數據容災在醫(yī)院信息化建設中的應用

徐鵬

摘 要 隨著當今社會的發(fā)展，醫(yī)院對信息化的依賴越來越高，而信息化建設中會產生大量的重要數據，如何保證數據安全、避免業(yè)務中斷已成為醫(yī)院建設中的一項重要任務。文章分析討論了數據容災的概念及相應的解決方案，同時對本院HIS數據容災的實施方案進行了介紹。

關鍵詞 容災；CDP；存儲復制；MirrorView

中圖分類號：TN915 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）10-0106-02

我院是一所集醫(yī)療、教學、科研、預防保健為一體的綜合性三級甲等醫(yī)院，隨著信息化技術的不斷發(fā)展，特別是近幾年國家對醫(yī)療行業(yè)信息化建設的投入不斷加大及對醫(yī)院信息化要求的不斷提高，我院逐步建設完善了醫(yī)院信息系統(tǒng)（HIS）、檢驗信息管理系統(tǒng)（LIS）、放射信息管理系統(tǒng)（RIS）和醫(yī)學影像管理與通訊系統(tǒng)（PACS）等信息系統(tǒng)，醫(yī)院對信息系統(tǒng)的依賴性也越來越大，如何避免數據丟失，當遇到數據災難時如何快速地恢復數據，保障醫(yī)院業(yè)務開展的連續(xù)性，已成為影響我院業(yè)務發(fā)展的關鍵因素。

1 什么是數據容災

提到數據庫安全，大家首先想到的是備份、恢復，傳統(tǒng)意義上備份恢復也是容災的一種，但是隨著現代生活對信息系統(tǒng)的依賴性越來越大，相關的數據量不斷增加，當遇到災難時使用傳統(tǒng)的備份、恢復會導致耗時過長，嚴重影響業(yè)務的開展，已經不能滿足醫(yī)院的需求。

本文討論的容災是指建立一個異地的業(yè)務數據系統(tǒng)，該系統(tǒng)是當前主業(yè)務系統(tǒng)的一個完整復制。在主業(yè)務系統(tǒng)出現災難時（服務器損壞、丟失、甚至火災等），異地保存的備份系統(tǒng)可以隨時啟用而無需進行長時間的恢復操作。因此數據容災與傳統(tǒng)的備份恢復最大的區(qū)別就是實時性更高、停機時間更短、業(yè)務持續(xù)性更強。

2 數據容災的等級及衡量指標

1）數據容災等級劃分。災難備份系統(tǒng)一般分為四個等級：

第0級：沒有備援中心；

第1級：本地磁帶備份，異地保存；

第2級：熱備份站點備份；

第3級：活動備援中心。

2）容災系統(tǒng)的衡量指標。容災系統(tǒng)主要有兩個衡量指標：RPO（Recovery Point Objective）：即數據恢復點目標，主要指的是業(yè)務系統(tǒng)所能容忍的數據丟失量。RTO（Recovery Time Objective）：即恢復時間目標，主要指的是所能容忍的業(yè)務停止服務的最長時間，也就是從災難發(fā)生到業(yè)務系統(tǒng)恢復服務功能所需要的最短時間周期。

很顯然建設數據容災的理想目標就是RPO、RTO趨近于零。不過RPO、RTO越接近于零，所需要的投入就越大、系統(tǒng)就越復雜。因此需要根據醫(yī)院實際情況進行建設。

3 數據容災方案

1）Oracle DataGuard。我們如果只是針對Oracle數據庫實施數據容災的話，可以采用Oracle官方的解決方案——DataGuard。

DataGuard是Oracle針對Oracle數據庫推出的一種高可用性的數據庫方。DataGuard的最大優(yōu)點是無需過多投入，只是在軟件上建立備用數據庫并對主數據庫和備用數據庫進行相應設置即可。由于是Oracle官方產品，并且經過Oracle 8i、9i、10g、11g等完善版本的不斷完善，Dataguard在構建Oracle數據庫容災上的可靠性還是很有保障的，并且可以根據情況設置多種保護模式。

