门诊HIS高可用方案的实践和改进

摘要：医院的发展越来越依赖医院信息系统(简称HIS-Hospital Information System)，受软硬件的可靠性和人为因素的影响，HIS又很容易出现故障，严重影响医院医疗活动的正常开展，因此医院对HIS的高可用性提出了越来越高的要求。在本院门诊HIS高可用性方案的实践过程中，积累了方案设计的经验，提出了更合理完善的方案。

关键词：医院信息系统(HIS)；高可用性方案

中图分类号：TP311文献标识码：A文章编号：1009-3044(2011)10-2429-02

1 我院门诊HIS高可用性方案的历史和现状

我院最早的HIS系统采用简单的C/S架构，只在数据库服务器上采用了双机热备的方案，这是我院最早的高可用性方案，该方案只能应付服务器端的单点故障转移，对由于网络设备引起的系统故障则没有任何意义。到2003年新的门诊系统上线时，系统采用了3层架构，在门诊服务器和客户端之间增加了中间层服务器，随着系统架构复杂程度的增加，系统出现故障的因素也在增多，为了保证系统的稳定性，门诊系统除了仍继续在数据库服务器采用双机群集的服务器热备方案外，还引入了单机收费系统，该单机系统在客户端在和服务器不能正常通讯的情况下启用，保证了不管是服务器还是网络设备故障，门诊的收费子系统仍能正常工作，对在大型故障下维持良好的门诊就医秩序发挥了重大的作用，这是本院门诊HIS高可用性方案的一次进步。随后在2007年，我院又对门诊服务器的群集方案做了升级，采用了EMC公司的VERITAS Storage Foundation，增加了容灾机房，实现了数据库服务器的异地双机热备。异地双机热备加单机收费系统，这就是目前我院的门诊HIS的高可用性方案的现状。在我院门诊系统的使用、维护过程中，我们曾经历了多次的大型系统故障，高可用性系统也多次发挥了作用，但也暴露了不足，使我们也积累了很多经验。通过对我院各阶段门诊高可用性系统的分析，使我们能够提出更为完善的解决方案。

2 门诊HIS故障原因分析及目前高可用性系统的有效程度

门诊HIS故障从系统上分，可分为软件和硬件故障。如服务器操作系统崩溃、数据库瘫痪、数据库死锁、数据库文件损坏等为软件故障；而服务器硬件故障(如磁盘、网卡等损坏)、传输介质故障(如光纤、网线等被切断)、交换机故障等为硬件故障。

从故障的影响程度来分，可分为局部故障和全局故障，如数据库表被删除、个别通讯节点故障等只影响个别子系统为局部故障；而数据库服务器不工作或核心交换机故障则造成整个系统不工作为全局故障。对于全局故障，各HIS子系统均依赖于尽快抢修服务器或网络设备，使其尽快恢复工作。如果经检查判断短时间内故障不能恢复，则只能启用备用系统。根据我们的经验，象我院这种规模的大型三甲医院，门诊系统宕机超过十分钟，门诊的就医秩序已经受到严重干扰，故系统维护人员经检查须快速判断故障源以及能否短时间内排除故障，如果确定是在用数据库服务器故障且无法马上修复，即启用热备服务器，在群集相关软硬件工作正常情况下，系统会自动切换到备用服务器，客户端会暂停工作一分钟作业，即可恢复正常。若群集部分子系统异常造成备机不能自动切换，则须维护人员进行人工切换，切换成功则系统恢复正常，门诊HIS运作几乎不受影响。以上是本院门诊高可用系统完全有效的情况。对于中间层服务器或者核心交换机故障造成的门诊客户端停机，由于没有中间层服务器群集和备用网络，只能启用门诊单机收费系统，这是本院高可用系统部分有效的情况，因为在这种情况下，只有门诊收费子系统能工作，其它包括挂号、医生诊间、药房、医技（检验、检查）、维护等等子系统都无法使用，必须恢复原始的手工方式，因此对门诊业务系统的影响还是相当大的，在过去我院出现的几次启用单机收费时，挂号处、收费处、药房等处患者排长队的情况明显加重，患者情绪激动造成纠纷的情况也有出现。因此如何完善我院的门诊高可用系统成为信息部门的一个课题。

