醫(yī)學(xué)機能實驗室無盤工作站的應(yīng)用探索

曹成珠，晏宇鵬，馬曉雨，劉 婧，蘇占海，吳 穹*

（青海大學(xué)醫(yī)學(xué)院，青海 西寧 810001）

通過基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)實驗課教學(xué)的改革，醫(yī)學(xué)機能實驗學(xué)打破了傳統(tǒng)單一的實驗教學(xué)模式，對生理學(xué)、病理生理學(xué)和藥理學(xué)的實驗內(nèi)容進行了有效融合，形成了機能實驗學(xué)課程體系。醫(yī)學(xué)機能實驗信號采集系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于各類教學(xué)單位和科研院所，基本可替代以前的刺激器、放大器、記錄儀等，在醫(yī)學(xué)機能實驗室建設(shè)過程中，應(yīng)當(dāng)充分發(fā)揮其在教學(xué)中的作用，同時采用的技術(shù)手段應(yīng)盡量減少實驗室建設(shè)成本，減少人力資源投入，提高管理效力。醫(yī)學(xué)機能實驗室無盤工作站的架設(shè)使得這些問題迎刃而解，這項技術(shù)的應(yīng)用能使傳統(tǒng)的機能實驗室在原有基礎(chǔ)上低成本升級，減少實驗人員的工作量，大大提高工作效能。

1 使用情況

目前，醫(yī)學(xué)機能實驗室計算機大部分都采用了有盤系統(tǒng)，為確保系統(tǒng)正常工作運行，需定期對設(shè)備進行維護，由于學(xué)生實驗操作頻繁，學(xué)生的電腦操作水平參差不一，加之維護過程中新舊電腦同時存在，增大了維護難度，需要大量人力、物力投入。同時，由于操作系統(tǒng)中軟件保護系統(tǒng)雖在一定程度上對操作系統(tǒng)能夠起到防護作用，可防止病毒的入侵。但是，這也在一定程度上限制了操作系統(tǒng)運行的速度，影響信號采集系統(tǒng)的運行。而且，由于硬盤保存功能缺陷，在各類醫(yī)學(xué)實驗中所記錄的數(shù)據(jù)若未及時恰當(dāng)進行保存，會導(dǎo)致實驗數(shù)據(jù)的丟失，這對于醫(yī)學(xué)實驗而言是一較大損失。醫(yī)學(xué)是一個不斷發(fā)展并進步迅速的學(xué)科，其對相關(guān)醫(yī)學(xué)實驗的要求也日新月異，機能實驗教學(xué)所要求的軟件需要不斷推陳出新，有盤系統(tǒng)所需要安裝的軟件數(shù)量巨大，這無疑對硬盤的要求越來越高，會導(dǎo)致系統(tǒng)啟動、運行速度緩慢。

2 工作原理

所謂醫(yī)學(xué)機能無盤工作站，是指在醫(yī)學(xué)機能實驗室建設(shè)的同時，要求在局域網(wǎng)內(nèi)配置一臺系統(tǒng)服務(wù)器。這臺系統(tǒng)服務(wù)器需要具備同時保障自身操作系統(tǒng)和整個醫(yī)學(xué)機能實驗無盤工作站正常運行的操作系統(tǒng)。這意味著其他客戶端無盤工作站的機箱中主板、內(nèi)存等硬件是存在的，但不存在硬盤。為保證整個機能實驗室的工作正常運行，還要求機能無盤工作站內(nèi)的網(wǎng)卡必須配置引導(dǎo)芯片。在啟動整個機能實驗室無盤工作站時，可引導(dǎo)芯片能從系統(tǒng)服務(wù)器中快速準(zhǔn)確獲取所需數(shù)據(jù)供用戶使用。簡言之，無盤工作站其實就是把主機和硬盤分離，只執(zhí)行操作不執(zhí)行存儲。通俗地說，這是一種類似于當(dāng)前網(wǎng)吧的工作站建設(shè)[1]。無盤工作站在正常工作過程中，需要先在局域網(wǎng)范圍內(nèi)確定一臺服務(wù)器，這臺服務(wù)器具備自身操作系統(tǒng)和相應(yīng)的無盤軟件管理系統(tǒng)以確保網(wǎng)絡(luò)連接通暢。當(dāng)實驗者打開計算機時，自動發(fā)送啟動信號傳送到服務(wù)器，服務(wù)器接收信息后，調(diào)取配置好的相關(guān)數(shù)據(jù)，發(fā)送啟動數(shù)據(jù)信號，由此完成相應(yīng)計算機啟動[2-3]。