DataGuard缺點也很明顯，那就是只是針對Oracle數據庫進行容災。同時實施DataGuard前、后對相關操作人員都有一定Oracle技術要求。

2）CDP 技術（Continu-ous Data Protection，持續(xù)數據保護）。傳統(tǒng)備份一般是每隔一定時間對數據進行備份，當遇到災難時使用備份數據進行恢復。這種方法的問題在于存在數據丟失和恢復時間較長的缺點，即RPO和RTO較大。

針對傳統(tǒng)備份的缺點，CDP技術應運而生。CDP技術就是通過在操作系統(tǒng)核心層中植入文件過濾驅動程序，實時捕獲所有文件訪問操作。從理論上說，任何一次的文件數據變化都會被自動記錄，因而稱之為持續(xù)數據保護。

CDP持續(xù)數據保護技術分為真CDP（True CDP）和準CDP（Near CDP）兩類。準CDP技術是按照一定的時間頻率，持續(xù)的記錄并備份數據變化，每次備份有一定時間窗口，需要數據恢復時，可以恢復到過去備份的時間點，并不能形成完全意義上的持續(xù)保護，因此稱為準CDP技術。而真CDP技術是持續(xù)不間斷的監(jiān)控并備份數據變化，可以恢復到過去任意時間點，是真正的實時備份。

CDP的最大優(yōu)點就是實時的數據備份及可以將數據先前恢復到任意時間點。但是目前真正做到真CDP的系統(tǒng)不多，大部分都是準CDP，因此實際使用時要進行細致測試看其是否能夠滿足醫(yī)院需求。

3）VMware vSphere虛擬化技術。近年來最熱門的莫過于虛擬化技術。通過VMware vSphere對機房服務器實施虛擬化，也可以實現數據容災功能。

VMware vSphere中有兩個功能對實現數據容災、業(yè)務可持續(xù)性方面起著重要作用：vMotion 支持在不中斷用戶使用和不丟失服務的情況下在服務器間實時遷移虛擬機。vSphere High Availability 可在硬件或操作系統(tǒng)發(fā)生故障的情況下在幾分鐘內自動重新啟動所有應用程序。

通過實施虛擬化還可帶來一些附加的優(yōu)點：更加合理、高效的使用服務器資源，減少資源浪費。快速創(chuàng)建新的服務而不需要經歷重新安裝操作系統(tǒng)等費時的工作。不過虛擬化的最大缺點是對現有機房服務器、數據傳輸帶寬等硬件有一定要求并且實施復雜，同時由于VMware按照CPU數收取費用，因此需要較大的投資

4）存儲數據復制技術。通過存儲設備廠家提供的存儲數據復制技術同步或異步的對存儲上的數據進行遠程復制從而達到數據容災的功能。endprint

這種方法的最大優(yōu)點是無需在服務器上安裝任何軟件，而是由存儲設備之間進行數據復制，因此對服務器沒有任何影響。缺點是建立備用存儲，并且存儲之間的數據通道要求較高比如必須建立SAN或ISCSCI，這需要一定投資。

我院就是采用這種方法通過使用EMC2 MirrorView功能在CX240和CX120兩個存儲間建立實時備份來實現數據容災的。

4 EMC2 MirrorView實施方案及使用方法

1）EMC2 MirrorView簡介。EMC2 MirrorView是不依賴于服務器，基于并運行在EMC2磁盤陣列，以LUN為單位進行數據復制的軟件。

MirrorView有兩種工作模式：MirrorView/Synchronous可將一個源 LUN 并行地同步鏡像到兩個不同的目標中。該模式的特點是：RPO為零秒；兩個映像完全相同；陣列之間有最大距離限制；陣列之間要求高網絡帶寬；鏡像可以從一個主站點復制到一個或兩個輔助站點。

