医院小型数据中心的升级实例

杨霜英，于京杰

南京军区南京总医院信息科， 南京 210002

医院小型数据中心的升级实例

杨霜英，于京杰

南京军区南京总医院信息科， 南京 210002

针对南京军区南京总医院信息系统中小型数据中心升级的实际情况,详细介绍了数据中心的升级方案、系统结构、主要技术特点及实施过程，以期为其他医院在对数据中心进行升级时提供有益的参考。

数据中心；数据库；数据迁移；系统容灾

南京军区南京总医院全军肾脏病研究所信息系统主要包括：门诊电子病历系统、血透电子病历系统、腹膜透析电子病历系统、病区电子病历系统、临床专科数据分析系统、电子病历专病模板等系统。由于现有设备运行时间较长，故障率明显增高，从而影响信息系统数据中心的运行稳定性和数据安全性[1]。另一方面，随着医疗业务对信息系统的依赖和需求越来越高，对系统资源也提出了更高的要求。原有信息系统的数据中心在硬件和配置上已无法满足未来业务发展需要，迫切需要对信息系统中数据中心进行升级。

医院为满足未来可预见的业务发展，以及解决目前医院信息系统中确实存在的软、硬件风险，提高业务系统的性能和增强业务系统的扩展性[2]，于2013年对该研究所原有数据中心的软、硬件平台进行了系统升级。在升级过程中，将原有系统资源设备作为容灾备份，建设了完善的系统软、硬件平台，有效保证了信息系统中数据中心的运行稳定性和数据安全性。

该文针对医院信息系统的小型数据中心升级的实际情况,详细介绍了数据中心的升级方案、系统结构、主要技术特点及实施过程，以期为其他拟升级信息系统数据中心的医院提供参考。

1 升级前的状况

医院信息系统的小型数据中心在系统升级前主要存在以下问题：

1.1 硬件故障率高

原有设备已过保，故障率明显增高，影响数据中心运行的稳定性和数据的安全性。

1.2 架构设计上存在缺陷

原先对于服务器及存储的架构设计存在单点故障问题。出现故障时，恢复时间长，且无法保证数据恢复的完整性。

1.3 存储空间使用受限

存储空间使用已过半，数据库归档使用每天增长；在后期应用软件的部分升级中，会采用大量XML方式存储，明显增加数据空间的使用量；原柜体槽位已配满，无法在原存储设备上扩容磁盘。

1.4 服务器内存和CPU使用率高

自2002年以来，软件功能采取了较多业务功能的定制开发和管理功能开发，大幅增加了数据库服务器的使用率。在高峰期间，部分应用系统资源的CPU负荷率已接近100%。

1.5 接口数据交换效率低

系统接口程序大多采用了早期直连接口程序方式，大规模数据交换时效率低、稳定性差。若采用现在主流的WebService方式需要配备更好的硬件资源，而目前的设备无法满足新的要求。

