浅谈数字化医院信息系统的存储策略

2022-09-12

1 数字化医院信息系统的特点和要求

医院是信息密集的单位, 各个部门的各个阶段产生的信息量极大, 主要业务信息有病人临床医疗信息、医疗费用信息、综合统计信息和业务管理信息四大类, 这四类主要业务信息又派生出许多其它的信息, 如果不能及时有效的处理, 信息量就会急剧膨胀, 因此医院必须保证有很大的存储容量, 使得各种业务数据都能够储存到医院的信息系统中, 当需要调用存储系统中所存放的CT、MR等大容量数字图像来进行诊断时, 存储系统又必须保证这些数据的可用性及调用及时性, 同时不能因为这些数据在局域网内部的传输量大而导致整个网络的堵塞甚至瘫痪。

医院的网络应满足数据安全性、完整性和稳定性, 制定有效的存储备份策略, 既要保护好的隐私, 也应促进好交流, 当出现自然灾害、断电、设备故障等问题, 医院马上启动应急系统, 避免出现瘫痪的状态。

综上所述, 数字化医院信息系统中具有数据量大、数据类型丰富、实时性强和安全性要求高的特点。虽然我国数字化医院建设已经取得一些成果, 但受各方面条件的限制, 在实际中仍然存在着一些问题, 如何确保数据的一致性、安全性和可靠性, 如何实现不同数据的集中管理, 如何实现网络上的数据集中访问, 如何实现不同主机类型的数据访问和保护等等, 所有这些都呼唤着有效的信息系统储存策略。

2 信息存储技术分析

2.1 DAS

DAS既直接附加存储, 是最早被采用的存储技术, 通过硬件实现RAID技术, 该系统将存储设备通过电缆 (通常是SCSI接口电缆) 直接挂在服务器内部的总线上, I/O (输入/输出) 请求直接发送到存储设备, 无独立的存储操作系统, 需相应服务器操作系统的支持, 通过服务器的网卡向网络上传输数据。对于多个服务器或多台PC的环境, 使用DAS方式设备的初始费用比较低, 随着信息储存的需求的不断增大, 会有越来越多的存储设备添加到网络中, 整体的拥有成本 (TCO) 较高, 而且会导致容量的再分配困难, 由于服务器和存储独立数量较多, 整个环境下的存储系统管理, 工作烦琐而重复, 资源利用率低下, 从而数据共享收到严重的限制。DAS适合用于像商店和银行这样服务器地理分布分散的存储系统, 或受地理条件限制, 要通过SAN (存储区域网络) 或NAS (网络直接存储) 在它们之间进行互连是困难。DAS也适用如Microsoft Cluster Server或某些数据库使用的“原始分区”必须直接连接到应用服务器的系统。医院信息集中、信息量大, 需要处理的及时性和安全性多很高, DAS显然不适合用于数据量越来越大的医院信息系统。

2.2 SAN

SAN (Storage Area Network) , 即存储区域网络, 1991年由IBM公司推出, 是基于WEB开发的软硬件集合于一身的IP技术, 还有部分N A S软件实现的是R A I D技术, SAN在服务器和存储设备之间通过高性能的光纤通道交换机和光纤通道网络协议进行连接, 该连接以本地光纤或SCSI (通过SCSI-to-Fibre Channel转换器或网关) 为基础, 一个或多个光纤通道交换机以网络拓扑 (SAN架构) 形式为主机服务器和存储设备提供互联。SAN为服务器和存储设备之间传输大块数据进行了优化, 具有独立的WEB的存储操作系统, 能将不同系统平台下文件存储在一台NAS设备中, 方便网络管理员集中管理大量的数据, 同时服务器可连接到任何存储阵列, 多主机访问存储器和主机间互相访问时, 服务器都可实时存取所需的数据, 运行备份操作不会影响网络总体性能, 并且SAN具有可扩展性, 用户可以独立增加存储容量, 同时由于SAN设备采用光纤接口, 将存储系统连接上宽带网络使用时, 传输速率相对较高, 从而使得系统在构建成本和复杂程度上大大降低。SAN非常适用于存储密集型环境, 可以取代基于服务器的存储模式, 性能更加优越, 然而, 互操作性仍是至今SAN实施过程中存在的主要问题。

2.3 NAS

N A S既网络附加存储, N A S概念在1996年从美国硅谷提出的, NAS采用TCP/IP、ATM和FD2DI技术, 将存储设备和网络通过标准的网络拓扑机构连接, 直接通过以太网存取数据, NAS采用专业化的操作系统, 用户通过网络支持协议和应用程序进行文件访问, 设备无需改造即可用于混合Unix/WindowsNT局域网内, NAS适用于那些需要通过网络将文件数据传送到多台客户机上的用户, 应用于高效的文件共享任务中, NAS设备可以进行优化, 以文件级保护向多台客户机发送文件信息, 并且NAS设备可放置在工作组内, 靠近数据中心的应用服务器, 也可放在其他地点, 通过物理链路与网络连接起来, 物理位置是灵活的, 同时NAS设备允许用户在网络上存取数据, 无需应用服务器的干预, 这样既可减小CPU的占有率, 也能显著改善网络的性能。NAS最大的特点是为那些访问和共享大量文件系统数据的企业环境提供了一个高效、性能价格比优异的解决方案, 其局限性主要表现在网络传输数据的能力方面, 此外NAS环境中数据备份也不能集中化。

3 数字化医院信息的存储策略——SAN与DAS的融合

S A N和N A S都是基于开放的、业界标准的网络协议, S A N与N A S技术和产品的出现, 将网络技术与新兴的存储领域有机地结合起来, 在数据中心领域对传统的服务器连接存储是强有力的补充和替代。尽管S A N和N A S存在着区别, 且常被视为两种竞争技术, 而实际上, 二者是两种互为补充的存储技术, 可以实现对不同类型数据的访问。SAN针对海量、面向数据块的数据传输, 具有高速存储、独立备份的优点, 而NAS的优势在于平台无关性, 可提供文件级的数据访问共享功能, S A N和N A S两者的结合, 优势互补, 具有改进的灵活性、便捷的存储性和总体的低成本性等特点。将SAN和NAS融合, 应用于医院信息系统, 是提高信息系统存储性能的有效途径。例如SAN具有良好数据块传输和扩展性能, 并能够有效地管理设备。医院可以从将SAN应用于关键任务应用、存储集中、备份恢复方面;因为在NAS环境中文件访问的逻辑卷较少, 对于响应时间要求也不是很高, 所以其性能和距离要求也相对较低, 可用于医院的信息共享, 使病人和医生可以在任何地点通过互联网访问共享文件。

摘要：根据医院信息系统的数据特点和存储要求, 本文在分析DAS、NAS、SAS信息存储方式的特点后, 提出了将NAS、SAS融合于医院信息系统的存储策略。

关键词：医院信息系统,直接附加存储,网络附加存储,存储区域网络