常运行；

2、镜像的存储节点为系统关键的在线业务数据提供了双重保护；

3、结合综合布线系统实现了数据和应用的容灾；

4、当应用san存储网络架构时，可保留san架构自身的优势，如高速备份以及良好的可扩展性等。

图1　重庆医科大学附属第一医院数据容灾备份方案逻辑架构图

图2　数据容灾备份方案分布示意图

图3　方案中的运算节点和存储节点可根据需求增加

    记 者 观 点：为数据滋补，不可忽视

    如果仅从方案的物理结构来看，重庆医科大学附属第一医院的这套“2+2”数据容灾备份方案只是“2+1”模式的升级，并无新奇之处。但方案中第二个存储节点的采用，不仅为医院整体信息系统的运行提供了有力保障，更使医院数据存储方案的部署更为灵活、实用。 
  
    随着医院信息化水平的不断提高，his已从初期的以财务为主发展到现在以病人为中心，从单纯的文本数据扩展到有声音和图像等多媒体数据，存储的数据量逐年迅速增加。特别是x光片、ct和mr等大容量的数字图像，造成了医学信息量的急剧膨胀。 
  
    曾经有人统计，一家三级甲等医院一天的数字影像数据容量大约为10g左右，数据备份10g，合计存储容量为20g，这样一年下来就是6t（1t=1000g）。若按照有关部门的要求数据保留十年，则是60t！ 
  
    如此大的数据存储容量恐怕也只有金融、电信等行业能够与之相提并论。但相比这两个行业，医院对数据容灾的重视程度却始终没有提高多少。 
  
    医院为患者开药方，恐怕也不是立竿见影的，大都需要一段时间后才会看到疗效。而容灾的思想本身就是一种凡患于未然，属于强身健体的“滋补品”，因而往往不会受到人们的重视。 
  
    俗话说都吃五谷杂粮，哪有不得灾患病的？患者患病，医院可以施展各种医术予以诊疗；但数据一旦遇到了天灾人祸，想要修复、弥补，却是谈何容易。 
  
    医院应用容灾方案，就是为了防患，如果真的遇到突发事件，就能够因此而保证数据的安全。所挽回的成本，又岂是购置容灾方案这样的“滋补品”所能相比的。

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