醫(yī)療行業(yè)信息系統(tǒng)文件備份與恢復(fù)的分析

元溢凌龐子軒韓俗Summary：隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，國(guó)內(nèi)越來(lái)越多的醫(yī)院正加速實(shí)施基于信息化平臺(tái)、HIS系統(tǒng)等的整體建設(shè)，以提高醫(yī)院的服務(wù)水平與核心競(jìng)爭(zhēng)力。本文基于四川大學(xué)華西第四醫(yī)院數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)際案例，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)備份策略進(jìn)行分析，推薦備份策略，并介紹一款開(kāi)源的跨平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)備份工具bacula，提供基于企業(yè)級(jí)的C/S的備份解決方案，另基于Windows平臺(tái)搭建rsync同步工具，提供實(shí)時(shí)同步重要文件數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)，為醫(yī)療行業(yè)信息系統(tǒng)建設(shè)提供參考。Key：數(shù)據(jù)備份;數(shù)據(jù)恢復(fù);信息化平臺(tái)：TP399

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DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2020.17.003：1006-1959（2020）17-0010-05Abstract：Withtherapiddevelopmentofinformationtechnology，moreandmorehospitalsinChinaareacceleratingtheimplementationofoverallconstructionbasedoninformationplatformsandHISsystemstoimprovetheservicelevelandcorecompetitivenessofhospitals.BasedontheactualcaseofthedatabackupsystemdesignofWestChinaFourthHospitalofSichuanUniversity，thispaperanalyzesthedatabackupstrategy，recommendsthebackupstrategy，andintroducesanopensourcecross-platformnetworkbackuptoolbacula，whichprovidesenterprise-levelC/SBackupsolution，andbuildanrsyncsynchronizationtoolbasedontheWindowsplatformtoprovideabasisforreal-timesynchronizationofimportantfiledata，andprovideareferencefortheconstructionofinformationsystemsinthemedicalindustry.Keywords：Databackup;Datarecovery;Informationplatform隨著計(jì)算機(jī)的普及和信息技術(shù)的進(jìn)步，數(shù)據(jù)安全的重要性日趨明顯，尤其在醫(yī)療行業(yè)，不僅要求數(shù)據(jù)的完整性，還要求數(shù)據(jù)的時(shí)效性，任何人為錯(cuò)誤、硬盤(pán)損壞、電腦病毒、斷電或是自然災(zāi)害等都有可能造成數(shù)據(jù)的丟失，只有進(jìn)行了必要和科學(xué)的備份，在數(shù)據(jù)資源系統(tǒng)發(fā)生損毀丟失后才能夠提供恢復(fù)的依據(jù)，而合理的備份策略是簡(jiǎn)捷、有效地恢復(fù)整個(gè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)[1]。華西第四醫(yī)院經(jīng)過(guò)數(shù)年的信息化建設(shè)，HIS、PACS、LIS、EMR、HERP等各種信息系統(tǒng)陸續(xù)上線，數(shù)據(jù)體量不斷增加，大量重要數(shù)據(jù)以多種形式分布于不同的信息系統(tǒng)之中，這些數(shù)據(jù)可分為兩大類(lèi)，分別為基于數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和基于文件的數(shù)據(jù)。本文主要針對(duì)文件類(lèi)型的數(shù)據(jù)備份與數(shù)據(jù)恢復(fù)進(jìn)行分析，以期為醫(yī)療信息化建設(shè)中的數(shù)據(jù)安全提供一個(gè)應(yīng)用層面的解決方案。1備份方式1.1完全備份

完全備份是對(duì)所有數(shù)據(jù)元素的備份，是任何備份的起點(diǎn)，增量備份和差異備份都是以完全備份作為參照的。特點(diǎn)是備份的數(shù)據(jù)大部分都是重復(fù)的，會(huì)占用大量的存儲(chǔ)空間，在拷貝期間，為了保證數(shù)據(jù)的完整性和一致性，不可以對(duì)原文件進(jìn)行寫(xiě)操作。備份所需時(shí)間最長(zhǎng)但恢復(fù)較容易，只需最近的一次備份[2]。1.2增量備份

