医疗行业存储解决方案样本.docx
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医疗行业存储解决方案样本
第一章行业背景
1.1.行业概述
数字化医院是国内当代医疗发展趋势。
“数字化医院”是指将先进网络及数字技术应用于医院及有关医疗工作，实现医院内部医疗和管理信息数字化采集、存储、传播及后解决，以及各项业务流程数字化运作医院信息体系。
“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构成三位一体综合信息系统。
数字化医院工程体现了当代信息技术在医疗卫生领域充分应用，有助于医院实现资源整合、流程优化，减少运营成本，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、并变化医院原有工作模式。
建立区域性影像中心（病理、CT、MRI等）实现医学图像网络传播。
建立区域性中心实验室实现检查成果网上传播，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，建立区域性数据中心、服务器中心和数据仓库。
实现医学文献资料共享，解决各医院网络建设重复、运用率低、资源挥霍缺陷。
区域性各类医学服务中心建立，将使卫生资源获得最大限度运用。
信息系统建设作为医疗行业信息化核心内容，在近几年发展中经历了不同阶段。
当前，中华人民共和国大某些医院信息系统依然是以经济核算为中心管理信息系统（HIS），仅有小某些医院在管理信息系统基本上开始建立用于临床医疗业务临床信息系统（CIS），并且系统建设重要还是集中在大中型医院。
临床信息系统重要功能是支持医院医护人员临床活动，收集和解决病人临床医疗信息，丰富和积累临床医学知识，并提供临床征询、辅助诊断、辅助临床决策，提高医护人员工作效率。
广义上临床信息系统涉及医生工作站系统、护理信息系统、检查信息系统（LIS）、放射信息系统（RIS）、医疗影像存储与传播系统（PACS）、以及电子病历（EMR）系统等。
1.2.医疗行业信息系统简介
数字化医院是国内当代医疗发展趋势，数字化医院系统是医院业务软件、数字化医疗设备、网络平台所构成三位一体综合信息系统。
数字化医院有助于医院实现资源整合、流程优化，减少运营成本，提高服务质量、工作效率和管理水平。
数字化医院普通由如下系统构成：
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）检查信息系统、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，偏重管理。
“医院信息系统”是医院管理中枢，它包括财务、人事、住院、药物、门诊、医技、病程、收费等各种子系统，同步承担着‘临床管理’与‘行政管理’双重使命。
临床管理信息系统（CIS）是偏重于病人信息，这个更加倾向于医疗有关信息。
人们经常把关于病人化验信息、放射信息，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、对这些资料加以解决和存储、并为一线医师提供查询服务使命；
“电子病历系统”（EMR）是医院病历中心，它详细记录了患者治疗方案和治疗过程，既为医院积累了宝贵治疗经验，又为解决医患纠纷提供了不可或缺证明文献；
“社会保险系统”则连通了医院与社保部门业务后台，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
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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系统医院信息系统数字化是两大重点，下面，咱们就这两方面需求分别进行分析。
随着医院信息化不断进一步，病人对医院规定也越来越高，如果医院不能满足病人合理需求，在一定限度上会导致医患纠纷等。
因而，对医院信息系统建设也提出了更高规定，普通在一种医院信息化建设过程中，数据需求量最大是PACS系统，对数据安全规定最高是医院核心系统HIS系统。
当前，PACS已经成为了当代医学放射学实践基本技术和基本设施中重要一某些，在临床诊断、医院科研等方面正发挥着极其重要作用。
当前PACS产品支持医学图像全数字获取、转换、解释、存储和查阅。
PACS发展也呈现出一种很大特点：
医院影像设备发展使放射科图像数据激增，图像数据量为存储容量带来了很大挑战，数据需要进行分级存储和归档，同步，数据需要备份容灾和异构存储环境现状也越加突出，因而PACS系统需要一种可靠、灵活大容量存储系统来满足其应用和发展。
