专利名称：医疗数据备援系统与备援及负载平衡方法
技术领域：
本发明为一种医疗数据备援系统与备援及负载平衡方法，特别是应用于撷取影像储存及传输系统(PACS)数据的医疗信息系统的一种数据备援与负载平衡机制。
背景技术：
为了提供可靠的网络数据传输，已知技术提出各种备援(redundancy)与负载平衡(load balance)的技术。有关备援机制，多部服务器储存相同信息，一般状态下，由一主服务器(primary) 提供网络服务，其余备份服务器则利用服务器间的心跳信号(heart beat signal)侦测主服务器的运作情况，当主服务器失效，则由备份服务器接手所有网络服务。已知技术亦同时提供多部具有相同信息的服务器同时提供网络服务，利用负载平衡的机制提供网络服务，客户端能在最有效率的情况下使用网络服务。上述技术可参阅图1示出的已知技术备援系统示意图，其中有相互通过服务器连接105的服务器11、13，并共享一磁盘阵列15，磁盘阵列15能够通过其中磁盘冗余数组 (Redundant Array of Independent Disks, RAID)达到数据的可靠性。服务器间则通过服务器连接105传递心跳信号或是其它信息，藉此得知是否运作正常，在发生问题时，备份服务器能够快速接手服务。根据图式，在一般状态，由服务器11提供网络服务给各终端计算机101、102、103， 或是由服务器11、13同时提供服务，可以达成负载平衡。在其中的一服务器失效时，如服务器11，则可由服务器13接手提供服务。
发明内容
相对于一般网络信息，医疗数据是特别具有个人隐私与相对重要的数据，尤其是应用到电子病历的领域，其可靠性尤其重要，并且，需要更高分辨率的医疗相关影像的档案大小亦更甚于一般影像，故作为数据储存的服务器则需要高可靠性(high reliability), 特别是针对医疗数据的储存与备份。本发明提出一种医疗数据备援系统与备援及负载平衡方法，特别是提供同时提供备援与负载平衡的信息系统，能应用于撷取影像储存及传输系统(PACQ数据、或各式影像服务器、或各式医疗造影设备的数据，并通过网络提供各客户端计算机系统进行数据查询， 如提供医师诊断时的信息、病患病历下载等服务。上述医疗数据备援系统主要包括有一服务器群，其中包括多个服务器，其中具有两部或两部以上相互备份数据的服务器，有多个客户端的计算机系统通过网络连接至该服务器群，藉此可以达成备援及负载平衡的目的。本发明提出一种医疗数据的备援及负载平衡方法，特别应用于上述医疗数据备援系统中，先备置服务器群，从各式影像服务器，或影像储存及传输系统或各式医疗造影设备撷取数据，在撷取后先快速备份于多部服务器，多部服务器同时通过网络提供服务，可执行备援程序并达成负载平衡。在网络系统初始化时，须确认服务器群中的各服务器群组属性， 并判断通过网络所连接的多个客户端的计算机系统。使用者能够通过客户端的计算机系统发出数据查询要求，比如利用关键词或是特定信息进行查询，产生询问信号，并发送至各服务器。经多部相关服务器处理后，由客户端接收来自各服务器的响应信号。通过解析响应信号的封包内容，对应需要下载的数据，并编入索引，根据解析结果，依时间顺序编入对应响应信号的服务器，本发明在客户端的计算机系统中执行排序，主要是通过各服务器对特定数据的响应时间进行排序，由响应时间判断某笔数据在各服务器的可利用状态，也就是，响应时间的排列决定服务器的优先级。使用者利用计算机系统选择需要撷取的数据，产生一选择信号，选择信号对应索引，依据优先级撷取档案。
