无盘工作站在医院信息系统中的应用

　　【摘要】  无盘工作站是靠网卡上的Bootrom芯片来实现远程启动功能的，从1994～2005年，它已经历了3技术发展阶段，即：以DOS为主的预启动执行环境（IPX）无盘站，以Windows 95为主的RPL无盘站和以Windows 98、Windows2000为主的预启动执行环境（PXE）无盘站。其中PXE是真正意义上的远程启动技术，虽然它推出时间不短，但真正有价值的应用却是近两年才体现。本文针对有盘工作站在医院HIS网络系统应用中的诸多弊端（如维护工作量大、安全性低等），成功应用PXE技术，提出了无盘工作站的解决方案，极大地方便了医院信息系统（HIS）网络系统的管理和维护，并举例说明了其实现过程。

　　【关键词】  无盘工作站；预启动执行环境；医院信息系统
 
　　Application of diskless workstation in hospital information system

　　QIAN Ling.
　
　　Information Section, Changzhou Hospital of Traditional Chinese Medicine,Changzhou 213003,China

　　【Abstract】  Diskless workstations realize remote booting with the help of the chip bootrom in the network card. Since 1994, technically it has gone through three stages of development: IPX based on DOS, RPL based on Windows 95, and PXE based on Windows 98 & 2000. Of the three, PXE is the only remote booting technology of real significance. Although it was brought forth long ago, it is only within the last two years that its applications of real value have been discovered. Considering that application of workstations with disks in hospital information system (HIS) has many disadvantages, such as huge maintenance work involved and poor performance in safety, this paper deals with diskless workstation solutions based on successful application of PXE technology for convenience of HIS management and maintenance, and gives examples for its processes.

　　【Key words】  diskless workstation;preboot execution environment;hospital information system

　　无盘网络工作站并不是新的计算机技术，它在银行、证券、教育等行业已得到广泛应用，但在卫生系统中应用较少，医院信息系统中主要还是有盘站的大量使用。有盘站在使用过程中普遍存在安全和维护等方面的问题，而成功引进先进的预启动执行环境（PXE）无盘网络技术能较好地解决些问题，非常具有实用价值。

　　1  问题的提出

　　，在我国各级医院的医院信息系统（HIS）网络系统中运行的计算机绝数都是有盘工作站，如应用于挂号、收费、取药、住院、病区等处的计算机。有盘站的硬件特征是：至少有一个硬盘，有的还有光驱、软驱；硬盘上主要装有Windows操作系统文件和HIS系统文件。医院信息部门在给这些有盘站做日常维护时往往会碰到这几个问题：（1）由于Windows系列操作系统（尤其是Windows 98）自身的不稳定性，再加上使用人员的操作不当（如系统还在运行中就提前关机、冷启动等），过一段时间系统就有可能发生故障，甚至崩溃，这时只能重装系统；（2）HIS系统文件常常由于功能增加或变而改动，信息人员不得不给每台相关工作站更新程序文件；（3）由于使用人员的误操作，甚至是恶意操作，有可能将硬盘上的有用文件删除，从而不能正常使用；（4）有可能因私自将未经检测的光盘或软盘插入主机而感染计算机病毒；（5）存在通过光盘或软盘将非法程序植入系统中所带来的不安全因素。这使得医院信息人员要耗费大量时间和精力来保障有盘站的正常运行。
   
　　那么，有没有什么好的方法来避免这些问题呢？答案是肯定的，就是大量使用无盘工作站。所谓无盘工作站就是没有光驱、软驱和硬盘的计算机，它通过带有启动芯片（Bootrom）的网卡从网络服务器上启动操作系统和HIS系统。大量采用无盘站具有以下几个优点：（1）节省费用，不用为每台工作站配备光驱、软驱和硬盘；（2）极大地减少了网络管理员维护工作站的时间和负担；（3）便于HIS软件集中管理，若HIS系统文件有程序更新时，无需再给每台相关工作站更新程序，只要在服务器端更新相应的镜像文件即可；（4）安全性高，使用人员无法通过软盘和光盘带入计算机病毒和非法程序；（5）利用网络的安全功能，可以控制网络信息以及软件的扩散，防止宝贵数据的丢失。

　　2  无盘启动技术简介

　　总的来说，无盘工作站都是由网卡的启动芯片以不同的形式向服务器发出启动请求信号，服务器收到后，根据不同的机制，向工作站发送启动数据，工作站下载完启动数据后，系统控制权由启动芯片转到内存中的某些特定区域，并引导操作系统［1］。根据不同的启动机制，目前在无盘技术方面有3个主流，即：RPL无盘Windows98、PXE无盘Windows 98系统和纯软件的Windows 2000 终端。由于纯软件的Windows 2000 终端本身“客户机过瘦”的缺陷，它对各种外设的支持不足，相应的驱动程序较难找到，大型软件的运行速度也较慢，从而极大地限制了它的应用场合。RPL为Remote Initial Program Load（远程初始化程序引导）的缩写，是微软早期大力支持的无盘启动技术，已经很成熟了，而且许多爱好者都比较熟悉，技术资料到处都是，但它只能应用于Windows 95和98，而且Microsoft已经放弃了此产品开发与支持，不会再有更新的升级产品了。PXE是RPL的升级品，它是Preboot Execution Environment（预启动执行环境）的缩写，是由Intel公司开发的高性能无盘启动技术。相比RPL而言，PXE具有安装简便、启动和运行速度快、硬件兼容性好、维护量极低的特点，是目前主流的无盘启动技术，几乎所有的有盘站能运行的软件在PXE无盘站上都能运行。因此，本文主要讨论PXE技术的无盘站在医院HIS系统中的应用。

