應用CAS技術助力首都某醫院PACS系統數據保護

　 某兒科研究所成立于1958年，是新中國第一家以研究兒童保健、兒科疾病為重點，兼有醫療、教學和預防任務的應用醫學研究機構。1986年附屬兒童醫院正式開院。全所現有員工910余人，其中專業技術人員占89 %，具有高級專業技術職稱的有120余人，上世紀90年代以來，研究所先后8次獲得市屬科研院所“改革與發展”一等獎，11次獲得衛生系統文明單位的稱號。
　　作為一家國內兒童保健、兒科疾病研究的權威機構，研究所在研課題97 項，其中部市級以上課題65項，其附屬醫院承擔著大量的兒科疾病的診斷治療工作。醫院信息系統（HIS）和醫療影象系統（PACS）對信息數據安全的要求越來越高，24小時在線的HIS信息系統是醫院日常運行的關鍵，其后臺的IT系統，特別是數據庫系統是支持關鍵業務運行的保證，醫院不僅要保證業務系統持續對外服務，還要保證數據的完整性。而PACS醫療影象系統所產生的大量影象數據，重要性不言而喻，不僅要確保內容不被修改，并且要隨時可供調用，還需要長期保存。后臺的IT系統如數據庫、Web服務器,郵件服務器等存放有大量重要的信息數據，因此，整個醫院的信息存儲和信息安全解決方案需要從三個方面入手。
　　第一.在線數據在服務器級做集群，利用SAN環境下盤陣大容量存儲；
　　第二.對HIS系統數據庫做自動的備份；
　　第三.對PACS產生的大量影象文件做歸檔處理。
　　構建SAN信息中心的應用環境：
（1）2套小型機
SUN 4800（Solaris 集群）：Oracle數據庫 HIS系統
（2）2套小型機
SUN 4800（Solaris 集群）：Oracle數據庫 PACS系統
（2）3套Windows2K服務器 ：OA、WEB、MAIL服務
　　HIS系統、OA、郵件等關鍵應用數據全部存儲在EMC磁盤陣列中，由 SureSave虛擬磁帶庫對在線數據、應用程序與系統文件等信息進行自動備份。PACS產生的大量影象數據存放與EMC Centera（基于內容尋址技術CAS的對固定內容數據的歸檔方案）
針對該信息中心現狀，我們提出存儲系統建設總體方案如下：
 將HIS系統和PACS系統服務器統一起來，建立存儲區域網（SAN）；
 SureSave VTL作為備份設備，建立自動數據備份系統。
 增加EMC Centera 歸檔設備，對影象文件做長期保存。
　　備份系統示意圖：

　　EMC Centera 解決方案
　　世界上第一個完整的針對固定內容的存儲解決方案
　　如今，金融服務、醫療保健和政府部門的客戶都面臨著電子固定內容急劇增長和管理法規問題，EMC Centera 被公認為是業界解決這些問題的最佳解決方案。運用EMC Centera，您能夠以低得多的成本來管理大量的固定內容。僅一個全職雇員就可以管理高達350 TB 的固定內容。Centera 滿足了您的隨機存取和同步使用要求。EMC Centera 通過極大地降低管理成本、促進數據整合和協作以及提高服務級別，為政府機構提供一個用于存檔數據的最佳存儲解決方案。政府的許多領域都可以從Centera 中受益

