應(yīng)用CAS技術(shù)助力首都某醫(yī)院PACS系統(tǒng)數(shù)據(jù)保護(hù)

　 某兒科研究所成立于1958年，是新中國第一家以研究兒童保健、兒科疾病為重點(diǎn)，兼有醫(yī)療、教學(xué)和預(yù)防任務(wù)的應(yīng)用醫(yī)學(xué)研究機(jī)構(gòu)。1986年附屬兒童醫(yī)院正式開院。全所現(xiàn)有員工910余人，其中專業(yè)技術(shù)人員占89 %，具有高級(jí)專業(yè)技術(shù)職稱的有120余人，上世紀(jì)90年代以來，研究所先后8次獲得市屬科研院所“改革與發(fā)展”一等獎(jiǎng)，11次獲得衛(wèi)生系統(tǒng)文明單位的稱號(hào)。
　　作為一家國內(nèi)兒童保健、兒科疾病研究的權(quán)威機(jī)構(gòu)，研究所在研課題97 項(xiàng)，其中部市級(jí)以上課題65項(xiàng)，其附屬醫(yī)院承擔(dān)著大量的兒科疾病的診斷治療工作。醫(yī)院信息系統(tǒng)（HIS）和醫(yī)療影象系統(tǒng)（PACS）對(duì)信息數(shù)據(jù)安全的要求越來越高，24小時(shí)在線的HIS信息系統(tǒng)是醫(yī)院日常運(yùn)行的關(guān)鍵，其后臺(tái)的IT系統(tǒng)，特別是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是支持關(guān)鍵業(yè)務(wù)運(yùn)行的保證，醫(yī)院不僅要保證業(yè)務(wù)系統(tǒng)持續(xù)對(duì)外服務(wù)，還要保證數(shù)據(jù)的完整性。而PACS醫(yī)療影象系統(tǒng)所產(chǎn)生的大量影象數(shù)據(jù)，重要性不言而喻，不僅要確保內(nèi)容不被修改，并且要隨時(shí)可供調(diào)用，還需要長期保存。后臺(tái)的IT系統(tǒng)如數(shù)據(jù)庫、Web服務(wù)器,郵件服務(wù)器等存放有大量重要的信息數(shù)據(jù)，因此，整個(gè)醫(yī)院的信息存儲(chǔ)和信息安全解決方案需要從三個(gè)方面入手。
　　第一.在線數(shù)據(jù)在服務(wù)器級(jí)做集群，利用SAN環(huán)境下盤陣大容量存儲(chǔ)；
　　第二.對(duì)HIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫做自動(dòng)的備份；
　　第三.對(duì)PACS產(chǎn)生的大量影象文件做歸檔處理。
　　構(gòu)建SAN信息中心的應(yīng)用環(huán)境：
（1）2套小型機(jī)
SUN 4800（Solaris 集群）：Oracle數(shù)據(jù)庫 HIS系統(tǒng)
（2）2套小型機(jī)
SUN 4800（Solaris 集群）：Oracle數(shù)據(jù)庫 PACS系統(tǒng)
（2）3套Windows2K服務(wù)器 ：OA、WEB、MAIL服務(wù)
　　HIS系統(tǒng)、OA、郵件等關(guān)鍵應(yīng)用數(shù)據(jù)全部存儲(chǔ)在EMC磁盤陣列中，由 SureSave虛擬磁帶庫對(duì)在線數(shù)據(jù)、應(yīng)用程序與系統(tǒng)文件等信息進(jìn)行自動(dòng)備份。PACS產(chǎn)生的大量影象數(shù)據(jù)存放與EMC Centera（基于內(nèi)容尋址技術(shù)CAS的對(duì)固定內(nèi)容數(shù)據(jù)的歸檔方案）
針對(duì)該信息中心現(xiàn)狀，我們提出存儲(chǔ)系統(tǒng)建設(shè)總體方案如下：
 將HIS系統(tǒng)和PACS系統(tǒng)服務(wù)器統(tǒng)一起來，建立存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)（SAN）；
 SureSave VTL作為備份設(shè)備，建立自動(dòng)數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)。
 增加EMC Centera 歸檔設(shè)備，對(duì)影象文件做長期保存。
　　備份系統(tǒng)示意圖：

　　EMC Centera 解決方案
　　世界上第一個(gè)完整的針對(duì)固定內(nèi)容的存儲(chǔ)解決方案
　　如今，金融服務(wù)、醫(yī)療保健和政府部門的客戶都面臨著電子固定內(nèi)容急劇增長和管理法規(guī)問題，EMC Centera 被公認(rèn)為是業(yè)界解決這些問題的最佳解決方案。運(yùn)用EMC Centera，您能夠以低得多的成本來管理大量的固定內(nèi)容。僅一個(gè)全職雇員就可以管理高達(dá)350 TB 的固定內(nèi)容。Centera 滿足了您的隨機(jī)存取和同步使用要求。EMC Centera 通過極大地降低管理成本、促進(jìn)數(shù)據(jù)整合和協(xié)作以及提高服務(wù)級(jí)別，為政府機(jī)構(gòu)提供一個(gè)用于存檔數(shù)據(jù)的最佳存儲(chǔ)解決方案。政府的許多領(lǐng)域都可以從Centera 中受益