3 门诊单机收费系统的原理及高可用性改进方案分析

简单讲，我院门诊单机收费系统就是把服务器端（包括数据库和中间层）集成到每个收费客户端，在服务器端或网络出现故障时，客户端使用本地的数据库和中间层服务来独立工作。因此单机收费系统要正常工作，本地数据库必须和服务器保持同步，在服务器等系统故障排除后，要将各单机收费数据上传回数据库服务器，才能保证服务器业务数据的完整性。目前我院是在单机客户端建立每天一次的同步门诊字典数据作业，来保证单机数据库上的数据能及时得到更新，而没有同步业务数据是考虑到同步数据量大、客户终端硬件性能限制、占用网络带宽影响正常业务等因素。因此在使用本单机收费系统时，患者资料、挂号信息须重新录入，会造成冗余数据。

基于这种设计思路，目前我院的高可用性方案是有明显缺陷的，由前文分析，本文提出以下的备选改进方案并进行分析比较，以此指导本院的门诊高可用系统完善，并请同行指正。

第一、增加备用中间层服务器，群集方式和备机（非热备）方式均可，防止由于中间层服务器单点故障引起全系统瘫痪，这个目前我院正在实施中。

第二、增加备用网络，即核心交换机和汇聚层交换机以及相关网络线路都是双链路，防止由于交换机故障引起的大面积客户端停机。对于规模较大的医院而言，这个网络线路改造的投入是比较大的，建议在核心交换机和汇聚交换机之间采用双链路，汇聚交换机以下由于影响的范围有限，可以不用双链路，或者是重点部位（如集中的收费处、药房、重点医技部门、专科等）采用网络双链路，这样可以降低备用网络设备和线路的投入。

第三、是客户端的改进，开发类似单机收费的其它单机客户端，如单机挂号、单机诊间、单机药房等模块，单机HIS子模块的增加，可以使服务器故障时受影响的业务部门数量减少，但也增加了系统的复杂度，系统开发的投入也不小，同时也增加了服务器故障恢复后单机数据上传汇总的难度，数据合并时一致性的操作很复杂。而且这也只有在只是服务器故障而网络正常、各单机系统能有效通讯的情况下各单机系统才能完全发挥原网络版系统的所有功能，一旦网络出现故障，各个单机子系统之间不能通讯，则仍然不能解决医生号源控制、患者处方传递（在诊间、收费处、医技部门、药房之间）等一系列根本问题。因此投入大量人力物力开发的极其复杂的多子模块单机系统笔者认为是不可取的。

第四、近端备用服务器方案。所谓近端备用服务器，就是在接近客户端的位置设置的备用服务器，这个接近的概念，可以理解为同一个大的物理子网，可根据医院网络的复杂程度和拓扑结构来配置。象我院有分院，可以按院区划分，再细分就是按院区内的大楼分。近端服务器集成了数据库和中间层服务器的功能，相当于把和中央机房完全一样的服务器群安装到客户端附近，这样无论是机房服务器故障还是网络故障，只要近端服务器所在的局部网络是正常的，和它联通的所有客户端就能正常工作，这样就完全可以取代目前的单机收费系统，相当于把和它联通的单机的数据库和中间层集中到近端服务器上，大大降低系统的复杂度，避免了开发更为复杂的多单机系统。同时也改进了数据库同步效率和质量，不但减少了同步的数量（从所有客户端减少到若干台近端服务器）和数据流量，还提高了同步质量（从仅同步字典数据到完整的数据库同步），更为重要的是客户端可以不受任何影响（不需使用单机版），所有的业务部门（不仅是收费系统）都能正常工作，又降低了中央服务器或网络正常后数据上传恢复一致性的难度。本方案的关键是近端服务器和中央服务器之间故障前后的数据库同步方式，一是数据库系统自带的复制或者备份恢复功能（如SQL Server的log shipping），二是使用专业公司的专用数据库复制工具（象我院已经用了VERITAS的产品，就可以用它的VERITAS Volume Replicator来实现服务器之间的数据库实时复制），这两种方案都可实现近端服务器的数据库数据滞后达到分钟级。各医院可根据本院实际情况，包括可以允许的数据丢失量和投入的资金来决定。

4 结论

综上分析，根据我院实际情况，目前我院较可行的门诊HIS高可用性改进方案是：（1）配置到大楼的多台近端服务器；（2）中央机房增加备用中间层服务器；（3）从核心到汇聚层的交换机双备份和通讯介质双链路，加上重点部门的通讯介质双链路。

相信通过以上方案的实施，我院的门诊HIS系统的高可用性会更上一个台阶，稳定性更有保证，门诊信息系统对其使用者和来院就医者也能提供更完善的服务，也能发挥更大的经济效益和社会效益。

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