医院服务器存储设计方案

医院服务器存储设

计方案

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目录........................................................................................... 错误!未定义书签。东莞樟木头人民医院服务器、存储系统设计方案说明 ............ 错误!未定义书签。

一、项目概述............................................................................... 错误!未定义书签。

二、服务器、存储系统架构组成设计........................................ 错误!未定义书签。

三、服务器系统设计 ................................................................... 错误!未定义书签。

四、存储系统设计 ....................................................................... 错误!未定义书签。

五、系统设计特点 ....................................................................... 错误!未定义书签。

东莞樟木头人民医院服务器、存储系统设计方案说明

一、项目概述

樟木头人民医院位于樟木头镇东城区仙河大道、莞惠公路旁，广深铁路在樟木头镇设有车站，医院占地面积6万多平方米。病床330张，职工500余人，日门诊量预计在1500～人次左右，现有医生工作站150台左右。其中高级职称68多人，中级职称60余人，是一所集医疗、教学、科研、预防、康复于一体的国营非营利性综合性医院，是东莞市社会医疗保险定点医院，是法定产科医院，是全镇唯一一家法定发放医学出生证的医疗机构，是广东省普通高等医学院校教学医院，是珠江三角洲经济发展区的知名医院。

在经济全球化，社会信息化的进程中，医院已经进入了数字化和信息化的时代，大型的数字化医疗设备在医院中使用，各种医院管理信息系统和医疗临床信息系统正在普及。常见的系统包括医院信息系统HIS：(Hospital Information System)、实验室信息系统LIS：（Laboratory Information System）、医学影像存档与传输系统PACS：（Picture Archiving and Communication System）、临床信息系统CIS：(Clinical Information System)、电子病历CPR：（Computerized Patient Record）、社保系统等。考虑现有医院2台服务器将无法承担全院的业务量，为完善樟木头人民医院信息化建设，保证HIS系统、PACS系统业务正常运行，现重新规划设计医院的信息化系统。具体设计方案如下：

二、服务器、存储系统架构组成设计

三、服务器系统设计

1、HIS系统服务器

HIS（Hospital Information System）即医院信息系统：主要是医院各科室对病人诊疗信息和行政管理信息的收集、存储、处理、提取、交换，由于其需要多任务同时处理，而且需要数据库的长时间运行。因此HIS系统对服务器CPU浮点运算能力要求特别高，现有医生工作站150台，预计在半年之内医生工作站有一定量的增长，为了能满足未来扩展需求，HIS系统需配置2台安腾服务器。

HIS系统服务器：在数据中心机房HIS门诊系统服务器采用2台安腾服务器、32GB内存（支持热插拔）、4块硬盘，做RAID 0＋1阵列，2台服务器之间经过2块以太网网卡实现两条心跳线相连，同时安装HA 双机热备软件。

PACS是Picture Archiving and Communication Systems的缩写，意思为影像归档和通信系统。它是应用在医院影像科室的系统，主要的任务就是把日常产生的各种医学影像（包括核磁，CT，超声，各种X光机，各种红外仪、显微仪等设备产生的图像）经过各种接口（模拟，DICOM，网络）以数字化的方式海量保存起来，当需要的时候在一定的授权下能够很快的调回使用，同时增加一些辅助诊断管理功能。由于医疗影像设备接口类别众多，同时每天产生大量数据，如何在各种影像设备间传输数据和如何组织存储数据对于系统至关重要的。因此PACS系统对服务器CPU浮点运算能力要求不高，但PACS系统数据计算复杂程度很大，要求的内存值也就很大，固PACS系统对服务器内存值要求特别高，因此PACS系统需配置安腾服务器。

PACS系统服务器：在数据中心机房PACS系统服务器采用2台安腾服务器、32GB内存（支持热插拔）、4块硬盘，做RAID0＋1阵列，2台服务器之间经过2块以太网网卡实现两条心跳线相连，同时安装HA 双机热备软件。

