基于分布式文件系统的智慧医疗大数据平台
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摘 要：在中国新医改的大背景下，通过信息化手段全面建设并应用数字卫生系统，推动医疗卫生体制改革，解决医疗卫生服务需求与供给关系的平衡成为新的期望。智慧医疗健康大数据平台基于J2EE多层分布式开放基础而开发，遵循SOA面向服务的体系架构，以大型关系型数据库及分布式文件系统为基础，运用大数据与云计算技术，借助信息化手段加快推进省级智慧医疗健康大数据体系建设，实现各级各类医疗卫生数据、综合管理数据、计生数据的交换共享与信息整合。
关键词：J2EE;健康医疗;大数据;关系型数据库;分布式文件系统;中国新医改
中图分类号：TP39;TN219 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2020）03-00-05
0 引 言
由于国内公共医疗信息不畅，医疗资源两极化，医疗监督机制不全等原因从而导致了医疗成本高，渠道少，覆盖面积低，病人就诊手续繁琐等，这些问题已经成为影响社会和谐发展的重要因素[1-2]。在国家新医改方案的指导下，借助信息化手段提升卫生计生服务水平，提升公共卫生及计划生育服务水平，推进卫生计生事业科学发展的智慧医疗健康大数据平台建设迫在眉睫[3-4]。
根据智慧医疗健康大数据平台项目建设的总体框架，采用先进的物联网、大数据技术，以网络互联与信息交换基础应用为骨干，以卫生计生应用为主导，以资源整合为核心，以安全保障为支撑，构建标准统一、功能完善、安全可靠，具有卫生计生特色的智慧医疗健康大数据平台，实现各业务系统之间的信息交换和共享，为卫生计生信息化建设提供安全可靠、能适应发展所需要的运行环境和坚实的基础保障[5-7]。
1 基础架构设计
按照大集中云计算建设模式，将卫生计生需要新建设的所有业务系统（除三级医院HIS系统）都纳入智慧医疗健康大数据平台统筹建设管理[8]。对内联入所有基层卫生机构、各级医院、公卫机构、计生机构，向上联入国家级平台，对外联入公安、民政、第三方机构等。
智慧医疗健康大数据平台以IaaS，PaaS及SaaS三层对外提供全民健康云服务[9]，全民健康云平台总体架构如图1所示。
1.1 技术架构设计
健康大数据平台以标准规范体系、信息安全体系为保障，构建基础服务、数据服务、平台服务和软件服务四个层级，云管理纵贯上下[10]。基于J2EE多层分布式开放基础而开发，遵循SOA面向服务的体系架构，采用数据交换平台服务的ESB，ETL中间组建技术实现统一的对外服务和异构系统间的协同服务[11]。基于柔性工作流引擎技术实现快速响应应用系统业务流程的变化。平台技术架构的各个层面由各种技术功能元素组成，它们为云平台的信息采集、存储、交换、利用和业务流程整合等功能提供有力的技术支撑，智慧医疗健康大数据平台技术架构如图2所示。
1.2 网络整体架构设计
全民健康信息云平台网络在可靠性与安全性、容量及可扩展性、先进性与智慧性等方面均按高标准进行构建。电子政务外网区域连接国家电子政务外网，通过电子政务外网访问国家电子政务外网数据[12];通过CPOS专线连接地市专网设计出如网络逻辑架构，如图3所示。
网络架构设计依据安全性原则和业务关联性原则，并且考虑大业务资源共享，定义业务区，可分为核心网络区、应用数据区、安全管理区、信息发布区等四部分网络架构设计[13]。
核心网络区是平台与外网边界，是平台外联单位互联的重要通道。通过配备抗DDoS攻击设备，防护各类基于网络层、传输层及应用层的拒绝服务攻击;通过下一代防火墙，支持传统防火墙与IPS功能，实现1～3层网络安全防护，
4～7层应用级安全防护。
应用数据区部署应用服务器和数据库服务器是整个平台系统的核心区域。该区域主要对Web服务器提供服务，不直接向用户提供服务。构建大容量无阻塞网络，实现资源共享和安全防护并重;通过构建接入+汇聚扁平化二层网络，支撑计算资源池化。
管理区掌握着整个全民健康信息云平台的健康状态，守护着全民健康信息云平台的健康运行。在该区域出口部署安全设备，使之同时具有防火墙、IPS等功能，防止来自内、外的非法流量。
信息发布区是外部互联网用户访问全民健康信息云平台与全民健康信息云平台对广大公众提供服务的重要通道，通过部署网闸和Web防火墙，实现4～7层应用级安全防护。
1.3 数据及部署架构设计
卫生数据中心可以分为：健康档案和电子病历数据库、健康档案和电子病历索引库、电子病历大数据应用库、公共卫生数据库、综合管理数据库、平台应用系统数据库和平台管理数据库[14]。数据架构设计如图4所示。
云平台一般有私有云、公有云、社区云和混合云四种部署模式。智慧医疗健康大数据平台的部署实施采用省级大集中模式，建设一个全民健康私有云[15]。详细设计为：项目依托山西省大数据云平台建设，在电子政務云平台上构建全民健康专享云平台（山西省智慧医疗健康大数据平台），划分了专网和互联网两个应用区。业务应用部署在专网区，与上下级平台、医院、卫生服务机构间采用电子政务外网连接;惠民服务应用部署在互联网区，居民可通过互联网进行访问，部署架构如图5所示。
2 大数据架构设计
全民健康大数据管理系统作为大数据管理系统的基础设施，在该平台上可完成数据转移（含异构）、数据分布式存储、分布式计算、数据仓库、数据开放、任务调度、分布式索引等，是大数据业务分析的前置必备平台[16]。
2.1 技术架构
整个架构主要分为：源数据层、数据抽取层、数据存储层、数据计算层、数据服务层和数据展现层。
数据抽取采用Kettle实现数据源到数据迁移，数据计算主要采用Mapreduce技术对待处理数据按照处理规则进行数据计算。数据应用层主要使用Cube模型的支持和LOAP的分析支持，系统技术架构如图6所示，平台技术架构如图7所示。 2.2 業务架构
业务架构主要包括数据质量监控、数据处理监控和数据开放监控三个方面。其中：数据质量监控包含有每日质量报告、数据质量评价等;数据处理监控有异常日志监控、任务监控;数据开放监控包含用户访问情况。业务架构如图8所示。
3 云平台性能设计
云平台具有较高的可靠性和稳定性保障，能够满足7×24 h的全天候业务运营要求，和各种突发流量、集中业务处理等极限环境的适应能力，能稳定、高效的支持所有业务运行，软件系统维护及更新升级不能影响业务工作运行[17-18]。
云管理，为保障四层服务的提供和持续开展，面向山西省智慧医疗健康大数据平台提供内部的云管理，包括容量规划、服务管理、镜像管理、部署管理、资源管理、多租户管理、交付管理、用户管理、安全管理、存储管理、网络管理、服务计费及使用计费等[19]。
4 结 语
通过智慧医疗健康大数据融合实现全区域数据共享、全过程业务监管、全方位数据分析、跨部门业务协同和全流程惠民服务等目标。建立覆盖全省城乡的居民健康档案管理服务体系。以居民健康档案信息、健康管理、综合决策分析功能的现实需要为契机，完成全省公共卫生综合管理系统建设;实现卫生行政部门、医疗机构互联互通、资源共享，实现整个医疗卫生行业的全面信息化。
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