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医疗行业的PACS存储系统设计

目标市场:
  各省市医疗机构:三甲医院、三乙医院、三丙医院、二甲医院、二乙医院、二丙医院、一甲医院、一乙医院、一丙医院。

PACS系统对存储的需求:
  与其他行业相比,医疗行业对影像的要求更加苛刻,PACS系统对存储系统有着自身的特点和要求,我们认为主要有以下几方面的特点:
  1. PACS系统的影像图像主要是影像文档,日常工作站并发访问量小,但是文件比较大。
  2. 医疗PACS系统中的数据保存量大,数据量增长快,医疗影像6-12个月之后大部分数据将作为归档数据,需要安全地保存和随时方便地调用,数据需要通过分级策略进行存储。
  3. 随着医院数据量的激增,分级存储设计逐渐发展为在线、近线、离线的三级存储架构。
  4. 随着数据量的增长,诊断工作站和浏览工作站对在线图像检索速度要求越来越高,达到秒级。
  5. 部分影像资料用于科研和教学,重要性高,需要可靠有效的容灾数据保护方案。
  6. PACS系统和HIS系统数据各有特点,特别在存储容量、访问响应速度、访问频率、存储可扩展性等方面存在差异,需要分别考虑,有条件进行分类存储。
  7. 随着医疗行业竞争日趋激烈,PACS存储系统的建设需要投资的总成本,降低总体拥有成本(TCO),提高投资回报率。
  8. PACS存储系统的设计需要具备高扩展性和灵活性,需要支持容量增长的高度可扩展架构和对异构存储环境的支持。以实现将来无缝扩容,而且不增加因扩容带来的管理开销。

  通过以上分析,我们认为现代医学PACS系统的存储系统设计应具备如下特点:
  1. 整个存储网络的数据共享
  2. 能够轻松管理的集中式存储管理
  3. 在线、近线、离线的三级或二级的分级存储架构
  4. 患者诊断数据的快速访问
  5. 支持容量增长的高度可扩展架构
  6. 对PACS系统和数据全方位的数据保护
  7. 实现业务连续性设计
  8. 支持更长的网络距离的连接
  9. 实现投资保护,提供对异构存储环境的支持,无缝扩容

IBM针对PACS存储系统设计
分级存储系统方案设计

  前面提到,医疗PACS存储系统目前采用分级存储的架构,通常根据医院具体情况分为二级或者三级架构,在标准的三级架构中:
  1. 一级存储作为在线存储用于PACS的数据库和短近期(通常6个月-12个月)的医疗图像的存储,需要满足大容量、高性能、高可靠性等特征。
  2. 二级存储作为近线存储用于存储不常用的历史数据,可帮助医院通过扩展自己的存储基础架构来跟上数据增长的脚步通常是采用数据迁移技术自动将在线存储中不常用的数据迁移到近线存储设备上,数据访问的访问频率不是很高,但保证数据共享和快速在线访问。
  3. 三级存储通常采用离线归档的方式,对整个医院长期的历史图像进行归档,要求设备可靠性、安全性好,大容量、成本低其管理方便。

  根据一、二级存储的特点建议采用专有磁盘阵列,以保证数据能及时实现快速在线访问。而采用FC存储的方式,不仅兼容性强、可管理性强,能够降低总投资成本,很好地满足数据容量的快速扩张的需要,更重要的是通过FC存储方式,还可以很好地建设医院的异地容灾系统。同时配合虚拟化管理平台,可以轻松地整合医院异构存储设备。对一级在线存储,建议采用IBM V3700系列存储系统,单台V3700的最大支持磁盘数量为96块,满足PACS系统数据共享的需求。

  在三级存储中,传统的方式多采用光盘库和磁带库来保存。但是光盘库和磁带库都有读取不及时、不方便的缺点,另外离线归档数据需要长期存放,但光盘和磁带库都易磨损、故障率较高,且对环境的要求较高。因此三级存储中也可以采用磁盘阵列.磁盘阵列,大大快于磁带库性能,最大带宽通常可达几百兆MB/s,而磁带库一般在几十兆。可靠性更高,磁盘有RAID保护,出现故障可随时更换,保证备份数据安全。另外,磁盘阵列还增强了备份数据管理特性、提高备份和恢复的速度。

分级存储的设计架构如下图:
IBM V3700存储盘阵创新技术

  高性能:6Gbps SAS-以入门级价格提供中端存储性能和可扩展性。高达4,000 MB/s磁盘读取带宽及200,000 IOPs的缓存读取能力。
  高容量:支持900GB 、600GB 、300GB SAS磁盘、4TB 、3TB 、2TB 、1TB SATA磁盘。
  易扩展性:支持多达96块磁盘驱动器,单一设备最大可提供192TB裸容量。
  低能耗:2.5英寸SAS驱动器是V3700支持的多种驱动器之一,比3.5英寸驱动器提供多达3倍的每瓦能耗的IOPS,使得在相同2U机架空间中可使用驱动器的数量翻倍。
  丰富的软件功能:V3700支持多种模式的数据保护方式,包括:快照,卷拷贝、AES128位数据加密、远程数据容灾等软件功能。
 
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