利用RAMDISK技術提高電子病歷系統(tǒng)的文件訪問性能

陳 新，王豪雄，吳業(yè)毅，莊培鋒

利用RAMDISK技術提高電子病歷系統(tǒng)的文件訪問性能

陳 新，王豪雄，吳業(yè)毅，莊培鋒

目的：為了解決制約電子病歷系統(tǒng)文件訪問速度的瓶頸，通過技術手段提高電子病歷系統(tǒng)的文件訪問性能。方法：通過改變電子病歷的存儲架構，采用內存磁盤（RAMDISK）技術，將電子病歷文件放置在內存虛擬磁盤，優(yōu)化系統(tǒng)的整體性能，并通過備份等手段確保系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全。結果：電子病歷系統(tǒng)的磁盤讀寫速度得到了較大提升。結論：通過采用RAMDISK技術，突破了原有系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)讀寫瓶頸，使電子病歷的整體性能得到了明顯提升。

RAMDISK；電子病歷；性能

0 引言

隨著醫(yī)院信息化的發(fā)展，病歷文件無紙化存儲已經成為發(fā)展趨勢。電子病歷用數(shù)字化的患者醫(yī)療記錄取代手寫紙張病歷[1-2]。電子病歷非結構化文件主要以Word文檔或者自定義文本格式存放在服務器硬盤上。半結構化文件和結構化文件主要采用可拓展標記語言（extensiblemarkup language，XML）技術，以XML文件格式存放在服務器文件系統(tǒng)中，或者以長文本、大對象文件格式存放在數(shù)據(jù)庫中[3-4]。這些病歷文件往往以數(shù)量巨大、單個文件很小的特征存儲在磁盤系統(tǒng)中，隨著文件數(shù)量的增長，磁盤訪問性能急劇下降，如何快速存取小碎文件成為各個醫(yī)院在開展電子病歷系統(tǒng)優(yōu)化工作中需考慮的問題。我們認為，在目前的模式下，制約電子病歷系統(tǒng)文件訪問速度的瓶頸主要集中在磁盤系統(tǒng)上[5]，因此，采用內存磁盤（RAMDISK）技術來提高電子病歷系統(tǒng)的訪問性能。

1 RAMDISK技術

1.1 RAMDISK介紹

RAMDISK是操作系統(tǒng)中的一種虛擬設備，是從讀寫速度很高的內存中劃分出來作為高速緩存的一部分，將其虛擬為磁盤，可以和其他磁盤分區(qū)一樣被操作[6]。

1.2 RAMDISK的特點

RAMDISK是采用獨特的軟件算法，高效率地將物理內存虛擬成物理磁盤，使得對磁盤文件的數(shù)據(jù)讀寫轉化為對內存的數(shù)據(jù)訪問。由于物理內存的訪問速度遠遠超過傳統(tǒng)硬盤，因此，可以大大地提高數(shù)據(jù)的讀寫速度，提升計算機系統(tǒng)的整體性能。但是，隨機存取存儲器（random accessmemory，RAM）的易失性也意味著關閉電源后數(shù)據(jù)將會丟失。在大多數(shù)情況下，傳遞到RAM盤上的數(shù)據(jù)都是其他物理硬盤上有永久性存儲文件的一個拷貝，當系統(tǒng)重啟后可以重新建立。

1.3 常見的RAMDISK軟件產品

現(xiàn)在使用度較高的RAMDISK軟件有Primo Ramdisk、Gilisoft RAMDisk、RamDisk Plus、Qsoft RAMDisk Enterprise、魔方內存盤等，本文論述的RAMDISK是采用Primo Ramdisk服務器版在Windows Server 2003上實現(xiàn)的。因為Primo Ramdisk提供了強大的鏡像文件功能，支持關機時將虛擬硬盤的內容自動保存到鏡像文件以及開機時自動從鏡像文件加載內容到虛擬硬盤等功能，使內存虛擬硬盤的內容在計算機開關機時仍可繼續(xù)存在。Primo Ramdisk支持諸多高級鏡像功能，如定時保存、實時保存、快速保存以及延遲加載等，可以更好地滿足用戶的多種需求。

