大中型医疗单位高效信息化环境的构建
[摘要] 某医疗单位原服务器集群和主干网环境因使用时间长、应用频率高而频繁出现故障。为改善网络运行环境和方便病人缩短病人就诊时间，该院决定建设新型信息化综合处理平台。为使医院信息化软件在新平台环境中得到高效利用并对节余资源作持续性、可拓展化应用管理，信息化综合处理平台在搭建过程中应用了虚拟化、高速光纤主干网等先进技术；通过对实际运行状态下的随机结果进行抽样，评测结果非常理想，完全能够胜任大型医疗集团高效高速信息化处理工作的目标。
[关键词] 服务器集群；虚拟化；高速主干网；高效信息化平台；医疗行业；IBM X3650
[中图分类号]R197.34 [文献标识码] A [文章编号] 1672-5654（2015）03（c）-0086-03
在当今世界环境下，医疗行业服务的信息化是国际发展大趋势，随着IT业信息化技术的快速发展，信息化技术对医疗行业的影响也在不断加深，新信息化技术与医疗行业不断融合，传统的、单纯的医疗行为正在发生翻天覆地的变化。信息化技术平台与医疗行业的业务行为的深层次结合正在成为国内医院尤其是大中型医院信息化发展的新方向，大中型医疗单位构建一个适用于该单位的高效高速、稳定安全的信息化应用环境就成为了首要任务。
1 医疗行业信息化在国际和国内的应用现状
医疗行业信息化就是指利用电脑与网络信息传输技术对医疗电子数据库系统进行查询、交互、存储、应用等一系列相关行为的概括。按目前国际通行的医疗系统信息化标准划分，医疗信息化系统可以归结为三类：医院信息管理系统、临床信息管理系统、公共卫生信息化系统。
1.1 医疗行业信息化在国外的发展
国外医疗行业信息化建设早已走出了开发建设的初级阶段，步入了高速发展的时期，其相关技术都已经形成了统一的国际化标准。以美国为代表的医疗行业自1987年就开始了对“卫生信息传输标准”这一重要行业技术的开发和推广，通过建立一系列立法，推动医疗机构尽快走入了信息化时代。自2010年后，美国的医疗服务信息化行业呈现出了爆发式发展，以谷歌为首的IT行业开始跟美国的医疗中心联手为上百万名的社区病人建立了电子档案，对病人的健康状况进行监控，并可在远程医疗系统下对异地病人进行远程会诊，甚至可以通过网络为远在异地的病人进行手术。
1.2 医疗行业信息化在国内的发展
经过最近十几年的不断普及，我国目前绝大多数医院已经摆脱了纸张记帐的时代，开始迈进了医疗信息数字化时代。但应该看到的是还有相当一部分的医疗团体处于信息化管理系统建设的初级阶段，所实现的功能也还仅仅局限于划价收费和财务记帐系统。我国目前医疗行业的信息化建设投入程度相对于国外医疗行业来说还处于较低的水平：国内医疗行业每年对信息化建设的投入规模约占卫生机构支出的0.8%左右，而发达国家的同期投入则达到了3%～5%的水平。因此，我国医疗信息化的未来发展存在广阔空间。
2 应用实例
某医疗单位使用的医院信息化管理平台是在2003年开始建设并实施的，已使用了11年之久。期间虽经多次升级改造仍因使用年限长、应用频率高而频繁出现故障，无法完全满足现阶段医院信息化的整体要求。为改善这种情况，自2013年6月起医院决定构建一个以提高信息综合处理能力为主要目的的高效高速医疗信息化综合平台。
2.1 服务器集群的建设
任何一种信息化综合平台的处理能力都以服务器集群的运算效能为主要体现。在整体规则设计阶段，针对服务器集群的高运算速度、高稳定性要求选取了高性能CPU及大容量内存的机架式服务器组成虚拟化集群，这样既可以保证应用的稳定，同时也保证了使用中的顺畅。通过对医院日常业务的应用分析，集群在实施中将服务器分为：应用服务器部分和数据库服务器部分两类。