MirrorView/Asynchronous可以用于將多個存儲陣列的信息整合到一個集中的陣列中，以便于數據管理。該模式的特點是：RPO從30分鐘到數小時；鏡像數據定期更新；陣列之間無距離限制；陣列之間網絡帶寬要求不高；只能從一個主站點復制到一個輔助站點。

2）醫(yī)院系統(tǒng)拓撲圖。

3）系統(tǒng)配置及實施方案。

①主機房配置。主服務器采用兩臺IBM3850M2做雙機熱備，存儲陣列使用EMC2 CX4-240。數據鏈路使用SAN架構通過兩臺光纖交換機將服務器和存儲陣列連接，同時服務器和存儲陣列均使用雙光纖鏈路以避免任意一處的單點故障。

②容災機房配置。容災服務器采用一臺IBM3850M2，存儲陣列使用EMC2 CX4-120。數據鏈路使用SAN架構通過兩臺光纖交換機將服務器和存儲陣列連接，同時服務器和存儲陣列均使用雙光纖鏈路以避免任意一處的單點故障。

③主機房與容災機房分別位于兩棟樓，兩棟樓之間使用雙光纖鏈路進行數據傳輸避免單點鏈路故障。

④實施方案。首先在EMC2 CX4-240與EMC2 CX4-120上均安裝MirrorView功能，然后在CX4-120上創(chuàng)建出與CX4-240上需要鏡像的LUN相同大小的LUN空間，配置遠程鏡像組相關信息，同時將CX4-240和CX4-120相應的LUN添加到鏡像組中并啟用同步功能即可。整個配置還是比較簡單快捷的。

4）啟用容災系統(tǒng)。數據經過一段時間同步后關閉主存儲與主服務器以模擬主機房發(fā)生災難，測試容災系統(tǒng)可用性。由于根據我院實際情況并沒有啟用容災系統(tǒng)自動接管的功能，因此在發(fā)生災難后需要手工啟用容災系統(tǒng)。

EMC2存儲Navisphere操作界面：

①登錄容災存儲，在consistent group上選擇——Fracture。

將CX4-120上要使用的鏡像LUN所在的mirror group從consistent group中取出。

②從mirror組中移除CX4-120相應的鏡像lLUN。

③將CX4-120上剛才移出的LUN加入與容災服務器相同的storage group中，在容災服務器上重新掃描磁盤，即可訪問、使用該LUN。

④在容災服務器上啟動Oracle服務并查看其中數據。經測試容災服務器與主服務器關閉時的數據完全一致。由此可見MirroView容災系統(tǒng)是有效的，并且啟用時的操作步驟簡單快速。

5 總結

我院使用容災系統(tǒng)后，在架構上避免了原來存儲陣列的單點故障，醫(yī)院的數據安全性得到進一步提高，HIS系統(tǒng)更加安全有效。但是該方案由于是實時同步存儲陣列數據，因此無法避免由于人員誤刪除等操作導致的數據丟失問題，所以日常定時的數據備份還是必不可少的。

參考文獻

[1]任昱，李青榮.基于VMware vSphere虛擬化資源管理平臺研究[J].計算機應用與軟件，2012（5）：219-237.

[2]厲劍，廉國斌，黃棟.數據容災系統(tǒng)與CDP技術[J].計算機技術與發(fā)展，2009（1）：168-171.

[3]劉秀菊.淺析Oracle數據庫中的DataGuard容災備份技術[J].電腦知識與技術，2008（10）：10-14.

[4]黃志中，王占明.醫(yī)院信息系統(tǒng)容災技術淺談[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2009，30（6）：48-50.

[5]Mirrorview-SANCOPY[CP/OL].http：//wenku.baidu.com/view/00002e03cc17552706220800.html.

