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【摘 要】医院管理信息系统（HIS）作为各大医院的核心业务应用，主要对在医疗活动各阶段产生的数据进行采集、储存、处理、提取、传输、汇总并加工生成各种信息。传统的HIS系统主要部署在医院内的数据中心，而随着医院逐渐扩大规模成立分院，医院和医院之间、医院和各级药店之间、医院和卫生管理部门之间的信息共享与交换的需求与日俱增。建立跨区域的提供全面服务的公有HIS云计算平台，并为各个医院分别建立私有云已经迫在眉睫。本文正是研究在如何在Web前端、应用服务器两个方面对云平台架构的性能优化，以满足大量用户并发访问的、海量数据存储等非功能性需求。
【关键词】医院管理信息系统 HIS云计算平台架构 性能优化 非功能性需求
一、引言
（一）云计算及HIS云平台
我们都知道，在建设信息系统的时候，IT的计算资源很重要。CPU的处理能力、大容量的内存、海量的硬盘存储能力和软件的分析计算能力等都是计算资源。在采购IT设备、建设IT系统时，要对计算资源需求量做出估计，预估低了会出现计算资源供不应求，影响正常工作；预估高了会出现供大于求的情况，造成了浪费的现象。
比如说：在医疗信息领域，为了满足医院日益增长的业务：医院自身的扩建、医院与医院之间的信息交流增加、医院与药店合作范围的扩大，各大医院的数据中心通常需要采购大量的硬件、网络设备，购买大量的软件产品并将大多经历耗费在接口应用的开发上。因此建立地区级的HIS云平台已迫在眉睫。HIS云平台提供了云计算的Iaas（基础设施即是服务）和Saas（应用软件即是服务）的基本形式。通过使用HIS云，各大医院降低了软硬件的采购成本、数据采购成本和系统开发的时间成本；其次，伸缩性非常强，所需资源按需供应，各医院想要使用HIS平台的哪些功能模块，完全可以订制使用，只要能联网，就能使用HIS云平台后台强大的服务、软件和数据能力，获得计算资源会更方便。
（二）HIS云平台软件系统的性能指标
如上所述，HIS云平台需要面对该区域的高并发用户（医院人员、药店人员、医疗管理机构等）、大流量访问。因此HIS云平台的性能问题成为了架构设计中的焦点问题。性能好坏的主要指标有响应时间、并发数、吞吐量、性能计数器等。
响应时间是指应用执行一个操作需要的时间，包括从发出请求开始到收到最后响应数据所需要的时间。响应时间是系统最重要的性能指标，直观反映了系统的快慢；并发数指系统能够同时处理并发用户请求的数目，这个数字反映了系统的负载特性；吞吐量指单位时间内系统处理的请求数量，体现系统的整体处理能力，一般可用“请求数/秒”或“页面数/秒”来衡量；性能计数器是描述服务器或操作系统性能的一些数据指标，包括System Load、对象与线程数、内存使用、CPU使用、磁盘和网络I/O等指标，这些指标是系统监控的重要参数。
如果HIS云平台的性能指标不能满足设计和业务需求，就需要进行对各个环节进行分析，排查可能出现瓶颈的地方，定位问题。定位产生性能问题的具体原因后，就需要进行性能优化，本文的下面章节正是从Web前端和应用服务器两方面讨论如何对HIS云平台进行性能优化。
二、Web前端的性能优化
一般说来Web前端是指HIS平台业务逻辑之前的部分，包括浏览器加载、网站视图模型、图片服务、CDN服务等。主要优化手段有优化浏览器访问、使用反向代理、CDN等。
（一）浏览器访问优化
（1）减少http请求
减少HTTP的主要手段是合并CSS，合并JavaScript、合并图片，将浏览器一次访问需要的JavaScript、CSS合并成一个文件，图片合并成一张，这样浏览器就只需要一次请求。
（2）使用浏览器缓存并减少Cookie传输
一方面，通过设置HTTP头中的Cache-Control和Expires的属性，可以将CSS、JavaScript、Logo、图标等静态资源文件缓存在浏览器中，改善性能。另一方面，对于静态资源，发送Cookie没有意义，可以考虑静态资源使用独立域名进行访问，避免请求静态资源时发送Cookie，减少Cookie传输。
（3）启用压缩
在服务器端对文件进行压缩，在浏览器端对文件解压缩，可有效减少通信传输的数据量。文本压缩效率可达80%以上，因此HTML、CSS、JavaScript文件GZip压缩可以达到较好的效果。
（二）CDN加速与反向代理