由于完全備份存在數(shù)據(jù)冗余缺點(diǎn)，如果每次都進(jìn)行完整的數(shù)據(jù)備份，備份恢復(fù)將耗費(fèi)大量時(shí)間，而且需要為進(jìn)行數(shù)據(jù)備份而專(zhuān)門(mén)停止業(yè)務(wù)服務(wù)。與完全備份相比，增量備份只備份與完全備份相比較增加或被修改的部分，這種方法使用的存儲(chǔ)空間少，所需的時(shí)間短[3]。1.3差異備份

差異備份可以看作是完全備份和增量備份的折中方案，它針對(duì)上一次成功的完全備份，僅對(duì)完全備份以后發(fā)生變化的數(shù)據(jù)進(jìn)行備份。比起增量備份，差異備份速度更快，所需的存儲(chǔ)設(shè)備少，缺點(diǎn)是需要更多存儲(chǔ)空間和更長(zhǎng)的時(shí)間[4]。1.4安全有效的備份策略

由于完全備份、增量備份、差異備份各有優(yōu)缺點(diǎn)，一般采用3種備份方式協(xié)作的工作模式來(lái)部署備份計(jì)劃，從時(shí)間點(diǎn)A完成一次完全備份，在經(jīng)歷相對(duì)較長(zhǎng)的一段時(shí)間后，在時(shí)間點(diǎn)E再完成第2次完全備份。為了保證兩次完全備份之間不產(chǎn)生相對(duì)較多的增量備份，在增量備份達(dá)到一定數(shù)量時(shí)完成一次差異備份[5]。這樣的備份模式兼顧備份的有效性、系統(tǒng)的可用性，占用的計(jì)算資源又相對(duì)較少，且恢復(fù)數(shù)據(jù)的方式相對(duì)簡(jiǎn)單，還可以將數(shù)據(jù)恢復(fù)至任意的備份時(shí)間點(diǎn)[6]，見(jiàn)圖1。2搭建Bacula備份系統(tǒng)以Bacula為工具，在網(wǎng)絡(luò)中搭建備份服務(wù)器，完成Windows32、Windows64、Linux系統(tǒng)下的文件定時(shí)備份，并恢復(fù)備份的數(shù)據(jù)。2.1Bacula介紹

Bacula是一款可媲美商業(yè)備份軟件的開(kāi)源跨平臺(tái)備份軟件，它采用模塊化設(shè)計(jì)，基于C/S架構(gòu)，可以將多臺(tái)服務(wù)器中的數(shù)據(jù)備份到任意一個(gè)或多個(gè)遠(yuǎn)程主機(jī)上[6]。Bacula由DirectorDaemon（DIR）、StorageDaemon（SD）、FileDaemon（FD）、Console（管理控制臺(tái)）、Monitor（進(jìn)程監(jiān)控端）等5個(gè)部分組成[7]。2.2環(huán)境介紹

在醫(yī)院內(nèi)網(wǎng)搭建一臺(tái)Centos6.8安裝bacula-7.0.4，作為備份的服務(wù)器端。體檢登記電腦的D盤(pán)存儲(chǔ)著體檢人員的照片文件;病案掃描服務(wù)器上的E盤(pán)保存著病案掃描文件;內(nèi)網(wǎng)Nagios服務(wù)器/usr/local/nagios/etc/目錄下保存著監(jiān)控的配置文件。在這些服務(wù)器上部署bacula-fd，將以上目錄中的文件定期備份到Bacula服務(wù)器上，見(jiàn)圖2。2.3DIR配置

DIR端的配置文件默認(rèn)存儲(chǔ)在/usr/local/bacula/etc/bacula-dir.conf中。理解配置文件bacula-dir.conf是從Job對(duì)象的定義開(kāi)始的，每個(gè)備份任務(wù)都會(huì)對(duì)應(yīng)到一個(gè)Job的定義。由于多個(gè)Job可能會(huì)有一定的共性，可以將具有共性的Job屬性定義成一個(gè)JobDefs對(duì)象，供Job調(diào)用。在Job的定義中，主要涉及備份的FD、計(jì)劃任務(wù)、存儲(chǔ)等相關(guān)信息的定義，而這些信息的定義，一般通過(guò)Client、FileSet、Schedule、Storage、Pool、Message等對(duì)象定義，其詳細(xì)信息見(jiàn)表1。2.3.1Client的定義

