在现代医疗环境中，信息技术的发展对于提升医疗服务的质量和效率起到了至关重要的作用。医院作为一个信息和技术密集型的行业，其计算机网络是一个完善的办公网络系统。作为一个现代化的医疗机构网络，除了要满足高效的内部自动化办公需求以外，还应保证对通讯的畅通。医院的信息系统覆盖了从患者入院到出院的整个流程，其中包括电子病历系统（EMR）、实验室信息系统（LIS）、医院信息系统（HIS），以及特别重要的医学影像存储与传输系统（PACS）。

结合医院复杂的HIS、RIS、PACS等应用系统，要求网络必须能够满足数据、语音、图像等综合业务的传输要求，所以在这样的网络上应运用多种高性能设备和先进技术来保证系统的正常运作和稳定的效率。

PACS作为医院内部管理和处理医学影像资料的核心平台，其重要性日益凸显。随着医疗技术的进步和患者需求的不断增长，PACS系统面临着前所未有的挑战，尤其是在数据量的急剧增加、数据访问速度的需求以及数据安全性的保障方面。

PACS的业务工作流程相对整个医院其他业务流程较为简单，但技术实现难度大。PACS 的基本框架包括影像设备接口、存储设备、计算机、通讯网络、显示器等。集成的软件系统用来实现通讯、数据库管理、存储管理、任务队列管理、错误处理以及网络监控等功能。在物理结构上采用各种网络将不同类型的设备连接起来，包括医学成像设备、图像采集计算机、数据库和归档管理服务器以及图像显示工作站等。

医院影像数据量占据了医院信息化后数据量的绝大部分，是海量数据量，基本是以文件形式存储。因此文件存储介质的容量、密度和速度影响PACS的图像存储性能。随着IT技术的快速发展，廉价、性优、大容量的存储介质和数据管理、处理技术的快速发展，将会随着数据量的增加而不断满足应用需求。

面对这些挑战，传统的集中式存储解决方案逐渐显现出局限性，如扩展能力有限、单点故障风险高等问题。而分布式存储技术因其独特的架构设计，能够有效解决这些问题，成为PACS系统升级的理想选择。

分布式存储技术通过在网络中的多个节点上分散存储数据，不仅提高了数据处理的速度和效率，还增强了系统的稳定性和安全性。

基于PACS系统海量数据文件、高容量的需求，通过威努特分布式存储系统，构建分布式存储集群，作为PACS系统的存储系统，将集群中的存储资源整合为存储池，为前端应用提供块、文件和对象存储服务，从而应对PACS的存储系统需求。

同时，分布式存储系统具有以下特性，保证了分布式存储在PACS存储系统中的高效能应用：

• 分布式存储具有高性能，能够轻松应对各类高负载管理的要求，其中包括业务关键型应用与核心业务系统；

• 多副本及强一致性技术的应用提供高可用特性；

• 极强的横向扩展能力则为业务扩张带来的管理维护提供了极大的灵活性和便利。

分布式存储系统部署情况如下图所示，通过万兆及以上的存储网络，保证高速网络存储，同时通过万兆业务网，保证业务系统能及时访问存储数据。

威努特分布式存储采用去中心化的无元数据服务设计，取而代之使用弹性Hash算法来定位文件，从根本上解决元数据管理这一难题，从而获得近乎无限规模的线性高扩展性，同时也大幅提高了系统性能和可靠性。集群中任何节点只需要相对路径和文件名就可以对数据进行快速定位和读写，无元数据交互过程。不存在元数据性能瓶颈和单点故障问题，威努特分布式存储可以弹性扩展至上千集群节点，容量和性能可随着节点增加实现线性增长，构建超大的存储规模。

威努特分布式存储提供Geo-replication功能，可实现持续、异步、增量的数据异地复制，复制网络支持LAN/WAN。复制通过局域网（LAN），广域网（WAN）和Internet提供从一个站点到另一个站点的连续，异步和增量复制服务。

对于整个分布式存储系统，对各类业务数据的稳定、可靠的保存，以及快速、有效的读写是系统安全稳定运行的基本保障。这就需要提供高可靠、高性能、大容量的存储系统作为底层支撑。

威努特分布式存储采用全对称分布式存储架构，整个存储系统没有单点故障，并且，通过系统的纠删码及多副本技术，把数据同时存在于多个存储节点中，最大限度提高数据容灾能力。