3 建設(shè)優(yōu)點

3.1 節(jié)省經(jīng)費

傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)機能實驗室運用硬盤系統(tǒng)，硬盤在使用過程中需要處理大量的數(shù)據(jù)，長時間的使用下極易造成硬盤的損害。硬盤一旦受損則需要及時更新，耗費大量資金。無盤工作站意味著實驗室內(nèi)的每臺電腦不再需要獨立的硬盤和光驅(qū)，不再需要不定期地對這些硬件設(shè)施進行維修、更新和損壞更換，大大節(jié)約了實驗室的運行和建設(shè)成本[4]。

3.2 便于管理，易于維護

無盤工作站除了節(jié)省大量資金外，更為突出的優(yōu)點是其為實驗室管理人員提供了便利。便捷的實驗室維護和管理方式是機能實驗室無盤工作站的一大優(yōu)勢。工作站的服務(wù)器能夠?qū)Σ僮飨到y(tǒng)的文件和各種應(yīng)用軟件集中管理，因此僅靠實驗室內(nèi)的服務(wù)器便可完成對整個實驗室的管理和維護，無需對實驗室內(nèi)所有設(shè)備一一進行。另外，整個軟件系統(tǒng)升級也只需在服務(wù)器上配置一次，無需單獨進行，整個實驗室內(nèi)的所有設(shè)備都可以同步進行更新。同時，無盤工作站還具有還原修復(fù)功能，當(dāng)工作站受到不可預(yù)知的外來破壞而功能損傷時，可以通過其一鍵修復(fù)功能恢復(fù)原有數(shù)據(jù)，這對于醫(yī)學(xué)實驗而說是具有極大價值。

3.3 高效率工作，功能強大

無盤工作站所應(yīng)用的軟件極其豐富，實驗室內(nèi)的無盤工作站可以安裝各類常見運行軟件。無盤工作站的啟動、運行速度遠(yuǎn)快于有盤系統(tǒng)。其配置的高速磁盤列陣，具備大內(nèi)存，大緩存，高速多核CPU等，賦予其極高的響應(yīng)速度，極大地提高工作效率和工作站性能[5]。無盤工作站內(nèi)容豐富，每個工作站都共享服務(wù)、開放資源。這一優(yōu)勢提供了本校實驗室與其他高校實驗室建立友好合作與資源共享的條件。

3.4 安全性好

實驗室內(nèi)的電腦不再單獨配置硬盤，避免了因為學(xué)生不正確操作所造成的硬盤損害，不必?fù)?dān)心惡意攻擊和破壞，可實現(xiàn)實驗室的無人值守及零維護，只需要安裝殺毒軟件定期對電腦進行殺毒維護，再也不用整天手忙腳亂地Ghost硬盤了。

4 建設(shè)難點

4.1 服務(wù)器工作負(fù)荷大，要求較高

無盤工作站意味著整個實驗室大部分資源和工作的需要是由服務(wù)器承擔(dān)的，無疑增加了對服務(wù)器性能的要求和工作負(fù)荷。服務(wù)器性能的高低和運行的穩(wěn)定性是保障整個實驗室正常運行的關(guān)鍵因素。若出現(xiàn)服務(wù)器的功能障礙，整個實驗室的正常運行受到損害，將造成全局癱瘓[6]。

4.2 假死現(xiàn)象的出現(xiàn)

當(dāng)實驗室內(nèi)所有設(shè)備同時工作時，由于所有客戶端的操作均需要服務(wù)器進行支持，在出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸擁堵或系統(tǒng)程序發(fā)生障礙時，易導(dǎo)致假死現(xiàn)象的發(fā)生，所謂假死，即是系統(tǒng)操作遲緩或反應(yīng)卡頓。

4.3 高度依賴網(wǎng)絡(luò)

整個機能實驗室內(nèi)的資源的下載，系統(tǒng)的更新對于網(wǎng)絡(luò)的性能水平要求是相當(dāng)高的。并且當(dāng)實驗室內(nèi)所有設(shè)備連接服務(wù)器或是運行大型試驗所需軟件時，必定要求很高的網(wǎng)絡(luò)傳輸速度，為了保障實驗室內(nèi)所有設(shè)備穩(wěn)定工作，要求所配置的網(wǎng)絡(luò)具備很高的穩(wěn)定性，同時維持一個較高的性能[7]。

5 建設(shè)對策

5.1 投入高性能服務(wù)器

配置的服務(wù)器主板，自帶兩個穩(wěn)定的網(wǎng)卡接口；CPU是intel 至強E系列，內(nèi)存為服務(wù)器內(nèi)存，帶自我校驗（ECC或RECC），且內(nèi)存為8 GB；硬盤選用intel ssd固態(tài)硬盤（240 GB）。利用無盤軟件給硬盤區(qū)分了三個硬盤作用，分別是回寫盤、讀取盤和鏡像盤。

