软考系统架构师论文-论信息系统的架构设计_esb软件架构师论文

摘要

随着我国医疗技术水平的不断进步，以及医院规模的不断扩大，医疗信息系统已经成为现代医院管理和诊疗业务运营的基础设施和技术支撑。然而这些随着医院的发展逐步建立起来的应用系统往往具有异构性，严重制约了各个信息系统间信息的共享，“信息孤岛”现象严重。
我在一个软件企业工作，2016年9月，我所在的公司承担了某医院的信息系统集成项目，有幸作为项目负责人参与该集成平台的开发工作，主要负责需求分析和系统架构设计。在项目开发过程中，我们注重系统的可扩展性、标准化和安全性，经过对医院现实情况的认真分析，结合当今成熟的EAI技术，我提出了以面向服务（SOA）的企业服务总线（ESB）为核心的架构，在ESB之上构建业务执行引擎（BPE）、HL7/DICOM适配器、异步事件管理器、订阅管理器等模块。
项目上线以后，系统运行稳定，减少了信息重复录入，提高了数据完整性和可靠性，大大提高医务人员的工作效率，降低了后期建设成本，获得了该医院领导的认可和用户的广泛好评。

正文

随着我国医疗技术水平的不断进步，以及医院规模的不断扩大，医疗信息系统已经成为现代医院管理和诊疗业务运营的基础设施和技术支撑。目前某医院内存在电子病历系统、门诊挂号系统、住院管理系统、医护工作站、药品管理系统、医学影像系统和重症监护系统等大量的管理类和临床类信息系统，这些随着医院的发展逐步建设起来的信息系统往往来自于不同的产商，基于不同的硬件平台、操作系统、编程语言和标准规范，具有异构性，严重制约了各个信息系统间的信息共享，“信息孤岛”现象严重，而且卫生信息化的数据标准不一，医院内任然存在手工数据报告和重复收集信息的现象，医务人员工作效率低下，医疗质量得不到保障。
为解决以上问题，提高医务人员工作效率，保障医疗质量，该医院领导决定投资建立一个可扩展的统一信息集成平台。我在一个软件企业工作，2016年9月，我所在的公司承担了该医院的信息系统集成项目，有幸作为项目负责人参与该集成平台的开发工作，主要负责需求分析和系统架构设计。
通过系统分析，我们发现该医院信息系统存在缺乏通用的数据标准、系统之间直接共享信息，安全性没有保障、部分系统已经进行了紧密集成，扩展困难、集成接口众多难以维护等问题。同时集成平台作为医院信息系统的基础设施之一，必须有较高的性能、可靠性、安全性和可维护性等。因此，在我的组织下，我们召开了架构设计会议，充分体现了下面三个原则：
（1）可扩展性：使医院信息集成可以快速进行，有较强的通用性，各系统之间属于松散耦合，保证医院信息系统的可持续发展。
（2）标准化：依托医疗信息系统集成规范（IHE），采用卫生信息交换标准（HL7）和医疗数字信息传输协议（DICOM）等卫生行业标准进行信息集成。
（3）安全性：将原本点对点紧密集成的信息系统进行服务封装，逐步过渡为采用服务调用的模式进行信息集成，避免各个医疗信息系统之间直接的数据操作。
在遵循上述原则的基础上，经过对医院现实情况的认真分析，结合当今成熟的EAI技术，我提出了以面向服务（SOA）的企业服务总线（ESB）为核心的架构。在ESB之上构建业务执行引擎（BPE）、HL7/DICOM适配器、异步事件管理器和订阅管理器等模块。完成特定功能的企业级组件以Web Service的方式连入ESB，服务间通信基于SOAP。以此实现在异构环境中的服务、消息以及事件的交互，并形成数据整合能力和分布式控制能力，最终达到相应的服务集成级别和可管理性的要求。
