該醫院創建于1999年，是深圳市政府投資建成的集醫療、教學、科研和預防為一體的現代化三級綜合性醫院。2017年通過三級甲等醫院復審。2018年，醫院年門急診總量約292萬人次，年出院病人近7.4萬人次，年手術量4.9萬臺次。 該院在深圳有較高的知名度和認可度。

行業挑戰

隨著該醫院門診量的爆發式增長，放射科等科室新增了大量影像采集設備，PACS存儲了大量的非結構化數據，原有的存儲系統面臨如下挑戰：

l??訪問性能不足

大批影像采集設備產生的海量影像圖片需要經過PACS的并發處理與存儲，會導致現有存儲面臨較大的性能壓力，并影響臨床科醫生調閱影像速度。

l??數據增長快，數據量大

影像文件每月新增數量接近1千萬，每年增長量達到上億，存儲空間高達PB級，且文件保存時間要求不低于15年，傳統存儲無法滿足需求。

l??數據無分級和歸檔

此前PACS系統設置的歸檔存儲設備品牌種類多，無統一的數據生命周期管理，需要存儲系統根據性能和容量的不同進行合理分級和歸檔，滿足法規遵從要求。

l??影像文件無法實時調閱

此前影像存儲系統支持6個月內的影像數據調閱，如超出6個月，臨床科醫生無法及時甚至不能調閱歷史影像文件，進而影響看診效率，急需高效、智能的存儲系統滿足業務需求。

l??信息需集中管理和共享

此前PACS只能把處理好的影像手工復制到影像發布系統，并提供給臨床科醫生進行調閱診斷，其他科室的數據存儲在各科室工作站，信息無法集中管理和共享。

解決方案

基于此，醫療單位必須通過升級傳統存儲架構及數據調用模式，才能應對當下對于快速擴張的存儲的需求。經過多次的行業調研及產品對比測試，該院最終采用杉巖數據分布式對象存儲解決方案，架構如下圖所示：

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底層存儲改造成云存儲池架構，并異構原有的傳統存儲，進行統一管理。影像發布系統直接讀取熱存儲池近一年的影像數據，并且無需生產PACS進行影像復制，節省存儲資源，并加快了PACS系統和發布系統的運行效率。其他科室（皮膚科等）的文檔統一采用seafile文檔管理系統進行集中管理和共享，數據集中存儲在溫存儲池。云存儲池可以直接設置歸檔策略，無需上層系統進行數據分級歸檔。

相關容量方案設計：

此前該三甲醫院PACS系統一天產生30萬張影像，每張CT圖像大小為500K，每張DR、胸片大小為12M。一天增長近200G的數據量，一年增長高達72T。

生產PACS系統歷史歸檔數據總量為150T，其他科室（皮膚科、婦產科、神經內外科等）需要30T存儲空間進行集中存儲和管理。云存儲裸空間需求為500T （熱存儲池裸容量200T, 溫存儲池250T,光存儲池50T），底層數據采用副本或糾刪的保護機制保障數據的安全。

最新設計的分布式存儲方案中，熱池和溫池分別按照存放1年和2年的數據進行容量設計，即19年數據直接寫入熱池， 17年到18年兩年的數據直接遷移至溫池，17年以前的數據直接歸檔遷移到光存儲。數據在磁盤存儲停留3年之后，離線歸檔到冷存儲（光存）。按照目前的統計，該院每年新增約80TB影像數據，按照存放時間，熱池和溫池分別設計100TB和200TB的可用空間，后續業務增長，只需擴容光存儲即可。如果因業務增長，每年數據增速提高，則按需求和比例對熱、溫、冷進行擴容。

存儲設備的最終裸容量P的計算應該綜合考慮業務可用容量需求p，硬盤折損率r,以及副本或糾刪碼（4+1）的可用空間率s，其中，硬盤折損率r的計算公式為：r=(1000/1024)4 = 0.91

兩副本的可用空間率s1：s1=1/2=0.5；糾刪碼的可用空間率s1：s2=4/5=0.8

裸容量P和可用容量p，以及硬盤折損率r，糾刪碼可用空間率s之間的關系是：p=P*r*s

因此裸容量（按硬盤廠商的規格計算）可用通過如下公式進行計算：P=p/(r*s)

按一年的數據增長量為72T-80T，并且考慮到未來影像數據的增加和影像清晰度的要求，影像需調閱原圖。 PACS系統規劃的熱存儲池可用容量100T（保存一年的數據），由于讀寫性能要求比較高，建議采用兩副本存儲方案。而且主要是小文件頻繁讀寫，為了綜合考慮成本，存儲主要采用SATA機械盤，利用兩塊SATA SSD做一些關鍵元數據存儲加速。

熱存儲池的可用容量計算公式如下：200T*0.91*0.5=91T

溫存儲池由于讀寫性能要求沒有熱存儲池高，采用EC糾刪碼存儲方案，另外其他科室（皮膚科等）的數據統一存儲在溫存儲池，存儲服務器可以考慮多盤位的服務器，降低存儲硬件成本。

可用空間計算公式：250T*0.91*0.8=182T（保存兩年數據），冷存儲池（光存儲）的可用空間為50T。

方案價值

通過此次方案改造，借助杉巖數據的海量對象存儲（SandStone MOS）解決方案，充分利用原有存儲設備，將PACS影像系統的文件存儲替換成SandStone MOS，生產系統將文件存儲在一個易擴展、容量大的存儲池，簡化架構，便于統一管理和運維監控。將1年的數據轉移到更低成本的硬件上；2年以上的數據歸檔到藍光存儲上永久保存，滿足法規15年以上保留要求。通過納管原有存儲系統，實現數據集中管理和無縫遷移。系統采用哈希計算替代索引查找訪問文件，在數據存儲方面采用創新性的文件合并方式，優化了小文件的訪問性能。SandStone MOS內置檢索引擎，打破數據孤島，實現數據共享，大大提升了PACS的運行效率。