一種醫(yī)療影像的云存儲的實現(xiàn)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種醫(yī)療影像的云存儲的實現(xiàn)方法，其特征在于，包括步驟：構造一個Hash空間，將DICOM文件與Hash空間內(nèi)的元素建立映射關系；將Hash空間內(nèi)的元素分配到云存儲的各個服務器；用文件記錄云存儲中所有服務器信息以及Hash空間內(nèi)元素的分配信息，并將這個文件同步到云存儲中的每一臺服務器上；向云存儲中服務器提交DICOM文件進行存儲。本發(fā)明實現(xiàn)簡單、沒有復雜的控制邏輯，易于開發(fā)和維護，而且有良好的擴展性，擴展之后仍能保證數(shù)據(jù)分布均勻。
【專利說明】-種醫(yī)療影像的云存儲的實現(xiàn)方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及醫(yī)學圖像存儲技術，尤其是涉及一種醫(yī)療影像的云存儲的實現(xiàn)方法。

【背景技術】
[0002] 如今，醫(yī)院等衛(wèi)生事業(yè)單位在疾病的診斷和治療過程中，已經(jīng)大量借助于計算機 等數(shù)字設備。隨著這些設備的廣泛使用，產(chǎn)生了大量的數(shù)字醫(yī)療資料，如病人的透視光片、 體內(nèi)結(jié)構的檢測視頻、手術過程的錄像以及與之相關的文字描述等。所有這些數(shù)字資料，都 是醫(yī)療單位的重要無形資產(chǎn)，可以用于病例檢索、教學回放、經(jīng)驗交流等。經(jīng)過長期積累，這 些資料已經(jīng)成為一筆寶貴的財富，具有重要的保存和再利用價值。
[0003] 如何才能有效保存和管理這些數(shù)字醫(yī)療資料呢？由于X光片、視頻等資料的數(shù)據(jù) 量龐大，要想長時間完好保存這些數(shù)據(jù)，必然需要海量存儲系統(tǒng)的支持。因此，穩(wěn)定、高效， 能夠存儲海量數(shù)據(jù)的存儲管理系統(tǒng)必不可少。
[0004] 已有的云存儲技術方案主要有：
[0005] 1、Google文件系統(tǒng)（Google File System, GFS)是一個大型的分布式文件系統(tǒng)。 Google這種中心服務器模式對于醫(yī)療影像的存儲存在一些缺點：中心服務器極易成為整 個系統(tǒng)的瓶頸。所有客戶端訪問GFS時，首先訪問Master節(jié)點，這樣中心服務器對并發(fā)量、 穩(wěn)定性的要求都很高，稍有問題，就影響整個系統(tǒng)的運行。
[0006] 2、基于一致性哈希算法無中心服務器的存儲架構?；谝恢滦怨Ｋ惴o中心服 務器的存儲架構對于醫(yī)療影像的存儲存在的缺點：在擴展服務器的時候需要成倍的增加服 務器，否則，數(shù)據(jù)的分布就不均勻了。而對于醫(yī)療影像的存儲領域，需要在擴展服務器時更 加靈活才可行。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種醫(yī)療影像的云存儲的實現(xiàn)方法，通過此方 法可以實現(xiàn)在廉價的商用服務器和存儲設備進行海量的醫(yī)療影像數(shù)據(jù)的存儲。
[0008] 本發(fā)明采用如下技術方案實現(xiàn)：一種醫(yī)療影像的云存儲的實現(xiàn)方法，其包括步 驟：
[0009] 構造一個Hash空間，將DIC0M文件與Hash空間內(nèi)的元素建立映射關系；
[0010] 將Hash空間內(nèi)的元素分配到云存儲的各個服務器；
[0011] 用文件記錄云存儲中所有服務器信息以及Hash空間內(nèi)元素的分配信息，并將這 個文件同步到云存儲中的每一臺服務器上；
[0012] 向云存儲中服務器提交DIC0M文件進行存儲。
[0013] 其中，建立映射關系的步驟具體包括：
[0014] 計算DIC0M文件中數(shù)據(jù)元素Study Instance UID的CRC編碼；
