Workshop Mobile Datenbanken und Informationssysteme Datenreplikationstechniken für stationäre und mobile Informationssysteme im Krankenhaus Heiko Niemann OFFIS Escherweg 2 26121 Oldenburg heiko.niemann@offis.de Wilhelm Hasselbring Carl von Ossietzky Universität Fachbereich Informatik, Abt. SE 26111 Oldenburg hasselbring@informatik.uni-oldenburg.de Workshop Mobile Datenbanken und Informationssysteme Dortmund, 2. Oktober 2002

Adaptiver Replikationsmanager Verwandte Arbeiten Fazit und Ausblick Überblick Motivation Datenreplikation Konfliktmanagement Adaptiver Replikationsmanager Verwandte Arbeiten Fazit und Ausblick Motivation Datenreplikation Konfliktmanagemt Repli.-manager Verwandte Arb. Fazit

Architektur Universitätsklinikum Leipzig (Grober Ausschnitt des KIS) PDA Notebook Mobile Systeme ? … Stationäre Systeme SAP R/3 Verschiedene Module, z.B. Material, Fibu, Controlling IS-H (Patientenverwaltung) Apotheke Telefon Bezüge App.Server: Replikations- Manager (adaptive RS) eGate Klinische Systeme Z1, MediTec, IKA MCC, SUMED, ... Zeiterfassung Dienstplanung Küche OP-Systeme ISOP, GISI ESB, DIACOS NEODOK, SoftCon, ... Labor-Systeme Lantis, LDS, Siemedos, Viro Gelab, Pathos, ... Ambulanz-Systeme Motivation Datenreplikation Archiv Konfliktmanagemt Repli.-manager Verwandte Arb. Fazit

Themen der Replikation auf mobilen Komponenten Datenreduktion wegen eingeschränkter Ressourcen Replikationsverfahren Synchron (pessimistisch; zeitgleiche Aktualisierung) ROWA (Read One Write All) Primary Copy Quorum Asynchron (optimistisch; zeitversetzte Aktualisierung) Master/Slave Peer to Peer Motivation Datenreplikation Konfliktmanagemt Repli.-manager Verwandte Arb. Fazit

Datenreduktion/-replikation z.B. unter-schiedliche Attribute „echte“ Teilmenge z.B. Stationsdaten Stationäre Systeme Mobile Systeme Datenreduktion kaum domänenspezifisch Adaptive Replikationsstrategie für heterogene, autonome Informationssysteme Ähnliche Probleme, aber unterschiedliche Lösungen, z.B. Konfliktmanagement Synchrone Replikation Asynchrone hohe Konsistenz- anforderung hohe Autonomie- im Online-Modus im Online- und Offline-Modus Motivation Datenreplikation Konfliktmanagemt Repli.-manager Verwandte Arb. Fazit

Konfliktmanagement Konfliktmanagement Konflikt-vermeidung Konflikt-erkennung Konflikt-behandlung initiiert 1 0..1 Automatische Konfliktbehandlung Manuelle Motivation Datenreplikation Konfliktmanagemt Repli.-manager Verwandte Arb. Fazit

Das ändernde System sperrt während der Änderung und Propagierung: Konfliktvermeidung 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. Motivation Datenreplikation Konfliktmanagemt Repli.-manager Verwandte Arb. Fazit

Aktualität des „alten“ Wertes prüfen Konflikterkennung Aktualität des „alten“ Wertes prüfen Vergleich alt, aktuell, neu Zeitstempel Versionsnummer Protokoll der Änderungen Motivation Datenreplikation Konfliktmanagemt Repli.-manager Verwandte Arb. Fazit

Automatische Konfliktbehandlung Ermittlung einer überlebenden Änderung Zeitstempel Versionskontrolle Prioritäten, z.B. anwender- oder systemanhängig Berechnung einer resultierenden Änderung Nach speziellen Methoden wird auf Basis aller Änderungen eine gemeinsame Änderung berechnet. Beispiel: Platzreservierungssysteme Motivation Datenreplikation Konfliktmanagemt Repli.-manager Verwandte Arb. Fazit

Manuelle Konfliktbehandlung Log-Protokoll enthält Konfliktmeldung Inkonsistenz muss manuell bearbeitet werden Provisorische Änderungen im mobilen System Transaktionen im mobilen System werden zu-nächst provisorisch durchgeführt. Bei der Synchronisation erfolgt ggf. eine Rücksetzung. Konfligierende Daten werden übernommen Die in Konflikt stehenden Daten werden zunächst übernommen und später manuell bearbeitet. Beispiel: Terminplaner Motivation Datenreplikation Konfliktmanagemt Repli.-manager Verwandte Arb. Fazit

Anforderungen an den Replikationsmanager Ohne mobile Geräte Parametergesteuerte Adaption Systemausfall, Tageszeit / Wochentag, Last, Performance Berücksichtigung der beteiligten Systeme Initiierendes System, Zielsysteme Mit mobilen Geräten Initiale Datenreplikation Ausgereifteres Konfliktmanagement Motivation Datenreplikation Konfliktmanagemt Repli.-manager Verwandte Arb. Fazit

Transaktionskonzepte Synchrone Replikation 2PC Sagas Asynchrone Replikation Queued Transactions Motivation Datenreplikation Konfliktmanagemt Repli.-manager Verwandte Arb. Fazit

Architektur eines Replikationsmanagers Adaptiver Replikationsmanager Synchron: 2PC / Sagas Asynchron: Queued Transactions K 1 K 2 T1 T2 Replica Queue T2 (Ausfall) Ausfall Wechsel des Replikationsverfahrens in Abhängigkeit von: Verfügbarkeit Tageszeit Last Performance Vorgabe ! Motivation Datenreplikation Konfliktmanagemt Repli.-manager Verwandte Arb. Fazit

Rep.-Manager/Synchronisation mittels J2EE-Technologie J2ME J2SE Replikationsmanager 2PC / Sagas: JTS Replica Queue Queued Transactions: JMS Topic JDBC DB JCA Applik. Motivation Datenreplikation Konfliktmanagemt Repli.-manager Verwandte Arb. Fazit

Synchronisationskomponente Initiale Datenreplikation Zugriff auf verteilte, heterogene Systeme über den Replikationsmanager (RM) Konfliktmanagement Konfliktvermeidung kommt wegen Autonomie-forderung hier nicht in Frage Konflikterkennung über Log-Files des RM Konfliktbehandlung Manuell: Log-Files des RM Automatisch: nach Priorität, z.B. behandelnder Arzt oder Chefarzt Motivation Datenreplikation Konfliktmanagemt Repli.-manager Verwandte Arb. Fazit

Verwandte Arbeiten Garcia-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.manager Implementierungsaspekte: TP-Systeme und Anbindung der Altsysteme, Arbeitsplatzsysteme und mobiler Geräte Motivation Datenreplikation Konfliktmanagemt Repli.-manager Verwandte Arb. Fazit

Bemerkung zu drahtloser Vernetzung Fazit und Ausblick Bemerkung zu drahtloser Vernetzung Im Prinzip wie stationär Aber geringe Bandbreite gelegentlich nicht verfügbar Adaptive Replikationsstrategie adäquat Motivation Datenreplikation Konfliktmanagemt Repli.-manager Verwandte Arb. Fazit

Replikationsstrategien Konfliktmanagement Fazit 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 Motivation Datenreplikation Konfliktmanagemt Repli.-manager Verwandte Arb. Fazit

Fragen... Anregungen... Motivation Datenreplikation Konfliktmanagemt Repli.-manager Verwandte Arb. Fazit