医疗行业存储解决方案

第一章行业背景1.1.行业概述数字化医院是我国现代医疗发展的趋势。“数字化医院”是指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。“数字化医院”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。数字化将推动医院集团化、区域化、并改变医院原有的工作模式。建立区域性的影像中心(病理、CT、MRI等)实现医学图像网络传输。建立区域性的中心实验室实现检查结果网上传输，节约资源。信息中心社会化，医院不再建立网络，服务器中心，将采用租用电信运营商网络线路，建立区域性的数据中心、服务器中心和数据仓库。实现医学文献资料的共享，解决各医院网络建设重复、利用率低、资源浪费的缺陷。区域性的各类医学服务中心的建立，将使卫生资源获得最大程度利用。信息系统建设作为医疗行业信息化的核心内容，在近几年的发展中经历了不同的阶段。目前，中国大部分的医院信息系统仍然是以经济核算为中心的管理信息系统（HIS），仅有小部分的医院在管理信息系统的基础上开始建立用于临床医疗业务的临床信息系统(CIS)，并且系统建设主要还是集中在大中型医院。临床信息系统的主要功能是支持医院医护人员的临床活动，收集和处理病人的临床医疗信息，丰富和积累临床医学知识，并提供临床咨询、辅助诊疗、辅助临床决策，提高医护人员的工作效率。广义上的临床信息系统包括医生工作站系统、护理信息系统、检验信息系统(LIS)、放射信息系统(RIS)、医疗影像存储与传输系统(PACS)、以及电子病历(EMR)系统等。1.2.医疗行业信息系统介绍数字化医院是我国现代医疗发展的趋势，数字化医院系统是医院业务软件、数字化医疗设备、网络平台所组成的三位一体的综合信息系统。数字化医院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。数字化医院一般由以下系统组成：HIS（HospitalInformationSystem）医院信息系统、PACS（PictureArchivingandCommunicationSystems）医学图象档案管理和通信系统、EMR（ElectronicMedicalRecord）电子病历系统、LIS（LaboratoryInformationSystem）检验信息系统、CIS（ClinicInformationSystem）临床管理信息系统、RIS（RadiologyInformationSystem）放射科信息系统、EHR（ElectronicHealthRecord）电子健康档案系统、GMIS（GlobeMedicalInformationService）区域医疗卫生服务。医院管理信息系统（HIS）是以财务为中心的，偏重管理。“医院信息系统”是医院的管理中枢，它包含财务、人事、住院、药品、门诊、医技、病程、收费等多个子系统，同时承担着‘临床管理’与‘行政管理’的双重使命。临床管理信息系统（CIS）是偏重于病人信息的，这个更加倾向于医疗相关的信息。人们常常把关于病人化验信息、放射的信息，和病人临床检查信息，划为临床信息系统。“医疗影像系统”（PACS）是医院的影像中心，它承担着从CT、X光机等各类成像检查设备中采集影像资料、对这些资料加以处理和存储、并为一线医师提供查询服务的使命；“电子病历系统”（EMR）是医院的病历中心，它详细记录了患者的治疗方案和治疗过程，既为医院积累了宝贵的治疗经验，又为处理医患纠纷提供了不可或缺的证明文件；“社会保险系统”则连通了医院与社保部门的业务后台，它为医院接诊并服务好广大社保患者提供了支持。第二章解决方案概述2.1.医疗行业存储系统需求分析在医院信息系统建设过程中，HIS系统和PACS系统的医院信息系统数字化是两大重点，下面，我们就这两方面的需求分别进行分析。