2 基于RAMDISK的電子病歷文件系統(tǒng)設計

2.1 電子病歷系統(tǒng)的文件存儲子系統(tǒng)現(xiàn)狀

現(xiàn)有電子病歷系統(tǒng)一般將文件存放在服務器中，常規(guī)的做法是采用磁盤陣列組成存儲子系統(tǒng)，這時系統(tǒng)的文件訪問性能就受限于磁盤的讀寫性能。隨著服務器技術的發(fā)展，CPU和內存技術都飛速提高，但是磁盤技術沒有質的提升，文件存儲子系統(tǒng)就成為整個系統(tǒng)的瓶頸。

2.2 基于RAMDISK技術的文件存儲子系統(tǒng)設計

利用RAMDISK技術，將物理內存虛擬成物理硬盤，使得對硬盤文件的數(shù)據(jù)讀寫轉化為對內存的數(shù)據(jù)訪問。由于操作系統(tǒng)是將虛擬硬盤直接識別為硬件設備，因此，原有電子病歷系統(tǒng)軟件可以不做任何修改，直接將服務器病歷文件的存儲路徑指定到新建立的虛擬硬盤上即可實現(xiàn)文件存儲子系統(tǒng)的遷移。

3 系統(tǒng)實現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)環(huán)境

我單位采用的測試環(huán)境如下：

（1）硬件環(huán)境：CPU：INTELXEON E5645；內存：64GB；硬盤：2塊137GB、15 000 r/min SAS硬盤組成RAID 1。

（2）操作系統(tǒng)：Windows Server2003SP2。（3）RAM軟件：Primo Ramdisk服務器版。

3.2 RAMDISK設置

首先在操作系統(tǒng)中安裝Primo Ramdisk，然后利用Primo Ramdisk在內存中劃分一個32GB空間虛擬為SCSI硬盤，具體參數(shù)：文件系統(tǒng)為NTFS，啟動鏡像文件，設定為每小時自動保存，指定盤符為Z：。這樣，在資源管理器中就可以看到大小為32GB的Z：盤出現(xiàn)。

3.3 電子病歷文件傳輸協(xié)議（file transfer protocol, FTP）服務器架設

我院目前使用的是浙大中控版的電子病歷系統(tǒng)，病歷文件存放在FTP服務器中。我們將FTP服務器的主目錄設置為“Z：MR_FTP”，然后將備份的電子病歷文件復制到主目錄中。其中，文件282 531個，總計1 273.3MB，平均每個文件4.6 KB。

4 應重點解決的問題

4.1 RAMDISK鏡像設置

為了提高文件存儲的安全性，我們在使用Primo Ramdisk軟件將內存虛擬為小型計算機虛擬接口（small computer system interface，SCSI）硬盤時，啟動鏡像文件功能，將RAMDISK虛擬盤在物理硬盤中做一份完整鏡像。出于性能與安全的綜合考慮，我們設定為每小時自動保存一次。

4.2 本地硬盤備份

為提高系統(tǒng)故障時的恢復速度，我們在本地硬盤上保存了一份RAMDISK硬盤上的電子病歷文件，每隔30min做一次本地增量備份[7-8]，保證一旦意外發(fā)生可以在最短的時間恢復數(shù)據(jù)。

5 性能對比

5.1 磁盤讀寫性能測試

我們采用HDTunePro軟件來對比測試RAMDISK和本地硬盤的性能，結果見表1。由測試數(shù)據(jù)可知，RAMDISK的磁盤性能大約是本地硬盤的30倍。

表1 HD Tune Pro基準測試

5.2 FTP隨機訪問性能測試

由于電子病歷系統(tǒng)文件的特點是大量的小文件訪問，我們更關注實際的FTP訪問效果。為了便于對比計時測試，我們采用FTP客戶端軟件，下載同一文件列表的所有文件時間總和來比較實際系統(tǒng)的訪問性能。測試方案為：服務器端分別在RAMDISK和本地硬盤上復制一份電子病歷文件備份，然后將2個FTP服務的主目錄分別設置在不同的磁盤系統(tǒng)上。隨機抽取7份患者病歷文書、2份科室模板、1份系統(tǒng)模板，制作成隊列文件，利用FlashFxp軟件訪問FTP服務器，分別重復下載5次，比較平均訪問時間。結果是：FTP服務器設置在RAMDISK上的平均用時為3.16 s，而設置在本地磁盤上的平均用時為4.12 s，相差約20%?？梢娤到y(tǒng)實際訪問速度雖然有所提升，但是并沒有像磁盤性能提升得那么明顯。據(jù)我們分析，應該還是操作系統(tǒng)對文件系統(tǒng)中主文件表（master file table，MFT）的檢索性能瓶頸制約了實際訪問速度的提升[9-10]。

