系统架构设计师论文--可靠性设计

-- 摘要

      2019年8月，我司承接了某市医疗集团，智慧药房项目，该项目主要为集团下属36家社区卫生服务中心提供药品统一目录管理、药品集中采购、库存管理、处方合理用药审核、药品配发、自动化发药设备驱动提供软件支撑。在该项目中我担任了软件架构设计师一职，主要负责该项目的软件架构设计工作。
 

      本文以智慧药房项目为例，主要论述了可靠性技术在项目中的具体应用， 通过将平台服务层进行集群化部署，数据库分布式主从模式，以及服务器RAID磁盘阵列，对平台服务层、数据库以及硬件存储多维度的容错、容灾机制，提高了项目件硬件的可用性，安全性和可扩展性。通过可靠性技术的应用，提供了软件运行的质量，保障一软件能够7*24小时的稳定运行，最终项目成功上线，并获得了用户的一致好评


-- 背景(所有论文同一个项目）

      根据深化医药卫生体制改革规范药求，推进药品集中采购，增加药品的供应保障能力，严格监督管理，保障药品的用药安全，所有医疗机构开出的处方，必须通过处方审核后，方可进入划价计费环节，未经审核的处方，不得进行计费和配发。2019年8月，我司承接了某医疗集团智慧药房项目，该项目为医疗集团下属36家社区卫生服务中心提供软件支持，主要分为药品供应模块、药房管理模块、处方用药审核模块、药品配发模块、设备协同模块。药品供应模块负责药品库存预警，供社区卫生服务中心药房对药品进行集中采购，并将药品发送到省采招平台；药房管理模块主要进行一些基础信息的维护，及关注药品的库存管理，药品批号跟踪；处方用药审核模块，负责对医生开出的药品进行合理用药审核，将不合理的处方审核结果返回给医生，提醒医生修改处方；药口中配发模块，负责将处方中的药品进行调配，打印用法用量标签，确认发药后扣减相应的库存；设备协同模块主要是驱动药房中的一些自动化发药设备，将要药品信息发给设备上位机，根据设备药品的效期进行排序，通过上位机程序调用下位机，驱动设备出药。在该项目中我担任软件架构设计师职务，主要负责软件的架构设计及中间件等技术的选型工作。
 
 ----中间正文主体 800~1000字左右

      软件可靠性设计主要通过冗余、心跳等技术对软件进行可靠性的设计，确保软件的稳定运行。冗余可以从硬件、软件两个方面着手，硬件可以使用多台服务器做容灾处理，大型项目会应用异地部署服务器的方式，防止因服务器故障、断网、断电或地震等不可抗拒的自然灾害造成服务不可用，给企业和用户造成损失，软件层面可以使用多应用部署群集，确保在一个应用出现异常时，可以继续工作。同时应用负载均衡，CDN等技术进行用户请求分流，保证用户访问性能的同时，对应用进行减压，数据库一般可以采用主从复制的方式部署。
--简介--中间过度作用
    本文以智慧药房项目为例，将从集群化部署、数据库主从、软件冗余部署方面论述了可靠性架构设计在项目中的应用。
--介绍三种的应用
     集群化部署：项目为了防止一台服务器出现故障，导致应用系统不可用，采用了多服务器冗余方式，以N+1的标准选了三台服务器做冗余，并且对服务器磁盘做了RAID5阵列，项目采用前后端分离的方式，前台采用Vue.js,后端平台服务采用的Java语言开发，前端Web应用系统分别在服务器上部署了三个节点，并且通过使用Nginx做反向代理，使得应用不直接对外暴露，提高了安全性，同时配置了集群模式，将用户请求进行分流，提交了系统的可靠性同时也提高了性能，平台服务层以Docker的方式进行发布，并且通过K8S进行管理，同时引入了SkyWalking对接口链路进行监控，并且通过Spring Admin 对服务节点进行监控，一旦链路应用节点发生故障，立马发送邮件给运维人员，让其及时干预，Java服务采用SpringCloud做微服务架构，通过 Nacos 进行服务注册与发现，通过网关将服务暴露给前端Web层调用。
      数据库主从：项目中数据层采用了关系型数据库MySQL,以及NoSQL 非关系型 MongoDB同进为了减轻数据库的压力，引入了Redis缓存。MySQL主要存放一些业务数据，如医生开出的处方数据，以及药品目录，ymtlwyth以及采购订单，配送入库单等，这些数据的特点是使用频率不同，但极其重要，采用了主从复制的方式对MySQL进行了冗余，在Redis中使用了哨兵主从进行三个节点部署，当Master发生故障时，哨兵从新选出一个主节点，Redis主要存放药品库存信息，在医生开处方时会检查药房药品库存信息，药房将药品发现时会扣除相应的库存，对同一个药品的数量变化频率相当高，而且要及时，否则医生将药开出来后，患者到药房取药时，取不到药，增加医患矛盾，，影响医生开处方的效率及数据一致性及库存及时性。因此引入了Redis缓存，在审方模块中18万种药品的相互作用关系数据量以迪卡尔积的量级存在，因些采用了适合处理大数据的MongoDB,MongoDB在配置文件中同样做了主从方式。
      程序容错设计：程序设计及开发中需要考虑容错机制，否则出现错误后可能导致不可用的情况发生，首选在获取对象属性时，要做异常判断，我们采用了阿里的Java契约插件，可以描述出一些可能出现异常的代码，实现方式，加入了 try catch 异常处理机制，对于数据访问层，通过Spring Data中的Redis Template 以及 MongoDB 的 Template 进行主从连接配置，对于MySQL采用 MyCat 进行读写分离，在主节点发生故障时，能自动识别新的主节点。微服务开发新业务升级时，不影响现有项目的运行。

 -- 结尾
　　项目从2019年8月启动到2020年10月历时14个月，圆满完成，顺利完成验收，并取得了客户的一致好评，该项目运行一年多，也出现过一些小的问题，由于医院使用的是集团内部局域网，与外网隔离，给排查问题及维护增加了困难，一次发药设备上的上位机不心小被药房老师删除后，不会重新安装操作，上报我司后，我们联系医院信息科老师，在信息科的老师协助下，对软件重新进行了安装，此次事件，导致了设备停止工作了几个小时，影响了药房发药效率。后来我司安排了1名售后维护该项目，这一年内也新增了一些发药设备，由于选用了合适的微服务架构，使得设备的接入及服务的扩展变得非常容易，在售后同事的协助下，系统至今运行稳定。该项目的成功，让我意识到了使用了可靠性架构设计的作用和价值，坚定了我对可靠性架构设计应用的信心，合理选择合适的可靠性架构设计，能够大大的提高了软件设计的复用方法，加快开发的进程，在项目中起到事半功倍的作用。经过这次项目，我也看到了自己身上的不足之处，在未来还会不断地更新知识，完善本系统的设计，使系统能够适应国家医改的变化需要，这是作为软件从业的我为之努力的动力和方向。
 
posted @ 2021-12-21 13:39  VipSoft  阅读(2391)  评论(2)  编辑  收藏  举报