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某公立医院信息系统容灾备份的实现论文

发布时间:2022-08-04 14:38:36 文章来源:SCI论文网 我要评论














SCI论文(www.scipaper.net):
 
  摘要:随着国家卫健委、地方卫健委对公立医院要求精细化管理、高质量发展,精细化管理、高质量发展必须依赖于公立医院信息化建设,目前公立医院信息化建设越来越复杂,业务系统越来越多,一旦信息系统瘫痪,公立医院将无法运行。公立医院信息系统容灾备份异常重要,公立医院在实现容灾备份技术时,不仅需要考虑技术可行性、还要考虑经济可行性。根据某公立医院现信息系统现状,利用EMC存储、VMware、Cisco等技术,提出一种容灾备份方法,实现了该院同院异地机房的容灾备份,通过该医院同院异地机房容灾中心的建立,保障了该院信息系统提供连续性工作、数据不丢失的保证。
 
  关键词:信息系统;镜像复制;容灾备份;数据保护
 
  Implementation of Disaster Recovery and Backup of Information System in a Public Hospital
 
  LI Zixi
 
  (Information Department of Jiangxi Jiujiang Third People's Hospital,Jiujiang Jiangxi 332000)
 
  【Abstract】:As the national health commission and local health commissions require fine management and high-quality development of public hospitals,fine management and high-quality development must rely on the information construction of public hospitals.At present,the information construction of public hospitals is becoming more and more complex,and there are more and more business systems.Once the information system is paralyzed,public hospitals will not be able to operate.Disaster recovery and backup of public hospital information system is extremely important.When implementing disaster recovery and backup technology,public hospitals need to consider not only technical feasibility,but also economic feasibility.According to the current situation of the information system of a public hospital,using EMC storage,VMware,Cisco and other technologies,a disaster recovery backup method is proposed to realize the disaster recovery backup of the remote computer room of the same hospital.Through the establishment of the disaster recovery center of the remote computer room of the same hospital,the information system of the hospital is guaranteed to provide continuous work and no data loss.
 
  【Key words】:information system;image replication;disaster recovery backup;data protection
 
  0引言
 
  由于计算机技术的发展,计算机技术在医院的应用越来越广,几乎医院每个角落都有涉及计算机信息系统的应用,计算机技术的广泛应用带来的医学数据量越来越大,由于医疗领域的特殊性,如何保护医学数据的不丢失和保证医院业务不中断已成为近年来医疗信息化建设工作的热点、难点。针对信息系统安全运行和数据的保护,国家公安部、国家保密局、国家密码管理局、国务院信息化工作办公室出台了《信息安全等级保护管理办法》。信息系统中断的可能包括硬件故障、网络故障、自然灾害等,一旦医院信息系统中断,医院业务进入传统手工模式[1],不仅严重影响患者看病速度,甚至有可能引发医疗纠纷,而且对信息系统正常运行后医学数据的恢复带来不少压力。医学信息系统容灾技术就是要提供一种技术,在信息系统遭受硬件故障、网络故障、自然灾害等意外情况下,能够保证医院信息系统的持续访问、医学数据不丢失[2-4]。
 
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  1容灾系统的业务类型
 
  一般容灾系统的业务类型分为数据容灾和应用容灾。数据容灾是指容灾系统的重心在业务数据,当灾难意外发生后,业务数据不丢失或在可控范围内,数据容灾是容灾系统的最低底线;应用容灾是在数据容灾的基础上,在异地建立生产环境,异地生产环境应保持和本地生产环境一样,当灾难意外发生后,异地生产环境连接备份数据或在线数据提供生产,应用容灾是保证生产服务不间断[3]。
 
  2该院信息系统容灾备份的实现
 
  信息系统运行至今生产并存储了极其重要、有价值且不可丢失的医疗数据,一旦数据丢失将给患者、医院及社会造成无法挽回的不良后果;另一方面,信息系统为医院提供了高效、便利、难以替代的业务运行支撑,一旦信息系统终端运行,将给医院业务运行造成困扰,极大影响工作效率,甚至导致医疗活动无法进行。数年的不间断运行,支撑信息系统运行以及数据传输的所有服务器、存储和网络设备不断老化将无法避免地增加了其故障率,而一旦设备发生故障将导致上述两种情形的发生,对医院造成不良后果。为保证信息安全,开展保障医疗数据不丢失和保障信息系统正常运行的工作迫在眉睫[5]。
 