5.3 系統(tǒng)遠程增量備份對比測試

我們分別將電子病歷服務器上的RAMDISK和硬盤的病歷文件，通過網(wǎng)絡到備份服務器上進行增量備份，然后對比所用的時間。在執(zhí)行增量備份前，服務器上的文件夾都進行了同步，以保證數(shù)據(jù)一致。為了精確測試時間，我們通過FastCopy軟件進行文件復制并計時，測試結果見表2。

由此可見，在使用RAMDISK之后，電子病歷系統(tǒng)的增量備份時間比原來的方案縮短40%左右。

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表2 增量備份對比測試

6 應用效果分析

使用RAMDISK技術可以在現(xiàn)有的硬件條件不變的情況下，將病歷文件的隨機訪問性能大約提高20%，增量備份的實際性能大約提高40%，對于提升這種大量小文件讀寫的電子病歷文件系統(tǒng)的速度還是非常明顯的。對于普通用戶，醫(yī)務人員在使用病歷系統(tǒng)時感覺流暢度有所提升，讀取病歷的時候卡頓感減少。對于系統(tǒng)管理員，一次文件備份的時間大大縮短，隨著以后數(shù)據(jù)量的增長，這種效率提高的作用將越來越大。

7 結語

從升級后整個系統(tǒng)的運行情況來看，系統(tǒng)的訪問性能指標得到明顯提高。無疑RAMDISK技術的使用可以給系統(tǒng)優(yōu)化帶來好處，但是我們也應看到RAM的易失性也給系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全帶來新問題，整個系統(tǒng)優(yōu)化是否應用新技術應該綜合考慮。當然，對于病歷文件系統(tǒng)這種嚴重依賴磁盤I/O的問題，RAMDISK技術將是一個好的選擇。

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[3]黃碧香，陳衛(wèi)東，鄺東明.電子病歷文件存儲方案探析[J].企業(yè)科技與發(fā)展，2011（21）：13-15.

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[5]徐金建.HIS升級——32位操作系統(tǒng)SQL2000到64位SQL2005遷移[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2012，33（5）：56-57.

[6]Berry CA，Carnell J，JuricM B.實用J2EE設計模式編程指南[M].邱仲潘，譯.北京：電子工業(yè)出版社，2003.

[7]陳新.醫(yī)院業(yè)務系統(tǒng)數(shù)據(jù)廉價備份方案探討[J].醫(yī)學信息，2008，21（11）：1 958-1 959.

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[10]朱立谷，陽小珊，羅洪元，等.網(wǎng)絡存儲綜合測評技術研究[J].計算機工程與應用，2010，46（36）：61-65.

（收稿：2013-06-20 修回：2013-12-16）

（欄目責任編校：李惠萍 孫麗麗）

RAMDISK-based enhancement of file access in electronicmedical record system

CHEN Xin,WANG Hao-xiong,WU Ye-yi,ZHUANG Pei-feng
(The 174th Hospital of the PLA,Xiamen 361003,Fujian Province,China)

O bjective To improve the file access in the electronic medical record system.Methods The storage architecture of the electronic record was changed,and RAMDISK technology was used to place electronic records in the virtual disc.The system performance was optimized,and the data security of the system was promoted by means of backup and etc.Results The disc accessing velocity was enhanced greatly in the electronic medical record system.Conclusion RAMDISK technology increased the performance of the electronic medical record system significantly.[Chinese Medical Equipment Journal，2014，35（7）：63-64，68]

RAMDISK;electronicmedical record;performance

R318；R197.324

A

1003-8868（2014）07-0063-03

10.7687/J.ISSN1003-8868.2014.07.063

陳 新（1976—），男，工程師，主要從事醫(yī)院管理系統(tǒng)方面的研發(fā)工作，E-mail：his174@foxmail.com。

361003福建廈門，解放軍174醫(yī)院（陳 新，王豪雄，吳業(yè)毅，莊培鋒）