存储解决方案：如何构建 医院完整的存储体系架构
一． 项目背景
近几年来，医院的信息化建设取得飞速发展，除了普遍实施的医院信息管理系统（HMIS）外，已逐步向医学影像存储与传输系统（PACS）、实验室信息系统（LIS）、临床信息系统、电子病历和数据仓库决策支持系统等方向发展。同时，不少医院还建立了数字图书馆和数字电子期刊库等，数字化医院建设已初具规模。
二． 需求分析
随着信息技术的发展，逐渐产生了在CT、MRI等高档医疗设备相应配套的医学影像工作站，以储存数字影像信息，将之与计算机网络连接，形成PACS（Picture Archiving and Communication System）实现影像共享，取代传统的胶片，其数据保存量一般都比较大，普遍的是TB级。现在我国民法明确规定，出现医疗民事纠纷时，需由医院向法院举证。这样，医院有必要保存病人的所有诊断原始资料和单据，这也便于病人的病史追踪和查询。
由此可以看出医院信息系统有别于其他行业，主要存在以下特点：
一是数据量大，大型医院每天可产生10GB以上的数据，如果包括2～3个的数据备份，就要存储超过30GB的数据。而且大型医疗影像设备产生的数据还会以几何级数增长；
二是数据类型复杂，有数字和文字，还有大量的图形和影像等信息，导致文档查询速度慢，同时难以共享；
三是既有对可靠性、实时性和并发用户数要求很高的HIMS数据，也有对可靠性和实时性要求相对较低的数字图书等信息。
针对医疗行业的一些特点，我们提出了一套适合普通医院存储需求的医疗存储应用系统方案。这整套方案的核心建立在高性价比海量存储的基础之上，使得该方案具有开放灵活、密级共享、可扩展性强、容量大、易于管理、方便实用的特点。
三． 解决方案
(1) 解决方案
众所周知，目前存储结构主要有三种，即以服务器为中心的DAS、以数据为中心的NAS和以网络为中心的SAN。DAS是将RAID硬盘阵列直接连接到网络系统的服务器的扩展接口下的数据存储设备，价格便宜，能够满足用户的部分需求，但是其存储效率较低，对于越来越多的数据共享应用已经不能满足了。NAS是一种任务优化的直接连在IP网络的存储设备，提供典型的CIFS(Windows)及NFS(UNIX)文件服务，直接通过以太网接口将存储设备连接到LAN。SAN是一种基于光纤通道技术，由专用光纤交换机和存储设备组成的独立专用存储网络系统。服务器通过光纤与光纤交换机(或光纤集线器)直接相连，以数据块的形式进行存储。总的来讲，SAN的主要功能是数据的高速存储，适合作数据库服务器存储，而NAS则着重于文件共享，完成多台服务器文件系统级的共享，比较适合作文件服务器。
作为公认的最复杂的信息系统，医院信息系统由众多不同的应用系统组成，各个应用系统所产生不同类型的信息决定着不同的存储架构。
· 目前医院最关键的应用系统--HMIS系统是典型的数据库应用系统，其中分成仓库管理系统、急诊系统、住院系统等子系统。该系统交易量大，对数据的访问是以数据块的形式进行，对存储和服务的性能要求也高，数据的关键程度高，可以通过SAN来保证其得到24×7的不间断运行服务。
· 医院的另外一个大的主要系统是PACS应用。PACS应用主要是基于文件系统，包括医疗影像的存储、查询以及多用户（部门）之间的影像共享。采用NAS是合适而又经济的存储方式，NAS系统保证PACS系统的医疗影像文件在各科室之间得到共享，加快工作效率。
· HMIS数据和PACS数据的总和要达到2 – 15TB，主要视门诊量和PACS系统的应用状况而定。这两大系统除数据量大外，对业务的连续性要求非常之高。由于医疗行业的特殊性，要求医院信息系统能保持24×7的不间断运行，数据更是不能有任何的损失，否则，对于医院来说不仅是经济上，更是名誉上的巨大损失。NAS和SAN系统的整合来服务于HIS和PACS。
· 基于数据库和基于医疗影像的数据的存储、管理、备份可以统一。
基于对医疗行业数据存储需求的理解，沃仕特推出医疗行业数据存储和备份解决方案。根据医院信息系统的信息特点，采用NAS-SAN汇聚的存储架构，是提高系统性能的有效途径。沃仕特基于wallstor的存储系统不仅拥有跨平台网络文件共享（支持CIFS[SMB]、NFS、AFP、FTP、rsync、HTTP等文件共享协议）的NAS、还拥有支持iSCSI块级别数据共享服务的IPSAN，同时还有支持使用光纤控制卡的数据共享服务的FCSAN。可以说是专为复杂的医院信息系统量身定做的一套完整存储系统。