存储系统稳定性直接导致了HIS系统业务持续性，当存储系统发生意外宕机，整个医院运营将面临瘫痪，建设统一、安全、高可靠、分层存储系统对医院信息系统建设是至关重要。
医院HIS要对门诊、收费、药房管理和OA等系统提供服务，对存储空间需求并不是很大，但对存储系统性能和稳定性有着较高规定。
PACS系统对患者大量医疗和影像数据进行采集、存储、传播和解决。
一种中档规模三甲医院年平均存储数据量至少在2TB以上，其中，PACS系统影像数据占据了95%以上。
这样大数据量资料存储、传播和解决对医院网络平台、存储系统都提出了很高规定。
医疗行业对影像规定非常苛刻，HIS/PACS系统对存储系统自身特点和规定，重要有如下几方面特点：
ØPACS系统影像图象重要是多媒体文档，并发访问量小，依照不同影响科室特点，有文献比较大，例如核磁阵列，有比较小，例如CT等。
HIS系统核心普通都是数据库，例如Oracle、DB2、Sqlserver等。
Ø医疗PACS系统中数据保存量大，数据量增长速度快，由于病人自身状况，普通在前几种月医院会频繁调阅病人医疗影像，后期很少调阅，但又不能对这些影像进行删除，因而，某些数据将作为归档数据，需要安全保存和随时以便调用，需采用分级存储方略。
Ø随着医院数据量激增，分级存储设计逐渐发展为在线、近线、离线三级存储架构。
Ø数据量大，达到海量存储。
为了提高医院对病人服务满意度，长时间等待调阅图像时间是病人无法忍耐，诊断工作站和浏览工作站对在线图像检索速度规定越来越高，甚至达到秒级。
Ø某些影像资料用于科研和教学，重要性高，需要可靠有效容灾数据保护方案。
ØPACS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别，需要分别考虑，有条件进行分类存储
Ø随着医疗行业竞争日趋激烈，PACS存储系统建设需要投资总成本较高，应当减少总拥有成本，提高投资回报率。
ØPACS存储系统设计需要具备高扩展性和灵活性，需要支持容量增长高度可扩展架构和对异构存储环境支持。
以实现将来无缝扩容，并且不增长因扩容带来管理开销。
医疗行业有着最为复杂应用系统，每类应用对存储系统需求千差万别，构建存储系统需要涵盖各种应用品体需求，除了需要考虑针对构造化数据（例如HIS系统数据库数据）进行有效存储及保护外，同步还需要大量非构造化数据（例如PACS应用图像、影像等数据）采用对象存储方式存储，并且需要进一步保证核心数据备份和容灾。
2.2.解决方案逻辑构造
随着信息化建设进一步加强和进一步，医疗卫生行业产生数据量会越来越大，PB级数据存储时代会立即到来。
这样大海量数据如何管理和存储，如何可以最快地查询到需要数据，如何进行核心数据保护，如何进行存储优化，这些都是医疗卫生行业当前所面临难题。
曙光存储可以协助医疗卫生行业客户有效解决海量数据环境下面临各项挑战。
曙光公司是国内最早从事存储业务厂商之一，存储产品种类齐全，覆盖面广，在海量数据解决方面具备丰富经验，近期曙光公司在进一步研究医疗等行业顾客应用基本上，相继研制和推出了DCstor、Parastor、DBstor等有关存储产品，基于这些产品，针对对医疗行业存储需求理解，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系统存储需求。
曙光存储解决方案集先进存储虚拟化技术、通用硬件平台、优秀分布式文献系统和一体化备份系统于一体，既能为HIS、OA等应用系统数据库数据提供高可靠构造化数据存储资源池，又能为PACS、ERM等应用系统图片、病理文档存储提供非构造化数据存储资源池，同步兼顾重要数据备份和容灾。
曙光医疗行业存储系统逻辑构造示意图如下所示：
为了有效解决医疗行业存储方面需求,曙光从三个方面设计存储方案如下:
Ø构造化数据存储平台：
块存储资源池面向顾客HIS、OA系统数据库应用提供块设备存储空间，对存储系统可靠性和性能规定比较高。
曙光构造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互换机构成一种全冗余架构构造化数据存储平台，该平台可以实现核心数据双写，保证业务平台不会由于任一存储部件或是存储单元浮现故障而导致应用中断，具备较高可靠性，同步存储设备之间切换对上层应用透明，不需要人为干预。
为了保证存储系统高性能，底层设备采用曙光最高品位得FC磁盘阵列构建。
Ø非构造化数据存储平台：
非构造化数据存储平台为顾客PACS、ERM等系统视频、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，底层硬件所有采用商业原则单元，为顾客提供全局单一命名空间。
具备容量大、性能高、扩展以便、高可靠、易管理以及构建成本低等特点，解决了医疗行业海量非构造化数据存储问题。
