前言：智慧医疗的一切应用，都离不开数据的存储、调用与分析。随着数字化转型的提速，医疗数据正在不断变“大”，处理要求正不断变“快”，核心业务支撑系统压力日趋突出，种类繁多的业务系统需要不间断应用，时刻挑战着数据中心的基础设施。一些早年还能够“健康”运行的数据库环境，在这些越来越大的挑战和压力下出现了一些“症状”...
随着我国医疗卫生体制的深化改革，为进一步实现新医改 “四梁八柱”中对医疗信息化保障的建设要求，提升效率和医疗水平，国内医疗机构纷纷开始依托技术创新，加大研发投入和力度，推动多种新技术、新手段在医疗卫生信息化领域的应用，持续助力智慧医疗建设。
当前医疗机构的核心业务系统包括医疗管理信息系统（以下简称HIS）、医疗影像管理信息系统（以下简称PACS）、医疗检验管理信息系统（以下简称LIS）、电子病历系统（以下简称EMR）等等。这些核心医疗支撑系统由于技术支持厂家不同，建设时期不同，导致医疗机构数据中心业务支撑环境复杂，软硬件种类繁多，甚至各核心医疗业务支撑数据库系统就有Oracle、MySQL、DB2、SQLserver等等，对实现前端医疗支撑业务的高稳定性与高性能的目标，提出了更高的要求。
甚至一些早年还能够完全“健康”运行的数据中心存储，就在这些越来越大的挑战和压力下出现了一些“症状”...
“症”状一：多业务系统要求高
医院HIS系统侧重管理和收费，同时提供与专业系统数据交互的接口。LIS系统和PACS系统作为专业性很强的信息系统，则侧重与医疗设备的通讯，完成检验数据和影像数据的存储、统计、分析等功能。
国内各医疗核心业务在交易和数据读写等方面对并发性能要求极高，而且各医疗核心业务支撑系统业务高峰期均有各自不同的时间段和数据存储访问特点。
上图为某三甲医院医疗管理信息系统（HIS）业务流程图，就由两台普通X86服务器和集中存储的传统架构来承载，无法满足当前复杂业务环境下对高并发数据访问性能和稳定性要求。
“症”状二：运维压力大
某三甲医院医疗信息管理系统（HIS）核心数据库融合前属性及性能指标：
随着数字化转型的提速，医疗数据正在不断变“大”，彩超、X光片、CT扫描、电子病历……种类繁多的医疗数据时刻挑战着数据中心的存储设施。
就诊高峰期，医疗机构压力高居不下，对传统架构承载的核心医疗业务支撑系统和后端运维人员都是一次次的考验。然而医疗机构信息中心并非专业的IT公司，运维人员除了全部精力都在应付医疗数据信息修改、查询方面，另外面对不同业务系统运维所需的技术能力要求也是处于比较尴尬的地位。
医疗机构信息中心各医疗业务支撑系统若是采用单一的Oracle数据库环境进行资源池化整合，相对简单。但实际上要面临的是同时存在Oracle、MySql、DB2甚至还有SQLserver等数量庞杂的异构数据库系统和不同物理服务器或虚拟化环境的数据库系统。显然，不论是IT主管还是信息中心的运维小哥，面临的压力和挑战远不止从头安装部署一套数据库那么简单……
医院“症状”分析
某大型三级甲等医院，现有职工1900多人，医生700多人，床位2000多张，平均日门诊量5000多人次，高峰时达7000多人。
在如此就诊压力下，在不影响前端医疗正常应用的前提下，对后端数据库实现异构数据库融合平台化、资源池化管理，异构数据库统一智能化监控管理的需求可谓困难重重。
难点一：数据库硬件平台繁杂
传统的数据库IT架构，底层的硬件支撑可能存在x86物理机、虚拟化平台、AIX小机、刀片服务器，且存在于不同的机房。难以保证硬件满足数据库服务的资源合理且有效，并带来极高的运营成本和运维难度。
难点二：数据库类型版本多
处于不同建设时期满足不同应用需求的数据库系统导致医疗机构信息中心数据库种类和结构也很复杂，如Oracle DG高可用、RAC集群，MySQL的单实例、中间件等等。由于企事业单位数据中心IT建设的局限性， 导致运维人员难以分配的数据库资源合理且有效并确保各类型数据库的高可用性。
难点三：数据库升级部署局限较大