　　它的工作機對Centera 進行的記錄讀寫操作是通過用戶的軟件應用程序（如電子郵件存檔、報告管理或文檔管理系統）完成的。軟件應用程序使用一組特定的指令（應用編程接口）請求Centera 存儲、檢索和刪除記錄。每一個存儲在Centera 中的記錄都有兩個組件：內容和與其關聯的“內容描述符文件”(CDF)，后者直接鏈接到存儲的對象（業務記錄、電子郵件等）。從內容自身派生出的一個數字指紋是內容的定位器（內容地址）。內容描述符文件包含元數據記錄屬性（例如，創建日期、時間、格式）和對象的內容地址。內容描述符文件用于存取和管理記錄。內容描述符文件還作為存儲記錄的“目錄”或“指針”使用。在內容描述符文件中，應用程序將為每一個具體的業務記錄指定一個保留期。內容尋址的一種好處是：一個內容項只存儲一個副本。如果多人嘗試存儲同一個業務記錄，則它只在多個用戶都擁有指向此共同對象的指針時存儲一次。因此，讓多個內容描述符文件具有指向同一記錄的不同保存期是可能的。Centera 將允許在保存期終結時刪除指向記錄的指針。一旦刪除了記錄的最后一個指針，存儲的對象也隨之被刪除（也可能被切碎）。
　　有保障的內容真實性和可用性
　　存儲在Centera 中的內容在指定的整個保存期內保持為不可重寫但一直可用。某些標準規定內容需保存10 年、20 年、甚至30 年。在如此長的時間內保持內容的真實性并確保其可用性是當前的技術尚未完全解決的難題。目前市場上有1,200 多種不同的磁帶和光盤驅動器格式，可想而知，這種情況會進一步增加現有技術面臨的困難。為跟上快速變化的步伐，需要頻繁地遷移以確保向后兼容性。直到現在，解決遷移問題對于任何IT 企業來說都仍是一種需要大量手工操作的、資源密集型的任務。不管基礎硬件組件如何發展變化，Centera 的內容尋址算法和對象本身都能以不變應萬變，因而不依賴于任何材料或系統。Centera 的內容尋址、完整性檢查和保留保護能力確保了您的記錄真實而且可以存取，而不管保存期要求是什么。
　　長期保存
　　存儲在磁帶這樣的介質上的內容會隨著時間的流逝而逐漸退化和遭到損毀。這是由磨損和/或不當的存儲條件造成的。而且，因為如今大多數最終形式的內容存儲在磁帶或光盤上，所以沒有自動化的方法來定期檢查這些記錄的可讀取性或完整性。與此不同的是，Centera 解決方案納入了多種安全措施以確保您的記錄從創建之初一直到保存期終結始終保持不變。在存儲過程中，使用一種稱為“內容尋址”(CA) 的128 位散列算法對寫入Centera 的每一個記錄的質量和準確性進行了多次驗證。具有唯一性的內容地址最初在應用程序服務器上計算出來，然后在寫入磁盤介質之后再予以重新計算和確認。這一確認確保了每一項記錄都能夠準確、完整地寫入Centera 介質。通過定期根據記錄內容重新計算內容地址，Centera 能夠隨著時間的推移不間斷地確保每一項記錄的完整性和精確性。假如重新計算出的值與原始值之間有所不同，Centera 將使用內部數據再生機制進行自我修復。
　　記錄級別的管理
　　與其他存檔存儲介質不同，Centera 的受控記錄管理是在記錄級別進行的，而不是人為地限制于駐留在同一張介質盤或磁帶上的整個文件組上進行。記錄保存期是由存儲應用程序在各記錄內靈活定義的。在Cenetra 的微碼控制之下，此記錄在此指定的期限內將不可擦除。當保存期結束時，將可以刪除此記錄并重新利用其所占用的存儲空間。
　　無人操作Centera 的內容尋址，再加上自我管理、自我配置和自我修復機制，完全消除了存儲管理開銷。這一點與傳統的存儲技術有很大的區別，傳統的存儲技術需要專門的介質庫管理員和操作人員來管理文件系統或邏輯卷，接到請求時需手動安裝介質，監視介質管理，以及對頻繁出現的維護要求和機械故障提供支持。Centera 中的內容量可以大幅度增加，而IT 管理資源則可以保持不變。
Centera 持續不斷地監視系統的健康狀況。它可以自我修復，而且可以只發送與性能問題有關的報警電子郵件。這一功能既可以通過客戶的內部電子郵件系統完成，也可以通過使用OnAlert™ PC撥號到EMC服務基礎結構。
　　數據保護
　　為了給數據增加一層安全保護，對Centera 中存儲的每一項記錄可通過鏡像方式進行保護，或通過奇偶校驗來保護。不管用其中哪一種保護方式，都可以實施一種數據保護方案以防范潛在的災難。萬一某一物理存儲單元變壞或發生故障，記錄將仍保持可以存取，并且可以從鏡像副本中恢復或從奇偶校驗中重新生成
　　采用此方案的優勢：
　　采用了SAN的架構，整合了HIS系統和PACS系統，選用EMC企業級磁盤系統，配合主機的集群，使在線業務系統的可用性和運行效率大大提高。
 采用了SURESAVE虛擬磁帶庫技術，屏除了傳統磁帶庫帶來的機械故障率高、維護難度大、備份恢復效能低的缺點。
　　采用了世界領先的EMC Centera歸檔解決方案，利用Centera所具備的CAS內容尋址技術，將影象重復部分只做單一實例存儲。大大節省了歸檔存儲空間，Centera具備的強大擴充能力，也使得未來5年內醫院的業務增長得到滿足。
總結：該方案的特點，是將用戶的信息從結構上分為：固定數據（PACS影象）和數據庫數據（HIS業務），針對不同的數據類型，用戶的不同需求，分別做了處理。使其數據庫數據（HIS業務）運行在EMC企業級磁盤系統中保證業務連續性，并應用SURESAVE虛擬磁帶庫技術進行數據庫數據（HIS業務）備份。而針對固定數據（PACS影象）的數據，采用EMC Centera歸檔方案，尤其值得關注的是：Centera所具備的單一實例存儲技術，相同內容的數據只保存一份，每次歸檔將重復數據找出，建立索引，利用CAS內容尋址技術查找數據，從而使得數據空間得到釋放，大大提高了數據縮減比例，最高可達1：20倍的數據縮減，這使得用戶的總采購容量得到降低，不僅節省了投資，還減少了用電量和機房空間，達到了綠色環保的效果。