Ø一体化备份容灾平台：
为了减少和减少人为误操作以及自然灾害对核心数据导致影响，曙光公司为医疗顾客提供了一体化备份容灾平台。
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，使用以便，管理简朴。
支持异构平台各种数据库系统以及文献备份，支持本地数据备份和远程数据容灾，为医疗行业各类数据库、重要文献提供高性能保护。
第三章子系统详细方案简介
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3.1.HIS系统
HIS系统是医疗行业最为核心生产系统，其数据类型重要为数据库数据。
该系统对数据可靠性规定很高，需要存储系统满足7*24小时高可靠运营业务持续性规定，并且，随着就诊人数增长，需要保证存储系统性能和容量可以满足业务发展需要，同步，为了避免因数据丢失引起医疗纠纷，需要保证数据安全性和可恢复性。
针对HIS系统应用特点，咱们以为HIS系统存储体系架构应具备如下特点：
Ø采用高可靠存储高可用体系架构，存储网络、存储设备均无单一故障点
Ø采用高CPU解决能力、高缓存性能、高可靠性、高稳定性政府单位级存储系统
Ø采用数据备份技术进行数据保护
针对医院HIS系统应用特点和数据构造，基于存储虚拟化技术存储高可用存储架构可觉得其提供高可靠存储服务。
存储高可用系统采用数据双写技术，保证同一份数据在两套存储设备上各存一份，解决了长期困扰顾客存储设备单一故障点问题。
底层存储设备选用曙光高性能、高可靠公司级DS800-G20FC盘阵，该系统采用新一代高性能Xeon解决器与最新8GbFC、6GbSAS接口技术，满足顾客业务系统性能需要，同步采用创新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），可以明显提高HIS应用系统数据库性能。
同步为了进一步保证数据安全性，本方案采用数据备份技术对核心数据进行备份和容灾保护（详见容灾备份系统内容）。
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3.1.1.高可用存储方案简介
随着服务器高可用、网络高可用技术发展成熟，存储系统成为应用系统单一故障点，虽然可以采用数据备份、磁盘阵列卷拷贝技术增长系统可靠性，但是数据备份只能解决数据逻辑错误，解决不了磁盘阵列硬件故障，卷拷贝技术虽然可以解决可以解决硬件故障，但是该方案规定两套存储系统必要是同一厂商统一系列具备卷拷贝功能高品位磁盘阵列，成本高，并且不能实现自动切换！
采用曙光存储虚拟化控制器，上述问题迎刃而解！
3.1.2.方案拓扑构造
构造化数据存储平台拓扑架构
如上图所示，曙光构造化数据存储平台由两台曙光存储虚拟化控制器、主磁盘阵列、备份磁盘阵列、以及冗余FCSAN网络所构成。
两台存储虚拟化控制器之间通过光纤线（FC）作为数据同步心跳线。
两台存储虚拟化控制器分别通过光纤线接入到2套冗余FCSAN网络中，从而实现对主、备磁盘阵列物理存储空间接管，并为HIS高可用应用服务器集群提供虚拟VDisk存储空间。
数据同步镜像
如上图所示，每当应用主机向VDisk中写入数据时，两台存储虚拟化控制器之间通过光纤线，在两台设备之间进行同步镜像抄写。
只有当数据成功被写入两台存储虚拟化控制器之后，才会返回SCSIACK信号，告知主机操作成功。
因而，所有写入数据都实时地保存在了两个存储虚拟化控制器中，实现了数据在线热备保护。
主、备存储虚拟化控制器选取在一种比较适合时间，把保存在控制器中数据写入所相应主、备磁盘阵列中。
故障切换工作流程
如上图所示，当主存储设备发生故障时（断电、端口故障、链路中断等），安装前端应用服务器中（MPIO）多途径软件将自动进行存储途径切换（AutoFail-over），实时地把存储途径指向备份存储设备上。
在此期间，应用服务器上业务完全不会受到中断，保证了浮现存储硬件故障状况下应用业务持续性。
当主存储设备故障修复之后，MPIO将自动把存储途径回切（AutoFail-Back）到主存储设备上，同步，主机所在备份存储系统所做数据变更，也会依照I/OUpdatelog,自动同步到主存储设备中，此过程不必人工干预，并且相应用主机业务而言也是透明。
曙光存储虚拟化控制器支持各种主流应用主机集群软件，涉及WindowsMSCS，RedhadCluster，RoseHA等等，存储虚拟化控制器同步支持众多厂商磁盘阵列产品。
通过应用主机高可用与存储设备高可用结合，可以形成完整业务持续性保护方案。
为了尽量保证应用系统可靠性，建议顾客为该HIS高可用系统配备2个机柜和2个UPS。