5.2 配置多個服務(wù)器

我們結(jié)合本校兩地辦學(xué)的實際情況，權(quán)衡學(xué)校實驗開展情況和強度，按照相應(yīng)的供需比配備一定的虛擬實驗室機房，同時提供多個服務(wù)器。多個服務(wù)器的使用可以較為均衡地分擔(dān)工作負(fù)荷，并且當(dāng)一個服務(wù)器發(fā)生故障時不會影響整個實驗室的正常工作。為了確保各個服務(wù)器使用率均衡，一般可以采用將所有服務(wù)器連接在一個中控機房中，同時各臺服務(wù)器之間進行級聯(lián)處理。

5.3 服務(wù)器的維護

為了避免服務(wù)器功能障礙造成數(shù)據(jù)丟失，可以使用數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)，在問題出現(xiàn)后及時通過備份系統(tǒng)將數(shù)據(jù)還原，避免損失。對服務(wù)器的操作運行進行嚴(yán)格管理，制定相關(guān)監(jiān)管制度，服務(wù)器上只允許安裝實驗相關(guān)軟件程序，禁止無用軟件安裝，防止加大服務(wù)器工作負(fù)荷，不允許在服務(wù)器上做與課程教學(xué)無關(guān)事情。同時需要安排專業(yè)人員對服務(wù)器進行定期檢查和維護，而且定期對服務(wù)器進行軟件升級、殺毒以保障服務(wù)器在維持其最優(yōu)性能。

5.4 解決假死現(xiàn)象

定期對交換機進行檢查與維護，保障交換器與工作站之間的正常工作，同時定期檢查設(shè)備連接處是否存在接觸不良現(xiàn)象?；旧线@一類問題是可避免和解決的。

6 醫(yī)學(xué)機能實驗室無盤工作站投入使用評價

本校醫(yī)學(xué)機能實驗室在相關(guān)經(jīng)費支持下投入建設(shè)醫(yī)學(xué)機能實驗室無盤工作站。我們在教職工和參與機能實驗室實習(xí)的學(xué)生之間進行問卷調(diào)查，調(diào)查結(jié)果顯示，在醫(yī)學(xué)機能實驗室無盤工作站的建設(shè)中教職工和學(xué)生獲益良多。

6.1 學(xué)校教職工的評價

對參與醫(yī)學(xué)機能無盤工作站使用的老師進行問卷調(diào)查，同時組織相關(guān)專家對醫(yī)學(xué)機能無盤工作站性能進行評價與評定。結(jié)果顯示大部分老師對醫(yī)學(xué)機能無盤工作站予以高度認(rèn)可，給出的優(yōu)點如下：①節(jié)省資金、每臺電腦主機都不用硬盤、節(jié)約大量資金；②易于管理，不用擔(dān)心人為隨意關(guān)機或人員破壞；③速度快，大內(nèi)存、大緩存、高速CPU，加上服務(wù)器用高速磁盤陣，所以響應(yīng)速度極高，使普通工作站性能大幅提升；④內(nèi)容豐富，每個工作站都共享服務(wù)、開放資源；⑤安全性好。

6.2 在校學(xué)生評價

組織在校學(xué)生體驗醫(yī)學(xué)機能實驗改建前后相關(guān)性能的改變，收集學(xué)生反映情況，調(diào)查顯示80%同學(xué)感受到了醫(yī)學(xué)機能無盤工作站與傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)機能實驗室存在的明顯差距，并且認(rèn)為，醫(yī)學(xué)機能無盤工作站解決了傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)機能實驗室所存在的開機慢，文件丟失等弊端，同時由于其安全性能提高，同學(xué)們也表示不必再擔(dān)心實驗過程中因為不經(jīng)意間的小錯誤對實驗室設(shè)施造成的損害。

綜上所述，醫(yī)學(xué)機能實驗室無盤工作站架設(shè)具有明顯的優(yōu)勢，便于管理易于操作，在一定程度上節(jié)省了實驗經(jīng)費，節(jié)省了人力、物力，減少了管理人員的工作量。但在建設(shè)機能實驗室無盤工作站時，其無盤工作本身的性質(zhì)也決定了其在建設(shè)落成后會存在一些缺點與不足，如服務(wù)器工作負(fù)荷大，要求較高網(wǎng)絡(luò)性能，假死現(xiàn)象出現(xiàn)等。所以，醫(yī)學(xué)院校在架設(shè)機能實驗室無盤工作站時應(yīng)該具體結(jié)合本校實際情況，全面分析，平衡利弊，切忌只看到其優(yōu)點而忽略其缺點。同時，在醫(yī)學(xué)機能實驗室無盤工作站投入使用后，針對其在運行過程中常易出現(xiàn)的問題點對點的進行分析，找到解決對策，以保障機能實驗室實驗教學(xué)工作高效能運行。