图1示出已知技术的备援系统示意图；图2示出本发明医疗数据备援系统的实施例示意图之一；图3示出由本发明医疗数据备援系统撷取的索引数据示意图；图4示出本发明医疗数据备援系统的实施例示意图之二 ；图5示出本发明具有封存服务器的医疗数据备援系统的实施例示意图；图6示出本发明经群组化的医疗数据备援系统的实施例示意图；图7所示为应用本发明医疗数据备援系统的负载平衡方法流程图之一；图8所示为应用本发明医疗数据备援系统的负载平衡方法流程图之二。主要元件符号说明磁盘阵列15服务器连接105数据网关器20医疗造影设备202第二服务器S2第四服务器S4第一网络205群组一601群组三603服务器41，43，45，47，51，53，55，57，59，61，63，65，67，69第一服务器群组611第二服务器群组612步骤S701 S715备援及负载平衡方法流程之一步骤S801 S817备援及负载平衡方法流程之二
具体实施例方式为提供医疗数据一个可靠且利用性高的数据储存系统，本发明特别利用具有备援
服务器11，13 终端计算机101，102，103 影像服务器201 第一服务器Sl 第三服务器S3
终端计算机211，213，215，217 第二网络206 群组二 602与负载平衡的信息系统，达成一种医疗数据备援系统与备援及负载平衡方法，主要数据是相关医疗信息，比如，撷取影像储存及传输系统(PACQ数据的数据，或是直接由各式医疗造影设备提供的数据，此信息系统能通过网络提供各客户端计算机系统进行数据查询，如提供医师诊断时的信息、病患病历下载等服务。请参阅图2所示的本发明医疗数据备援系统的实施例示意图之一，此例中示出有多部服务器，标示为第一服务器Sl、第二服务器S2、第三服务器S3和第四服务器S4,形成一个服务器群(cluster)，各服务器为可独立运作的服务器。实际实施并不限于图中所示的数量。根据实施例，其中有两部、两部以上或是全部的服务器将相互备份数据，储存相同的数据，并且在接收档案时，通过数据库储存各笔数据，并将各笔数据编入索引。此例中，服务器群特别通过一个数据网关器20撷取来自外部系统的档案，其连接可通过图中的第二网络206，主要包括由医疗类型的影像服务器201和医疗造影设备202等数据来源产生的数据、相关医疗影像比如核磁共振造影(MRI)影像、X光片影像、超音波影像、断层扫描影像(tomography)等，且不排除其它数据来源。此类影像服务器201即为影像提供的来源，可为一种用来储存、取得、传送与展示医疗影像的计算机或网络系统。根据实施例，此影像服务器201可以由不同的医疗影像器材取得数字影像，比如超音波设备、核磁共振、正子断层扫描、计算机断层扫描、乳房摄影与X光摄影等器材。医疗造影设备202 则为各式医疗影像器材，具有网络连接能力，服务器群可直接由各式医疗造影设备202撷取数据。数据经数据网关器20分配，能同步传递给每一部服务器，也就是，同一笔数据将同时储存于第一服务器Si、第二服务器S2、第三服务器S3与第四服务器S4中，具有高度数据可靠性。通过第一网络205，服务器群将医疗相关的网络服务提供给各客户端的终端计算机211、213、215、217，特别的是，上述连接各数据来源与服务器群(各服务器可具备有两个或以上的网络端口 )的第二网络206与此第一网络205可为不同网域的网络连接，但于特定实施例仍可为同一个网域的网络。在此架构下，使用者可利用终端计算机211、213、215、 217之一提供的使用者接口进行查询，产生的询问信号将同时通过第一网络205发布至每一个服务器，经服务器处理后，将发出响应信号给发出询问的终端计算机。一般来说，此终端计算机将收到由每一个服务器响应的多笔响应信号，本发明即根据各响应信号的时间顺序判断各服务器的负载与网络连接状态，经排序后，优先由最早响应的服务器中撷取档案。 