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医学影像PACS数据EDS分布式存储解决方案

TIME:2020-11-18 ? click: 79 次

医学影像信息系统PACS是医院临床诊断、疑难病会诊等活动中非常重要的客观诊断依据,而且具有总量大、增速快的特点。在医疗机构中,PACS影像数据每年都有数十TB甚至上百TB规模的增长。按照医疗行业法规要求,这些数据至少保存15年以上,但常用医学影像的时效性通常不超过6个月,6个月以后的数据被访问的频率相对较低。因此,医院数据中心在保证PACS影像数据的高性能、高可用体验访问的同时,还要满足数据持久保存要求,实现在线、近线和离线的全生命周期数据分级存储和管理。

业务痛点 

PACS影像数据存储的痛点源自影像数据的不断增长、海量文件以及对大量存储空间的需求。具体表现在:

 

  • 长期存储,运营成本高:《医疗机构管理条例实施细则》第53条要求门诊影像数据保存期不少于15年,住院影像数据保存期不得少于30年,医院通常不区分门诊和住院数据,超期后也不考虑删除,长期保存占用空间较大。传统存储的硬件兼容性封闭,后期扩容和维保成本高,医院亟待一套成本合理并且满足前期快速访问,后期低成本存储的整体数据存储和管理解决方案。

 

  • 没有数据分层,存储性价比低:部分医院没有规划存储介质分层,将数月内的热数据和一年以上的冷数据都放在同一个高性能存储池内,造成高性能高成本的存储介质存放了冷数据,性价比较低。

 

  • 数据迁移难:影像数据长期保存,硬件运行5年以上故障率升高,更替存储时海量小文件的数据迁移耗费数月,占用大量人力物力。

 

  • 归档池扩容困难:进入归档期的影像数据逐年增加,传统集中式存储的扩展能力弱,难以满足随影像归档池同步扩容的需求。

  • 海量环境下性能下降:经调研,三甲医院PACS每年增加约750万个文件,预计15年后归档池的文件规模超过1亿,海量的文件导致存储系统数据读写响应变慢,PACS系统调阅归档池中数据时非常卡顿,严重影响医疗业务的顺利开展。

深信服分布式存储(EDS)解决方案 

深信服分布式存储EDS采用丰富特性的资源池,为PACS系统数据提供全生命周期的存储解决方案。支撑百亿文件数量条件下毫秒级读写访问,PB级存储空间的轻松扩展,一套设备同时支撑在线数据高性能访问和归档数据低成本保存。

深信服分布式存储(EDS)解决方案

在线资源池为3个月内热数据提供高并发、低延时访问,极速响应医生阅片需求;近线资源池为1年内温数据提供快速访问的需求,提升医生复诊效率,降低患者就诊时间;归档资源池为累积多年的千万至亿级别的海量冷数据提供管理与访问能力。

方案价值 

1.解绑封闭硬件,降低成本

支撑分布式存储App一次购买终身使用,同时采用通用X86服务器,打破传统存储硬件锁定带来的存储扩容和维保高昂问题,TCO降低40%以上。

100TB

某品牌中端集中式存储

深信服分布式存储

降低比例

采购成本

4*800GB SSD,24*4TB HDD

存储App

6*960GB SSD,24*4TB HDD

App授权

40%

维保成本

预估为采购成本的12%

预估为采购成本的12%

40%

替换成本

硬件和App

只替换硬件

70%

迁移成本

原厂2人/天

无需

100%

学习成本

原厂1人/天

无需

100%

2.冷热数据分层,性价比高

根据访问热度将数据存放于不同价格和性能的存储池,既满足以业务为中心的医学诊疗活动,又改善资源利用率,高性价比满足业务需求。

3.存储硬件替换,无需数据迁移

基于智能数据迁移技术,将老旧硬件中数据迁移到新硬件中,无需手工迁移,也不需中断用户业务。通过数据平滑迁移,实现医院影像存储业务永新。

4. 存储易扩展,轻松应对数据增长

具备强扩展能力,3分钟内完成原地在线扩展,轻松应对影像数据爆炸增长带来的资源池扩展需求,避免传统存储增加控制器的孤岛式扩展方式。

5. 海量文件,毫秒访问

采用对象存储技术提前规避归档池中累积多年的海量文件访问卡顿和管理问题,保证医生对多年前影像数据的快速访问,同时,给未来AI阅片提供可能性。

6. 集成安全能力,轻松应对安全风险

支撑对误删除、恶意删除数据的恢复,具备文件操作留痕可视,提供追责溯源手段。支撑内部集成终端保护App,支撑勒索病毒入侵防范,阻止病毒在存储中的横向蔓延。

技术优势 

1. 优异的小文件性能

CT瞬间产生几百张100K小文件,深信服分布式存储小文件合并技术和高效缓存算法提升CT大量小文件写入效率,改善出片速度。

2. 集成安全能力,轻松应对安全风险

凭借20年安全基因积累,深信服将安全能力赋能存储平台。集成回收站、文件行为管理、杀毒App为一体的安全存储平台,可以轻松对应勒索病毒等安全风险。

3. 海量对象毫秒级响应

深信服采用自研phxKV分布式数据库高效处理海量元数据,实现百亿级文件小文件高性能读写,性能抖动不超过5%。

4. AI存储管理技术

对大量存储系统硬件状态数据采样进行人工智能建模分析,预测硬盘等硬件的状态变化,提前预警故障,避免大面积坏盘导致数据丢失。

 