CDN（内容分发网络）的本质是一个缓存，将图片、文件、CSS等访问频度很高的静态数据缓存在离用户最近的地方，使用户以最快速度获取数据，即所谓网络访问第一跳。如图1所示：CDN部署在网络运营商机房，这些运营商是终端用户的网络运营商，因此用户请求路有的第一跳就到达了CDN服务器，当CDN中存在浏览器请求的资源时，从CDN直接返回给浏览器，最短路径返回响应，加快用户访问速度，减少数据中心负载压力。
传统代理服务器位于浏览器一侧，代理浏览器将HTTP请求发送到互联网上，而反向代理服务器位于网站机房一侧，代理网站Web服务器接收HTTP请求，如图2所示，此外，反向代理服务器还可以保护网站的安全，还可以通过配置缓存来加速Web请求，反向代理也可以实现负载均衡的功能。
图1：利用CDN的平台架构
＼
图2：利用反向代理的平台架构
三、应用服务器性能优化
应用服务器就是处理医疗管理信息系统核心业务的服务器，所有的业务代码都部署在这里，是平台开发最复杂，变化最多的地方，优化手段主要有缓存、集群、异步等。
（一）分布式缓存
当HIS系统遇到性能瓶颈时，第一个想到的解决方案就是使用缓存。缓存是指将数据存储在相对较高访问速度的存储介质中，以供系统处理。一方面缓存访问速度快，可以减少数据访问的时间；另一方面如果缓存的数据是经过计算处理的，那么缓被缓存的数据无需重复计算即可直接使用，因此缓存可以减少计算实时间。合理的使用缓存，对HIS平台的性能优化意义重大。
分布式缓存指缓存部署在多个服务器组成的集群中，以集群方式提供缓存服务，其架构方式主要有两种，一种是以JBoss Cache为代表的需要更新同步的分布式缓存，一种是以Memcached为代表的不互相通信的分布式缓存。
四、结论
本文对如何构建高性能的HIS云平台进行了讨论，重点从Web前端和应用服务器两个层面讨论如何提升云平台的性能指标，已满足大用户、高并发的访问需求。结果表明：采用了分布式缓存、异步消息队列、应用服务器集群等优化手段后，云平台性能得到了显著提升。
参考文献：
[1] 宋关福.云计算时代的GIS技术发展漫谈[J]，测绘与空间地理信息2011.8（34）：1-4.
[2] 李紹俊、周芹.云GIS研究现状综述[ J]， 测绘与空间地理信息2011.8（34）：14-16.
[3] 李智慧.大型网站技术架构核心原理与案例分析[M]， 电子工业出版社，2014.3：34-54.
作者简介：
1.胡灏，男，（1978年4月—），职称：初级工程师，学历：本科，现工作于长春中医药大学附属医院，研究方向：信息技术在医疗单位的推广和应用。
2.卢海峰，男，（1978年6月—），职称：助理工程师，学历：本科，现工作于长春中医药大学附属医院，研究方向：信息技术在医疗单位的推广和应用。
【关键词】医院管理信息系统 HIS云计算平台架构 性能优化 非功能性需求
一、引言
（一）云计算及HIS云平台
我们都知道，在建设信息系统的时候，IT的计算资源很重要。CPU的处理能力、大容量的内存、海量的硬盘存储能力和软件的分析计算能力等都是计算资源。在采购IT设备、建设IT系统时，要对计算资源需求量做出估计，预估低了会出现计算资源供不应求，影响正常工作；预估高了会出现供大于求的情况，造成了浪费的现象。
比如说：在医疗信息领域，为了满足医院日益增长的业务：医院自身的扩建、医院与医院之间的信息交流增加、医院与药店合作范围的扩大，各大医院的数据中心通常需要采购大量的硬件、网络设备，购买大量的软件产品并将大多经历耗费在接口应用的开发上。因此建立地区级的HIS云平台已迫在眉睫。HIS云平台提供了云计算的Iaas（基础设施即是服务）和Saas（应用软件即是服务）的基本形式。通过使用HIS云，各大医院降低了软硬件的采购成本、数据采购成本和系统开发的时间成本；其次，伸缩性非常强，所需资源按需供应，各医院想要使用HIS平台的哪些功能模块，完全可以订制使用，只要能联网，就能使用HIS云平台后台强大的服务、软件和数据能力，获得计算资源会更方便。
（二）HIS云平台软件系统的性能指标
如上所述，HIS云平台需要面对该区域的高并发用户（医院人员、药店人员、医疗管理机构等）、大流量访问。因此HIS云平台的性能问题成为了架构设计中的焦点问题。性能好坏的主要指标有响应时间、并发数、吞吐量、性能计数器等。
响应时间是指应用执行一个操作需要的时间，包括从发出请求开始到收到最后响应数据所需要的时间。响应时间是系统最重要的性能指标，直观反映了系统的快慢；并发数指系统能够同时处理并发用户请求的数目，这个数字反映了系统的负载特性；吞吐量指单位时间内系统处理的请求数量，体现系统的整体处理能力，一般可用“请求数/秒”或“页面数/秒”来衡量；性能计数器是描述服务器或操作系统性能的一些数据指标，包括System Load、对象与线程数、内存使用、CPU使用、磁盘和网络I/O等指标，这些指标是系统监控的重要参数。
