云计算医疗大数据系统架构研究

1、云计算医疗大数据系统架构研究云计算医疗大数据系统架构研究1医疗大数据1.1 医疗大数据的产生随着互联网的迅速发展和不断普及，云计算和物联网等技术也快速兴起，数据正在以一个前所未有的速度累积和扩张，一个属于大数据的时代己经到来，各种研究部门以及机构都已经将目光放在大数据的问题上。大数据通常是指一些庞大的数据集，这些数据集在进行采集、管理或者处理时所消耗的时间超过可容忍时间。大数据的概念在强调数据规模和多样性的同时，也考虑到了产生和变化的速度以及确定性。大数据不单单是一项单纯的新技术，而是将引领信息技术产业的又一项颠覆性的革新技术。据相关预测，中国的大数据市场将在2012-2016年增长5倍，其中

2、，医疗卫生行业将是其中占据份额最多的行业之一。目前我国的医疗信息化建设进程不断加快，各类医疗卫生机构的信息系统以及数字医疗设备和仪器的广泛应用使医疗数据呈爆炸性增长，这些数据资源是非常有价值的医疗卫生信息，他们对疾病的诊断，治疗，研究有很大的价值，医疗费用控制。医学数据量的快速增长，使医疗卫生行业迎来了属于自己的大数据时代，对这些医疗大数据的创新性管理和应用，将给生命科学和医疗领域带来一场革命。医疗大数据主要来自于包括临床医学、疾病监控、医学研究、制药企业、费用管理、生物信息、健康管理、社交网络等方面，如何利用这些海量医疗信息来更好地为医疗行业服务己被更多的研究人员和机构所关注。大数据时代的来

3、临无疑会对我国医疗信息化建设起到巨大的推动作用，医疗大数据的相关技术将解决以往无法解决的一些难点和问题，如何利用好大数据技术并且让其充分发挥作用是今后相关科研工作者研究的重点。1.2 医疗大数据的特点医疗大数据有以下几个主要特征：1）数据巨量化每家医疗机构每天的患者都有可能拥有上万人，而每个地区可能包含上百家医疗机构以及上百万人口，这些患者的病历数据都需要至少记录60年。而随着医学的发展，各种先进的医疗仪器不断被发明，这些仪器产生的数据也十分巨大。2）服务实时性医疗大数据不同于其他大数据，一般需要进行大量的在线分析和实时处理。3）存储形式多样化医疗大数据存储的格式是多种多样的，如一些数据表、化

4、验结构等是结构化的数据，而医生的手写病历、文木、影像等为非结构化数据。4）高价值性医疗数据所蕴含的价值巨大，对各国的疾病防控、药物研发以及健康保健都有着十分巨大的作用。根据相关数据统计显示，目前的医疗行业里，一张CT普通扫描的图像文件大小就超过150MB;一个基因组序列文件包含约750MB的数据;标准病理图包含的数据量就更大，甚至接近5GB。如果将这些数据大小乘以人口基数以及人的平均寿命的话，仅仅是一个社区医院所要累积的数据量，就高达TB甚至PB数量级，而且其中还包含了各种图像、视频等非结构化的数据，而其他大型医疗机构的数据量就更加庞大。因此，如何能快速地在海量的医疗大数据中提取到有用信息正成

5、为各企业以及研究机构的战略性发展方向，通过大数据挖掘分析，得到有价值的信息，将对未来的疾病管理、控制、治疗以及研究等方而都有着非常重要的意义。2云计算2. 1云计算的定义云计算有很多的定义。下面给出一个由美国国家标准与技术研究所提出的改进定义。云计算是一种模型，它可以实现随时随地、便捷、随需应变地从可配置的计算资源共享池中获取所需的资源，资源能够快速提供并释放，使管理资源的工作量或与服务提供商的交互减小到最低限度。云计算模式有五大主要特征：1）用户可以利用任何服务提供者的现有计算资源，包括处理能力、储存空间、或是应用程序等等，而不需要人工交互。2）任何标准的联网设备可以随时随地访问这些计算资源