在本发明中，并无须特别利用特定机制侦测各服务器与网络连接状态，而仅通过封包来往时间顺序决定使用服务器的优先级，不仅各服务器间可达到相互备援的功能，还因为针对不同数据有不同的服务器顺序而达到负载平衡的效果。图3即示出由本发明医疗数据备援系统撷取的索引数据示意图，此例示出终端计算机211由各服务器撷取索引数据后，经编入索引所得出的信息，此示意图仅包括连结所需档案的索引值与其对应来源服务器，实际实施可还包括其它信息。由图可知，索引一栏示出有对应连结档案的索引值a，b，c, d，e, f，当使用者(如医疗人员或是通过身份认证后的使用者)通过查询接口键入所需档案的信息后，比如病患名称、年龄、诊断信息、病征等，即产生询问信号至服务器群。最初，各服务器仅响应查询结果，而并非完整下载档案，待使用者选择确认下载后，才会依据顺序下载。响应的各笔数据链路可编入索引，示出为索引值，各索引值对应一笔数据，再根据各服务器响应的时间排列如图示出的优先级栏。特别的是，图3示出的各索引值所示出的服务器顺序会在一段时间后，若无进一步动作，将执行更新，以便提供使用者最新最佳的下载方案。此例中，撷取出的索引a顺序为第一服务器Si、第三服务器S3、第四服务器S4与第二服务器S2，此笔数据示出由第一服务器Sl最早响应查询的内容，其次为第三服务器 S3。故在使用者确定撷取索引a的数据后，将优先由第一服务器Sl撷取档案；若出现失败的情况，再由第三服务器S3撷取，并以此类推。其它内容包括，索引b对应的数据下载顺序为第四服务器S4、第二服务器S2、第一服务器Sl与第三服务器S3 ；索引c对应的数据下载顺序为第四服务器S4、第一服务器Si、第三服务器S3与第二服务器S2 ；索引d顺序为第二服务器S2、第一服务器Si、第四服务器S4与第三服务器S3 ；索引e顺序为第一服务器Si、 第二服务器S2、第四服务器S4与第三服务器S3 ；索引f顺序为第二服务器S2、第三服务器 S3、第一服务器Sl与第四服务器S4。相对于上述图2的实施例，图4示出本发明医疗数据备援系统中服务器群可直接由影像服务器201与医疗造影设备202撷取档案。此例中，医疗数据备援系统包括有多部服务器41、43、45、47，其中服务器41可定义为主服务器(primary)，经主服务器取得数据后，经第二网络206将同步传给服务器43、 45、47，如图中虚线所示，在一定时间内，各服务器将具有相同的储存数据。再通过第一网络 205，能够提供各终端计算机211、213、215、217查询或是其它信息服务。同样，上述第一网络205与第二网络206可为相同或是不同网域的网络。值得说明的是，由于本发明提出的医疗数据备援系统主要是针对需要高度可靠性与大档案传输的医疗相关数据的备援与负载平衡，且系统将撷取来自不同的医疗影像器材的数字影像，故上述影像服务器201或是由医疗造影设备202传送的档案格式需要符合系统所规范的数字格式，比如DIC0M(Digital Imaging andCommunications in Medicine)格式影像。图5示出本发明具有封存服务器的医疗数据备援系统的实施例示意图。根据实施例，除了上述服务器群中的多部服务器具有相同的数据，能够相互备援并达到负载平衡外，本发明还提供服务器群组的概念，由不同服务器储存不同数据的态样。比如，当数据累积一段时间后，多数旧数据的存取需要相对减少，此时，可以将服务器群中某部份的服务器作为封存旧数据的功能，归类为封存服务器群组，如图中服务器阳、57，服务器55、57同样仍相互备援。而其余服务器51、53则提供较新、较具动态的数据储存，同样利用数据网关器20撷取来自外部系统的档案。当各终端计算机211、213、215、217发出询问信号时(通过第一网络205)，若是旧数据，仅由用于封存旧数据的服务器阳、57发出响应信号，根据给各终端计算机的信息即可得知数据储存位置；若为较新的数据，则由服务器51、53发出响应，同样利用上述依据响应信号时间排序，并依据服务器优先级执行下载。