醫院數據中心存儲系統解決方案的設計分析論文

　　1醫院數據中心存儲系統需求分析

　　目前HIS , PAC S等系統數據是醫院的核心業務數據，普遍存在業務數據增長速度快、并發訪問量大等問題，因此，要求存儲系統具有安全性高、響應速度快、穩定性高、容量大等特點。

　　對于HIS系統而言，系統數據庫主要為Oracle或Sybase，要求存儲系統具有很高的實時性和連續性，提供7 x 24小時不間斷服務。PACS有別于HIS等其它醫學信息系統的最重要一點就是:海量數據存儲。一個大型的醫院擁有大批現代化的大型醫療影像設備，每天影像檢查產生的數據量多達4個GB左右(未壓縮的原始數據)，一年數據總量大約1200 GB。而隨著醫院的業務飛速發展和新的影像設備的引進，這一數據量還可能進一步增長。此外，在線數據隨機存取的效率也是一個非常關鍵的問題。

　　通過以上分析，醫院存儲系統的設計采用分級存儲的架構，將存儲分成在線存儲、近線存儲和離線存儲三級結構。該存儲架構能夠實現高容量和高效率的要求，低速超大容量存儲設備(離線存儲)用作永久存儲;高速存儲設備用作在線數據存儲，確保在線數據的極高效存取;近線存儲首要保證大容量，實現對訪問量不大的數據的存儲，要求尋址迅速、傳輸率高。對于三年以上的歷史數據保存在離線存儲設備里，在線存儲、近線存儲設備僅保存最近三年的數據。同時要求對數據全方位保護，支持容量增長的高度可擴展性。

　　2存儲系統的設計

　　2.1分級存儲系統設計

　　通過對醫院存儲系統的需求分析，設計了一套基于SAN的分級存儲、數據保護存儲方案，該方案可以滿足醫院業務數據海量增長、存儲系統無縫擴容、保護現有投資等要求，充分體現存儲系統的可靠性高、響應速度快、可擴展性強等優勢。

　　在線存儲用于對短近期的醫療數據的存儲，可供用戶隨意讀取，滿足計算平臺對數據訪問的速度要求，一般在線存儲設備為磁盤和磁盤陣列等存儲設備，建議采用H3C IX3000，單臺IX3000最大支持磁盤數量為336塊，采用先進的SAS總線技術，提供72 Gbit / s磁盤訪問帶寬，能實現多路徑冗余和控制器負載均衡，保障整個存儲系統的性能和可靠性。

　　近線存儲用于存儲不常用的歷史數據，通常是采用數據遷移技術自動將在線存儲中不常用的數據遷移到近線存儲設備上，數據訪問的頻率不是很高，但要保證數據共享和快速的在線訪問。近線存儲建議采用1臺H3C IX1000存儲系統，可容納16塊企業級SATA硬盤，最大容量可達到8TB，最高提供410MB /s的帶寬吞吐量和54 , 000 IOPS的處理能力。

　　離線存儲通常采用離線歸檔的方式，用于對三年以上歷史數據的存儲，是對在線存儲數據的備份，以防范可能發生的數據災難，要求設備通常具有超大容量、安全性高、成本低等特點。離線存儲通常采用磁帶庫或者VTL(虛擬磁帶庫)VTL技術通過軟件將磁盤陣列仿真成物理磁帶庫，雖然其內部構造、外觀、速度和物理磁帶庫截然不同，但對于備份軟件和主機系統而言，VTL具有磁帶識別的特征，可被認作物理磁帶庫設備。這使得設備在可用性及備份的可靠性等方面都得到大幅提升，并無縫、平滑地集成到原有系統環境中，配合傳統的備份軟件和物理磁帶庫，提高設備使用率和備份性能。VTL建議采用H3C DL1000支持16塊SATAII接口磁盤，支持RAIDS數據冗余備份方案，最大有效容量10.STB。

　　在分級存儲系統中，磁盤或磁盤陣列等成本高、速度快的設備，用來存儲經常訪問的重要信息，而磁帶庫等成本較低的存儲資源用來存放訪問頻率較低的信息。分級存儲的工作原理是基于數據訪問的局部性，通過將不經常訪問的數據自動移到存儲層次中較低的層次，釋放出較高成本的存儲空間給更頻繁訪問的數據，可以獲得更好的總體性價比。

　　2. 2數據保護方案設計

　　醫院對醫療數據的安全性要求特別高，要設計數據保護方案和容災方案。數據的保護不僅是備份，其最終目的是在系統遇到人為或自然災難時，能夠通過備份內容對系統進行有效的災難恢復。

　　(1) CDP ( Continuous Data Protection)連續數據保護方案

　　針對在線、近線存儲可采CDP數據保護方案，利用復制、鏡像功能模塊實現從在線存儲到近線存儲的數據同步，就可以實時地對在線存儲提供數據的全面保護。通過設定的策略會自動的以增量的方式將所需保護的數據通過IP SAN存儲網絡同步到近線存儲設備上。

　　在近線存儲中對復制過來的數據進行持續數據保護，創建基于時間點的多個數據版本。如果在線存儲設備受損不能提供業務的處理，可以將對業務數據的訪問路徑切換到近線存儲設備，臨時恢復業務處理。如果數據發生邏輯錯誤，只需尋找出數據所要恢復的適當版本，在線地將某一數據版本恢復到在線存儲中，或將整個數據卷回滾到那一時刻點的數據視圖，恢復邏輯錯誤發生后的數據。

　　(2)遠程容災方案

　　遠程容災方案的持續數據保護效果比磁帶庫備份更好，并且可以應對軟災難。每天都可以按照用戶設定的策略對數據進行時間點備份，并且備份過程對應用基本沒有影響。用戶可用選擇將數據恢復到前面備份過的任何一個時間點的狀態。支持對“漸變式災難”(如:人為操作錯誤、應用自身錯誤、系統溢出、病毒侵襲及網絡不法分子入侵等)的保護和恢復。

　　遠程容災方案使用塊增量掃描技術，以最低的帶寬實現遠程容災。由于采用了先進的塊增量掃描技術，遠程容災過程中傳輸的數據變量不是基于文件級的變量，而是更小單位的基于磁盤塊的變量。這樣可以保障數據增量最小，對網絡帶寬的占用最低。

　　基于網絡層的數據容災，對主機零干擾。該方案的容災是在存儲系統的網絡層實現，具有與主機和存儲平臺“無關”的特性，在整個數據容災的過程中不影響應用系統的運行。

　　遠程容災中心配備Tidemark時間點連續數據保護功能，對容災中心存儲設備中的數據按照事先設定的策略進行連續的時間點備份，保存數據在不同時間點的多個版本，在發生“漸變式災難”的時候可以通過Time View時間點視圖模塊打開不同版本的數據進行檢查，把數據恢復到發生錯誤之前最近的時間點。

　　3結束語

　　基于SAN的分級存儲系統是一整套從在線存儲、近線存儲到離線歸檔存儲的方案。分級存儲方案既保證了數據存取效率又保證了存儲容量，性價比高。數據保護方案提高了醫療存儲系統的安全性，實現了本地、遠程的備份容災保護。該方案為醫院提供了響應速度快、安全性高、可靠性高、容量大、可擴展性強的存儲系統。

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