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医疗行业数据存储和备份容灾系统解决方案

行业背景
        纵观我国医院信息化的发展,可以分为三个阶段:第一阶段,是医院管理信息系统建设阶段;第二阶段,是医院临床信息系统建设阶段;第三阶段,是建设区域卫生信息系统阶段。在标准建设问题上:第一,原则是尽量与国际标准接轨(如ICD-10、HL7、DICOM、ICPM、SNOMED等);第二,积极推动现代化医院的管理模式和工作流程改进;第三,推动医院临床信息系统的建设,特别是集成化、速度化的建设;第四,建设成为“数字化医院”。
        随着信息技术的发展,“数字化医院”建设己成为各医院的建设目标,将先进的网络及数字技术应用于医院及相关医疗工作,实现医院内部医疗和管理信息的数字化采集、存储、传输及后处理,以及各项业务流程数字化运作的医院信息体系,是由数字化医疗设备、计算机网络平台和医院业务软件所组成的三位一体的综合信息系统。数字化医院工程体现了现代信息技术在医疗卫生领域的充分应用,有助于医院实现资源整合、流程优化,降低运行成本,提高服务质量、工作效率和管理水平。医院领导关心的是,系统运行后从宏观上能看到什么样的效益,作为一个完善的医院信息系统,能为管理者及时了解医院运行情况、进行科学决策提供准确的信息。而保证这些效益的基本要求就是系统的高可靠性、高可用性。医院管理以医疗管理和经济管理为主。一方面要能建立起一套能反映医院医疗和经济运行状况的指标体系,并使之常规化;另一方面,系统的运行要直接为改善医院的管理服务。
需求分析
        医院信息系统是一个数据量大、数据类型复杂和事务并发多的实时系统,“数字化医院”更广义的概念,不仅包含医院内部数字化技术的充分应用,还包含与之配套的社会卫生服务体系的数字化,如高质量的院际信息网络、社区卫生宽带网络、深入家庭的数字化设备及接口等,以实现资源共享和零距离健康服务。由于医院业务的特殊性,任何人为或自然因素所导致的应用或中断,都会造成医院巨大的经济和声誉损失。因此,医院对IT系统的持续稳定,即业务持续性和系统稳定性提出了非常苛刻的要求。
        目前尽管很多医院建立了HIS系统,但真正运用好的医院并不多,多数医院只具有部门级管理系统,如收费和医学影像部,形成信息孤岛,数据不能共享。医院数据存储建设方案主要有三个功能模块:图文管理系统,光片存储系统和远程医疗会诊系统,形成一个完整的系统,把信息技术真正应用到疾病的诊断和手术中。从技术的角度考虑,医院数据存储系统建设应该满足如下要求:
·满足高峰期带宽处理要求, 7*24小时不间断为应用提供数据;
·采用业界主流、成熟的技术;
·具备开放性和可移植性,适应不同的软硬件平台;
·采用模块化结构设计,可以根据医院的业务需要进行扩充;
·高安全,高可靠,保密性好;
·能够实现高水平的信息共享;
·具有易学易用、友善的人机界面;
· 数据容量大,存储扩容方便;
·方便后期建设容灾系统。
解决方案
        由于医疗行业数据的特殊性,要求存储系统的连续性以及数据保存的长期性,为了全面保证医院数据中心的安全,按照数据存储备份和容灾的不同需求和级别,我们建议采用多级的系统安全方案。根据对数据中心的应用分析,我们把整个应用系统划分多个级别――数据中心存储系统、数据备份系统、数据存档系统、数据容灾系统。通过多个安全级别的防护措施,充分保障服务器连续运行能力、数据的安全备份与容灾、发生故障时的及时恢复效率。DFT为医疗行业的数据平滑迁移、安全扩容、容灾备份提供一套完整的解决方案,整个存储应用系统可根据医院发展规划分步实现。在此方案中,建议采用DFT ES6015F-D4作为数据中心存储系统,结合DFT VTL和DFT物理磁带库实现数据备份和医疗病历信息存储归档,并且可根据需要随时建立数据容灾中心。
        DFT ES6015F-D4主机支持4光纤通道,最大可达8GB的高速缓存,保证了数据的高速读写,还具备4个硬件校验加速器,UPS缓存保护和后背电池(72小时)在物理层保证了数据的安全和快速读写。在功能方面,集新的虚拟存储架构,指针型的快照,存储内卷复制,智能容量管理,远程复制,数据库代理,虚拟化卷管理,分级存储等多种功能为为一体,为客户全面的服务。ES6015F-D4系统自带的远程同步复制功能,对于实现分支医院的数据统一性提供了一简便快捷的方式,这种远程同步复制是不需要服务器就能完成的备份及恢复,在过程中不影响服务器的正常运转,保证业务的继续性。