特别的是，本发明提出的医疗数据备援系统具有可扩充性，如图中示出新增的服务器59。当有新增服务器时，将定义其角色，若为一般运作，当连接网络时，则有同步备份的机制将其它服务器的内容完全备份于新增服务器中。再参阅图6示出本发明经群组化的医疗数据备援系统的实施例示意图。图5示出的封存服务器可列为一个服务器群组，而第六图则更描述多个服务器群组的实施例。服务器群具有多部服务器，依据内容、服务对象定义各服务器群组。此例中，服务器63、65并为第一服务器群组611，服务特定使用者族群；服务器67、69并为第二服务器群组612，亦服务其它特定使用者族群；服务器61则为独立运作的群组，各服务器可由第二网络206相互连接。通过第一网络205连接的各服务器的使用者区分为群组一 601、群组二 602与群组三603。其中特别的是，在使用者端或客户端的计算机系统中，将先有一配置文件 (Profile)，其中可预先记载服务器群中的各群组服务器的信息。举例来说，群组一 601可为某医院的行政部门，群组二 602可为某医院的外科部门，群组三603可为某医院的放射科部门，各部门使用者通过第一网络205连接到服务器群，通过负载平衡的概念，各群组使用对应不同的服务器群组，这些信息可记载于上述配置文件，或可由其它装置(如DHCP服务器)传递相关设定组态来达成，藉此可分担网络流量，还可依据特定群组的属性分配流量。由于有些特定群组会使用大量的影像传输，在本发明的概念下，可特定分配专属服务器群组。此例中，各服务器群组内将有判断存取群组的判断机制，若群组一 601分配由第二服务器群组612提供信息服务，当群组一 601中的计算机系统发出信号，则仅有第二服务器群组612中的服务器67、69发出响应，服务器67、69同样能相互备援与执行负载平衡， 群组一 601中的计算机系统接收到响应信号时，同样将依据响应时间排序，决定优先下载顺序。同理，群组二 602相对服务由第一服务器群组611提供，由群组二 602中的计算机系统发出的信号由第一服务器群组611中的服务器63、65响应。群组三603则可能由服务器 61提供服务。实际实施并不限于图中示出的服务器与群组的数量。图7示出上述医疗数据备援系统所应用的备援及负载平衡方法的流程。在步骤初(步骤S701)，先备置一服务器群，其中具有多个服务器，其中数据主要撷取自特定影像服务器、或影像储存及传输系统、或各式医疗造影设备等外部系统，可通过数据网关器、或是其它数据撷取手段，撷取数据后，能快速备份于多部服务器中，由多部服务器同时通过网络提供服务。接着，在网络系统初始化时(步骤S703)，须确认服务器群中的各服务器群组属性，并判断通过网络所连接的多个客户端的计算机系统。在一实施例中，在客户端的计算机系统进行连接时，需要认证各使用者的身份，可通过身份认定或是计算机系统的位置(如网络地址)判断所属群组，此相关信息可以记载于客户端计算机系统中的配置文件中。再如步骤S705，使用者能够通过客户端的计算机系统执行数据查询，比如利用关键词或是特定信息进行查询，产生询问信号，并发送至服务器群中的各服务器。经多部相关服务器处理后，各服务器将发出响应信号。接着，由客户端的计算机系统接收来自各服务器的响应信号(步骤S707)，每个响应信号将记载必要信息，包括该响应信号相对的询问信号、封包来源与目的地、响应时间、 服务器编号等相关信息。如步骤S709，发出询问信号的客户端的计算机系统可通过解析响应信号的封包内容，得出上述列举的各种信息(但并不限于此述内容)，对应需要下载的数据，并编入索引。 根据解析结果，能依时间顺序编入对应响应信号的服务器编号(步骤S711)，如图3示出的索引数据表。