  2.1需求分析
 
  2.1.1 RPO、RTO分析
 
  该院医学数据主要集中在HIS(HospitalInformation System)、EMR(Electronic Medical Record)、PACS(Picture Archiving and Communication Systems),LIS(Laboratory Information System),其他重要业务中,其中HIS:152GB;EMR:263GB;PACS:12TB;LIS:220GB其他重要业务:532GB。因医学数据的特殊性,要求RPO为0,但秉承节省投资和分期实施建设的思想,该院容灾系统建设一期实现HIS、EMR、LIS、其他重要业务数据RPO为0。为了保障医院的业务连续性和我院信息系统故障应急预案要求,HIS、EMR、LIS系统要求RTO接近在0~20(单位:分钟),其他重要业务要求RTO接近在0~60(单位:分钟)。
 
  2.1.2服务器、存储分析
 
  该院信息系统运行环境现状如下:支撑HIS和EMR运行各使用2台IBM3850服务器进行双机热备,部署ROSE系统,采用HA(High Available)技术,目的是防止单台服务器故障而造成系统运行中断;LIS运行服务器1台使用IBM3250服务器,1台使用Vmware Sphere技术的虚拟服务器;其他重要业务运行在虚拟化平台中,虚拟化平台使用多台Dell R720服务器并部署Vmware Sphere系统。
 
  数据存储方面,HIS和EMR数据存储各使用1台IBM DS3400磁盘阵列,其他重要业务均存储在本地硬盘中。数据库方面,该院HIS、EMR系统运行在数据库ORACLE 11G平台下,LIS系统运行数据库SQL SERVER 2005平台下,其他重要业务系统运行的数据库均使用了ORACLE 11G或SQL SERVER 2005平台。数据备份方面,关键业务数据每天凌晨进行本地备份,尚未实现异地备份。
 
  根据医院以及信息化建设中长期规划的要求,采用分步实施建设的方案,该院容灾系统项目建设的第一期要求为新建灾备数据中心[6],包含HIS、EMR、LIS、其他重要业务所有数据,并实现本地数据与灾备中心数据实时同步,HIS、EMR、LIS、其他重要业务数据备份实现异地备份。HIS、EMR、LIS、其他重要业务系统服务器均必须实现双机热备,由于其他重要业务运行在虚拟化平台下,要求在灾备中心新建相同环境的虚拟化平台,生产虚拟化平台与灾备虚拟平台间采用虚拟化保护技术进行实时监控。
 
  2.1.3网络环境分析
 
  该院局域网支撑信息系统运行的网络环境现状如下:核心交换机采用单台Cisco4506E,数据中心交换机采用单台Cisco3750,门诊大楼汇聚交换机采用单台Cisco2960,内科大楼汇聚交换机采用2台Cisco3570X做堆叠,外科大楼汇聚交换机采用单台华为S5700,传染大楼汇聚交换机采用单台Cisco2960,医技大楼汇聚交换机采用单台Cisco2960。根据医院以及信息化建设中长期规划的要求,采用分步实施建设的方案,该院容灾系统建设一期要求核心交换机必须冗余,数据中心交换机必须冗余,本地核心交换机和灾备中心核心交换机采用双机热备技术。
 
  2.2容灾技术规划及实现
 
  2.2.1数据容灾
 
  根据需求分析和该院医学数据量,一方面考虑整体本地数据和容灾中心数据的异地同步的方便性;另一方面考虑该院未来10年的业务增长量。容灾系统规划采购2台EMC VNX5200(容量5T)存储,本地机房和灾备机房各部署1台。EMC VNX系列设计可在关键业务环境中提供“5个9”的可用性,在可用性和冗余功能性均能符合该院的需求。在部署时,将HIS、EMR、LIS、其他重要业务数据全部集中挂载在EMC VNX5200中,为了性能达到最佳,本地和容灾中心存储网络采用SAN访问方式,采用单模光纤线路完成异地同步。本地和容灾中心存储采用同步镜像复制方式,这样当任何一方存储阵列宕机,另一方存储阵列马上从Standby状态转Primary状态,容灾系统数据RPO接近0,容灾等级按SHARE78分类为第5级[2,5]。为了完成本地数据异地备份,容灾系统规划采购EMC NetWorker备份软件,它不仅能支持该院不同操作系统平台,不同数据库平台间的备份,而且部署简单、维护方便、备份效率高。该院的备份策略采用周一至周六备份HIS、EMR、LIS的整增量数据,周日备份全部HIS、EMR、LIS的业务数据。