随着医院信息化的不断深入，病人对医院的要求也越来越高，如果医院不能满足病人的合理需求，在一定程度上会造成医患纠纷等。因此，对医院信息系统的建设也提出了更高的要求，通常在一个医院信息化建设过程中，数据需求量最大的是PACS系统，对数据安全要求最高的是医院核心系统HIS系统。目前，PACS已经成为了现代医学放射学实践的基本技术和基础设施中重要的一部分，在临床诊断、医院科研等方面正发挥着极其重要的作用。当前的PACS产品支持医学图像的全数字获取、转换、解释、存储和查阅。PACS的发展也呈现出一个很大的特点：医院影像设备的发展使放射科图像数据激增，图像的数据量为存储容量带来了很大的挑战，数据需要进行分级存储和归档，同时，数据需要备份容灾和异构存储环境的现状也越加突出，因此PACS系统需要一种可靠、灵活的大容量存储系统来满足其应用和发展。存储系统的稳定性直接导致了HIS系统的业务连续性，当存储系统发生意外宕机，整个医院运行将面临瘫痪，建设统一、安全、高可靠、分层的存储系统对医院信息系统的建设是至关重要的。医院的HIS要对门诊、收费、药房管理和OA等系统提供服务，对存储空间的需求并不是很大，但对存储系统的性能和稳定性有着较高要求。PACS系统对患者大量的医疗和影像数据进行采集、存储、传输和处理。一个中等规模的三甲医院年平均的存储数据量至少在2TB以上，其中，PACS系统的影像数据占据了95%以上。这样大数据量的资料存储、传输和处理对医院的网络平台、存储系统都提出了很高要求。医疗行业对影像的要求非常苛刻，HIS/PACS系统对存储系统的自身的特点和要求，主要有以下几方面的特点：PACS系统的影像图象主要是多媒体文档，并发访问量小，根据不同影响科室的特点，有的文件比较大，例如核磁阵列，有的比较小，例如CT等。HIS系统核心通常都是数据库，例如Oracle、DB2、Sqlserver等。医疗PACS系统中的数据保存量大，数据量增长速度快，由于病人自身的情况，通常在前几个月医院会频繁调阅病人的医疗影像，后期很少调阅，但又不能对这些影像进行删除，因此，部分数据将作为归档数据，需要安全的保存和随时方便的调用，需采用分级存储策略。随着医院数据量的激增，分级存储设计逐渐发展为在线、近线、离线的三级存储架构。数据量大，达到海量存储。为了提高医院对病人服务的满意度，长时间的等待调阅图像的时间是病人无法忍耐的，诊断工作站和浏览工作站对在线图像检索速度的要求越来越高，甚至达到秒级。部分影像资料用于科研和教学，重要性高，需要可靠有效的容灾数据保护方案。PACS系统和HIS系统数据各有特点，特别在存储容量、访问响应速度、访问频率、存储可扩展性等方面存在差异，需要分别考虑，有条件的进行分类存储随着医疗行业竞争日趋激烈，PACS存储系统的建设需要投资的总成本较高，应该降低总拥有成本，提高投资回报率。PACS存储系统的设计需要具备高扩展性和灵活性，需要支持容量增长的高度可扩展架构和对异构存储环境的支持。以实现将来无缝扩容，而且不增加因扩容带来的管理开销。医疗行业有着最为复杂的应用系统，每类应用对存储系统的需求千差万别，构建的存储系统需要涵盖多种应用的具体需求，除了需要考虑针对结构化数据（例如HIS系统的数据库数据）进行有效存储及保护外，同时还需要大量非结构化数据（例如PACS应用的图像、影像等数据）采用对象存储方式存放，并且需要进一步保证关键数据的备份和容灾。2.2.解决方案逻辑结构随着信息化建设的进一步加强和深入，医疗卫生行业产生的数据量会越来越大，PB级数据存储的时代会马上到来。这么大的海量数据如何管理和存储，如何能够最快地查询到需要的数据，如何进行关键数据的保护，如何进行存储优化，这些都是医疗卫生行业当前所面临的难题。曙光存储可以帮助医疗卫生行业的客户有效解决海量数据环境下面临的各项挑战。