根据响应时间，系统将在各客户端的计算机系统中执行排序，主要是依据各服务器对该笔查询数据的响应时间进行排序，由响应时间判断某笔数据在各服务器的可利用状态，无须其它程序或是硬件作为判断服务器运作状态的手段，也就是，响应时间能快速反应出各服务器与网络状态，依此排列决定服务器的优先级。之后，使用者利用计算机系统选择需要撷取的数据，产生一选择信号(步骤 S713)，选择信号对应特定数据的索引，依据优先级撷取档案(步骤S7K)。优先由最早响应的服务器中撷取档案，若产生问题，则顺序由第二早响应的服务器下载数据。根据实施例，服务器群中各服务器可群组化，经由群组化来分配负载与网络流量， 各服务器群组具有多个服务器，其中的信号流程仍依据图7示出的步骤。请参阅图8所示的应用本发明医疗数据备援系统的备援及负载平衡方法的流程图。如步骤S801，先备置一服务器群，其中包括多部可相互备份的服务器。之后进行系统初始化(步骤S803)，实施例之一可先在各客户端计算机中储存一配置文件(profile)， 在初始化过程中根据此配置文件进行连接，包括客户端连接的认证、确认服务器群中各服务器编号，包括各服务器群组的属性，以及与其网络相连的多个客户端的计算机系统。接着由客户端的计算机系统发出一询问信号至各服务器(步骤S8(^)，比如可依循上述配置文件将询问信号传递至各服务器，但传递询问信号的规则并不限于在此配置文件中，或可由使用者依据实际需要设定。若服务器已经群组化，此时会依据群组与信号来源判断信号的传递路径。之后，服务器将发出响应，由客户端接收相对该询问信号的响应信号 (步骤 S807)。解析一个或多个响应信号的封包内容(步骤S809)，从其中可判断出服务器群组属性(步骤S811)，同时排除不属于特定群组的服务器。在此，本发明利用各服务器群组属性的区别达成数据分流与相互备援的目的，尤其是，各服务器群组属性可预先记载在各使用者端或客户端的计算机系统中，如上述配置文件中，以此产生更有效率的连接和上述询问与响应的程序。举例来说，除了新旧数据可由不同服务器群组储存外，其它区分如，使用者端可为一般民众，本发明可实现由一般民众特定的服务器群组提供服务，而门诊医师则可由其它服务器群组提供服务，研究用数据则又可由不同的服务器群组提供服务。藉此属性的区分达成分流的目的。之后，根据询问信号编入索引，并根据对响应信号的解析结果，依时间顺序编入对应该响应信号的服务器，其中特别会依据上述配置文件中记载的服务器群组的属性执行编入索引(步骤S813)。由于各服务器已经群组化，经分析后，针对特定数据索引所编入的服务器顺序将排除不适用的服务器。由使用者从索引与对应的数据进行选择，产生一选择信号(步骤S815)，选择信号应对应所选择的该笔数据索引，优先选择最早响应的该服务器，特别会针对相对应的服务器群组进行优先级排列，再依据优先级撷取档案(步骤S817)。综上所述，医疗数据备援系统与备援及负载平衡方法主要是通过各服务器的响应时间判断各服务器对各笔数据的可利用性，根据响应时间决定下载的优先级，提供一兼具备援与负载平衡功能的方案。
以上所述仅为本发明的优选可行实施例，并非因此限制本发明的专利范围，故，凡运用本发明说明书及图示内容所为的等效结构变化，均同理包含于本发明的范围内，在此申明。
权利要求
1.一种医疗数据的备援及负载平衡方法，其特征在于，所述方法包括备置一服务器群，包括多部服务器，其中具有两部或两部以上相互备援与备份数据的服务器；初始化所述服务器群，并判断与其网络相连的多个客户端的计算机系统；一客户端的计算机系统发出一询问信号至各服务器；所述客户端接收一个或多个相对所述询问信号的响应信号；解析所述一个或多个响应信号的封包内容；根据所述询问信号编入索引，并根据对所述一个或多个响应信号的解析结果，依时间顺序编入对应所述响应信号的服务器；产生一选择信号，所述选择信号对应所述索引，并依据所述时间顺序产生，优先选择最早响应的所述服务器；以及根据所述索引与所述选择信号，依据优先级撷取一档案。