[0015] 將得到的CRC編碼對Hash空間的空間大小Μ取余，得到的結(jié)果就是映射到Hash 空間的元素。
[0016] 其中，記錄分配信息的文件至少包含信息：服務器序號、IP地址、磁盤容量和包含 的Hash空間的元素。
[0017] 其中，向云存儲中服務器提交DIC0M文件進行存儲的步驟具體包括：
[0018] 接收客戶端發(fā)送過來的DIC0M文件到緩存中；
[0019] 將DIC0M文件映射到Hash空間的一個元素 Key，通過云存儲配置文件查找該Hash 元素 Key所在的服務器S;
[0020] 再把該DIC0M文件從緩存轉(zhuǎn)發(fā)到計算出來的服務器S，將該DIC0M文件存儲在服務 器S。
[0021] 在一個實施例中，所述醫(yī)療影像的云存儲的實現(xiàn)方法還包括從云存儲中服務器下 載DIC0M文件的步驟。所述下載DIC0M文件的步驟具體包括：客戶端發(fā)送DIC0M文件下載 請求，在下載請求信息中包含請求的DIC0M文件的Study Instance UID ;收到客戶端請求 的那臺服務器S1，根據(jù)Study Instance UID映射到Hash空間的一個元素 Key,通過云存儲 配置文件查找該Hash元素 Key所在的服務器S2 ;如果服務器S2就是服務器S1本身，那么 直接將DIC0M發(fā)送給客戶端，否則，把服務器S2的信息發(fā)送給客戶端，這樣客戶端再向S2 服務器發(fā)送DIC0M文件下載請求。
[0022] 在一個實施例中，所述醫(yī)療影像的云存儲的實現(xiàn)方法還包括對云存儲中服務器進 行擴展的步驟。其中，對云存儲中服務器進行擴展的步驟具體包括：重新計算每臺服務器的 應分配的Hash元素個數(shù)；第i服務器當前已分配的Hash元素個數(shù)為Gi，如果Gi > Hi，那 么這個服務器需要遷出Hash元素，遷出的Hash元素個數(shù)為0i = Gi-Hi，否則就應該遷入 Hash元素，遷入的Hash元素的個數(shù)為Pi = Gi_Hi ;根據(jù)上面計算所得每臺服務器遷出或遷 入Hash元素數(shù)量，生成Hash元素的遷移腳本。
[0023] 其中，于Hash元素的遷移完成后，將最新的用于記錄分配信息的文件及Hash元素 的遷移腳本在云存儲的各個服務器進行同步更新。
[0024] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下有益效果：
[0025] 本發(fā)明實現(xiàn)簡單、沒有復雜的控制邏輯，易于開發(fā)和維護，而且有良好的擴展性， 擴展之后仍能保證數(shù)據(jù)分布均勻。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026] 圖1是本發(fā)明一個實施例的流程示意圖；
[0027] 圖2是分配Hash元素到服務器的流程示意圖；
[0028] 圖3是實現(xiàn)DICOM文件存儲的流程示意圖；
[0029] 圖4是實現(xiàn)DICOM文件下載的流程示意圖；
[0030] 圖5是增加服務器時生成配置腳本的流程示意圖；
[0031] 圖6是增加服務器的實現(xiàn)流程示意圖。

【具體實施方式】
[0032] 本發(fā)明提出一種基于有限hash空間與DICOM (Digital Imaging and Communication in Medicine)文件映射的云存儲技術，具有實現(xiàn)更簡單更靈活且擴展性好 的特點。
[0033] 結(jié)合圖1所示，在一個實施例中，本發(fā)明包括如下實現(xiàn)步驟：
[0034] 步驟S1、構造一個有限的連續(xù)的自然數(shù)集合，我們稱這個自然數(shù)集合為Hash空 間，假設Hash空間的大小M,那么Hash空間可以表示成[1,2,3,4. .., M]。
[0035] 步驟S2、將DIC0M文件與Hash空間內(nèi)的元素建立映射關系。