3、总院中间件服务器

总院中间件服务器采用医院原有2台服务器。

4、应急服务器

应急服务器：在总院数据中心机房和一门诊各采用一台双路至强服务器、16GB内存，8块硬盘，做RAID 6阵列，此服务器是以备意外事件发生提功快速顶替备用，8块磁盘做RAID6提供安全、可靠，同时能够提供大容量存储，高速的读写性能。

一门诊HIS＋PACS＋LIS服务器：因现一门诊业务量一般，设计时把HIS＋PACS＋LIS合并在一台服务器上，为考虑以后扩展服务器采用2台安腾服务器、32GB内存（支持热插拔）、4块硬盘，做RAID 0＋1阵列，2台服务器之间经过2块以太网网卡实现两条心跳线相连，同时安装HA双机热备软件。

应急服务器：在数据中心机房安全备用服务器采用一台QPI架构双路服务器、16GB内存，8块硬盘，做RAID6阵列，这服务器是以备意外事件发生提功快速顶替备用，8块磁盘做RAID6提供安全、可靠，同时能够提供大容量存储，高速的读写性能。

4、系统主要功能

服务器采用4块硬盘设计为RAID 0＋1阵列，有效保证存储性能和数据安全兼顾。它在提供与RAID 1一样的数据安全保障的同时，也提供了与RAID 0近似的存储性能。RAID 0+1的特点使其特别适用于既有大量数据需要存取，同时又对数据安全性要求严

格的领域，如银行、金融、商业超市、仓储库房、各种档案管理等；

2台服务器之间经过2块以太网网卡实现两条心跳线相连互相监测，备份服务器时刻监视主服务器的运状况，当确认主服务器出

现故障后，就接管主服务器运行的相关程序，接管切换时间在

10～120秒内；

同时每台服务器分别使用双口HBA卡分别连接2台光纤交换机上，再连接到FC光纤存储的两个控制器上，实现链路连接的冗

余。整个系统架构中，无论从服务器、HBA卡、光纤链路、存储控制器都是2套，提供冗余保障和避免任何的单点故障；

如果总院数据中心服务器发生故障或数据丢失，能够直接启动灾

备中心的应用，远程容灾中心可在分钟内经过手动切换过来，接管应用，有效保证了总院业务数据实时传送的顺利进行。当数据中心修复好后，再经过灾备中心来恢复数据中心的数据，这样系

统又恢复到原来的状态。

四、存储系统设计

1、存储系统设计

总院业务数据主存储：采用1台8GB 16盘位FC光纤存储，并配置1台8GB 16盘位扩展柜，主存储磁盘阵列柜上配置16块450 GB FC光纤硬盘，做RAID6＋热备盘，可用容量设计为5.85TB，在主存储器上光纤磁盘划一个阵列，做2个LUN，给HIS系统使用，其中一个LUN由控制器A控制；另一个LUN给PACS系统使用，由控制器B控制；另外扩展柜单独划分一个阵列，做3个LUN，由控制器B控制，主要给PACS 的二级存储及文件归档，其它2个LUN给其它应用系统预留的二级存储空间。

根据医院现有业务量估算HIS数据库数据在初期1～3年内会保持在1.2TB～1.8TB左右；PACS系统主要是图片数据，文件容量初期1～3年内会保持在3.0TB～4.0TB左右；二级存储配置为7.0TB，用来保存一年后的数据。

总院本地UDBS存储：采用1台16盘位UDBS存储，主柜使用16块1TB硬盘，经过数据同步连续性数据保护的方式，与服务器和主存储

系统数据基本保持一致；经过电信专网10M容灾，与一门诊的UDBS存储同步数据。

一门诊业务数据主存储：采用1台16盘位8GB FC光纤存储，存储磁盘阵列柜上配置10块450GB 硬盘，做RAID6＋热备盘，可用容量设计为3.15TB，划3个LUN，主要1个LUN给HIS做门诊，可保存3年的数据；1个LUN给PACS，可保存7年的数据，1个LUN其它应用系统做三年保存数据；其中HIS系统LUN由控制器A控制；PACS系统LUN给由控制器B控制；其它1个LUN给其它应用系统预留的存储空间，同时由B控制器管理。

