IP_SAN技术在PACS存储解决方案中的应用.doc

IP SAN技术在PACS存储解决方案中的应用一、前言随着医院信息化水平的快速发展，医院网络数据中心、特别是影像信息系统（PACS/RIS系统）的数据存储量成几何级数急剧膨胀。海量数据的存取要求数据中心应该是具有更高的数据吞吐量、更快的IO传输速率和很高的安全性能的存储区域网络(Storage Area Network, 简称SAN)。在我们的存储网络调查中，绝大部分的被调查者透露，他们计划在自己的SAN中使用光纤通道。同时我们还发现，能够完全以合理价位替代光纤通道的存储网络产品目前尚不存在。因此，使用以太网和基于IP的存储技术将成为必然之路。一方面，使用通用的网络产品来实施存储网络可以做到少花钱，网络管理人员也好找。另一方面，随着万兆级新IP存储产品的问世，将进一步拉近IP SAN与FC SAN之间的差距直至超过后者。IP存储以10倍速带宽发展，根据IDC统计，09年IP存储的主机连接数将会超过FC存储。无疑，除光纤通道外，已经成熟起来的IP存储是新建医院大容量、高性能存储系统的又一不错的选择。本文将重点介绍IP SAN在医院医学影像存档与传输系统（PACS）中的应用。二、医学影像存档与传输系统（PACS）的数据特点及存储需求分析PACS系统的存储对象主要是影像设备产生的影像文件，少则几百KB，多则几十MB。相比其他医院信息系统（如HIS）而言，PACS系统的数据呈现专用数据格式、单个文件体积大、单位时间产生的数据量大等特点。综合考虑PACS数据存储和应用系统的需求，我们总结对PACS存储的需求分析如下： 大容量存储。由于PACS系统中存放大量的医学图片资料，而且对图片的质量和精度有较高的要求，每张图片的容量从几百KB到几十MB不等，所以整个系统的存储容量非常巨大。 高速度传输。PACS系统中还涉及到图像传输，高精度、高质量图片的传输是很重要的问题。除了对网络带宽的要求外，对存储介质的速度有较高的要求，这就对图片存储介质的速度有了更高要求。 高可靠性和高稳定性。PACS系统一般是和HIS和RIS结合使用，作为医疗数字系统的关键应用，它更是需要更高的可靠性和稳定性。 高安全性。由于病人信息属于个人隐私，因此要保证数据存放的安全性，不能随意让人存取。 可扩展性。随着医疗技术的不断发展，对存储的需求量也会不断的增大，这就要求PACS所用的存储系统可以方便可靠地在线扩展。 数据迁移。存储数据需要保留一段时间，磁盘存储的价格又很昂贵，所以需要将使用频率不高的数据迁移到价格相对较便宜的磁带上。三、基于IP SAN架构的PACS存储解决方案1、基础PACS系统架构系统架构的安全稳定是PACS建设的核心单元，PACS后台的安全稳定是放射科PACS/RIS系统搭建首先要考虑的问题。金仕达卫宁推出的基于IP SAN技术的基础PACS解决方案采用了服务器集群和一体化IP存储的解决方案，在满足服务器镜像保护的同时，做到医疗数据的双备份。图表 1 基础PACS系统架构说明：l 在该方案中，两只RIS服务器组成集群架构互为备份，当一只服务器硬件故障后另一只服务器能够无间断地保证业务系统运行。两只PACS服务器组成基于Linux系统的集群架构，在满足PACS影像文件良好管理的同时，又能隔离影像设备网络与PACS网络的病毒。l 该方案中，IP存储作为核心存储设备，通过IP SAN交换机与PACS网的服务器群连接。IP SAN交换机同时配置万兆接口和多个千兆接口，其中万兆接口用于连接存储设备，千兆接口用于主机连接。l 服务器配置千兆网卡或者iSCSI HBA卡，在主机侧实现千兆集中接入，而在IP存储侧实现万兆端口汇聚。这种分层存储业务网络，不仅显著提高存储访问性能，满足更大规模的服务器接入需求，而且使存储网络布局更加合理，大大提高了可管理性。l IP存储为服务器集群提供高性能的存储访问和海量的存储空间，实现高稳定性、高可靠性的数据集中和存储资源统一管理。同时还支持可以混插高性能SAS硬盘与大容量SATA硬盘混插技术，满足不同的应用需求。l 对关键的RIS/PACS系统，可采用DiskSafe操作系统保护与恢复（DiskSafe）：使用操作系统保护与恢复技术DiskSafe，可以将RIS服务器（Windows）主机上的操作系统或数据实时复制同步到后端的IP存储上，实现对操作系统和数据的持续保护。当RIS服务器操作系统损坏或出现主机硬盘故障时，可以通过恢复光盘启动主机，连接到IP存储上进行快速数据恢复。如果用户在RIS服务器主机上配置iSCSI HBA 卡，还能够直接从IP存储中远程启动RIS服务器主机，保障业务最快在10分钟内恢复。技术，进行服务器操作系统及数据盘的映像保护，RIS/PACS系统发生故障时，保障业务最快在10分钟内恢复；l IP SAN系统具有良好的可扩展性。使用iSCSI协议的IP SAN系统支持连接服务器的方便扩展。如后期在已建立的PACS/RIS系统上增加应用服务器(如WEB服务器)都十分方便。2、三级存储PACS系统架构图表 2 三级存储PACS系统架构说明：l 该方案是在基础PACS架构上的扩展和延伸，提供存储系统更大的数据存储空间和更强的数据保护。l 该方案中，使用一台IP存储作为核心存储设备，通过IP SAN交换机与局域网多台服务器建立连接。服务器通过普通千兆网卡、iSCSI HBA卡或者万兆TOE卡接入IP SAN。同时，在近线再放置一台较在线IP存储为低端的IP存储，通过复制功能，对主IP存储上的数据进行备份。l 两台存储设备均通过连续快照保护特性，记录下数据的历史时间点状态。一旦数据发生误操作、病毒侵袭等软故障，可在几秒钟到几分钟的极短时间内快速回溯并恢复到某一历史时刻良好的状态点，提供渐变式的连续数据保护。l 另外，在PACS的第三级（即离线归档）存储解决方案中，采用虚拟磁带库（Virtual Tape Library，简称VTL）技术，有效的解决了传统磁带库的固有问题，通过用磁盘来仿真磁带，提供了更快的传输性能，更高的可靠性与更便捷的管理方式。3、异地容灾PACS系统架构图表 3 异地容灾的PACS架构说明：l 该解决方案是“三级存储架构”的扩展和延伸，为PACS系统提供良好数据保护的同时，更为跨院区的数据交换和共享提供了良好的低成本解决方案。l 该方案中，放射科PACS数据中心部署万兆级IP存储设备，提供可靠的集中存储。在医院其他楼宇或其他数据中心部署千兆级IP存储设备，采用基于IP的远程复制技术，可以直接利用已有的IP链路，将数据上传到中心站点。该解决方案具备如下特点：l 基于IP网络的异地荣灾备份中心，使楼宇间、院区间、城域网间的异地灾备不再依赖于高拥有成本的光纤解决方案。l 多个存储系统数据交换，采用领先的块增量技术。块增量技术一方面提高了广域网的数据传输效率；另一方面基于块的数据处理机制，解决了数据在院内局域网或跨院区广域网传输中存在的大量应用系统的兼容性问题，大幅度降低了广域网存储的部署难度。四、结束语利用万兆IP存储组建PACS存储系统是金仕达卫宁公司在影像存储系统解决方案上的一次尝试，但