威努特分布式存储由多个独立的服务器实现，所有节点是完全对称架构，无主次之分，可以在不停机的情况下动态增加存储节点，实现存储容量和性能的动态扩展，“对称”意味着各节点可以完全对等，能极大地降低系统维护成本，且无单点故障。支持理论上无限水平扩展，支持EB级别的大规模存储。

节点冗余

威努特分布式存储一体机支持多副本和N+M纠删码（EC），提供硬盘级、节点级、机柜级等多级故障域保护能力。

威努特分布式存储集群推荐采用副本或纠删码数据保护机制。满足所有存储节点同时损坏一块硬盘，以及任意一个节点故障的情况下，保证数据不丢失，充分保证存储系统的可靠性。根据用户实际情况选取副本或者纠删码。

另外，存储系统的虚拟化可实现集群HA，保障任意节点损坏，其承载的所有业务均会迁移到其他空余节点，充分保证业务连续性。

链路安全

如上节网络设计所描述，在PACS系统中，网络采用全冗余方式，即交换机和网络连接线均实现双份冗余，交换机采用堆叠方式，所有设备节点网络连接线均采用双上联方式连入不同交换机，实现即任意一条链路或交换机出现故障时不会造成业务中断。充分保证网络链路安全，从而使系统可靠性得到保证。

数据保护

威努特分布式存储系统可通过快照对数据进行保护，保证当数据不慎被误删除等情况下可以进行数据恢复，充分保证数据安全。

威努特分布式存储提供智能的数据管理策略，可提供高效的数据定位与分布。对于分布式存储系统而言，元数据处理是决定系统扩展性、性能以及稳定性的关键因素。传统分布式存储系统使用集中式或分布式元数据服务来维护元数据，在用户高并发等应用环境下，对于集中式元数据处理，MDC无疑会成为整套系统中的单点故障和性能瓶颈。威努特分布式存储采用无元数据服务设计，取而代之使用弹性Hash算法来定位文件，从根本上解决元数据管理这一难题，从而获得近乎无限规模的线性高扩展性，同时也大幅提高了系统性能和可靠性。

威努特分布式存储以冗余组为单位，将文件通过哈希算法分配到存储池中的不同冗余组，节点故障只影响一部分数据的安全性和访问性能，即便某一个冗余组全部故障，其他冗余组的文件也不受影响，从而实现用户数据存储整体的可靠性提升。具体流程如下：

• 根据文件名由一致性hash算法计算出对应hash值；

• 根据hash值确定文件所在的冗余组以及冗余组下的存储节点；

• 对所选节点下的数据进行读写访问。

威努特分布式存储集群中任何节点只需要相对路径和文件名就可以对数据进行快速定位和读写，无元数据交互过程，文件定位可以独立并行化进行，其具体流程如下：

• 根据文件名由一致性hash算法计算出对应hash值；

• 根据hash值在集群中确定数据所在节点；

• 对所选节点路径下的数据进行数据访问。

威努特分布式存储基于哈希分区的算法机制，威努特分布式存储集群可实现自动或手动负载均衡，保证各个节点容量与随机读写性能保持一致。威努特分布式存储可实现不停机的在线扩展与缩减，包括添加硬盘实现容量扩展，也可增加节点同步提升系统的容量与性能的性能扩展，大大缩减或消除计划内的停机时间。

冗余机制

威努特分布式存储支持多种冗余机制以满足不同容量、不同应用的性能需求。无论是纠删码还是多副本，都可以保证为数据提供至少一个节点故障不影响使用的冗余保护，从而保证数据的安全和存储平台的可靠性。

威努特分布式存储提供副本和纠删码两种数据/集群保护模式，用户可根据应用类型、数据重要性、性能、成本平衡选择配置模式，实现数据高可靠和存储服务持续化。副本保护可直接以正常数据为源数据，复制并恢复丢失或损失的数据副本；纠删码保护可以通过存储的冗余数据信息，来重建丢失或损坏的数据，从而进一步加强对数据的保护。

数据一致性

威努特分布式存储针对存储于硬盘上的数据和元数据，都采用强一致性数据完整性保护机制，采用主－从节点的驱动机制，该机制基于Write-All-Read-One的强一致性数据访问实现，其中主控节点负责接收客户端请求，首先执行本地数据操作，进而驱动从控节点，并等待从控节点数据操作完成后，再向客户端返回读写操作完成响应消息，完成数据读写操作。