一门诊UDBS存储：采用1台16盘位UDBS存储，主柜使用16块1TB硬盘，经过数据同步连续性数据保护的方式，与门诊服务器和门诊存储系统数据基本保持一致；用于门诊灾备数据UDBS存储，将医院和门诊两地UDBS数据容灾同步。

2、容灾系统设计

I. 数据保护说明

1、核心存储失效问题

容灾系统能够对核心的数据卷做完整的保护。经过它的镜像功能，能够对生产系统的全部数据卷进行一对一、一对多的镜像。此功能保护了数据卷的数据安全，使得在数据卷发生

结合容灾系统特有的“提升”能力，能够在主存储设备发生损坏，数据卷完全丢失的情况下，立即提升在容灾系统上的镜像卷为生产卷，从而使得生产服务器能够使用原镜像卷作为数据卷，并继续使用原先镜像的数据提供服务。在主存储修复，数据镜像回主存储的数据卷后，能

够在遇到意外时，依旧有一个完整的数据副本。之后可将容灾系统上的数据卷重新降为镜像卷，因此完全解决了主存储损坏时系统长时间的停顿。

2、由于逻辑错误等引起数据损坏

容灾系统在对核心的数据卷做完整的保护的同时，能够使用快照技术保护历史数据。我们知道，在误操作、病毒、黑客等问题发生时，不但可能非法修改数据，还可能恶意删除数据。在数据被恶意删除的时候，镜像卷的数据将同步进行删除操作。而使用快照功能，能够保留快照。快照能够按照时间进行计划，也能够手工完成。在实施数据卷的快照时，只保留快照点时间开始数据的变化量，因此使用的空间极小，但用户却依次能保留多个数据的副本。利用快照技术，不但能够完全防止各种有意无意的数据删除动作，还能追溯不同时间的不同数据版本，进行数据分析或测试。结合“标尺”恢复技术，能够利用快照将数据损失

减少到“秒”的级别。

3、操作系统的保护

操作系统是应用的基础。操作系统的保护是应用数据保护的一个重要组成部分。对操作系统的保护主要有两个方面的要求：

能有效保护操作系统相应信息，包括系统卷信息、COM+类注册数据库、活动目录、引导文件、注册表信息和系统文件等。

在硬件损坏、系统崩溃、发生意外灾难、维护等时候能快速、正确地恢复系统到原先的状态。当应用服务器的本地硬盘损坏的时候，只需要使用一个能够引导的FC协议HBA卡，将容灾系统内的系统卷镜像提升为生产卷，即可进行远程引导，立即重新启用应用系统。

4、灾难防护能力的扩展

根据备份与远程灾备方案设计要求，能够对医院提供业务数据中心和同城的数据级备援的远程方案。在灾难的恢复体系中，本地的恢复直接利用容灾系统所具有的瞬间恢复功能即可完成，而灾备中心可经过人工干预来启动业务系统。

II. 快速恢复过程

1、数据库记录丢失

如果是数据库的部分表或记录受损，只需将前某一时刻点的数据逻辑快照提取出来（能够在本地也能够在异地），分配给原有服务器，就能够恢复数据库受损的部分数据

整个数据库出现错误，利用容灾系统管理器，只需要将指定时间点的快照mount上来，完整的历史点数据库就能够使用了，当然你能够抽取任何丢失的记录。

2、文件丢失的恢复

如果意外删除文件，或查询某一时刻之前的部分数据，经过容灾系统的时间点及快照功能，只需在线的将前某一时刻点版本数据的文件经过主机直接拷贝到当前磁盘中，以恢复受损的文件。