2.根据权利要求1所述的医疗数据的备援及负载平衡方法，其特征在于，所述服务器群中的服务器区分为一个或多个服务器群组。
3.根据权利要求2所述的医疗数据的备援及负载平衡方法，其特征在于，所述一个或多个服务器群组至少包括一封存服务器群组。
4.根据权利要求2或3所述的医疗数据的备援及负载平衡方法，其特征在于，所述初始化步骤包括所述客户端的计算机系统确认所述服务器群中的各服务器群组的属性。
5.根据权利要求1所述的医疗数据的备援及负载平衡方法，其特征在于，所述初始化步骤包括认证各客户端的计算机系统，并初始化各服务器与各客户端的计算机系统的网络连接。
6.根据权利要求5所述的医疗数据的备援及负载平衡方法，其特征在于，所述初始化步骤还包括所述客户端的计算机系统确认所述服务器群中的各服务器群组的属性。
7.根据权利要求6所述的医疗数据的备援及负载平衡方法，其特征在于，依据所述客户端的计算机系统的认证数据与各服务器群组的属性，发出所述询问信号至对应的一个或多个服务器。
8.根据权利要求1所述的医疗数据的备援及负载平衡方法，其特征在于，各客户端的计算机系统储存一配置文件，在所述初始化步骤中，依据所述配置文件建立所述服务器群与各客户端的计算机系统的连接。
9.根据权利要求8所述的医疗数据的备援及负载平衡方法，其特征在于，在所述根据询问信号编入索引的步骤中，依据所述配置文件中的服务器群组的属性执行编入索引。
10.根据权利要求1所述的医疗数据的备援及负载平衡方法，其特征在于，所述服务器群接收来自一个或多个影像服务器和一个或多个医疗造影设备的医疗数据。
11.一种应用权利要求1所述的备援及负载平衡方法的医疗数据备援系统，其特征在于，所述系统包括一服务器群，其中包括多个服务器，其中具有两部或两部以上相互备份数据的服务器， 所述服务器群接收来自一个或多个影像服务器和一个或多个医疗造影设备的医疗数据；以及多个客户端的计算机系统通过一第一网络连接至所述服务器群。
12.根据权利要求11所述的医疗数据备援系统，其特征在于，所述服务器群中的服务器区分为一个或多个服务器群组。
13.根据权利要求11所述的医疗数据备援系统，其特征在于，所述服务器群通过一数据网关器接收来自所述影像服务器的数据。
14.根据权利要求11所述的医疗数据备援系统，其特征在于，所述多个服务器通过一第二网络连接所述一个或多个影像服务器和所述一个或多个医疗造影设备。
15.根据权利要求14所述的医疗数据备援系统，其特征在于，所述第一网络和所述第二网络为相同网域的网络连接。
全文摘要
本发明公开了一种医疗数据备援系统与备援及负载平衡方法，特别是利用多部相互备份的服务器达成医疗数据的备援与负载平衡，系统包括有一服务器群，其中包括多部服务器，其中具有两部或两部以上相互备份数据的服务器，各服务器可区分为一个或多个服务器群组。经初始化服务器群与网络后，经一客户端的计算机系统发出一询问信号至各服务器，各服务器即响应该询问信号，客户端的计算机系统解析其中封包信息，据以编入索引，并根据解析结果依时间顺序排列服务器。由客户端产生选择信号后，即依据时间顺序优先选择最早响应的服务器撷取档案。
文档编号H04L29/08GK102340525SQ20101023402
公开日2012年2月1日 申请日期2010年7月14日 优先权日2010年7月14日
发明者李建宏 申请人:美得康科技股份有限公司