威努特分布式存储采用selfheal、recovery、bitrot等机制多方位进行数据一致性检查，一旦发现数据损坏，系统将根据文件/数据块版本，时间戳以及脑裂等信息，判断出非正常数据并自动对其进行静默数据修复。如果在数据在线访问时发现多份副本不一致，则会立即启动修复机制，调用正常数据立即修复故障数据。存储节点故障后，系统会自动将访问链路切换到正常工作的节点上，进而对故障节点的数据进行手动或自动修改，确保数据有足够的冗余。威努特分布式存储故障修复时，修复影响控制在有限的节点范围内，对集群整体性能影响极小。威努特分布式存储强一致性的数据保护机制，为数据的存储提供强大的抗风险能力，可以确保在存储节点宕机、系统意外掉电等意外故障下，无数据丢失风险。

为保证数据安全，威努特分布式存储可以设置定期数据完整性验证机制，该机制以底层最小的数据组织为单位遍历所有的数据和元数据，通过比较每一个数据组织及其副本或纠删来保证没有数据丢失或不匹配。威努特分布式存储支持对业务应用关键数据采用非明文存储或其他安全存储机制，保证数据即使被窃取也无法被利用：

• 在非信任网络（有标准协议规定除外）之间进行敏感数据的传输采用安全传输通道或者加密后传输。

• 口令、密钥等敏感信息进行加密保护，而非明文存储在本地；对敏感数据的访问拥有认证、授权或加密机制，对于认证凭据的安全存储，在不需要还原明文的场景下，使用不可逆算法加密。

• 在URL、日志、错误消息、调试信息中隐藏口令、密钥、银行账号、会话标识符等敏感信息。

威努特分布式存储支持用户权限管理；支持按用户设置目录及子目录读写权限。支持增强型权限控制，可针对指定用户或者客户端限制其访问权限，权限包括创建、读、写、追加写、覆盖、删除。此权限控制基于存储系统实现，优先于系统权限设定。

威努特分布式存储提供子目录挂载功能，客户端挂载子目录后，只能访问该目录下文件和目录，文件系统其他部分不可见。通过限定不同用户挂载不同目录可实现共享存储资源前提下的数据安全隔离。

威努特分布式存储系统支持对目录、用户、组设置容量配额，配额对所有存储访问接口有效，并可在线设定、更改和取消，配额实时性为秒级，支持配额嵌套，并提供配额预警功能。可以针对用户/用户组、目录的最大可用容量、最大文件数据做相关限制。如子目录与父目录同时设置了配置功能，将以容量或文件数量的最低阈值为准，一旦到达上限，即可禁止用户或目录的进一步写入，并提前警告用户配额即将用完。

威努特分布式存储系统支持WORM一写多读功能。开启该功能后，数据一经写入威努特分布式存储系统就无法再修改删除。同时威努特分布式存储系统可指定开启WORM功能时间段，对特定时间段数据做特殊保护。对于医院PACS系统的重要数据及重要文件，如CT、PetCT数字肠胃机、核磁共振、B超等产生的影像数据，一经写入就不容许再有任何的更改。WORM是长久安全存储大量数据信息的理想解决方案，可以满足医院的法规遵从要求，实现追溯真实的原始数据。

根据访问热度将数据存放不同价格和性能的存储池中，即满足以业务为中心的医学诊疗活动，又改善资源利用率、数据长期保存带来的扩容、运维等综合TCO成本。

基于智能数据搬迁技术，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，实现数据平滑流动，存储永新。

《医疗机构管理条例实施细则》第五十三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。威努特分布式存储的分布式架构具备强扩展能力，可实现分钟级原地在线扩展，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。

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，保证医生可以访问多年前影像数据或给未来AI阅片提供可能性。

展望未来，威努特分布式存储系统将继续引领医疗行业PACS系统的创新与变革。随着技术的不断进步，我们期待该系统能够进一步优化数据处理效率，提升影像加载速度，同时确保数据的高度安全与可靠性。威努特致力于通过先进的分布式存储解决方案，支持医疗行业的数字化转型，助力医疗机构实现更高质量、更高效率的服务，最终惠及广大患者，推动健康中国建设迈向新高度。