　　PXE的通信协议采用TCP/IP，与Internet连接高效而可靠，PXE无盘工作站的启动过程分析如下：（1）客户端个人电脑开机后, 在Bootrom 获得控制权之前先做自我测试。（2）Bootrom 送出 BOOTP/DHCP 要求以取得IP地址。（3）如果服务器收到个人电脑所送出的要求, 就会送回 BOOTP/DHCP 回应,内容包括：客户端的IP地址，预设网关和开机镜像文件。否则, 服务器会忽略这个要求。（4）Bootrom 由 TFTP 通讯协议从服务器下载开机镜像文件。（5）个人电脑通过这个镜像文件开机, 这个开机文件可以只是单纯的开机程式，也可以是操作系统。（6）开机镜像文件将包含 kernel loader 及压缩过的 kernel, 此 kernel 将支持NTFS root系统。（7）远程客户端根据下载的文件启动机器。

　　3  具体实例介绍

　　下面结合我院实例，向大家详细介绍实现步骤：

　　3.1  硬件和软件准备  （1）一台PXE服务器，用来向无盘站提供网络和文件服务。由于无盘站在启动和运行过程中要从这台服务器上下载大量数据，所以不能将它和数据库服务器混合使用，以避免负载过重。一般来说，在医院HIS网络系统中，网络服务器和数据库服务器本身就是分开的，因此，也可以将PXE服务装在网络服务器上，这样就不需要专门添置一台PXE服务器。根据需要我们选择联想万全T100型服务器，配置为PIV2.93G／512M内存／3×80G硬盘Raid0／千兆网卡，其价格不到1万元。3块硬盘做Raid0阵列是为了大幅提高磁盘I/O性能，以保障多台无盘站同时启动所需要的镜像文件读取速度；（2）百兆以上的网络主干速度，以保障镜像文件传输时的带宽。目前，医院网络主干大都在百兆以上，有的甚至已达到千兆［2］；（3）若干台无盘工作站，PIII系列即可，128MB以上内存。这些工作站最好是同一个型号，或者是同一个工作组用同一个型号，例如：挂号室5台都用联想启天M2000无盘型，这样可以共享同一个镜像文件，从而减少维护工作量。需要注意的是，所有无盘站都要带Intel PXE启动芯片的网卡；（4）光驱1个，硬盘1块，用来给无盘站生成镜像文件；（5）一台带光驱的有盘站，用于日常工作的管理；（6）Windows 2000 Advanced Server操作系统，Windows 2000 Professional操作系统，Intel PXE PDK软件包。

　　3.2  安装步骤  第一步：以挂号室为例，在第一台无盘站上装上光驱、硬盘，然后从光驱引导安装Windows 2000基本操作系统、相应驱动、相应补丁、Office2000 等常用软件，最后安装HIS软件并全部调通。本机IP地址设置成自动获取，并记下网卡MAC地址；第二步：在服务器端安装Intel PXE PDK软件包的服务器端，定义镜像文件存放目录，并设置目录属性为共享。配置服务器，启用DHCP服务，设置网卡MAC地址和自动分配IP地址的一一对应关系［3］；第三步：在工作站上安装Intel PXE PDK软件包的工作站端，制作本机硬盘镜像文件，并上传至服务器；第四步：在服务器端将镜像文件属性置为只读，并设置MAC地址和镜像文件的对应关系；第五步：卸掉无盘工作站上的光驱和硬盘，在CMOS设置里将启动顺序改成“Lan First”。如此第一个无盘站就安装成功了，其他挂号室的无盘站如果型号一样，可共享同一个镜像文件，只要在服务器端添加一个对应关系就行了。

　　以后，若HIS系统中挂号模块需要更新，也不需要重新制作镜像文件，只要用Intel PXE PDK软件包中的专用浏览器打开镜像文件，就相当于一个硬盘，将新的挂号模块程序文件拷贝进入后即可。

　　【参考文献】

　　1  李铄.电脑组网与网络管理全科教程. 北京：航空工业出版社，2004，28-31.

　　2  李怀成.医院信息化及网络建设的一些体会.中国医院管理，2003，23（1）：40-41.

　　3  慕东周，孙家瑞.计算机网络技术.北京：化学工业出版社，2005，216-226.

　　(编辑：刘  俊)

　　作者单位： 213003 江苏常州，常州市中医医院信息科