3、主机系统故障恢复

如本地核心业务服务器应用系统出现故障时，经过容灾系统进行数据的远程引导启动。同时对应用系统进行方向复制，把容灾系统恢复到本地业务服务器上。

4、本地磁盘故障

容灾系统需对各应用服务器的系统卷进行全面全功能的镜像，如果系统服务器本地磁盘故障，用该镜像只需要使用FC光纤卡进行引导，将容灾系统内的系统卷镜像提升为生产卷，即可进行远程引导，立即重新启用应用系统。

5、生产站点失效下的恢复

当本地信息中心受损时（如停电、自然灾害等），在省院远程中心具备一套相似的备用主机系统，这时，可利用在省院信息中心的备用系统，先将相对应的损坏服务器操作系统卷提升出来，Mount到备用服务器上，再经过提升数据卷快速恢复受损单位业务环境。

6、随时演练测试

容灾系统具有灵活的灾备数据提取和验证机制，确保了灾备体系的一致性确认以及应急流程的完善和应急人员的专业化，恢复演练不会对

生产系统造成任何影响。

2、系统主要功能

根据医疗行业相关要求，一些医疗数据要保留至少7年以上，但这些数据并不是经常访问，因此可将长期不使用的数据迁移到二

级存储当中，节省出来宝贵的一级存储空间，实现数据的分层存

储。

总院主业务主存储和门诊主业务存储采取冗余硬件控制器架构，

主机通道为8Gb的光纤通道，完全满足HIS系统的多并发数据量以及PACS系统高带宽的要求，并具备良好的可扩展性。

主存储采用多种主机接口（FC+iSCSI），FC提供满足高吞吐量，

iSCSI提供灵活部署，具备远程容灾的能力。

本地备份存储能够随时扩展容量，同时在备份服务器上安装相关

备份组件，可有效保护HIS和PACS系统中的重要数据。

24x7持续保护应用服务器：透过应用服务器端的磁盘保护工具，

即时监测所有系统和资料，在几乎不影响应用程序运作的情况下

记录磁盘区块新增异动，并依照管理者设定的保护原则，将差异

的磁盘区块持续或定时排程的复制到UDBS储存服务器，接着运用TimeMark快照技术，保存多达255个不同时间点的磁盘复本，无论应用服务器的系统当机、资料损毁或是硬体故障，都能

够利用磁盘复本在最短的时间内复原至正常状态。

100%保证资料库回复一致性：应用服务器的资料库在执行快照时

为了确保回复资料一致性，必须暂时停止运作。宝德UDBS特别针对所有主流的资料库、应用程序，提供应用感知（Application-

aware）的资料库代理程序（DB agent），当资料库接收到快照通知时，代理程序会自动执行记忆体资料写入磁盘，快照后重启资料库等动作，不需撰写Script，就能100%确保快照备份时资料库的一致性，而且执行时资料库只会暂停一瞬间，完全不影响日常营运。

5分钟复原作业系统，关键应用不中断：恶意程序破坏、更新程序冲突、硬盘故障等状况都可能导致作业系统不稳或当机，传统备份机制需要冗长的程序才能回复正常运作。透过宝德UDBS的Remote Boot 远端启动机制，能够在意外发生后，指定最后或特定时间点的快照复本磁盘，在应用伺服器重新开机后接手本机硬盘，5分钟内就能恢复系统正常运作，完全不需重新安装作业系统和回存资料，将停机造成的损失降至最低。

立即检视、随时验证的备份还原：传统备份机制只能从备份纪录中确认工作执行完毕，却不代表资料已被正确保护，且回复失败的可能性很高。宝德UDBS在应用服务器端就能快速转换快照磁盘复本并检视内容，透过Fibre Channel与应用服务器连结，1分钟内就能直接载入档案系统进行资料比对和还原验证，完全不需长时间的资料回复，或占用服务器本身的磁盘空间，影响系统运作。

自动弹性切换时时同步/异步复制模式：宝德UDBS具有连续和周期两种远程复制模式。周期复制模式支持拥有的MicroScan功能，可将带宽的利用率发挥到最高。一般远程复制技术在执行差异数据比对时，是以4KB～64KB为处理单位进行复制，即使资料

