近年來在電子病歷應用水平評級要求以及醫(yī)院在不同業(yè)務間實現協同等多種因素的推動下集成平臺成為各大型醫(yī)院信息化建設中重點的項目。

本文將圍繞醫(yī)院集成平臺的資源需求以及其對 IT 基礎架構的要求展開討論并給出基于超融合架構的方案配置參考與傳統(tǒng)架構的對比分析。

超融合方案：http://www.51huadong.com/2023/crh.asp

集成平臺在醫(yī)院信息化中承擔的角色

隨著醫(yī)院信息化建設的不斷完善醫(yī)院逐步上線了 HIS、EMR、PACS、LIS 等多個業(yè)務系統(tǒng)。

由于這些業(yè)務系統(tǒng)由不同廠家開發(fā)各個系統(tǒng)擁有不同的操作系統(tǒng)、數據庫進而導致不同業(yè)務系統(tǒng)之間需求調用復雜、接口數量多且無統(tǒng)一標準、數據交互效率低下、維護困難等問題。

集成平臺的重要性在于其不僅能夠在各個系統(tǒng)之間實現統(tǒng)一集成和交互同時為數據集成提供了可能。

通過將各個系統(tǒng)產生的數據集中存儲并重新組織形成醫(yī)院的數據倉庫集成平臺為下一步數據分析創(chuàng)造條件即充分挖掘數據價值進而形成一系列數字化應用支撐智能化決策幫助醫(yī)院實現真正數字化轉型�？梢哉f集成平臺是醫(yī)院數字化轉型的重要基礎。

在部署集成平臺時醫(yī)院需要清晰了解集成平臺的架構從平臺的實際需求出發(fā)并結合醫(yī)院資源池建設的整體規(guī)劃為集成平臺選擇合適的基礎架構。

集成平臺架構簡介

醫(yī)院集成平臺的實現方案有很多種早期以接口調用集成方案為主但這種方案集成效率較低后期逐漸轉向企業(yè)服務總線ESB為主要框架。

ESB 優(yōu)勢

• 可根據客戶的請求和事件提供路由數據轉換、翻譯等服務。
• 具有快速、并行的消息處理能力。

ESB 劣勢

• 無法保證消息或服務請求的順序而醫(yī)院業(yè)務之間調用大多有嚴格處理順序要求。
• 不支持國際醫(yī)療標準不利于醫(yī)療數據上報、醫(yī)療機構之間的數據交互。

ESB 引入消息隊列軟件處理服務請求順序的問題、改造 ESB 支持醫(yī)療標準協議等方案雖然在一定程度上實現了 ESB 的優(yōu)化但存在方案極其復雜開發(fā)難度過大成本過高等問題可見在集成平臺建設中單憑 ESB 軟件是無法完全滿足業(yè)務的需求。

經過多年的發(fā)展與試錯醫(yī)院集成平臺逐步形成了以 ESB企業(yè)服務總線、IE集成引擎、ETL 工具三種技術組合而成的搭建方案。

如上圖所示集成平臺的集成工作主要包括兩個部分：應用集成和數據集成。

應用集成

應用集成主要實現各個業(yè)務系統(tǒng)之間的請求和調用由 ESB 和 IE集成引擎兩部分組成；其中 ESB 負責同步數據處理操作IE 集成引擎負責異步數據處理。

• ESB 充分發(fā)揮并行處理優(yōu)勢實時、高效地處理系統(tǒng)之間的請求。
• IE 集成引擎支持以 HL7、CDA 等國際醫(yī)療標準協議交互提供消息異步處理機制解決重視次序的服務調用需求。

國內集成平臺常用的集成引擎方案如下表所示。可以看出國內的集成平臺廠商大多采用國外成熟的 ESB 企業(yè)服務總線產品/集成引擎產品。

常見 ESB/集成引擎 產品的系統(tǒng)要求和數據庫支持情況如下：

數據集成

數據集成主要任務是將醫(yī)院各個系統(tǒng)所產生的數據集中清洗并以新的組織結構進行存儲形成醫(yī)院數據倉庫以便后續(xù)對數據進行分析挖掘和利用。

ETL 工具

ETL 是 extract-transform-load 三個數據處理過程的縮寫：

• 數據抽取Extract：連接各個業(yè)務系統(tǒng)數據庫抽取數據庫日志和事務數據。
• 數據轉換Transform：抽取數據后對數據進行驗證、清洗、根據規(guī)則執(zhí)行轉換。
• 數據加載Load：將處理好的數據加載到目標數據庫。

理論上 ETL 工具可從生產業(yè)務系統(tǒng)的數據庫直接抽取數據并轉換數據但這種方式會對生產數據庫帶來較大壓力直接影響業(yè)務系統(tǒng)響應速度。為了解決這個問題 ETL 過程會先將數據完封不動地抽取到中間數據庫臨時庫數據轉換、數據加載都會發(fā)生在臨時庫中以最大程度上降低對生產數據庫的影響。

集成平臺對基礎架構帶來的需求變化

集成平臺的角色多資源需求量大

通常情況下建設集成平臺大約涉及 40-80 個服務器角色其原因主要在于：

以 ESB 軟件為例它包含應用和數據庫兩種角色；部分大型三甲醫(yī)院甚至將集成平臺接口服務器應用角色拆分成多臺以避免過分集中帶來的風險在這種情況下ESB 可能會涉及 4-10 個服務器角色。