Client是定義需要備份的目錄，本實(shí)驗(yàn)環(huán)境中見(jiàn)圖3。圖中省略了Password屬性的配置，每個(gè)Client里面Password的配置要和對(duì)應(yīng)的FD。2.3.2FileSet的定義

FileSet是定義需要備份的目錄，體檢登記的XP系統(tǒng)備份D盤(pán)，病案掃描Win2008R2服務(wù)器備份E盤(pán)，Centos備份nagios配置目錄，具體配置見(jiàn)圖4。2.3.3Schedule的定義

本實(shí)驗(yàn)環(huán)境中定義在每周五的1點(diǎn)5分執(zhí)行完全備份，每天晚上0點(diǎn)進(jìn)行差異備份、每個(gè)小時(shí)增量備份，具體配置見(jiàn)圖5。2.3.4Storage的定義

Storage定義備份文件存儲(chǔ)的SD信息，即將備份的文件寫(xiě)入SD，具體Storage配置見(jiàn)圖6。2.3.5Pool的定義

Pool定義備份文件存儲(chǔ)格式、大小、任務(wù)容量、回收屬性等，具體配置見(jiàn)圖7。2.3.6定義Restore任務(wù)

對(duì)于linux、windows不同的平臺(tái)，由于路徑方式的不同，需要定義不同的恢復(fù)任務(wù)，這里分別配置Windows平臺(tái)的恢復(fù)目錄為E：/baculaRestoreDir。Linux系統(tǒng)恢復(fù)目錄為/tmp/bacula-restores，具體配置見(jiàn)圖8。2.4SD配置

SD主要是bacula備份架構(gòu)中存儲(chǔ)端配置，是定義備份數(shù)據(jù)存儲(chǔ)相關(guān)信息的配置。將對(duì)應(yīng)Device對(duì)象的ArchiveDevice屬性修改為想要保存的目錄即可，其他配置不變，SD端的配置文件默認(rèn)存儲(chǔ)在/usr/local/bacula/etc/bacula-sd.conf中，

本案例中保存到/home/bacula-data目錄，具體配

置見(jiàn)圖9。2.5FD配置2.5.1Win32XP-FD、Win2008-FD的配置

Windows系統(tǒng)運(yùn)行安裝程序過(guò)程中配置DIR端信息見(jiàn)圖10。這里的“DIRName”，需填寫(xiě)對(duì)應(yīng)DIR服務(wù)器的Name屬性值;“DIRPassword”的值，需填寫(xiě)對(duì)應(yīng)DIR服務(wù)器的Password屬性值;“DIRAddress”填寫(xiě)B(tài)acula服務(wù)器地址為172.16.0.167。2.5.2Centos6.8-FD配置

配置Director對(duì)象，Name和DIR端一致，Password和DIR端的對(duì)應(yīng)Client一致，具體配置見(jiàn)圖11。定義本地運(yùn)行端口等信息見(jiàn)圖12。2.6bconsole的使用

bconsole是控制dir客戶端的bacula工具，可以通過(guò)這個(gè)控制臺(tái)連接到DirectorDaemon進(jìn)行管理備份與恢復(fù)操作，bconsole常用功能，見(jiàn)表2。2.7手動(dòng)恢復(fù)

