从CHIMA 2020 大会看医院信息化建设

作者:娄辛研 发布时间:2020-11-17
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本文要点一览   

✅ 数据助力医院信息化建设

 数据的可靠性保障

✅ 存储能力备受行业认可

 满足PACS系统海量小文件高性能并发读写需求


在8月底召开的CHIMA 2020大会上,来自全国的院长、主任、专家们,不约而同的谈到一个老生常谈,却常常被带偏的话题:回归业务本质,回归技术本质。


中国互联网公司的技术实力无疑是顶尖的,国内医院信息化建设也一直期望能够达到世界先进水平。三层软件体系、B/S架构、大数据、中台、AI、5G、互联网医院、智慧医院,多个概念轮番上阵。厂商卖了,医院买了,双方各有收益。


但是,作为最终用户的医院,真的达到预期收益了吗?值得商榷。


本次CHIMA 2020大会上,有专家重申打造20年不变的 HIS 系统,有主任15年前使用PB编写的HIS系统还有信心再用5年,有院长还在讨论要避免“数据烟囱”,实现数据互联互通。


让我们反本溯源,看看医院信息化建设的根本目标吧。


医院业务的本质是什么?治病救人。


IT 信息化建设的本质是什么?保障可靠性,提高效率,降低成本,创造价值。


所以,医院信息化建设的根本目标,就是在保障可靠性的前提下,通过提高效率来提升患者满意度,并降低医院运营成本,最终创造更高的经济价值和社会价值。


如何实现这个根本目标?答案其实就在问题里面。


我们都知道,医院信息化建设有三个特点。


一是复杂性。医院信息系统复杂度之高,行业罕见。通常有上百个子系统,这些子系统之间有着千丝万缕的联系。而且,随着人民健康意识的提高、新技术的出现、国家法律法规的颁布,系统还在不停扩展。


二是海量数据。医院信息化系统生成的数据类型多,数据量巨大。遍布医院的网络设备和视频监控设备,越来越多、越来越精密的医疗检验设备和患者床边的监测设备,都意味着越来越多样化的数据,和持续增长的数据量。


三是合规。合规是医院数据管理的核心要求之一:门诊病历保存15年,住院病历保存30年,其中还涉及到电子病历、医疗影像等多个业务系统的数据。因此医院在信息化建设过程中,积累了海量的、多样化的数据。


这些数据怎么保存,怎么使用?采用什么样的数据生命周期管理策略?如何满足医疗、教学、科研、管理的需求?如何满足数据在院内院外多个平台之间、多个系统之间交互的需求?如何挖掘数据价值?等等等等,都是医院信息化建设亟需解决的问题。


当前医院信息化建设的核心,已经从传统的保障 IT 系统的可靠性和可用性,转移到了不断提高数据管理效率和数据价值挖掘效率的新目标。


所以,医院信息化建设就是在保障可靠性的前提下,通过简化 IT 基础架构、降低运维复杂度、提高运维效率,释放出更多的人力、物力资源,来聚焦医院核心业务目标,做好医疗辅助和管理辅助,为医院和社会创造更高的经济价值和社会价值。






数据的可靠性保障



对于任何一个企业级解决方案来说,可靠性无疑是最重要的要求,甚至没有之一,在医院的 IT建设中尤为如此。


前文提到的医院信息化建设的三个特点:复杂性、海量数据、合规,都要求医院必须在几十年的时间尺度上,以极高的可靠性,来保存多样的、海量的数据。这对于保存数据的存储的可靠性,提出了很高的要求。


在传统的企业级存储系统中,人们使用 RAID技术来提供数据保护。随着分布式存储的兴起,多副本和 EC纠删码,也成为分布式存储的数据保护技术。所有的数据保护技术,都是为了解决硬盘突发故障后,存储系统中保存的数据的可靠性和可用性的问题。


无论是传统存储还是分布式存储,硬盘都是被分组使用的。传统存储中的硬盘分组被称为 RAID 组,分布式存储中的硬盘分组被称为故障域。


假设硬盘的年平均故障率为1%,那么很容易就可以计算出来,在相同时间内,一个硬盘组中允许同时故障的硬盘数量越多,硬盘组发生不可用故障的几率越低。


考虑到硬盘单盘的容量越来越大,单块硬盘发生故障后,硬盘重构恢复正常的时间也越来越长。因此在一个硬盘组中支持尽可能多的冗余硬盘,也变得越来越重要。这也能够有效避免在硬盘重构过程中,硬盘组内其他硬盘突发故障导致的数据丢失风险和业务宕机风险。