如果HIS云平台的性能指标不能满足设计和业务需求，就需要进行对各个环节进行分析，排查可能出现瓶颈的地方，定位问题。定位产生性能问题的具体原因后，就需要进行性能优化，本文的下面章节正是从Web前端和应用服务器两方面讨论如何对HIS云平台进行性能优化。
二、Web前端的性能优化
一般说来Web前端是指HIS平台业务逻辑之前的部分，包括浏览器加载、网站视图模型、图片服务、CDN服务等。主要优化手段有优化浏览器访问、使用反向代理、CDN等。
（一）浏览器访问优化
（1）减少http请求
减少HTTP的主要手段是合并CSS，合并JavaScript、合并图片，将浏览器一次访问需要的JavaScript、CSS合并成一个文件，图片合并成一张，这样浏览器就只需要一次请求。
（2）使用浏览器缓存并减少Cookie传输
一方面，通过设置HTTP头中的Cache-Control和Expires的属性，可以将CSS、JavaScript、Logo、图标等静态资源文件缓存在浏览器中，改善性能。另一方面，对于静态资源，发送Cookie没有意义，可以考虑静态资源使用独立域名进行访问，避免请求静态资源时发送Cookie，减少Cookie传输。
（3）启用压缩
在服务器端对文件进行压缩，在浏览器端对文件解压缩，可有效减少通信传输的数据量。文本压缩效率可达80%以上，因此HTML、CSS、JavaScript文件GZip压缩可以达到较好的效果。
（二）CDN加速与反向代理
CDN（内容分发网络）的本质是一个缓存，将图片、文件、CSS等访问频度很高的静态数据缓存在离用户最近的地方，使用户以最快速度获取数据，即所谓网络访问第一跳。如图1所示：CDN部署在网络运营商机房，这些运营商是终端用户的网络运营商，因此用户请求路有的第一跳就到达了CDN服务器，当CDN中存在浏览器请求的资源时，从CDN直接返回给浏览器，最短路径返回响应，加快用户访问速度，减少数据中心负载压力。
传统代理服务器位于浏览器一侧，代理浏览器将HTTP请求发送到互联网上，而反向代理服务器位于网站机房一侧，代理网站Web服务器接收HTTP请求，如图2所示，此外，反向代理服务器还可以保护网站的安全，还可以通过配置缓存来加速Web请求，反向代理也可以实现负载均衡的功能。
图1：利用CDN的平台架构
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图2：利用反向代理的平台架构
三、应用服务器性能优化
应用服务器就是处理医疗管理信息系统核心业务的服务器，所有的业务代码都部署在这里，是平台开发最复杂，变化最多的地方，优化手段主要有缓存、集群、异步等。
（一）分布式缓存
当HIS系统遇到性能瓶颈时，第一个想到的解决方案就是使用缓存。缓存是指将数据存储在相对较高访问速度的存储介质中，以供系统处理。一方面缓存访问速度快，可以减少数据访问的时间；另一方面如果缓存的数据是经过计算处理的，那么缓被缓存的数据无需重复计算即可直接使用，因此缓存可以减少计算实时间。合理的使用缓存，对HIS平台的性能优化意义重大。
分布式缓存指缓存部署在多个服务器组成的集群中，以集群方式提供缓存服务，其架构方式主要有两种，一种是以JBoss Cache为代表的需要更新同步的分布式缓存，一种是以Memcached为代表的不互相通信的分布式缓存。
四、结论
本文对如何构建高性能的HIS云平台进行了讨论，重点从Web前端和应用服务器两个层面讨论如何提升云平台的性能指标，已满足大用户、高并发的访问需求。结果表明：采用了分布式缓存、异步消息队列、应用服务器集群等优化手段后，云平台性能得到了显著提升。
参考文献：
[1] 宋关福.云计算时代的GIS技术发展漫谈[J]，测绘与空间地理信息2011.8（34）：1-4.
[2] 李紹俊、周芹.云GIS研究现状综述[ J]， 测绘与空间地理信息2011.8（34）：14-16.
[3] 李智慧.大型网站技术架构核心原理与案例分析[M]， 电子工业出版社，2014.3：34-54.
作者简介：
1.胡灏，男，（1978年4月—），职称：初级工程师，学历：本科，现工作于长春中医药大学附属医院，研究方向：信息技术在医疗单位的推广和应用。
2.卢海峰，男，（1978年6月—），职称：助理工程师，学历：本科，现工作于长春中医药大学附属医院，研究方向：信息技术在医疗单位的推广和应用。