6、。3）服务提供者的计算资源可以被合并起来提供服务，而这些合并的资源可能分布在各地的多个数据中心。同时，供应商的计算资源可以被多个用户分享使用。这些计算声可以按需、动态地分配给用户，通常，用户也无须考虑地理位置，世界上任何地方的用户都可以使用这些计算资源。4）用户可以弹性利用这些计算资源，一个用户可以在需要时申请更多资源，而不再需要后可以释放它们。从用户角度来看，这些资源是无限的，而用户只需要为他们使用过的资源付费。5）云计算系统是一个自适应系统，它可以自动平衡负载并且优化资源的利用。用户可以监控资源的使用从而令账单透明化。2.2云计算的独特特征2.2.1云计算有五个主要特征：1）提供者不但要投

7、资建设基础设施，还要进行维护。2）基础设施供应商提供的服务会被很多用户分享。3）用户按需获得服务。4）提供的服务是弹性且可扩展的，换句话说，用户可以按需获得一个无限的,服务。5）用户只为他使用过的资源买单。6）供应商提供特定的服务质量保证。222由于计算的特殊性质，云计算还有五个主要需求：1）基础设施应该是动态的、虚拟的。即基础设施应该根据使用者不同的应用和特殊的要求采用不同的“化身”。2）当应用程序作为一项提供的服务时，应用程序的咨询也同时作为服务供应商的一部分工作。这往往不是传统供应商的鲜明特征。3）一旦应用程序被使用，供应商和用户之间需要建立起一个双向的连接，以便于处理程序中的错误以及提

8、供咨询服务。4）供应商有义务保证用户数据和程序的安全。5）由于供应商的计算机以及数据储存位置的国际性，目前没有相关法律适用于处理云计算供应商及用户相关的纠纷。2. 3按服务类型的分类云计算按照服务类型分类主要有以下三种。2.3. 1基础设施即服务（lasS）在这类服务中，供应商主要提供数据中心服务，包括计算机服务举、储存服务器、通信基础设施，用户可以在其上层部署和运行任何软件。数据中心包括安全建筑的硬件配置、不间断电力供应、空调以及不间断通信设备，用户也可以部署他们自己的应用软件和操作系统，供应商只负责提供硬件组件。由于不同的用户需要在云端安装不同的操作系统及软件，所以需要供应商根据用户需求分

9、层部署软件，仿照硬件的运行模式，这就是我们所说的虚拟化。又由于多个用户可能同时使用服务器且所使用的操作系统可能不同，这就需要服务器可以提供多个虚拟机以供用户使用，这些都由被称作超级管理程序的软件控制。lasS可以给多个独立的用户提供基础设施的共享使用。普通的lasS公司通过提供应用程序接口给用户，以便于其使用，同时lasS也可以同它的用户签订服务器级协议。最早的lasS供应商是亚马逊的EC2,其他的供应商包括Backspace和IBM等，都向用户提供满足他们需求的虚拟系统。2.3.2 平台即服务（PaaS）这一项服务是建立在lasS之上，去除掉软硬件的基础设施，这项服务提供了包括操作系统、编程

10、语言、开发环境以及开发工具等。换句话说，这项服务迎合了用户所有关于系统程序开发环境的需求，包括微软的.NET或者UNIX开发环境等等。这类服务供应商包括微软WindowsAzure,亚马逊的WebServices,IBM的SmartCloud,以及Goog1e的AppEngineo2.3.3 软件即服务(SaaS)SaaS是一种通过Internet提供软件的模式，供应商将用户需求的应用软件部署在自己的基础设施上，客户可以通过连接互联网设备进行访问，电子邮件就是S”服务的早期典范。同时还有一些第三方软件可以在云端运行以管理用户关系、纳税申报、销售管理等等，同时还有其他各种各样的常见软件，包括文字处理、电子表格以及数据库管理等等部署在云端。2.4按服务方式分类按照部署与