　　它的工作機(jī)對(duì)Centera 進(jìn)行的記錄讀寫操作是通過用戶的軟件應(yīng)用程序（如電子郵件存檔、報(bào)告管理或文檔管理系統(tǒng)）完成的。軟件應(yīng)用程序使用一組特定的指令（應(yīng)用編程接口）請(qǐng)求Centera 存儲(chǔ)、檢索和刪除記錄。每一個(gè)存儲(chǔ)在Centera 中的記錄都有兩個(gè)組件：內(nèi)容和與其關(guān)聯(lián)的“內(nèi)容描述符文件”(CDF)，后者直接鏈接到存儲(chǔ)的對(duì)象（業(yè)務(wù)記錄、電子郵件等）。從內(nèi)容自身派生出的一個(gè)數(shù)字指紋是內(nèi)容的定位器（內(nèi)容地址）。內(nèi)容描述符文件包含元數(shù)據(jù)記錄屬性（例如，創(chuàng)建日期、時(shí)間、格式）和對(duì)象的內(nèi)容地址。內(nèi)容描述符文件用于存取和管理記錄。內(nèi)容描述符文件還作為存儲(chǔ)記錄的“目錄”或“指針”使用。在內(nèi)容描述符文件中，應(yīng)用程序?qū)槊恳粋€(gè)具體的業(yè)務(wù)記錄指定一個(gè)保留期。內(nèi)容尋址的一種好處是：一個(gè)內(nèi)容項(xiàng)只存儲(chǔ)一個(gè)副本。如果多人嘗試存儲(chǔ)同一個(gè)業(yè)務(wù)記錄，則它只在多個(gè)用戶都擁有指向此共同對(duì)象的指針時(shí)存儲(chǔ)一次。因此，讓多個(gè)內(nèi)容描述符文件具有指向同一記錄的不同保存期是可能的。Centera 將允許在保存期終結(jié)時(shí)刪除指向記錄的指針。一旦刪除了記錄的最后一個(gè)指針，存儲(chǔ)的對(duì)象也隨之被刪除（也可能被切碎）。
　　有保障的內(nèi)容真實(shí)性和可用性
　　存儲(chǔ)在Centera 中的內(nèi)容在指定的整個(gè)保存期內(nèi)保持為不可重寫但一直可用。某些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定內(nèi)容需保存10 年、20 年、甚至30 年。在如此長的時(shí)間內(nèi)保持內(nèi)容的真實(shí)性并確保其可用性是當(dāng)前的技術(shù)尚未完全解決的難題。目前市場(chǎng)上有1,200 多種不同的磁帶和光盤驅(qū)動(dòng)器格式，可想而知，這種情況會(huì)進(jìn)一步增加現(xiàn)有技術(shù)面臨的困難。為跟上快速變化的步伐，需要頻繁地遷移以確保向后兼容性。直到現(xiàn)在，解決遷移問題對(duì)于任何IT 企業(yè)來說都仍是一種需要大量手工操作的、資源密集型的任務(wù)。不管基礎(chǔ)硬件組件如何發(fā)展變化，Centera 的內(nèi)容尋址算法和對(duì)象本身都能以不變應(yīng)萬變，因而不依賴于任何材料或系統(tǒng)。Centera 的內(nèi)容尋址、完整性檢查和保留保護(hù)能力確保了您的記錄真實(shí)而且可以存取，而不管保存期要求是什么。
　　長期保存
　　存儲(chǔ)在磁帶這樣的介質(zhì)上的內(nèi)容會(huì)隨著時(shí)間的流逝而逐漸退化和遭到損毀。這是由磨損和/或不當(dāng)?shù)拇鎯?chǔ)條件造成的。而且，因?yàn)槿缃翊蠖鄶?shù)最終形式的內(nèi)容存儲(chǔ)在磁帶或光盤上，所以沒有自動(dòng)化的方法來定期檢查這些記錄的可讀取性或完整性。與此不同的是，Centera 解決方案納入了多種安全措施以確保您的記錄從創(chuàng)建之初一直到保存期終結(jié)始終保持不變。在存儲(chǔ)過程中，使用一種稱為“內(nèi)容尋址”(CA) 的128 位散列算法對(duì)寫入Centera 的每一個(gè)記錄的質(zhì)量和準(zhǔn)確性進(jìn)行了多次驗(yàn)證。具有唯一性的內(nèi)容地址最初在應(yīng)用程序服務(wù)器上計(jì)算出來，然后在寫入磁盤介質(zhì)之后再予以重新計(jì)算和確認(rèn)。這一確認(rèn)確保了每一項(xiàng)記錄都能夠準(zhǔn)確、完整地寫入Centera 介質(zhì)。通過定期根據(jù)記錄內(nèi)容重新計(jì)算內(nèi)容地址，Centera 能夠隨著時(shí)間的推移不間斷地確保每一項(xiàng)記錄的完整性和精確性。假如重新計(jì)算出的值與原始值之間有所不同，Centera 將使用內(nèi)部數(shù)據(jù)再生機(jī)制進(jìn)行自我修復(fù)。