        DFT VTL是可以减少医院数据备份时间的虚拟磁带库系统。它是基于磁盘的、具有高速备份及高速恢复能力,一旦数据中心的存储出现宕机,可快速实现数据恢复,进一步保证医院业务的连续性。根据法文规定,医院的个人病历信息保存时间不得少于十五年,采用DFT物理磁带库来保存这些不常用的数据是一个既符合法规又经济的方式,DFT VTL通过EXPORT命令将SATA磁盘上的数据归档到物理磁带库,保证磁带和SATA磁盘上的备份数据格式完全一致。
        近年来,容灾中心的建设逐渐被列为医院的发展规划中, DFT QuickBack灾备系统是基于磁盘的、新一代备份与容灾一体化解决方案,卓越的将文件/数据库/操作系统的实时备份与瞬间恢复;可随时验证、演练的本地/异地容灾两大功能全面整合。DFT QuickBack真正以快速恢复服务为第一目标,无论用户的应用服务器发生任何意外,例如,恶意的程序破坏、文件损毁、人为误删误改、操作系统宕机、硬件故障,甚至整个机房毁于意外,在DFT QuickBack的全面保护下,都能最大程度的保证。
方案拓扑图
 
方案拓扑图说明
·医院可根据需要对核心系统采用双机热备方式,在系统正常情况下,工作服务器对外提供服务,备份服务器负责监视工作机的运行情况。当主服务器宕机或发生意外不能工作时,备用服务器可立即接管业务,保证前端应用的不间断性;
·数据中心采用集中化的数据存储架构,通过光纤交换机连接服务器和存储,组建FC SAN,为前应用提供端高I/O数据存储空间;
·关键数据存储于存储中心,实现系统和数据的分离,保证数据的安全。存储建议在数据中心和分支医院分别配置1台DFT ES6015F D4双控制器的光纤磁盘阵列,以实现数据的集中存储,消除单点故障;
·利用ES6015F D4的功能特性,将数据中心的数据和分支医院的数据进行远程复制,实现数据同步和镜像备份;
·采用DFT VTL实现数据的本地备份,有效的提高备份速度和数据恢复速度。同时在不占用内网带宽的情况下将数据备份到DFT物理磁带库。
    在数据的容灾需求上,DFT QuickBack可提供不间断记录和任意时间点恢复,以保护定期备份之间的数据,最大限度地减少数据丢失,分分钟恢复系统和数据,确保业务在计划或意外停机时继续运作。
方案特点
高性能
    所有服务器与存储系统均采用FC 光纤连接,为前端高I/O应用提供数据存储空间。所有的数据交换都在FC-SAN网络中进行,而不占用LAN网络中的带宽。
    在此系统中由于HIS、LIS、PACS系统对带宽要求较高,特别是在峰值的时候,使用ES6015F D4存储系统,双控制器,4个光纤主机接口,避免和其他设备共享存储造成带宽的压力。
高可用性
·全冗余的系统架构、热插拔的系统模块(例如控制器、电源、冷却系统以及热备盘等冗余部件),以此满足高可靠和高可用的企业级应用需求。
·数据中心的数据和分支医院的数据可通过ES6015F-D4之间远程同步复制,方便实现数据时时同步,同时达到存储系统的冗余,避免因单机故障导致的非计划业务停运,保证业务连续性。
·采用DFT VTL高效的数据备份系统,数据在存储系统和备份服务器中各保存一份,有效的提升了数据的安全性。
高可扩展性
·DFT ES 6015F-D4 最高可接240块硬盘,支持FC硬盘与SATA硬盘混插,可方便快捷的扩展存储空间;
·单个DFT VTL,能够模拟成最多16个虚拟带库系统,128个虚拟磁带驱动器,2048个虚拟磁带槽。可以支持8台主机同时备份;
·DFT 物理磁带库无须担心未来的扩充问题,当您需要进行备份容量扩充、速度提升、或兼容性调整时,只需要进行部分设备的增购或升级,即可达成您提升性能、效能、或容量的需求。
·我们有完整的DFT QuickBack备份/容灾一体化解决方案,在整个QuickBack体系中,强大的兼容模式无需改变已有的结构模式,时时数据备份,远程分钟级的恢复能力,能够全面保证客户的数据安全和业务的连续性。
·随时可以通过增加交换设备、存储设备来进一步增加网络容量,扩大FC SAN规模。
存储虚拟化功能
·ES-6015F-D4具有虚拟化功能,可以把阵列虚拟在成一个大的硬盘池,再划分Vdisk给服务器使用,当给服务器的容量不足时,可以不宕机自动增加Vdisk容量,从而给卷扩容,有效的分配存储资源,并且提供可伸缩的,智能的和不中断的存储供应智能化的管理,满足应用空间需求。
节约成本
·本方案提供的存储硬件DFT ES 6015F-D4设备具有强大的扩展能力。无需购买其它设备,只需增扩展柜即扩充存储空间,为后期的存储扩容降低成本;
·DFT VTL在不改变目前备份环境和方式的前提下,能解决备份的性能和可靠性问题,降低了维护和管理成本,保护了原有投资;
·DFT物理磁带库可担负无人值守作业,无须其他磁带库转接口连接驱动器设备的全方位备份磁带库,以离线(Off-Site)方式进行保存数据,为医院节省宝贵的IT 资源 ;
·DFT QuickBack强大的兼容模式无需改变已有的结构模式,对前期投资提供保护,节约成本。