案例分享一:襄阳市第一人民医院 

襄阳市第一人民医院

1. 医院概况

襄阳市第一人民医院(湖北医药学院附属襄阳市第一人民医院),始建于1949年8月1日,是一所综合性国家三级甲等医院,设有一院四区(东院区、西院区、养老康复院区、在建的高新院区)。本部东区占地面积51414.1平米,建筑面积109980平米;西区占地面积18411平米,建筑面积25679.57平米;养老康复院区占地33000平米,建筑面积28000平米;高新院区占地面积33000平米,规划建筑面积80000平米,规划医疗养老床位700张。医院开放床位3000张。设有43个专科,71个病区,固定资产总值10.18亿元。年门诊量160余万人次,年出院病人10万余人次,年手术量4万余人次。

2. 需求简述

(1)老旧设备面临换代

医院存储使用多年,稳定可靠性下降,硬盘故障率高,数据丢失风险大增,而且存储更新换代快,存储厂商逐渐减少老型号存储硬盘备件,导致后续的维保不可持续,可能面临找不到新的硬盘更换坏盘,风险大。

(2)自主排障能力不足

阵列存储故障容忍度和故障处理自动化程度比较差,存储只有单机头,硬盘组做的RAID5,故障之后缺乏通知机制,而且对于故障,用户自身没有处理能力,对厂商的技术支撑比较依赖。

(3)扩容不便管理困难

阵列存储扩容和管理不便,影像数据增长较快,阵列存储扩容只能增加硬盘框,并且容量扩展越大,性能越低,设备超过5年也不适合再继续扩容,多套存储管理不方便。

(4)病毒防御处置方案欠缺

原存储架构缺乏有效的病毒防御,存在感染勒索病毒等巨大的安全风险。另外,一般的病毒处理手段可能将病毒和数据一同删除。

3. 深信服方案

深信服提供了7台EDS,其中4台EDS 1250部署在总院区,3台EDS 1210部署在分院区,分别组成两个分布式存储集群,存储裸容量最多可达700TB,进行统一授权,采用NAS存储接口对接,实现了对医院PACS系统存储的承载。此外,深信服通过配置EDR终端监测相应平台,在分布式存储中内置病毒防御及查杀机制,实现对PACS系统的全面安全防护。

4. 方案优势

(1)App定义,消除专用硬件依赖性

深信服EDS分布式存储采用App定义的方式,构建存储资源池,消除了对于专用硬件的依赖性,不存在所谓因存储换代硬盘等配件断供,而导致的数据安全可靠性方面的问题。

(2)管理运维工作智能化、自动化

深信服EDS分布式存储拥有一整套智能化、自动化的存储健康和故障管理系统,支撑可视化展现从服务器到CPU、硬盘、网卡等一系列硬件的健康程度,此外,还具备一键巡检、隐患主动监测/隔离/修复等功能,大幅简化管理/运维工作,降低了管理成本。

(3)扩容不受限,性能不衰减

扩容不受限制,只需要添加硬盘或者在集群中加入新的存储服务器节点即可,而且容量越大性能越高,解决了阵列存储单机头瓶颈问题。

(4)内置完整病毒防御和处置方案

通过病毒文件限制写入,一次写禁止改,文件操作审计,内置病毒查杀引擎等一整套病毒防御和处置方案,在存储端进行安全加固。

案例分享二:某大型三甲妇产科医院 

 

1. 需求简述

某大型三甲妇产医院于20世纪50年代正式开诊,历经几十年的建设与发展,已发展成国家专科三级甲等医院。目前,已成为华北地区重要的妇产诊疗中心。用户原有数据中心为VMware计算虚拟化加EMC集中式存储架构方式。其中,原储存设备已经超过5年,需要进行老旧设备更替。

2. 用户痛点

(1)数据庞大迁移困难

按照国家病历保存规定,需要长期保存。传统存储到使用年限之后,更换存储,涉及到老旧设备中数据的迁移,医院PACS系统上线多年,数据量巨大,导致迁移工作量大,且容易导致数据丢失。

(2)设备老化拖慢业务

独立存储超过使用年限之后,磁盘故障率提升,导致数据读取速度慢如蜗牛,严重影响业务系统的使用。同时,传统的RAID数据恢复慢,需要数小时或数天来重建阵列,无法快速进行恢复,严重影响医院业务的正常开展。

(3)业务发展扩容困难

随着医院业务的发展,大量影像设备投入医院进行医技检查。诊断效率和精准度的提高,导致PACS数据增长速度越来越快;因此,PACS系统经常需要进行扩容。若采用独立存储,当存储空间满了以后,扩容容量需要划LUN,调整映射,过程复杂。

3. 深信服方案

深信服提供了3台EDS 3600组成分布式存储集群,同时搭载300T存储容量,进行统一授权,替换了原储存设备,并对接了VMware计算平台,实现了对医院PACS系统存储的承载。同时,通过VMware的在线卷迁移功能,将老旧存储上的PACS数据迁移至EDS存储上。

4. EDS产品优势

(1)一套存储架构用到“老”

采用深信服EDS分布式存储,当硬件老化,需要进行设备更换时,仅往集群里添加新节点,将老节点进行平滑退出,系统将会通过自动数据重平衡,自动实现数据自动迁移,更有利于数据的长期保存。

(2)数据恢复快,业务极致稳定

深信服EDS分布式存储采用纠删码,可以同时允许损坏一个节点服务器,或者2块磁盘而性能不受影响;并且纠删码数据恢复快,只需要数分钟便可以完成,保证医院业务的极致稳定。

(3)扩展便捷,性能双增

EDS扩容更方便,只需要增加服务器节点进入集群,就能实现空间自动扩展,更加方便,更能适应医院PACS系统频繁扩容的实际需求。此外,EDS在扩容时,不会出现传统集中式存储因机头瓶颈,和硬盘太多导致性能衰减的现象,反而节点越多,性能随之线性增长。

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