应用服务器部分设计为采用IBM X3650两路机架式服务器，每台服务器配置两颗Intel至强E5系列CPU，两块热插拔硬盘做Raid1保障数据安全，同时配备高性能的DDR3内存。除此之外，每台机架式服务器本身还配备两个千兆PCI-E自适应网卡，支持网卡冗余、负载均衡，从网络链路上为使用者提供了最好的I/O性能。数据库服务器部分设计为使用IBM X3850四路机架式服务器，每台服务器配置四颗Intel至强E7系列CPU，配合大容量的内存，完全可以满足数据库的要求，在性能上四路服务器处理能力远高于两路服务器，扩展性也得到了充分保障，可以保证在未来几年里因医院业务增长服务器也能根据需要得到升级。
2.2 高速主干网络的建设
在服务器集群建设的同时，医院也开始对主干传输网络进行了重新规划和布设。网络作为信息化建设的基础，其重要性不言而喻，建设一个高效稳定的网络，是提供优质服务的保证。从国际区域主干网设计的前瞻性和先进性角度考虑，选择利用业界目前最新最快的10Gb光纤网和万兆核心交换机所组成的主干网构架这种技术思路，在性能上可给予系统最强的保障。
由于医疗行业的特殊性，各客户终端需要和服务器集群之间保持实时通讯并产生大量数据交换，对主干网的稳定性及传输速率有较高要求；做为整个网络的核心配置，选对一款数据处理能力高并运行稳定的核心交换机就显得非常重要。经过研究对比决定使用模块化的万兆高性能H3C S10508-V交换机做为网络的核心交换机使用。
万兆以太网技术作为千兆以太网的技术升级版本，不再是以单纯的提高传输速度作为技术目标，它第一次提出了万兆广域以太网这个新的概念，同时也首次实现了公网与私网的融合；该款H3C万兆以太网交换机除了在以往千兆以太网交换机技术的基础上完整的支持1 000 G接口模块，更是使用了全新的系统内核设计，对交换机的体系结构做出了相应调整；通过对OSI网络模型中的数据链路层和网络层的技术更新实现了有效的带宽管理，特别是对下一代网络技术IPv6协议的支持更是做到了前瞻性的技术扩展。
在高速主干网的建设中，对全院范围内的各主要楼宇建筑间均重新布设了10 G传输能力的光纤线缆，楼层间采用了HUAWEI Quidway S23千兆交换机进行桌面中继，达到了主干网万兆传输、楼层网千兆到桌面的传输速度。PACS医学影像阅片系统也在此基础上得以实施上线，为医院的信息化建设增添了新亮点。
2.3 存储系统的建设
医疗数据的存储和安全是所有医疗信息化环节中最为重要的一个环节，在对这一环节的建设中，医院使用了EMC光纤存储系统。该套光纤存储系统可将庞大的数据资源集中存放在专业的SAN网络中，在实际应用中还具有即时扩展容量、数据存储性能高、可用性高、管理方便等诸多优点。
在对存储设备的选择中，考虑到因业务数据库需要对大量数据进行随机插入、更改、删除等OLTP操作以及需要对全表进行查询、分析等READ操作；而资源服务器则需要大并发量的数据共享访问操作，这就要求存储系统具有极高的IO事务处理能力（IOPS不低于400，000）以及硬盘高速读写性能（传输率不低于1 600 MB/s）。为了提升主机系统I/O数据的吞吐能力，实际应用中使用了8Gb光纤链路的高性能磁盘阵列柜，配置双冗余控制器，实现了负载均衡和故障切换。光纤通道磁盘阵列相对于半光纤磁盘阵列或SCSI阵列，一方面具有极高的性能，另一方面其稳定性也非常出色，且光纤磁盘阵列采用串行传输总线，抗外部信号干扰的能力很强，具有近乎无限的扩展能力。
同时配置了同步复制软件，可以实现两台存储之间的数据镜像功能，同步复制技术是最高级的数据备份技术，两台存储中的数据可以保证几乎完全一致，误差仅为分钟级，甚至秒级，实现了存储系统的高可用性。
2.4 服务器集群虚拟化管理技术的应用
2.4.1 什么是虚拟化技术、常见的虚拟化系统有哪些 虚拟化技术是指将一台或多台服务器的物理资源（physical resource）置换为逻辑资源（logical resource），通过配置资源的优先级别，即时的将服务器逻辑资源分配给最需要它们的工作应用载荷来提高效率，进而降低为每个工作量最大峰值载荷而准备的资源。