1个机柜内放置主存储虚拟化控制器、主磁盘阵列、1台FC互换机，并放置1台UPS为这些设备提供电源保护；此外一种机柜放置备份虚拟化控制器、备份磁盘阵列、1台FC互换机，也放置1台UPS为这些设备提供电源保护。
这两个机柜可以放置在同一机房中，也可以放置在同一建筑不同机房中。
3.1.3.推荐配备
方案二：
存储高可用
存储容错管理系统
存储虚拟化控制器
CPU
1×IntelXeonCPU5506四核解决器，主频2.13GHz
台
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内存
3×2GBREGDDR31333MHzECC内存
硬盘
2×146GBSAS硬盘（RAID1）
业务接口
2×1GbiSCSI+2×8Gb双端口FCHBA卡（qle2562）
电源模块
冗余电源
容错软件
标配4TB容量管理允许，可扩展；标配8台主机连接允许，可扩展；实
时数据复制，对于写操作，可自动实现I/O级复制；支持Windows、Linux、Unix、Vmware等各种操作系统；支持ORACLE、DB2、Sybase、SQL、Exchange、SharePoint、Informix、Domino等各种应用；支持HACMP、MC/SG、MSCS、VCS、Rose等双机架构，支持OracleRAC集群应用；存储卷管理采用虚拟化技术，支持Pool管理技术；支持自动精简容量管理，可实现存储容量超额分派；支持Windows、Linux、Unix、Vmware等各种操作系统上多途径管理
光纤互换机
BR-310-0008-A（89000155）24端口互换机，8端口激活，单电源（固定），含8个8Gb短波SFP，含Webtools、Zoning软件授权,不支持级联，1年原厂保修（非现场）
台
2
存储系统
DS800
双控制器，配备4个8Gb主机接口；配备锂电池和永久缓存备份单元，无断电时间限制；支持RAID0、1、3、5、6、10；配备16块600GB15KRPMSAS硬盘，最多可以支持384块SAS/SATA硬盘；冗余电源和电扇
套
2
3.1.4.方案特色
曙光HIS系统存储高可用解决方案基于存储虚拟化技术，具备如下特色和优势：
Ø该方案基于存储存储虚拟化技术实现，重要用于解决磁盘阵列单一系统故障问题
Ø该方案基于存储虚拟化控制器卷镜像功能实现，具备硬件无关性，因而源端和容灾端磁盘阵列可以采用不同型号磁盘阵列，并且磁盘阵列不规定具备快照和远程卷镜像高档功能，可以运用顾客原有存储设备，最大限度节约顾客投资成本
Ø与应用无关，支持所有类型数据同步，涉及文献数据、数据库数据、裸设备、应用配备文献、应用程序、库函数等
Ø支持同步和异步两种数据复制方式。
同步方式用于本地或同城数据容灾方案，可以较好保证数据一致性；异步方式用于远程数据容灾方案，受数据复制线路影响，数据延迟大，不能保证数据完全一致性
Ø为保证不存在任何单点故障，该方式会将两份镜像数据将保存于不同物理存储中，当其中源端存储设备发生故障时，应用服务器通过多途径存储技术，实时将数据存储途径无缝地切换到备份端存储设备上。
切换过程无需人工干预，并且应用不会中断，而将来在故障修复后，存储虚拟化控制器会自动将两份数据进行同步
Ø故障切换时间极短，单位为秒级
3.2.PACS系统
PACS系统是医院信息系统重要构成某些，随着着医院规模不断扩大，PACS系统影像文献数量增长迅速，容量越来越大，且PACS系统数据普通会保存长达甚至更长时间，其中是有少某些数据需要经常使用，绝大某些数据属于历史数据，普通状况下这些历史影响数据很少被调用甚至在病患痊愈后再也不会被调用。
这就导致在PACS系统中存在海量历史静态数据。
面对高达几百TB医学影像资料，常规数据存储系统已经不能满足PACS系统对数据管理规定，这就对PACS系统影像存储和管理提出了新规定。
针对PACS系统应用特点，咱们以为PACS系统存储体系架构应具备如下特点：
Ø采用专用并行文献存储系统，管理日益庞大海量影像文献
Ø采用在线-近线分级存储体系架构
Ø采用集中式管理系统
Ø采用数据备份技术，对在线影像数据进行保护
针对医院PACS系统应用特点和数据构造，并行存储系统专有文献系统可以更有效管理PACS千万级影像文献，并提供高速数据访问能力，提供有效数据共享能力。
PACS系统应用服务器通过IP网络，运用文献合同连接到并行存储系统，实现PACS影像在线存储。
并行存储系统内部将最新影像数据保存在高速SAS磁盘上，将近期不频繁使用历史影像保存在存储系统SATA磁盘上，并保证历史数据可以实时被业务系统访问。
所有数据由并行存储系统进行集中存储和管理。
同步对核心在线核心影像数据运用数据备份技术进行数据保护。