[6]容災系統(tǒng)[CP/OL].http：//baike.baidu.com/view/600255.htm.endprint

這種方法的最大優(yōu)點是無需在服務器上安裝任何軟件，而是由存儲設備之間進行數據復制，因此對服務器沒有任何影響。缺點是建立備用存儲，并且存儲之間的數據通道要求較高比如必須建立SAN或ISCSCI，這需要一定投資。

我院就是采用這種方法通過使用EMC2 MirrorView功能在CX240和CX120兩個存儲間建立實時備份來實現數據容災的。

4 EMC2 MirrorView實施方案及使用方法

1）EMC2 MirrorView簡介。EMC2 MirrorView是不依賴于服務器，基于并運行在EMC2磁盤陣列，以LUN為單位進行數據復制的軟件。

MirrorView有兩種工作模式：MirrorView/Synchronous可將一個源 LUN 并行地同步鏡像到兩個不同的目標中。該模式的特點是：RPO為零秒；兩個映像完全相同；陣列之間有最大距離限制；陣列之間要求高網絡帶寬；鏡像可以從一個主站點復制到一個或兩個輔助站點。

MirrorView/Asynchronous可以用于將多個存儲陣列的信息整合到一個集中的陣列中，以便于數據管理。該模式的特點是：RPO從30分鐘到數小時；鏡像數據定期更新；陣列之間無距離限制；陣列之間網絡帶寬要求不高；只能從一個主站點復制到一個輔助站點。

2）醫(yī)院系統(tǒng)拓撲圖。

3）系統(tǒng)配置及實施方案。

①主機房配置。主服務器采用兩臺IBM3850M2做雙機熱備，存儲陣列使用EMC2 CX4-240。數據鏈路使用SAN架構通過兩臺光纖交換機將服務器和存儲陣列連接，同時服務器和存儲陣列均使用雙光纖鏈路以避免任意一處的單點故障。

②容災機房配置。容災服務器采用一臺IBM3850M2，存儲陣列使用EMC2 CX4-120。數據鏈路使用SAN架構通過兩臺光纖交換機將服務器和存儲陣列連接，同時服務器和存儲陣列均使用雙光纖鏈路以避免任意一處的單點故障。

③主機房與容災機房分別位于兩棟樓，兩棟樓之間使用雙光纖鏈路進行數據傳輸避免單點鏈路故障。

④實施方案。首先在EMC2 CX4-240與EMC2 CX4-120上均安裝MirrorView功能，然后在CX4-120上創(chuàng)建出與CX4-240上需要鏡像的LUN相同大小的LUN空間，配置遠程鏡像組相關信息，同時將CX4-240和CX4-120相應的LUN添加到鏡像組中并啟用同步功能即可。整個配置還是比較簡單快捷的。

4）啟用容災系統(tǒng)。數據經過一段時間同步后關閉主存儲與主服務器以模擬主機房發(fā)生災難，測試容災系統(tǒng)可用性。由于根據我院實際情況并沒有啟用容災系統(tǒng)自動接管的功能，因此在發(fā)生災難后需要手工啟用容災系統(tǒng)。

EMC2存儲Navisphere操作界面：

①登錄容災存儲，在consistent group上選擇——Fracture。

將CX4-120上要使用的鏡像LUN所在的mirror group從consistent group中取出。

②從mirror組中移除CX4-120相應的鏡像lLUN。

③將CX4-120上剛才移出的LUN加入與容災服務器相同的storage group中，在容災服務器上重新掃描磁盤，即可訪問、使用該LUN。

④在容災服務器上啟動Oracle服務并查看其中數據。經測試容災服務器與主服務器關閉時的數據完全一致。由此可見MirroView容災系統(tǒng)是有效的，并且啟用時的操作步驟簡單快速。

5 總結

我院使用容災系統(tǒng)后，在架構上避免了原來存儲陣列的單點故障，醫(yī)院的數據安全性得到進一步提高，HIS系統(tǒng)更加安全有效。但是該方案由于是實時同步存儲陣列數據，因此無法避免由于人員誤刪除等操作導致的數據丟失問題，所以日常定時的數據備份還是必不可少的。

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[6]容災系統(tǒng)[CP/OL].http：//baike.baidu.com/view/600255.htm.endprint

這種方法的最大優(yōu)點是無需在服務器上安裝任何軟件，而是由存儲設備之間進行數據復制，因此對服務器沒有任何影響。缺點是建立備用存儲，并且存儲之間的數據通道要求較高比如必須建立SAN或ISCSCI，這需要一定投資。