曙光公司是国内最早从事存储业务的厂商之一，存储产品种类齐全，覆盖面广，在海量数据处理方面具有丰富的经验，近期曙光公司在深入研究医疗等行业用户应用的基础上，相继研制和推出了DCstor、Parastor、DBstor等相关的存储产品，基于这些产品，针对对医疗行业存储需求的了解，曙光推出了医疗行业存储系统解决方案，用于满足医疗行业HIS系统、PACS系统、OA系统、ERM系统的存储需求。曙光存储解决方案集先进的存储虚拟化技术、通用的硬件平台、优异的分布式文件系统和一体化的备份系统于一体，既能为HIS、OA等应用系统的数据库数据提供高可靠的结构化数据存储资源池，又能为PACS、ERM等应用系统的图片、病理文档的存储提供非结构化数据存储资源池，同时兼顾重要数据的备份和容灾。曙光医疗行业存储系统逻辑结构示意图如下所示：为了有效解决医疗行业存储方面的需求,曙光从三个方面设计存储方案如下:结构化数据存储平台：块存储资源池面向用户的HIS、OA系统的数据库应用提供块设备存储空间，对存储系统的可靠性和性能要求比较高。曙光结构化数据存储平台基于存储虚拟化技术构建，采用虚拟化控制器DCstor、FC磁盘阵列和FC交换机组成一个全冗余架构的结构化数据存储平台，该平台可以实现关键数据的双写，保证业务平台不会因为任一存储部件或是存储单元出现故障而导致应用中断，具有较高的可靠性，同时存储设备之间的切换对上层应用透明，不需要人为干预。为了保证存储系统的高性能，底层设备采用曙光最高端得FC磁盘阵列构建。非结构化数据存储平台：非结构化数据存储平台为用户的PACS、ERM等系统的视频、图片、病历共享存储应用提供存储空间。该平台基于曙光Parastor200分布式存储系统构建。Parastor200基于业界先进的集群技术、多副本技术、并行读写技术和Scale-out扩展技术构建，底层硬件全部采用商业标准单元，为用户提供全局单一命名空间。具有容量大、性能高、扩展方便、高可靠、易管理以及构建成本低等特点，解决了医疗行业的海量非结构化数据的存储问题。一体化的备份容灾平台：为了降低和减少人为误操作以及自然灾害对关键数据造成的影响，曙光公司为医疗用户提供了一体化的备份容灾平台。该平台基于曙光DBstor集中备份系统构建，该系统集备份服务器、备份软件、备份存储空间于一体，使用方便，管理简单。支持异构平台的多种数据库系统以及文件的备份，支持本地数据备份和远程数据容灾，为医疗行业的各类数据库、重要文件提供高性能的保护。第三章子系统详细方案介绍3.1.HIS系统HIS系统是医疗行业最为关键的生产系统，其数据类型主要为数据库数据。该系统对数据的可靠性要求很高，需要存储系统满足7*24小时高可靠运行的业务连续性要求，并且，随着就诊人数的增长，需要保证存储系统的性能和容量可以满足业务发展的需要，同时，为了避免因数据丢失引起的医疗纠纷，需要保证数据的安全性和可恢复性。针对HIS系统的应用特点，我们认为HIS系统存储体系架构应具备以下特点：采用高可靠的存储高可用体系架构，存储网络、存储设备均无单一故障点采用高CPU处理能力、高缓存性能、高可靠性、高稳定性的政府单位级存储系统采用数据备份技术进行数据保护针对医院HIS系统的应用特点和数据结构，基于存储虚拟化技术的存储高可用存储架构能够为其提供高可靠的存储服务。存储高可用系统采用数据双写技术，确保同一份数据在两套存储设备上各存一份，解决了长期困扰用户的存储设备单一故障点问题。底层存储设备选用曙光高性能、高可靠企业级DS800-G20FC盘阵，该系统采用新一代高性能Xeon处理器与最新的8GbFC、6GbSAS接口技术，满足用户业务系统的性能需要，同时采用创新的ACP（AutomaticCacheSpeed）技术，通过智能分析算法，可透明移动热点数据至高速存储空间（SSD），可以显著提升HIS应用系统数据库的性能。同时为了进一步保证数据的安全性，本方案采用数据备份技术对关键数据进行备份和容灾保护（详见容灾备份系统内容）。3.1.1.高可用存储方