[0036] 循環(huán)冗余校驗碼（CRC)的基本原理是：在K位信息碼后再拼接R位的校驗碼，整個 編碼長度為P位，因此，這種編碼又叫（P，K)碼。對于一個給定的（N，K)碼，可以證明存在 一個最高次冪為P_K = R的多項式G(x)。根據(jù)G(x)可以生成K位信息的校驗碼，而G(x)叫 做這個CRC碼的生成多項式。校驗碼的具體生成過程為：假設發(fā)送信息用信息多項式C(X) 表示，將C(x)左移R位，則可表示成C(x)*2的R次方，這樣C(x)的右邊就會空出R位，這 就是校驗碼的位置。通過C(x)*2的R次方除以生成多項式G(x)得到的余數(shù)就是校驗碼。
[0037] DIC0M文件與Hash空間元素的映射方法如下：1、計算DIC0M文件中數(shù)據(jù)元素 Study Instance UID的CRC編碼。2、該CRC編碼對Hash空間大小Μ取余。具體計算公式 為：Key = CRC(Study Instance UID) % Μ，其中Key就是映射到Hash空間的元素。
[0038] 步驟S3、將Hash空間內(nèi)的元素分配到云存儲的各個服務器。
[0039] 把Hash空間內(nèi)的元素分配到不同的服務器上去，根據(jù)DIC0M文件與Hash空間元 素的映射關系，就可以實現(xiàn)影像數(shù)據(jù)的云存儲服務了。
[0040] 結(jié)合圖2所示，假設集群中有N臺服務器，我們把Hash空間內(nèi)的元素分配到這N 臺服務器上。
[0041] 分配的規(guī)則可以根據(jù)服務器的磁盤容量進行分配，分配的規(guī)則如下：
[0042] 計算每臺服務器的應分配的Hash元素個數(shù)氏，假設第i臺（i = 0,1，2，. . .，N_1) 服務器的磁盤容量為Di，計算公式為： Η _Μ*/λ
[0043] ( ^ ψ〇 /=0
[0044] 步驟S4、用文件記錄云存儲中所有服務器信息以及Hash空間內(nèi)元素的分配信息， 并將這個文件同步到云存儲中的每一臺服務器上，即在云存儲中的每一臺服務器上同步云 存儲配置文件。
[0045] 比如，配置文件包含的數(shù)據(jù)格式如下表1所示：
[0046] 服務器序號|IP地址 |磁盤容量|包含的Hash空間的元素 ? 192. 168. 0. 100~10T 1,2,3,4, ---,1002 2 192. 168. 0. 102~12T 1003,1004，…，2200
[0047] 表 1
[0048] 步驟S5、將DIC0M文件存儲至云存儲中服務器。
[0049] 結(jié)合圖3所示，客戶端配置連接的存儲服務器為云存儲服務器的任意一臺。當客 戶端向該服務器提交DIC0M文件進行保存時，該服務器首先接收客戶端發(fā)送過來的DIC0M 文件到緩存中，然后將DIC0M文件映射到Hash空間的一個元素 Key，通過云存儲配置文件查 找該hash元素 Key所在的服務器S，把DIC0M文件再轉(zhuǎn)發(fā)到計算出來的服務器S中，就實現(xiàn) 了 DICOM文件在云存儲中服務器的存儲。
[0050] 另外，結(jié)合圖4所示，若需要從云存儲中服務器下載DIC0M文件：首先客戶端發(fā)送 DIC0M文件下載請求，在下載請求信息中包含請求的DIC0M文件的Study Instance UID。 收到客戶端請求的那臺服務器S1，根據(jù)Study InstanceUID映射到Hash空間的一個元素 Key，通過云存儲配置文件查找該Hash元素 Key所在的服務器S2,如果S2就是S1本身，那 么直接將DIC0M發(fā)送給客戶端。否則，把服務器S2的信息發(fā)送給客戶端，這樣客戶端再向 S2服務器發(fā)送DIC0M文件下載請求。
[0051] 再者，本發(fā)明還可以對云存儲中服務器進行擴展。假設當前云存儲中已經(jīng)有N臺 服務器，現(xiàn)在增加一臺服務器。首先需要調(diào)整Hash元素的分配。這個調(diào)整的過程，需要遵 循兩個原則，一是保證調(diào)整后的數(shù)據(jù)分布仍然是均勻的；二是調(diào)整時，數(shù)據(jù)的遷移量是最小 的。我們調(diào)整Hash元素的方法是如下：1、重新計算每臺服務器的應分配的Hash元素個數(shù)， 假設第i臺服務器的的磁盤容量為Di，計算公式為：