我院就是采用這種方法通過使用EMC2 MirrorView功能在CX240和CX120兩個存儲間建立實時備份來實現數據容災的。

4 EMC2 MirrorView實施方案及使用方法

1）EMC2 MirrorView簡介。EMC2 MirrorView是不依賴于服務器，基于并運行在EMC2磁盤陣列，以LUN為單位進行數據復制的軟件。

MirrorView有兩種工作模式：MirrorView/Synchronous可將一個源 LUN 并行地同步鏡像到兩個不同的目標中。該模式的特點是：RPO為零秒；兩個映像完全相同；陣列之間有最大距離限制；陣列之間要求高網絡帶寬；鏡像可以從一個主站點復制到一個或兩個輔助站點。

MirrorView/Asynchronous可以用于將多個存儲陣列的信息整合到一個集中的陣列中，以便于數據管理。該模式的特點是：RPO從30分鐘到數小時；鏡像數據定期更新；陣列之間無距離限制；陣列之間網絡帶寬要求不高；只能從一個主站點復制到一個輔助站點。

2）醫(yī)院系統(tǒng)拓撲圖。

3）系統(tǒng)配置及實施方案。

①主機房配置。主服務器采用兩臺IBM3850M2做雙機熱備，存儲陣列使用EMC2 CX4-240。數據鏈路使用SAN架構通過兩臺光纖交換機將服務器和存儲陣列連接，同時服務器和存儲陣列均使用雙光纖鏈路以避免任意一處的單點故障。

②容災機房配置。容災服務器采用一臺IBM3850M2，存儲陣列使用EMC2 CX4-120。數據鏈路使用SAN架構通過兩臺光纖交換機將服務器和存儲陣列連接，同時服務器和存儲陣列均使用雙光纖鏈路以避免任意一處的單點故障。

③主機房與容災機房分別位于兩棟樓，兩棟樓之間使用雙光纖鏈路進行數據傳輸避免單點鏈路故障。

④實施方案。首先在EMC2 CX4-240與EMC2 CX4-120上均安裝MirrorView功能，然后在CX4-120上創(chuàng)建出與CX4-240上需要鏡像的LUN相同大小的LUN空間，配置遠程鏡像組相關信息，同時將CX4-240和CX4-120相應的LUN添加到鏡像組中并啟用同步功能即可。整個配置還是比較簡單快捷的。

4）啟用容災系統(tǒng)。數據經過一段時間同步后關閉主存儲與主服務器以模擬主機房發(fā)生災難，測試容災系統(tǒng)可用性。由于根據我院實際情況并沒有啟用容災系統(tǒng)自動接管的功能，因此在發(fā)生災難后需要手工啟用容災系統(tǒng)。

EMC2存儲Navisphere操作界面：

①登錄容災存儲，在consistent group上選擇——Fracture。

將CX4-120上要使用的鏡像LUN所在的mirror group從consistent group中取出。

②從mirror組中移除CX4-120相應的鏡像lLUN。

③將CX4-120上剛才移出的LUN加入與容災服務器相同的storage group中，在容災服務器上重新掃描磁盤，即可訪問、使用該LUN。

④在容災服務器上啟動Oracle服務并查看其中數據。經測試容災服務器與主服務器關閉時的數據完全一致。由此可見MirroView容災系統(tǒng)是有效的，并且啟用時的操作步驟簡單快速。

5 總結

我院使用容災系統(tǒng)后，在架構上避免了原來存儲陣列的單點故障，醫(yī)院的數據安全性得到進一步提高，HIS系統(tǒng)更加安全有效。但是該方案由于是實時同步存儲陣列數據，因此無法避免由于人員誤刪除等操作導致的數據丟失問題，所以日常定時的數據備份還是必不可少的。

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[6]容災系統(tǒng)[CP/OL].http：//baike.baidu.com/view/600255.htm.endprint