2 升级后的系统结构

系统升级前，数据中心的原有系统结构如图1所示。该结构对于服务器及存储架构在设计上存在单点故障问题。当出现故障时，恢复时间长，且无法保证数据恢复的完整性。

图1 原有系统的架构

在充分考虑现有硬件系统条件的基础上，借鉴目前主流技术来设计升级系统[3-4]，所提出升级系统的架构如图2所示。

图2 升级后数据中心的系统架构

系统架构的升级主要为以下几个方面：

①增加了两台高性能IBM小型机P710作为数据库服务器，实现HA 架构，代替原有刀片小机；

②增加4台IBM X3650服务器作为应用服务器，并采用虚拟化方式部署，组建虚拟化应用服务器集群，实现应用服务器资源动态分配和高可用性；

③原有刀片小机实现数据库服务器容灾，用于支撑查询统计业务，利用第三方程序进行数据库跨版本数据同步；

④增加一台IBM V7000作为核心数据存储服务器，原DS4700机作为数据容灾；

⑤增加两台光纤交换机，实现数据链路冗余。

3 升级技术方案的选择原则

升级技术方案的选择必须建立在对整个系统软硬件环境以及业务系统的各个环节具体分析基础之上。方案的选择策略是必须满足业务操作可以容忍的停机时间,并重点考虑整个系统数据的完整性、安全性和平滑性，选择成熟和稳妥的技术方案，尽可能减少对生产系统的影响[5-6]。尤其在数据迁移时，重点要考虑数据一致性问题，需要定制严格的数据转储方案，描述数据之间的逻辑关系,并且需要在迁移后进行严格的数据校验。考虑到整个系统数据并不是十分庞大复杂，但也具有一定的迁移难度和灵活性。综合以上因素考虑，最终选择完全自主开发程序进行迁移方式,采用JAVA语言编写程序,根据业务需要组建软件。此方式完全依赖于应用软件自身，可以做到按日期，按患者就诊将所有应用数据转移到目标数据库中。首先，在不停机情况下按照日期将基本不变的历史数据迁移到目标服务器中；然后，在系统停机情况下，将正在使用的一周内的所有实时数据迁移到目标服务器中,整个迁移时间不超过4 h。

4 相关的系统升级技术

数据中心升级是一个系统化过程，主要相关技术如下：

4.1 数据库迁移技术

将数据库服务器的操作系统版本由IBM AIX 5升级至AIX 6,数据库版本由Oracle 9i升级至Oracle 11G[4]。由于应用数据库表结构中采用了大量LONG等大字段类型字段，若采用传统的数据库升级会对字段类型进行改变，应用程序需要修改。故应采用数据库迁移技术编写数据迁移程序，实现数据的安全迁移。主要包括应用程序分析、表结构分析、程序开发及迁移测试及正式迁移等过程。

4.2 应用服务器迁移技术

原应用服务器的操作系统为Windows 2003企业版，中间件为WAS 6.0。原应用服务器是按照功能进行划分，如住院、门诊、接口，等，不能够充分使用服务器的资源。升级后，采用了虚拟化应用服务器部署及软负载均衡的工作方式，实现了应用资源的动态平衡和最大化利用，但这需要对部分应用程序进行修改及对中间件WAS 6.0进行升级[7]。

4.3 数据库容灾技术

为充分利用原有硬件设备，提高数据的安全性，在原数据库服务器及应用服务器迁移后，对原有刀片小机进行操作系统的安装、数据库安装及HA配置。对于数据库的双机配置，应采用数据容灾技术，制定同步策略，并编写数据同步程序。容灾数据库建立后，还应根据实际需求，实现部分数据的查询分离。

5 系统升级的实施过程

系统升级的实施过程主要包括：数据迁移、应用系统修改及测试、数据容灾系统程序开发及测试、应用系统容灾及负载均衡，等。

5.1 数据迁移

在数据库服务器升级过程中，数据迁移和切换至关重要，将数据从旧数据库迁移到新数据库的过程中必须保证数据的安全、无损及完整，决不允许丢失和损坏。由于医院业务系统具有7×24 h不中断的特点，要求服务器因升级而停用的时间越短越好。为了使迁移对医院医疗活动影响的最小化，首先应深入分析和全面考量信息系统的数据结构及数据关系后再进行数据迁移[8]。数据迁移过程如图3所示。

图3 数据迁移过程示意图

数据迁移主要包括以下工作流程:

①安装Oracle11g数据库。

②数据库迁移前准备以及制定迁移计划。用移植工具进行数据库结构比较，并根据比较的结果修改数据库结构；用移植工具维护源数据库和目标数据库之间表的对应关系。设定住院基础数据同步的相关配置。

③迁移程序编写。查看数据库表结构；根据表结构列出相关业务表；编写迁移数据的程序；安装测试数据库，然后进行数据迁移测试；根据测试结果再次进行修改程序；测试无误后，将程序进行封装打包。

④数据库迁移测试及优化。数据迁移工具调试完成及迁移配置工作完成后，测试一下同步这些数据需要多长时间，同时针对性地进行迁移性能优化工作，即将基础数据及大量历史数据进行迁移，并进行优化。