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  2.2.2应用容灾和网络容灾
 
  根据需求分析和该院网络环境分析,由于HIS、EMR都采用ROSE做双机HA,LIS和其他重要业务都单机运行,容灾系统规划采购两台高性能服务器,在集群基础上通过部署VMware Sphere,要完成本地应用和容灾应用的接管,必须需要CDP技术支持,容灾系统规划采购EMC RecoverPoint for VM软件,该技术实现了在VMware虚拟化平台上,提供基于VMware虚拟机的连续数据保护。能够将VM向后端DataStore写入的每一个写操作的状态记录下来,实现了业界高级别的数据历史状态和逻辑保护。
 
  为了核心交换机和数据中心交换机之间能提供冗余功能且该院内科大楼在2015年交付使用时,已配置了一台Cisco 4506E核心交换机,一台Cisco nexus5000数据中心交换机,此次容灾系统设计方案仅需采购一台Cisco nexus5000数据中心交换机、两核心交换机之间利用HSRP协议提供双机热备方案,数据中心交换机之间实现互联防止单点故障,各楼层汇聚交换机分别和核心两交换机互联,容灾系统RTO接近0~20min。
 
  3容灾备份测试及结果
 
  针对测试容灾备份的有效性,测试场景一模拟本地机房EMC vnx5200存储陈列无法工作;测试场景二模拟本地VMware Shpere物理主机宕机;测试场景三模拟本地核心交换机宕机。为了减少因测试对医院业务运行造成的影响,所有测试均安排在23:00进行。(1)在场景一中,因本地机房与灾备机房存储网络都采用SNA访问方式且互联,链路采用光纤单模,故当本地机房EMC vnx5200存储陈列无法工作时,只需要将灾备机房存储从Standby状态转Primary状态。(2)在场景二中,因本地机房和灾备机房的VMware Shpere采用了EMC的RecoverPoint for VM技术,故当本地机房故障时,只需在灾备机房的VMware中恢复本地机房所有VMware业务即可。(3)在场景三中,本地机房与灾备机房核心交换机间利用HSRP协议提供双机热备功能,当本地核心交换机宕机,灾备机房核心交换机能保障核心网络正常工作。测试结果评价指标采用RPO、RTO,其中RTO包含人工维护时间和容灾系统启用时间。
 
  4结语
 
  建立容灾备份中心是一项系统工程,不仅需要考虑现有环境、容灾环境和资金投入,还要考虑容灾备份可行性、后期维护以及未来可扩展等方面因素。我院信息系统根据现行运行环境依托信息化建设完成了信息系统容灾备份中心的建设,建设后的容灾备份中心符合等级保护的基本要求,能够满足该院信息系统与数据安全的实际需求。
 
  参考文献
 
  [1]鲍一丹,马家奇.国家传染病网络直报系统容灾备份实现[J].中国医学装备,2016,13(12):131-134.
 
  [2]汪兆来.基于存储虚拟化技术的双活数据中心医院信息系统容灾平台研究与设计[J].中国医学装备,2015,12(9):65-68.
 
  [3]谢彬,崔凯.数据异地容灾的实现[J].网络安全技术与应用,2014(2):89-90+95.
 
  [4]薛雁.医院SAN数据存储和远程容灾方案[J].现代医院,2007(2):143-145.
 
  [5]陆维嘉.SAN存储网络技术在医院信息系统容灾与备份中的应用浅析[J].中国数字医学,2009,4(5):77-79.
 
  [6]牛启润.医院信息系统存储与容灾建设的体会[J].中国数字医学,2007(8):51-53.
 
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