传统的数据库部署方式，往往没有统一的标准规范，早期的安装部署阶段没有规划好其所依赖的网络、存储、操作系统等环境，在安装的时候没有遵循必要的规范、合理的参数配置，都可能在投入生产后，出现各种问题（如内存参数设置不合理、软件安装目录过小等），导致影响到业务系统的稳定运行。
难点四：数据库高可用数据安全性难以保障
传统的数据库部署方式，往往没有统一的标准规范，早期的安装部署阶段没有规划好其所依赖的网络、存储、操作系统等环境，在安装的时候没有遵循必要的规范、合理的参数配置，都可能在投入生产后，出现各种问题（如内存参数设置不合理、软件安装目录过小等），导致影响到业务系统的稳定运行。
难点五：数据库故障频发故障定位较难
医疗机构信息中心复杂的数据库应用环境，导致无法及时的监控和管理到各类型数据库运行的检测数据。出现较复杂的数据库故障，无法及时进行故障定位，处理问题最终还是靠手工命令执行，难以真正做到自动化智能化的运维。这些都会增加问题总体的解决耗时，业务受影响或中断的时间长，连续运行能力差。
医疗机构信息中心的运维小哥一己之力显然无法面对这么多的痛点难点，甚至联合整个运维团队，也需要耗费大量的精力。而天玑科技PBData-K的出现，逐一击破上述五大难题，整合数据库资源并统一管理运维，致力于成为医疗机构信息中心构建高性能异构数据库私有云私云平台时得力助手。
一剂良方：天玑科技解决方案
PBData-K 高性能异构数据库私有云平台是天玑数据为整合多种类型数据库运行环境设计的高性能异构数据库私有云解决方案。
PBData-K 通过对物理资源进行管理、分配，将单台物理机划分为拥有独立资源的云分区，每个云分区可以运行独立的数据库，通过分区技术提高企业物理资源利用率的同时，又保证数据库之间不会互相影响；PBData-K 采用分布式存储技术、基于 IB 网络的 RDMA 存储直接访问技术、IO 隔离技术、资源分配隔离技术等为云分区提供极致性能保障；PBData-K 提供预定义的数据库模板，支持一键快速完成数据库的创建，帮助企业完成快速业务上线运行；PBData-K 提供统一异构数据库统一监控管理平台，极大简化企业运维。
下面我们看看已经采用天玑科技PBData-K高性能异构数据库私有云平台进行医疗机构信息中心数据库整合后的运维小哥是如何拯救他们于“水火”的吧。
成效一：异构数据库统一平台化运行
将原来分散在各处的核心医疗业务支撑数据库系统，统一迁移至同一个数据库云平台运行，将替换下来的设备进行科学的分类部署，实现了医疗机构核心业务系统两地三中心的系统容灾备份的业务支撑模式。
并对个别有大量查询需求的医疗业务系统进行读写分离的业务处理方式，有效缓解了核心数据库系统的访问压力。在有效提升系统稳定性和数据安全性的同时有效降低了某医疗机构信息中心的系统复杂程度和信息系统的建设投资。例如主信息中心机房由改造前四十多个标准机柜的设备降低到改造后的十几个标准机柜设备，不仅节约了宝贵的空间还大大节约了每年总体电费、新风制冷设备、放火消防设备的投入。
成效二：高性能的异构数据库统一资源池化管理
异构数据库私有云平台采用分区技术将云平台内的物理服务器划分为多个拥有独立资源的逻辑分区。
通过预留 CPU、内存资源给平台内的不同核心医疗业务系统数据库使用，保证核心医疗业务数据库分区与平台之间不发生资源争用；
并以 CPU 核心为单位进行资源管理分配管理，在各异构数据库软件层保证分区独享分配的 CPU 资源，避免 CPU 争用导致性能下降；
内存预分配策略，一次分配给用户申请的内存量，即使在业务高峰也可保证每个分区拥有足够的资源，同时避免了内存换入换出引起的性能损耗；
CPU、内存优先遵循 NUMA 规则，划分资源时优先划分 CPU 的本地内存资源给分区使用，避免内存访问跨 CPU。
