医院数据中心存储系统解决方案的设计分析论文

医院数据中心存储系统解决方案的设计分析论文

　　1医院数据中心存储系统需求分析

　　目前HIS , PAC S等系统数据是医院的核心业务数据，普遍存在业务数据增长速度快、并发访问量大等问题，因此，要求存储系统具有安全性高、响应速度快、稳定性高、容量大等特点。

　　对于HIS系统而言，系统数据库主要为Oracle或Sybase，要求存储系统具有很高的实时性和连续性，提供7 x 24小时不间断服务。PACS有别于HIS等其它医学信息系统的最重要一点就是:海量数据存储。一个大型的医院拥有大批现代化的大型医疗影像设备，每天影像检查产生的数据量多达4个GB左右(未压缩的原始数据)，一年数据总量大约1200 GB。而随着医院的业务飞速发展和新的影像设备的引进，这一数据量还可能进一步增长。此外，在线数据随机存取的效率也是一个非常关键的问题。

　　通过以上分析，医院存储系统的设计采用分级存储的架构，将存储分成在线存储、近线存储和离线存储三级结构。该存储架构能够实现高容量和高效率的要求，低速超大容量存储设备(离线存储)用作永久存储;高速存储设备用作在线数据存储，确保在线数据的极高效存取;近线存储首要保证大容量，实现对访问量不大的数据的存储，要求寻址迅速、传输率高。对于三年以上的历史数据保存在离线存储设备里，在线存储、近线存储设备仅保存最近三年的数据。同时要求对数据全方位保护，支持容量增长的高度可扩展性。

　　2存储系统的设计

　　2.1分级存储系统设计

　　通过对医院存储系统的需求分析，设计了一套基于SAN的分级存储、数据保护存储方案，该方案可以满足医院业务数据海量增长、存储系统无缝扩容、保护现有投资等要求，充分体现存储系统的可靠性高、响应速度快、可扩展性强等优势。

　　在线存储用于对短近期的医疗数据的存储，可供用户随意读取，满足计算平台对数据访问的速度要求，一般在线存储设备为磁盘和磁盘阵列等存储设备，建议采用H3C IX3000，单台IX3000最大支持磁盘数量为336块，采用先进的SAS总线技术，提供72 Gbit / s磁盘访问带宽，能实现多路径冗余和控制器负载均衡，保障整个存储系统的性能和可靠性。

　　近线存储用于存储不常用的历史数据，通常是采用数据迁移技术自动将在线存储中不常用的数据迁移到近线存储设备上，数据访问的频率不是很高，但要保证数据共享和快速的在线访问。近线存储建议采用1台H3C IX1000存储系统，可容纳16块企业级SATA硬盘，最大容量可达到8TB，最高提供410MB /s的带宽吞吐量和54 , 000 IOPS的处理能力。

　　离线存储通常采用离线归档的方式，用于对三年以上历史数据的存储，是对在线存储数据的备份，以防范可能发生的数据灾难，要求设备通常具有超大容量、安全性高、成本低等特点。离线存储通常采用磁带库或者VTL(虚拟磁带库)VTL技术通过软件将磁盘阵列仿真成物理磁带库，虽然其内部构造、外观、速度和物理磁带库截然不同，但对于备份软件和主机系统而言，VTL具有磁带识别的特征，可被认作物理磁带库设备。这使得设备在可用性及备份的可靠性等方面都得到大幅提升，并无缝、平滑地集成到原有系统环境中，配合传统的备份软件和物理磁带库，提高设备使用率和备份性能。VTL建议采用H3C DL1000支持16块SATAII接口磁盘，支持RAIDS数据冗余备份方案，最大有效容量10.STB。

　　在分级存储系统中，磁盘或磁盘阵列等成本高、速度快的设备，用来存储经常访问的重要信息，而磁带库等成本较低的存储资源用来存放访问频率较低的信息。分级存储的工作原理是基于数据访问的局部性，通过将不经常访问的数据自动移到存储层次中较低的层次，释放出较高成本的存储空间给更频繁访问的数据，可以获得更好的总体性价比。

　　2. 2数据保护方案设计

　　医院对医疗数据的安全性要求特别高，要设计数据保护方案和容灾方案。数据的保护不仅是备份，其最终目的是在系统遇到人为或自然灾难时，能够通过备份内容对系统进行有效的灾难恢复。

　　(1) CDP ( Continuous Data Protection)连续数据保护方案

　　针对在线、近线存储可采CDP数据保护方案，利用复制、镜像功能模块实现从在线存储到近线存储的数据同步，就可以实时地对在线存储提供数据的全面保护。通过设定的策略会自动的以增量的方式将所需保护的数据通过IP SAN存储网络同步到近线存储设备上。

　　在近线存储中对复制过来的数据进行持续数据保护，创建基于时间点的多个数据版本。如果在线存储设备受损不能提供业务的处理，可以将对业务数据的访问路径切换到近线存储设备，临时恢复业务处理。如果数据发生逻辑错误，只需寻找出数据所要恢复的适当版本，在线地将某一数据版本恢复到在线存储中，或将整个数据卷回滚到那一时刻点的数据视图，恢复逻辑错误发生后的数据。

　　(2)远程容灾方案

　　远程容灾方案的持续数据保护效果比磁带库备份更好，并且可以应对软灾难。每天都可以按照用户设定的策略对数据进行时间点备份，并且备份过程对应用基本没有影响。用户可用选择将数据恢复到前面备份过的任何一个时间点的状态。支持对“渐变式灾难”(如:人为操作错误、应用自身错误、系统溢出、病毒侵袭及网络不法分子入侵等)的保护和恢复。

　　远程容灾方案使用块增量扫描技术，以最低的带宽实现远程容灾。由于采用了先进的块增量扫描技术，远程容灾过程中传输的数据变量不是基于文件级的变量，而是更小单位的基于磁盘块的变量。这样可以保障数据增量最小，对网络带宽的占用最低。

　　基于网络层的数据容灾，对主机零干扰。该方案的容灾是在存储系统的网络层实现，具有与主机和存储平台“无关”的特性，在整个数据容灾的过程中不影响应用系统的运行。

　　远程容灾中心配备Tidemark时间点连续数据保护功能，对容灾中心存储设备中的数据按照事先设定的策略进行连续的时间点备份，保存数据在不同时间点的多个版本，在发生“渐变式灾难”的时候可以通过Time View时间点视图模块打开不同版本的数据进行检查，把数据恢复到发生错误之前最近的时间点。

　　3结束语

　　基于SAN的分级存储系统是一整套从在线存储、近线存储到离线归档存储的方案。分级存储方案既保证了数据存取效率又保证了存储容量，性价比高。数据保护方案提高了医疗存储系统的安全性，实现了本地、远程的备份容灾保护。该方案为医院提供了响应速度快、安全性高、可靠性高、容量大、可扩展性强的存储系统。

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