Datenreplikationstechniken für stationäre und mobile IS im Krankenhaus Heiko Niemann OFFIS...

Datenreplikationstechniken für stationäre und mobile IS im Krankenhaus

Heiko NiemannOFFISEscherweg 226121 [email protected]

Wilhelm HasselbringCarl von Ossietzky Universität Fachbereich Informatik, Abt. SE26111 [email protected]

Workshop Mobile Datenbanken und InformationssystemeDortmund, 2. Oktober 2002

Datenreplikationstechniken Datenreplikationstechniken für stationäre und mobile für stationäre und mobile

Informationssysteme Informationssysteme im Krankenhausim Krankenhaus


ÜberblickÜberblick

Motivation

Datenreplikation

Konfliktmanagement

Adaptiver Replikationsmanager

Verwandte Arbeiten

Fazit und Ausblick

FazitVerwandte Arb.Repli.-manager KonfliktmanagemtDatenreplikationMotivation


StationäreSysteme

Architektur Universitätsklinikum LeipzigArchitektur Universitätsklinikum Leipzig

ApothekeTelefonBezüge

ZeiterfassungDienstplanung

Klinische SystemeZ1, MediTec, IKAMCC, SUMED, ...

OP-SystemeISOP, GISIESB, DIACOSNEODOK, SoftCon, ...

Labor-SystemeLantis, LDS,Siemedos, ViroGelab, Pathos, ...

Küche

ArchivAmbulanz-Systeme

(Grober Ausschnitt des KIS)(Grober Ausschnitt des KIS)

eGate

SAP R/3Verschiedene Module, z.B.Material, Fibu, Controlling

IS-H (Patientenverwaltung) PDA

Notebook

Mobile Systeme ?

…

FazitVerwandte Arb.Repli.-manager KonfliktmanagemtDatenreplikationMotivation

App.Server: Replikations-

Manager(adaptive RS)


Themen der Replikation aufThemen der Replikation aufmobilen Komponentenmobilen Komponenten

Datenreduktionwegen eingeschränkter Ressourcen

ReplikationsverfahrenSynchron (pessimistisch; zeitgleiche Aktualisierung)

ROWA (Read One Write All)

Primary Copy

Quorum

Asynchron (optimistisch; zeitversetzte Aktualisierung)

Master/Slave

Peer to Peer

FazitVerwandte Arb.Repli.-manager KonfliktmanagemtMotivation Datenreplikation


Ähnliche Probleme, aber unterschiedliche Lösungen,

z.B. Konfliktmanagement

Adaptive Replikationsstrategie für heterogene, autonome

Informationssysteme

„echte“ Teilmenge z.B. Stationsdaten

z.B. unter-schiedliche Attribute

Datenreduktion/-replikationDatenreduktion/-replikation

Datenreduktion

Mobile SystemeStationäre Systeme

kaum domänenspezifisch

Synchrone Replikation

Asynchrone Replikation

hohe Konsistenz-anforderung

hohe Autonomie-anforderung

im Online-Modus

im Online- und Offline-Modus

FazitVerwandte Arb.Repli.-manager KonfliktmanagemtMotivation Datenreplikation


KonfliktmanagementKonfliktmanagement

Konflikt-vermeidung

FazitVerwandte Arb.Repli.-managerMotivation Datenreplikation Konfliktmanagemt

1 0..1initiiertKonflikt-

erkennungKonflikt-

behandlung

Konfliktmanagement

Automatische Konfliktbehandlung

Manuelle Konfliktbehandlung


KonfliktvermeidungKonfliktvermeidung

Das ändernde System sperrt während der Änderung und Propagierung:

Sperrung aller beteiligten Kopien

Sperrung an einer zentralen Stelle, die wiederum von allen beteiligten Systemen abgefragt wird

Ein ausgewähltes System erhält ein „Token“intern, z.B. Besitzer im Datensatz speichern

extern, z.B. Besitzer zentral verwalten / abfragen

auch: Ein Besitzer lädt Daten auf das mobile Gerät, zentral werden die Daten gesperrt.



KonflikterkennungKonflikterkennung

Aktualität des „alten“ Wertes prüfenVergleich alt, aktuell, neu

Zeitstempel

Versionsnummer

Protokoll der Änderungen



Automatische KonfliktbehandlungAutomatische Konfliktbehandlung

Ermittlung einer überlebenden ÄnderungZeitstempel

Versionskontrolle

Prioritäten, z.B. anwender- oder systemanhängig

Berechnung einer resultierenden ÄnderungNach speziellen Methoden wird auf Basis aller Änderungen eine gemeinsame Änderung berechnet.