根據(jù)備份策略的不同，數(shù)據(jù)恢復(fù)的方式有所差別。對(duì)于完全備份，需在原有系統(tǒng)重新搭建后，將備份作業(yè)對(duì)應(yīng)目錄中最新生成的備份文件恢復(fù)到原有系統(tǒng);對(duì)于差異備份，需要首先恢復(fù)最后一次的完全備份作業(yè)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，再恢復(fù)最后一次的差異備份產(chǎn)生的備份數(shù)據(jù);而增量備份需要在恢復(fù)最后一次完全備份的基礎(chǔ)上，恢復(fù)該完全備份后所產(chǎn)生的每一次的備份文件[8]。由于Windows權(quán)限的關(guān)系，Bacula在Windows系統(tǒng)上恢復(fù)數(shù)據(jù)時(shí)，需要先創(chuàng)建恢復(fù)目錄，首先在bconsole下查詢對(duì)應(yīng)FD備份任務(wù)運(yùn)行的任務(wù)號(hào)，bconsole手動(dòng)恢復(fù)命令為：bcosole->status->3->[對(duì)應(yīng)FD]，XP備份任務(wù)列表見(jiàn)圖13，恢復(fù)job選擇操作見(jiàn)圖14。然后，根據(jù)備份策略恢復(fù)數(shù)據(jù)的方法為：使用最后一次備份、最后一次差異備份、差異備份之后的所有增量備份。啟動(dòng)恢復(fù)任務(wù)，手動(dòng)輸入所有備份任務(wù)列表：“34，159，160...196”，然后“mark*”選中所有文件;“done”確認(rèn)執(zhí)行;選擇恢復(fù)任務(wù)Job;選擇需要恢復(fù)到的FD實(shí)例，待恢復(fù)任務(wù)結(jié)束，在XP主機(jī)的E：/baculaRestoreDir目錄下查找恢復(fù)的數(shù)據(jù)。3rsync同步工具rsvnc是remotesynchronize的縮寫(xiě)，意為遠(yuǎn)程同步，是Unix系統(tǒng)下的一個(gè)開(kāi)源的、以增量的方式快速、方便地使一個(gè)文件系統(tǒng)與另一個(gè)文件系統(tǒng)保持同步更新的數(shù)據(jù)備份工具[9]。它能快速同步兩處計(jì)算機(jī)的文件和目錄，主要原理是計(jì)算和傳輸文件中差異部分[10]。3.1環(huán)境介紹

病案服務(wù)器是一臺(tái)MSSQL數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，MSSQL創(chuàng)建了自動(dòng)備份任務(wù)，備份的文件在E：＼baSQLdataBackup下。為保證數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)同步，利用sysnc將E：＼baSQLdataBackup下的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)同步到172.16.0.166主機(jī)的E：＼17216250目錄下，見(jiàn)圖15。3.2服務(wù)器端配置

服務(wù)器端配置文件位于"C：＼ProgramFiles（x86）＼ICW＼rsyncd"目錄，可在Windows服務(wù)管理器中啟動(dòng)和停止RsyncServer服務(wù)。3.3同步的客戶端

客戶端的同步是通過(guò)如下命令完成，--port=28950指定服務(wù)器端監(jiān)聽(tīng)端口號(hào)，-vzrtopg和--progress顯示同步過(guò)程詳細(xì)信息，--delete指從客戶端目錄中刪除與服務(wù)端目錄中不同的數(shù)據(jù)，保證兩邊數(shù)據(jù)完全一致，baSQLbackup為服務(wù)器端的定義的同步實(shí)例，/cygdrive/e/17216250是指定同步到的本機(jī)E：＼17216250的目錄。4總結(jié)本研究基于Bacula備份和rsync同步的設(shè)計(jì)方案，使用組合備份策略，能夠在最大程度上保證數(shù)據(jù)的安全性，主要適用于實(shí)時(shí)備份外的一種補(bǔ)充備份方案，目前在實(shí)際運(yùn)用在應(yīng)用軟件備份、配置備份、圖片影像備份、數(shù)據(jù)庫(kù)文件備份、內(nèi)外網(wǎng)指定文件同步等，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行穩(wěn)定，為文件型數(shù)據(jù)安全增添一份保障，供醫(yī)療信息化建設(shè)的同行們參考。Reference：[1]徐子娟.檔案部門(mén)數(shù)據(jù)備份問(wèn)題[J].蘭臺(tái)世界，2018（10）：83-86.[2]同方知網(wǎng)（北京）技術(shù)有限公司.一種面向文件目錄的完全和增量的備份恢復(fù)方法：CN201910767887.X[P].2019-11-19.[3]耿倩.一種數(shù)據(jù)冗余增量備份方法探索[J].中國(guó)金融電腦，2015（9）：49-54.[4]李帥，劉曉潔，徐兵.一種基于目錄哈希樹(shù)的磁盤(pán)數(shù)據(jù)同步方法研究[J].信息網(wǎng)絡(luò)安全，2019（2）：53-59.[5]葉愛(ài)兵，張明，沈維幸.Bacula備份系統(tǒng)在高校多業(yè)務(wù)系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].華東師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科