当前主流的虚拟化技术均可支持用户为虚拟机提取和划分硬件资源，并在多个操作系统环境中进行分配，在不同虚拟机之间实现彻底隔离，并为每个虚拟机提供卓越性能，同时确保整个平台的出色可用性、可靠性和安全性。目前业界较为流行的虚拟化产品主要包括VMware的vSphere、Citrix的XenServer、微软Windows Server 2008 Hyper-V和甲骨文的Oracle VM。其中VMwar的vSphere是VMware公司的一款云操作系统产品，是x86平台上市场占有率最高的虚拟化产品[1]。
2.4.2 部署VMware vSphere虚拟化系统 经过对各虚拟化系统的分析比较，最终决定采用VMware的vSphere虚拟化系统来对新服务器集群进行部置操作。按服务器集群顺序分别对各workstation端服务器安装ESX主机并安装vCenter服务器；分别对各ESX主机及vCenter服务器进行逐级逐项配置操作；完成创建虚拟机服务器、配置网卡及虚拟交换机等网络组件；设置服务器虚拟硬盘存储；群集完成配置后将ESX主机拖入群集下即完成对整个虚拟化系统的部署。
VMware vSphere虚拟化系统实施后达到了利用最简便的管理办法和最少的资本投入即可为使用它的用户提供最安全的业务保障功能。
3 高效信息化环境未来应用前景的展望
最近几年来，随着移动医疗、物联网、大数据采集、云计算、病人床边系统、远程诊疗系统、智能化医疗仪器等大量新技术的出现和普及，传统观念的医疗行业工作模式正在发生巨大的变化，这些全新的观念拓宽了医疗行业信息化的应用空间。
移动医疗通过无线局域网技术能够帮助医院等医疗机构实现医疗设备、医疗信息的高度共享和有效利用，从而达到提高效率、节省人手和提高医疗服务质量的目的。医生可以方便、自由地将电脑在病区间移动，通过无线设备迅速地扫描病人的条码，可以方便地调出患者的电子病历、快速掌握病人全部信息，方便医生根据病情变化及时开出检查、检验、治疗和其他医嘱；避免了查房后再次转抄医嘱或凭记忆补开医嘱、记录病程，造成重复工作甚至错误情况发生。结合临床用药知识库，药物配伍禁忌报警系统，医生在病人床边就能及时修正医嘱，并采用合理用药对其进行治疗，最大限度地避免了错误的发生。可以预见随着无线网络技术的更加成熟，产品性能的更加稳定，移动医疗技术在医院信息化的发展将会有更好的前景[2]。
4 结语
高速信息化综合处理平台在某医疗单位实施完成后，信息化管理部门在全院范围内按实际应用进行了综合评测。经过与前期细致的数据对比发现：网络环境性能提升约25%、系统综合故障率下降了95%、医疗效率平均提升了约3.5%、科室工作效率提升了约9.2%，在为医院节省了大量的工作时间的同时病人平均就医时间缩短了约23%，病人节省了大量的等待时间，满意率也在不断攀升。而通过应用服务器集群虚拟化技术后使得之前处于闲置运行中的服务器资源得到了饱和式利用，这些闲置资源的使用价值无形中提升了1倍以上，这就意味着医院未来可大幅减少硬件资源的投入费用；而利用其强大的DRS（分布式资源调度）技术也使得该医院不必因为实施新业务系统而再次购置价格不菲的服务器设备，缩减了对信息化平台基础设施的重复投资；同时也降低了用于维护信息化平台硬件基础设施方面的资金、人力、技术资源，为该院节省了大批可用资金。
相比往年同期，该院的收益在原来的基础上也有所增长，这也从侧面说明了新建设的高速高效信息化综合处理平台在各类大中型医疗集团运营过程中所起到的关键性作用。
[参考文献]
[1] 潘欣.服务器虚拟化技术在医院信息系统中的应用[J].中国卫生产业，2013（1）：184-185.
[2] 丁斌，刘华杰.无线网络在医院信息化的前景分析[J].中小企业管理与科技，2009（12）：244.
（收稿日期：2014-12-26）