Beispiel: Platzreservierungssysteme



Manuelle KonfliktbehandlungManuelle Konfliktbehandlung

Log-Protokoll enthält KonfliktmeldungInkonsistenz muss manuell bearbeitet werden

Provisorische Änderungen im mobilen SystemTransaktionen im mobilen System werden zu-nächst provisorisch durchgeführt. Bei der Synchronisation erfolgt ggf. eine Rücksetzung.

Konfligierende Daten werden übernommenDie in Konflikt stehenden Daten werden zunächst übernommen und später manuell bearbeitet.Beispiel: Terminplaner



Anforderungen an den ReplikationsmanagerAnforderungen an den Replikationsmanager

Ohne mobile GeräteParametergesteuerte Adaption

Systemausfall, Tageszeit / Wochentag, Last, Performance

Berücksichtigung der beteiligten SystemeInitiierendes System, Zielsysteme

Mit mobilen GerätenInitiale Datenreplikation

Ausgereifteres Konfliktmanagement

FazitVerwandte Arb.Motivation Datenreplikation Konfliktmanagemt Repli.-manager


TransaktionskonzepteTransaktionskonzepte

Synchrone Replikation

2PC

Sagas

Asynchrone Replikation

Queued Transactions



Architektur eines ReplikationsmanagersArchitektur eines Replikationsmanagers

Ausfall

K 1 K 2

T1 T2

Replica Queue

T2 (Ausfall)

Adaptiver Replikationsmanager

Synchron: 2PC / Sagas Asynchron: Queued Transactions

Wechsel des Replikationsverfahrens in Abhängigkeit von:• Verfügbarkeit• Tageszeit

• Last• Performance

• Vorgabe !



JDBC

DB

Replikationsmanager

JCA

Applik.

Rep.-Manager/SynchronisationRep.-Manager/Synchronisation mittels J2EE-Technologie mittels J2EE-Technologie

2PC / Sagas: JTS

Replica Queue

Queued Transactions: JMS

Topic

J2SE

Synchronisation

J2ME



SynchronisationskomponenteSynchronisationskomponenteInitiale Datenreplikation

Zugriff auf verteilte, heterogene Systeme über den Replikationsmanager (RM)

KonfliktmanagementKonfliktvermeidung kommt wegen Autonomie-forderung hier nicht in Frage

Konflikterkennung über Log-Files des RM

KonfliktbehandlungManuell: Log-Files des RM

Automatisch: nach Priorität, z.B. behandelnder Arzt oder Chefarzt



Verwandte ArbeitenVerwandte ArbeitenGarcia-Molina, et al., 1983: Data Patch: Integrating Inconsistent Copies of a Database after a Partition.Lenz, 1997: Adaptive Datenreplikation in verteilten Systemen.Hasselbring, 1997: Federated Integration of Replicated Information within Hospitals.Lubinski / Heuer, 2000: Configured Replication for Mobile Applications.Hier: Erweiterung dieser Ideen hinsichtlich

Konfliktmanagement / Synchronisation über Rep.managerImplementierungsaspekte: TP-Systeme und Anbindung der Altsysteme, Arbeitsplatzsysteme und mobiler Geräte

FazitMotivation Datenreplikation Konfliktmanagemt Repli.-manager Verwandte Arb.


Fazit und AusblickFazit und Ausblick

Im Prinzip wie stationär

Aber geringe Bandbreite

gelegentlich nicht verfügbar

Adaptive Replikationsstrategie adäquat

Motivation Datenreplikation Konfliktmanagemt Repli.-manager Verwandte Arb. Fazit

Bemerkung zu drahtloser VernetzungBemerkung zu drahtloser Vernetzung


Fazit und AusblickFazit und Ausblick

Replikationsstrategien

Konfliktmanagement

Replikationsmanager / Synchronisation

Spezifika im Krankenhaus übertragbar ?Architektur und Konzepte sind übertragbar

Steuerung des adapt. RM ist übertragbar

Replikationsverfahren, Synchronisation und Konfliktmanagement sind domänenspezifisch

Grundlage zur Anpassung für spez. Domänen



Anregungen...Anregungen...Fragen...Fragen...


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