　　記錄級(jí)別的管理
　　與其他存檔存儲(chǔ)介質(zhì)不同，Centera 的受控記錄管理是在記錄級(jí)別進(jìn)行的，而不是人為地限制于駐留在同一張介質(zhì)盤或磁帶上的整個(gè)文件組上進(jìn)行。記錄保存期是由存儲(chǔ)應(yīng)用程序在各記錄內(nèi)靈活定義的。在Cenetra 的微碼控制之下，此記錄在此指定的期限內(nèi)將不可擦除。當(dāng)保存期結(jié)束時(shí)，將可以刪除此記錄并重新利用其所占用的存儲(chǔ)空間。
　　無人操作Centera 的內(nèi)容尋址，再加上自我管理、自我配置和自我修復(fù)機(jī)制，完全消除了存儲(chǔ)管理開銷。這一點(diǎn)與傳統(tǒng)的存儲(chǔ)技術(shù)有很大的區(qū)別，傳統(tǒng)的存儲(chǔ)技術(shù)需要專門的介質(zhì)庫管理員和操作人員來管理文件系統(tǒng)或邏輯卷，接到請(qǐng)求時(shí)需手動(dòng)安裝介質(zhì)，監(jiān)視介質(zhì)管理，以及對(duì)頻繁出現(xiàn)的維護(hù)要求和機(jī)械故障提供支持。Centera 中的內(nèi)容量可以大幅度增加，而IT 管理資源則可以保持不變。
Centera 持續(xù)不斷地監(jiān)視系統(tǒng)的健康狀況。它可以自我修復(fù)，而且可以只發(fā)送與性能問題有關(guān)的報(bào)警電子郵件。這一功能既可以通過客戶的內(nèi)部電子郵件系統(tǒng)完成，也可以通過使用OnAlert™ PC撥號(hào)到EMC服務(wù)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。
　　數(shù)據(jù)保護(hù)
　　為了給數(shù)據(jù)增加一層安全保護(hù)，對(duì)Centera 中存儲(chǔ)的每一項(xiàng)記錄可通過鏡像方式進(jìn)行保護(hù)，或通過奇偶校驗(yàn)來保護(hù)。不管用其中哪一種保護(hù)方式，都可以實(shí)施一種數(shù)據(jù)保護(hù)方案以防范潛在的災(zāi)難。萬一某一物理存儲(chǔ)單元變壞或發(fā)生故障，記錄將仍保持可以存取，并且可以從鏡像副本中恢復(fù)或從奇偶校驗(yàn)中重新生成
　　采用此方案的優(yōu)勢(shì)：
　　采用了SAN的架構(gòu)，整合了HIS系統(tǒng)和PACS系統(tǒng)，選用EMC企業(yè)級(jí)磁盤系統(tǒng)，配合主機(jī)的集群，使在線業(yè)務(wù)系統(tǒng)的可用性和運(yùn)行效率大大提高。
 采用了SURESAVE虛擬磁帶庫技術(shù)，屏除了傳統(tǒng)磁帶庫帶來的機(jī)械故障率高、維護(hù)難度大、備份恢復(fù)效能低的缺點(diǎn)。
　　采用了世界領(lǐng)先的EMC Centera歸檔解決方案，利用Centera所具備的CAS內(nèi)容尋址技術(shù)，將影象重復(fù)部分只做單一實(shí)例存儲(chǔ)。大大節(jié)省了歸檔存儲(chǔ)空間，Centera具備的強(qiáng)大擴(kuò)充能力，也使得未來5年內(nèi)醫(yī)院的業(yè)務(wù)增長得到滿足。
總結(jié)：該方案的特點(diǎn)，是將用戶的信息從結(jié)構(gòu)上分為：固定數(shù)據(jù)（PACS影象）和數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)（HIS業(yè)務(wù)），針對(duì)不同的數(shù)據(jù)類型，用戶的不同需求，分別做了處理。使其數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)（HIS業(yè)務(wù)）運(yùn)行在EMC企業(yè)級(jí)磁盤系統(tǒng)中保證業(yè)務(wù)連續(xù)性，并應(yīng)用SURESAVE虛擬磁帶庫技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)（HIS業(yè)務(wù)）備份。而針對(duì)固定數(shù)據(jù)（PACS影象）的數(shù)據(jù)，采用EMC Centera歸檔方案，尤其值得關(guān)注的是：Centera所具備的單一實(shí)例存儲(chǔ)技術(shù)，相同內(nèi)容的數(shù)據(jù)只保存一份，每次歸檔將重復(fù)數(shù)據(jù)找出，建立索引，利用CAS內(nèi)容尋址技術(shù)查找數(shù)據(jù)，從而使得數(shù)據(jù)空間得到釋放，大大提高了數(shù)據(jù)縮減比例，最高可達(dá)1：20倍的數(shù)據(jù)縮減，這使得用戶的總采購容量得到降低，不僅節(jié)省了投資，還減少了用電量和機(jī)房空間，達(dá)到了綠色環(huán)保的效果。