下表列明了几种常见的数据保护技术在一个硬盘组内,在同一时间内,允许任意故障的硬盘数量的差异。



联想凌拓的母公司NetApp凭借强大的研发能力,在 2003年推出了自有专利技术的 RAID-DP双硬盘冗余失效保护技术;2016年针对大容量硬盘,又研发推出了RAID-TEC三硬盘冗余失效保护技术。


无需很高的存储采购成本和部署成本,RAID DP和RAID TEC数据保护技术能够在同时、任意故障1个控制器节点和最多3块硬盘的情况下,确保数据不丢失,业务不中断。


这对于任何一种存储系统而言,都已经是非常高的数据可靠性保障了。


正是由于多年来对存储系统可靠性技术的耕耘,IDC公司在2014年、2018年,先后两次为 NetApp出具了6个9 的存储可靠性保障的证明。






存储能力备受行业认可




Gartner公司也同样给予 NetApp很高的认可,已经连续十多年入围 Gartner 存储魔力象限领导者象限,在 2018、2019 年更是连续两年荣登存储魔力象限领导者象限的第一名。



在 Gartner 2017年发布的存储关键能力报告中,NetApp 在存储整合、OLTP数据库、服务器虚拟化和桌面虚拟化、数据分析、云服务全部五个业务场景的评比中,荣膺第一。



在 Gartner 2019年发布的混合闪存存储关键能力报告中,NetApp 在OLTP数据库、服务器虚拟化、桌面虚拟化、数据分析等四个业务场景的评比中,继续独占鳌头。






满足PACS系统海量小文件高性能并发读写需求




正如安全性和便利性难以两全一样,很多时候,用户也需要在存储系统的可靠性、性能、可用容量之间有所取舍,这也是为什么很多存储系统在实际部署的时候,采用 RAID5或 EC 2+1 数据保护技术的原因。


对于医院的存储系统,特别是拥有海量小文件的 PACS存储系统,这种取舍更加令人难以抉择。


随着 PACS技术的发展,患者一个部位的 PACS 影像数据有可能包含上万张几百 KB大小的灰度影像图片。无论是医生的阅片需求,还是使用了最新技术的 AI辅助读片和 PACS影像三维重建,都需要 PACS存储系统针对大量小文件提供足够高的读取性能;合规需要为 PACS数据提供数十年的可靠性存储保障;互联网医院、云胶片等新兴业务又需要 PACS数据随时在线。


因此,医院 PACS影像数据集小文件高性能访问需求、持久可靠性存储保障需求、数据始终在线等需求于一身。


首先利用NetApp存储系统内置的FlexGroup高性能 NAS 卷技术,仅使用10个控制器节点,就能够提供 NAS单一命名空间下20PB扩展容量和4000亿个文件的存储能力,平均文件大小为55KB,比较好的满足了医院 PACS 系统海量小文件业务场景下的数据读写性能问题。



再加上NetApp自有专利的RAID-DP和RAID-TEC技术,在保障数据可靠性的同时,还能够提供RAID10级别的性能。


下图通过对存储性能理事会公开发布的SPC-1v3版本SAN存储性能测试指标的分析,再次证明了 NetApp存储在严苛的SPC-1v3测试标准下,以真实交付用户的配置方案(RAIDDP+开启去重压缩等存储效率技术),整体上实现了很高的性价比。



NetApp存储对于可靠性保障的另一个方面,还体现在存储硬件升级换代的时候。


由于使用了可横向扩展的群集存储技术,NetApp在一个存储群集内可以并存多个不同型号、甚至是不同世代的存储设备,数据可以在群集内所有存储设备之间,按需在线双向流动。


在存储设备硬件更新换代的时候,只需要将新采购的存储设备加入到原有的存储群集,然后管理员简单的点击几下鼠标,老存储设备上的数据——无论是 FCSAN、iSCSI的数据,还是 NAS、对象存储协议中的数据,都能够从一台存储设备在线移动到群集内的任何一台存储设备上。由于使用存储底层协议进行数据迁移,因此数据迁移不会受到文件系统的影响,迁移效率非常高,而且也不需要前端业务系统停机。



通过实行双品牌策略,联想凌拓为中国企业提供NetApp品牌的全线产品和解决方案以及联想品牌的OEM产品组合,从数据存储、管理、迁移到保护,联想凌拓提供一站式的产品及解决方案,满足企业方方面面的需求,为市场带来包括IT基础设施、云计算、数据中心、大数据等在内的领先技术服务,让中国客户与全球企业一样,同步享受到世界一流的高性能数据管理解决方案。


(作者为联想凌拓资深技术顾问)


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