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3.2.1.并行存储方案简介
针对医院PACS系统中大量医学影像文献容量规定、数据保护规定高、持续性规定高和需要分级存储特点，曙光公司建议采用Parastor200并行存储系统实现海量医学影像集中存储和迅速文献读取，并同步运用DBstor实现核心数据备份（详见容灾备份系统某些内容）。
作为国内专业存储厂商之一，曙光公司为医疗行业PACS、ERM等海量文献存储应用推出了并行存储系统解决方案—Parastor200。
Parastor200存储系统基于开放式存储架构，基层采用曙光自主研发Parastor并行文献系统，将多台物理存储设备（这些物理设备可以是通用存储服务器，也可以是磁盘阵列）存储空间虚拟成一种具备统一访问接口和管理界面存储池（也叫统一命名空间）。
顾客数据按照一定负载均衡方略，条带化分布到后台多套存储设备上，从而可以实现数据并行读写以获得更高并发访问性能，充分运用多台存储设备性能和更大存储容量，并有效提高存储空间运用率，同步基于Parastor文献系统数据迁移功能，可以实现实时和历史影响数据分层存储，并且所有存储设备可以实现统一管理和监控，大大减轻了管理工作承担！
ParaStor200并行存储系统汇集了曙光公司近年以来在海量数据解决方面丰富经验，从架构上彻底消除了老式存储系统瓶颈，可以满足高带宽和高并发海量文献存取需求，为顾客带来前所未有存储性能体验。
3.2.2.方案拓扑构造
Parastor200存储方案拓扑构造如上图所示。
Parastor200存储系统涉及管理控制器MGR、索引控制器oPara、数据控制器oStor。
其中管理控制器通过管理网络监控系统各个模块状态，提供统一控制管理界面，实现存储系统集中布置和监控，1套Parastor200只需要配备1台管理控制器即可；索引控制器用于管理存储系统所有索引数据和命名空间，对外提供单一全局映像，1套Parastor200存储系统至少需要2个索引控制器，2个索引控制器以Active-Active高可靠模式运营，一种控制器浮现问题，不会影响存储系统正常运营，索引控制器可以按需以成对方式进行扩展；数据控制器用于提供文献数据I/O通道和实际数据存储空间，并实现存取动作，数据控制器依照顾客实际带宽以及容量需要进行配备，并可以按需进行动态添加，I/O通道具备千兆、万兆和IB各种选取，并且parastor200支持各种I/O通道冗余和负载均衡，为了保证数据高可靠性，数据存储采用了多副本数据保护技术。
oStor可同步为实时影像数据提供高性能在线SAS存储空间以及为历史影响数据提供大容量近线SATA存储空间。
Parastor支持基于方略数据迁移功能，在线数据会在规定期间内迁移到近线存储空间里去。
由于每台oStor支持灵活混合配备SAS在线存储空间和SATA近线存储空间，数据迁移在oStor内部即可完毕，大大减轻数据网络负载，不影响前端应用存储访问性能。
PACS、ERM等前端应用服务器可以通过两种方式访问Parastor200存储系统：
一种方式是通过200提供专有Linux、Windows客户端软件，这种方式没有额外开销，性能较好；另一种方式是通过Parastor200集群NAS模块提供通用NFS、CIFS合同，这种方式支持操作类型更为丰富，使用也更为简朴，但是性能与第一种方式相比有所减少。
3.2.3.推荐配备
设备
构成
配备
数量
曙光并行存储系统Parastor200
P200-MGR（管理控制器）
高性能64位解决器，12GBCache，2个管理网络接口，内嵌曙光并行存储管理软件，中文图形界面，包括系统配备、客户端管理、性能优化、监控告警等功能模块，实现存储系统集中化布置、管理、监控和维护，提供命令行支持
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P200-oPara（索引控制器）
高性能64位解决器，48GBCache，1个管理网络接口，5个1Gb访问接口，Raid10模式保护290GB高可靠SAS存储空间，冗余电源，内嵌高性能数据索引引擎，管理客户端并行访问，实现全局统一命名空间，并支持两个索引控制器以Active-Active方式运营。
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P200-oStor（数据控制器）
高性能64位解决器，24GBCache，1个管理网络端口，内嵌高性能数据存取引擎，千兆存取网络，可选万兆高速存取网络，支持SAS、SATA两种存储介质，单节点提供7.2TB高性能SAS存储空间
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