ETL 相對更加復雜包含 ETL 工具服務器中間數據庫服務器通常運行 mysql 數據庫、目標庫服務器等因此ETL 可能會涉及 6-12 個服務器角色。

同時集成平臺生產環(huán)境的各個角色必需考慮冗余高可用設計而且需要有對應的開發(fā)和測試環(huán)境。

可靠性要求高

以往各個業(yè)務系統(tǒng)相對獨立但引入集成平臺后所有系統(tǒng)之間的調用都依賴集成平臺；一旦發(fā)生宕機所有業(yè)務都有可能受到影響風險極大因此集成平臺對于基礎架構的可靠性要求非常高。

性能要求高

大型三甲醫(yī)院集成平臺平均每天需要處理 9000 萬條消息要求峰值處理能力需達到 1000 TPS存儲性能不足容易導致整個業(yè)務系統(tǒng)卡頓嚴重情況下甚至會宕機因此非常考驗基礎架構 IO 吞吐能力。

需求變化劇烈

以往醫(yī)院其他業(yè)務上線后軟件開發(fā)、調試工作量和頻次較低；但集成平臺以及數字化應用的引入則涉及大量、持續(xù)的開發(fā)、測試任務；傳統(tǒng)基礎架構的資源擴展動輒需要數月進行規(guī)劃和部署無法滿足平臺的敏捷性要求。

為集成平臺選擇更合適的基礎架構

傳統(tǒng)架構部署問題凸顯

采用物理服務器部署需要新購數十臺甚至上百臺服務器明顯增加風險與壓力。

• 服務器硬件采購成本壓力大：80 臺服務器采購成本需要數百萬人民幣同時硬件維保的費用也相應提高但每臺服務器資源的實際利用率卻非常低。
• 機房管理風險增大：很多醫(yī)院機房空間非常有限新增大量的物理服務器可能會使得機房變得擁擠不堪制冷和 UPS 有可能無法滿足需求進而為機房管理帶來較大的風險。
• 集中式 SAN 存儲擴展成本高：部分醫(yī)院采用服務器虛擬化+集中式 SAN 存儲的架構運行集成平臺雖然可以解決物理服務器的一些問題但共享 SAN 存儲的問題則愈發(fā)凸顯。很多大型醫(yī)院選擇全閃 SAN 存儲作為主存儲并為了保證存儲高可用配置了雙活存儲功能其使用成本超過 10萬元/TB ；而集成平臺對于存儲資源需求較大完全依賴 SAN 存儲則難以滿足平臺的持續(xù)擴展的需求。

超融合是更理想的基礎架構

超融合是新型的“多合一”基礎架構

超融合架構將服務虛擬化、服務器、存儲多種設備和元素融為一體以軟件為核心使用標準商用硬件替代昂貴的專用硬件解決了傳統(tǒng)架構管理復雜、難以擴展等問題。

靈活可擴展的基礎架構

超融合基礎架構采用分布式技術資源擴展不受限于單臺服務器的硬件配置可通過擴大服務器集群規(guī)模持續(xù)獲得資源拓展和性能提升。

SmartX 超融合解決方案

方案架構

理論上超融合平臺可承載集成平臺所有角色但由于部分醫(yī)院用戶仍希望將核心系統(tǒng)的數據庫部署傳統(tǒng)架構如集成平臺的 CDR 數據庫為了滿足用戶的需求SmartX 提供兩種架構綜合部署的解決方案。

• 超融合軟件基于 SmartX 分布式存儲 ZBS并與大型醫(yī)院客戶熟悉的 VMware 虛擬化融合部署。
• 以兩臺物理服務器和 SAN 存儲組建 Oracle RAC 數據庫集群運行 CDR 數據庫。
• SmartX 超融合平臺運行集成平臺其他所有角色包括 ESB、ETL、IE、中間庫等角色。
• SmartX 超融合平臺同時可承載多個核心業(yè)務系統(tǒng)數據庫的備機Oracle DG 備庫/MS SQL Server 備用庫。

方案配置

超融合架構與傳統(tǒng)架構實施對比

方案價值

優(yōu)異的性價比打造集成平臺基礎架構

• 超融合架構極大提高部署密度只需不到傳統(tǒng)方案 1/10 的物理服務器數量即可滿足部署要求大幅減少機房空間浪費。
• SmartX Halo 一體機支持基于 NVMe 全閃超融合集群性能卓越單節(jié)點處理能力超過 10000+TPS 可滿足大型三甲醫(yī)院集成平臺高峰消息處理能力要求。

全面提升平臺可靠性

• 系統(tǒng)集群內提供數據副本冗余同時節(jié)點故障可自動遷移虛擬機到其他節(jié)點進行恢復提升了集成平臺整體可用性水平。
• SMTX OS 支持雙活集群、遠程容災全面滿足電子病歷5級容災備份的RTO和RPO要求。

簡單敏捷

• 方案架構簡單無需維護復雜的存儲硬件和存儲網絡。
• 平臺擴展便利可按需投入持續(xù)擴展資源池。
• 大幅縮短業(yè)務交付時間提升業(yè)務敏捷性。

綜上所述超融合架構承載集成平臺相較傳統(tǒng)架構具備高可靠、高性能、簡單敏捷等多種優(yōu)勢將會成為醫(yī)院集成平臺基礎架構選型的一個不可忽略的選項。

針對醫(yī)療行業(yè)信息化建設與 IT 轉型SmartX《醫(yī)療行業(yè)超融合基礎架構解決方案白皮書》圍繞醫(yī)院信息化建設國家政策要求、大中小型醫(yī)院業(yè)務特點、以及其基于超融合基礎架構的 IT 轉型方案等多個維度進行了詳盡闡述。

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