【權利要求】
1. 一種醫(yī)療影像的云存儲的實現(xiàn)方法，其特征在于，包括步驟： 構造一個Hash空間，將DICOM文件與Hash空間內(nèi)的元素建立映射關系； 將Hash空間內(nèi)的元素分配到云存儲的各個服務器； 用文件記錄云存儲中所有服務器信息以及Hash空間內(nèi)元素的分配信息，并將這個文 件同步到云存儲中的每一臺服務器上； 向云存儲中服務器提交DICOM文件進行存儲。
2. 根據(jù)權利要求1所述一種醫(yī)療影像的云存儲的實現(xiàn)方法，其特征在于，建立映射關 系的步驟具體包括： 計算DICOM文件中數(shù)據(jù)元素 Study Instance UID的CRC編碼； 將得到的CRC編碼對Hash空間的空間大小Μ取余，得到的結(jié)果就是映射到Hash空間 的元素。
3. 根據(jù)權利要求1所述一種醫(yī)療影像的云存儲的實現(xiàn)方法，其特征在于，記錄分配信 息的文件至少包含信息：服務器序號、IP地址、磁盤容量和包含的Hash空間的元素。
4. 根據(jù)權利要求1所述一種醫(yī)療影像的云存儲的實現(xiàn)方法，其特征在于，向云存儲中 服務器提交DICOM文件進行存儲的步驟具體包括： 接收客戶端發(fā)送過來的DICOM文件到緩存中； 將DICOM文件映射到Hash空間的一個元素 Key，通過云存儲配置文件查找該Hash元素 Key所在的服務器S; 再把該DICOM文件從緩存轉(zhuǎn)發(fā)到計算出來的服務器S，將該DICOM文件存儲在服務器 S〇
5. 根據(jù)權利要求1所述一種醫(yī)療影像的云存儲的實現(xiàn)方法，其特征在于，還包括從云 存儲中服務器下載DICOM文件的步驟。
6. 根據(jù)權利要求5所述一種醫(yī)療影像的云存儲的實現(xiàn)方法，其特征在于，下載DICOM文 件的步驟包括： 客戶端發(fā)送DICOM文件下載請求，在下載請求信息中包含請求的DICOM文件的Study Instance UID ； 收到客戶端請求的那臺服務器S1，根據(jù)Study Instance UID映射到Hash空間的一個 元素 Key，通過云存儲配置文件查找該Hash元素 Key所在的服務器S2 ; 如果服務器S2就是服務器S1本身，那么直接將DICOM發(fā)送給客戶端，否則，把服務器 S2的信息發(fā)送給客戶端，這樣客戶端再向S2服務器發(fā)送DICOM文件下載請求。
7. 根據(jù)權利要求1所述一種醫(yī)療影像的云存儲的實現(xiàn)方法，其特征在于，還包括對云 存儲中服務器進行擴展的步驟。
8. 根據(jù)權利要求7所述一種醫(yī)療影像的云存儲的實現(xiàn)方法，其特征在于，對云存儲中 服務器進行擴展的步驟具體包括： 重新計算每臺服務器的應分配的Hash元素個數(shù)； 第i服務器當前已分配的Hash元素個數(shù)為Gi，如果Gi > Hi，那么這個服務器需要遷 出Hash元素，遷出的Hash元素個數(shù)為Oi = Gi-Hi，否則就應該遷入Hash元素，遷入的Hash 元素的個數(shù)為Pi = Gi-Hi ; 根據(jù)上面計算所得每臺服務器遷出或遷入Hash元素數(shù)量，生成Hash元素的遷移腳本。
9.根據(jù)權利要求8所述一種醫(yī)療影像的云存儲的實現(xiàn)方法，其特征在于，于Hash元素 的遷移完成后，將最新的用于記錄分配信息的文件及Hash元素的遷移腳本在云存儲的各 個服務器進行同步更新。
【文檔編號】H04L29/08GK104113566SQ201310135779
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2013年4月18日 優(yōu)先權日:2013年4月18日
【發(fā)明者】鄧良遠, 陳閩峰, 程延俊 申請人:深圳市藍韻網(wǎng)絡有限公司