变化量不足1KB ，系统仍须以4~64KB为单位传送资料，进而产生许多冗余的流量，占用额外带宽。MicroScan则以最细微的512bytes为单位追踪磁盘区变化，由于颗粒度更细，产生冗余区块的比率非常低，传输差异数据时所需的带宽更小。在执行复制时启用MicroScan可节省90%的网路流量。连续复制是宝德UDBS提供的异步复制（asynchronous replication），在此模式下，所有变化数据皆会被传送至远端，RPO（复原点目标）比周期复制模式小，即灾难发生后的资料丢失量较少。连续复制同样也可按照排程在本地和远端建立快照复本，并配合安装在主机上的代理程序，确保回复时副本数据的一致性。连续复制还具备自动复制模式转换功能。如果发生网路中断、壅塞，导致缓冲区被写入数据占满时，系统会自动终止连续复制模式的运作，转为周期复制模式，同时启用MicroScan功能来降低流量冲击，避免连线恢复时因差异资料量过大，占满整个网路的状况。

支持多种进阶网路功能，节省设备投资：无论周期复制或连续复制模式，皆支持先进的网路管理/流量优化功能。复制流量管理（Replication Throttling）可限制传输带宽的上限，并依照网路流量尖峰与离峰时段，设定不同的传输频宽上限，提升频宽利用率；透过压缩（compression）功能，可减少资料在经过WAN传送时耗损的频宽；内建的加密（encryption）功能，可卸载现有网关及服务器执行SSL加密作业负荷，增进整体效能；支援断点续传，当网路中断时，会从中断处接续未完成之档案，而非全部重传，亦免除比对两地磁盘差异的完整磁区扫描作业，节省时间

和系统资源。以上功能皆能够软件实现，无需另外采购网路设

备。

五、系统设计特点

本设计方案即减轻业务人员的劳动强度，将医院各方面的资源，包括人事、财政、物资、医务护理、医疗辅助、医疗影像存档等充分调配和平衡，以期达到管理最佳的经济效果。避免因服务器瘫痪可能导致医院整个业务中止，以引发的医疗事故和医疗纠纷，最大限度地排除安全隐患。

实用性与先进性：首先，易于掌握和学习使用，易于管理和维护。同时，采用成熟、先进的网络技术和设备及通信技术。

开放性与标准化：总体方案设计中，采用开放式的体系结构，这可使相对独立的分系统易于进行组合调移。同时，保证网络选用的通讯协议和设备符合国际标准或工业标准，使服务器的硬件环境、通信环境、软件环境、操作平台的相互之间依赖减至最小，发挥各自优势，而且保证网络的互连，为信息的互通和应用的互操作性创造有利的条件。

可靠性与安全性：系统安全可靠运行是整个系统建设的基础。鉴于HIS、PACS信息的重要性，考虑了关键设备和线路的冗余，能够进行在线修复、更换和扩充。

经济性与可扩充性：总体方案设计中，必须从经济性着眼，以实现系统目标为基础，力争花较少的钱办更多的事。建成后的系统具有良好的可扩充性和升级能力。同时，为医院实现信息化管理提供了坚实的基础，为医院信息系统的安全、稳定运行提供安全保障，使医院管理更上一个层次。

系统应用与服务：总体方案设计中，采用集群、热备方式，它经过系统冗余的方法解决系统的可靠性问题，并具有安装维护简单、稳定可靠、监测直观等优点。同时，提供7×24连续不间断的服务。

效果展望：经过以上的方案实现与系统部署，达到了核心硬件平台没有单点故障，能够防止逻辑错误、软件错误导致的数据库损坏或数据丢失，从而实现医院信息系统的高可用性。同时，为医院实现信息化系统稳定和通畅，缩短病人的候诊、就诊和其它等候时间；数据的安全、准确、实时，留给患者真诚、信用的感觉，为医院树立良好的社会形象。