⑤系统运行以及跟踪处理。验证系统在新数据库中是否正常运行，并进行数据库的优化工作。

5.2 应用系统修改及测试

数据库进行升级及迁移后，为保证应用系统正常运行，必须要处理跨版本后大字段及JDBC驱动升级后引发的问题。要对应用系统(包括门诊系统、住院系统、检验系统、血透系统、接口系统、科内检查系统、模板应用等其他系统)进行详细地测试和修改，在没有问题的情况下逐步迁移所有应用系统，并继续跟踪系统，对发现的问题进行及时修改。

5.3 数据容灾系统程序开发及测试

原服务器作为容灾以及OLAP计算的服务器，升级后的数据需同步到容灾服务器。由于两个数据库是同种但不同版本，需开发数据容灾系统程序来实现数据库的同步，保证医院数据的完整性。应对容灾程序的性能及稳定性进行测试，进行数据同步性测试，完善后启用数据容灾。在数据容灾系统程序中，可创建一个程序触发器，加入服务器任务计划，在每天晚上12点开始程序同步工作，这样既可满足数据的同步，又不影响系统的正常使用。

5.4 应用系统容灾及负载均衡

数据库升级后，为提高现有系统的稳定性，需调整应用系统的负载均衡分配，可将住院、门诊、血透、检验系统进行虚拟化，建立统一的负载均衡系统，以保证系统未来可以多路容灾。对于原有的数据库，可以将对大数据量的OLAP类型的统计及数据分析工作转移到该服务器上，以避免因为数据的不断增大而影响业务系统的运行。

医院小型数据中心的升级是一项复杂而细致的工程，它具有跨平台、跨数据库版本、大数据量、对停机时间及数据准确性要求高等特点。

医院小型数据中心升级后，优化了原有系统架构，实现了存储扩容，提高了系统性能。而且由于全面升级了操作系统及数据库版本，实现了数据及应用的容灾，极大地提高了数据库的使用性能和系统的安全稳定性。

半年多的实际应用表明,软硬件系统整体升级改造后,整个系统的性能得到了很大的改善，高峰时期争用资源的情况得到了很好地解决，为医护人员提供了更好的操作平台，客户端应用程序的响应速度显著提高，特别是对于以前响应较慢的前台工作站系统和需要进行大量查询和大量计算的复杂业务，效果更为明显。

实践证明,该系统的升级流程具有普遍性及通用性,符合医疗信息化技术发展的要求,具有较高的实用性和推广价值。

[1]李世川.信息系统数据库升级方法研究及实现[J].医疗卫生装备,2012,33(1):51-53

[2]袁磊,刘宏生,王淮龙.医院信息系统数据迁移的实现[J].中国医疗前沿,2009,4(22):123-124

[3]绍维忠,杨芙清.面向对象的系统分析[M].北京：清华大学出版社，2006:25-70

[4]钱慎一.Oracle 11g从入门到精通[M].北京:中国水利水电出版社，2009:54-134

[5]欧应栗,冉坤.异构数据库数据迁移的研究与实现[J].现代计算机,2014,(2):56-59

[6]于红彬.异构数据迁移方法研究[J].电脑知识与技术,2013,9(23):5217-5218

[7]罗林球,孟琦,李晓.异构数据库迁移的设计和实现[J].计算机应用研究,2006,12(1)：233-238

[8]刁兴春,严浩,丁鲲.异构数据转换关键技术的实现[J].计算机工程,2008，34(17)：42-43

An example of upgrading of hospital small-data center

YangShuangying,YuJingjie

DepartmentofInformatics,NanjingGeneralHospitalofNanjingMilitaryCommandofPLA,Nanjing210002,China

Based on the actual situation of the upgrading of small-data center of Nanjing General Hospital of Nanjing Military Command of PLA, the paper introduces the upgrading scheme, system structure, main technological features and the implementation process of the data center in order to provide useful reference for other hospitals' upgrading of their data centers.

data center; database; data migration; disaster recovery system

2014-12-23

杨霜英(1965-)，女，江苏江阴人，本科，高级工程师，主要研究方向：医院信息化建设、管理与应用。

R-058；G434

A

1004-5287(2015)03-0302-03

：10.13566/j.cnki.cmet.cn61-1317/g4.201503018