另外为了适应某医疗机构不同访问特定的核心业务支撑系统，统一数据库云平台还采用I/O隔离技术实现卷级 QoS，避免多数据库之间的存储资源争用，有效的保证了异构数据库服务间的关键业务服务质量。为了确保数据库云平台的高性能和有效应对不同时期前端就诊压力，异构数据库私有云平台采用 SR-IOV 技术，将一个单一的 PCIE 设备作为多个独立的设备使用。每个云分区可以获得至少一个 VF 作为网卡设备，能够获得与物理网卡媲美的性能；存储与计算之间采用 IB 网络互连，云分区可通过基于 IB 的 RDMA 协议访问存储资源，避免了系统层或传统虚拟化层 IO 性能消耗，计算端无内存COPY 的开销。确保了异构数据库云平台的高性能。
成效三：异构数据库云平台的高稳定性
异构数据库私有云平台是一整套异构数据库运行系统，内部采用全冗余架构和多活透明切换技术设计。在数据库集群系统级运行可靠性方面与小型机的数据库集群相当。在数据安全方面，PBdata-K提供了存储节点级别的容错能力，生产数据可支持多副本冗余（如2副本、3副本），可靠性远超传统RAID。PBdata-K通过内部服务可迅速捕获到节点或磁盘故障信息，并在其他节点空闲空间中修复冗余度降低的所有Object区块，同时维护哈希环对应的OSD节点变化。故障修复速度远超过传统磁盘阵列设备，从而极大缩短数据风险窗口。在磁盘数量充足的系统中，故障修复速度可以超过1GB/s（即3.6TB/小时）。
下表以某大型三甲医院业务较复杂的医疗信息管理系统（HIS）业务数据库为例， HIS业务数据库在高性能异构数据库私有云平台高峰期运行性能对比数据：
成效四：多类型的异构数据库统一监控管理能力
异构数据库私有云平台支持异构数据库统一管理。即通过一套图形化的数据库监控管理系统，统一监控管理数据库私有云平台内的多类型数据库的监控管理及日常运维操作，有效降低运维人员的工作强度和运维技术难度。并能够对私有云平台内的硬件资源、存储资源、计算资源、多种类型数据库统一监控告警的管理平台，无需多平台之间进行切换，降低运维复杂性、极大提升工作效率。例如Oracle数据库所涉及的Oracle RAC、Oracle singlealone server、Oracle 单实例等等日常部署操作均可在统一的图形化的监控管理界面内远程操作完成。
该大型三甲医疗机构采用天玑科技PBData-K高性能异构数据库私有云平台解决方案构建核心医疗异构数据库统一数据服务平台，替换原有传统架构服务器双机+集中存储的封闭数据库传统架构，产生如下显著效益：
效益1：异构数据库整合
实现智能运维提升运维效率，提高医院核心数据库系统安全稳定；
效益2：高性能异构数据库平台
PBData-K数据库异构平台，提升核心业务数据库系统性能3~10倍以上，有效提升患者高峰期就诊体验；
效益3：灵活低成本的建造能力
PBData-K数据库异构平台具备高灵活扩展能力，有效降低医院总体运营成本，满足医院不断增长的医疗数据；
效益4：高稳定性
医疗机构通过PBData-K异构数据库云平台自身系统设计优势，轻松实现数据多份冗余保护，异构数据库平台整体7×24小时高效稳定运行；
效益5：方便降低运维难度
医疗机构通过PBData-K异构数据库云平台的集中异构系统监控管理能力，通过统一的系统监控管理，对异构数据库云平台上的各类不同数据库系统和相关硬件设备进行监控管理，实现了通过图形化界面和动态资源监控以及对各类监控系统的告警。如日常对资源的动态调整，各类数据库故障的处理均可以通过统一管理界面进行。
随着各大医疗机构不断加快尝试信息化发展的脚步，天玑科技针对客户需求“对症下药”，弥补了其核心业务数据库系统在运算能力、存储能力等方面的短板，大大降低了运维压力，提高运营效率，成为治愈数据库整合诸多“症状”的“一剂良方”。
上海天玑数据技术有限公司是以大数据、云计算为核心的高科技创新企业。公司紧扣国家未来信息化战略和行业信息化发展需求，坚持专业化和产业化的发展方向，以“创新推动发展”为用户提供专业化解决方案。
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