企业服务总线（ESB）为请求者和服务提供者进行交互提供通道，避免请求者和服务提供者的直接通信，是整个系统架构的核心设施。ESB的服务注册库负责服务的注册和动态查找调用，服务代理中间件负责定位恰当的服务实现，使请求者本身可以直接使用服务代理所提供的服务，而不必关心背后的细节。
业务流程执行引擎（BPE）主要负责集成框架上业务流程的管理与控制，显式的将业务流程逻辑从其他业务规则中分离出来，分解为多个小的业务单元，并保证预订的业务流程能够正确顺利的执行。例如将门诊流程分解为病人信息登记、预约挂号和进行诊断三个业务单元，流程中每个业务单元都可以对应一个服务。该结构使业务流程管理具有很高的机动性与灵活性，且易于维护。
HL7/DICOM适配器有两个功能，一是进行本地通讯协议与HL7或DICOM标准定义的通讯协议间的转换。二是完成非标准的业务数据模型和标准的业务数据模型间的匹配。如医学影像系统、药品管理系统等医院早期开发的信息系统大都不满足IHE规范的要求，该适配器使这些信息系统的服务都可以在集成框架上无障碍的运行，并与其他服务进行协作。
服务间的通信支持同步请求/响应、异步消息存储转发和发布/订阅三种模式。同步的请求/响应通过绑定HTTP的SOAP直接实现，异步消息存储转发模式由异步事件管理器协助完成，而发布/订阅模式通过借助订阅管理器实现。
服务的即插即用可以减轻服务部署工作的复杂度，加强系统健壮性与稳定性。实现该机制需要满足服务动态调用和服务间的去耦合关联，使服务提供者的变化不影响服务请求者，为解决这个问题，我们在ESB上建立并维护了一个服务注册库用于记录服务提供者的信息。当服务被部署在集成平台上时会同步发布到服务注册库上，为服务注册过程，移除服务时只需要同步清除注册库中的服务信息。
该集成架构具有以下优势：
1、IHE、DICOM与HL7作为本架构的基础设施，使服务的设计保持与通用的医疗标准相一致，降低了集成的实现成本，更易于扩展，同时根据标准对现有系统进行恰当的面向服务的分析与分解，使技术可以与业务对齐，并为业务流程需要所驱动。
2、该医院的信息系统之间具有异构性，而SOA平台无关的特性保证了基于该框架的系统集成不依赖于其对应的运行平台与技术平台，解决了医院信息系统集成中异构系统的集成问题，实现了系统间的透明访问。
3、在本架构中服务具有高内聚与低耦合特性，实现了整个医院信息环境的高可扩展性与即插即用，不会因单个服务的功能性故障影响整个集成环境，具有高系统健壮性与业务灵活性的特点，这正是医疗环境最为重要的两个方面。
基于ESB建立的医院信息集成平台，通过将医院信息系统集成到统一的平台上，促进了医院与医院之间，科室与科室之间的业务交流，避免信息重复录入，提高了数据完整性和可靠性。
在项目开发中，我们也发现了一些不足之处。例如请求服务时服务请求者业务逻辑与复杂的服务调用动作混合在一起，不利于维护。对此我决定引入了一个服务代理来定位服务，分离服务调用动作。同时向服务代理中加入缓存功能以提高定位服务的效率，当移除服务时服务注册库通知服务代理更新缓存，保证缓存中的服务提供者信息始终可用，服务代理的引入在提高系统可维护性的同时也提高了整个集成架构的运行性能。
综上所述，经过整个项目组精心准备和严密实施，项目如期完成。项目上线以后，系统运行稳定，大大提高了医务人员工作效率，降低了医院后期的信息化建设成本，获得了该医院领导的认可和用户的广泛好评。回顾项目实施过程，我体会最深的是，集成平台的开发必须遵循行业标准规范，保证高内聚低耦合的特性，使其具有行业特征和高度可扩展性。我将在以后的工作实践中不断地吸取经验，提高自身综合素质和能力。