在网络中增加这样一台网络存储设备-基于wallstor NAS/IPSAN的存储系统，将其NAS系统与一些典型的文件系统服务器通过千兆网络接口连接，如：电子病历和PACS系统中的医学影像等，将各个服务器上的数据转移到NAS，这样各个服务器将自己本身的存储负担转移到了NAS上，通过集中管理数据，从而降低了总体拥有成本，同时也解决了文档查询速度慢，难以共享的难题，大大提高了服务效率和质量。另外，还可直接利用NAS系统的ftp功能作为一台ftp服务器。
对于医疗行业中典型数据库应用系统，如HIMS医院信息管理系统、实验室信息系统，可以通过光纤线连接到wallstor中的FCSAN系统，建立一个高速的光纤子网，从而得到高可靠、高性能的存储与服务。
iSCSI是一种基于开放的工业标准，这一标准的目的是允许使用现有的以太网网络传输SCSI指令和数据。随着iSCSI技术的日趋成熟以及网络环境的升级，FC高昂的设备费用和管理费用带来的弱势暴露的愈加明显，对于一些县市级医院甚至一些经济不是很发达的地市级医院，iSCSI产品为其提供了一种更具性价比的存储解决方案。沃仕特wallstor中的IPSAN系统即是为这类医院提供了有效解决方案。另外，使用IPSAN系统和FCSAN系统的数据存储可以通用，这就是说当医院有能力或有需求要使用FCSAN时，只需增加必要的光纤设备，修改相关配置，就可升级到FCSAN系统，直接在原来的基础上继续存储使用，而无需重新移动数据。
(2) 存储网络架构
完整的集中式医疗存储系统，针对不同类型的信息特点采用最合适的存储架构，实现了信息的有效分级存储，考虑到HMIS和PACS两大典型信息系统的重要性及所要采用存储系统的不同点，将其分开放在两台存储服务器上，网络架构如图表3-1所示：
l 存储网络：应用服务器通过交换机直接将数据保存到 wallstor 存储节点中。数据集中存储，并可以在多个应用服务器之间共享。
l 工作网络：应用服务器通过百兆或千兆以太网与客户端相连，并提供各种应用服务。
l SAN系统：图3-1左方框为SAN系统，如果使用的是FCSAN，则蓝色连线为光纤线，交换机为光纤交换机，如果使用的是IPSAN，则蓝色连线为千兆网线，交换机为千兆交换机。
l NAS系统：图3-1右方框为NAS系统，应用服务器通过千兆以太网与NAS系统相连。
图3-1 医疗存储网络架构图
(3) 方案特点
1. 功能丰富，多样选择
集NAS、IPSAN，FCSAN多协议混合存储于一身，为不同的用户，不同的需求提供了更多的选择，更好的扩展空间。
2. 即插即用，安装简单
采用准RJ-45网络接口，NAS、IPSAN系统通过集线器或交换机直接连入网络，只需要10分钟即可配置完毕。管理员只需要通过Web浏览器就可进行远程管理和维护。
3. 性能优越，稳定可靠
采用的是先进的嵌入式瘦服务器技术。除了存储设备，整个系统和应用程序完全固化在一块高速闪存芯片中，系统极为稳定可靠，保证了系统本身不受病毒攻击。支持集中的卷组，逻辑卷管理，并可在线扩容，支持即时快照，计划快照，可以通过NAS方式访问快照而不影响在线逻辑卷的使用。
4. 虚拟存储，高效安全
系统为用户的主机提供一个虚拟化的硬盘存储空间。系统连接多块 Serial ATA (SATA) 硬盘。支持不同容量的磁盘混用，在同一个硬盘组当中可以创建不同的RAID级别，可以支持RAID 0,1,5,10,JBOD。而且可以在线硬盘的扩容和迁移，RAID级别、条带尺寸、成员等配置的更改，故障磁盘的自动侦测,热备磁盘的自动重建。系统还将诸如初始化、重建、扩容、校验扫描等任务后台化。
5. 网络技术，高速冗余
支持Link Aggregation Group(LAG, IEEE 802.3ad)，允许用户可以通过聚合多个GbE 主机端口增强主机连接的性能和可用性。还提供具有冗余功能的主备模式, 就是在默认情况下只有一块网卡工作,另一块做备用。
6. 多样备份，中文操作
配合基于wallstor的备份软件，可以实现Windows客户端跟NAS服务器之间的备份和还原，以及NAS服务器之间的镜像功能，可选择的备份方式有完全备份，增量备份和差异备份。另外还支持商用备份软件，如veritas、Dantz等。提供可中英文切换的操作界面，支持中文文件名和目录名。