中國地震信息網(wǎng)速報(bào)信息實(shí)時(shí)同步設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)1

趙國峰1) 李 鑫1) 李 麗1) 李永紅2) 黃祖超1)

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中國地震信息網(wǎng)速報(bào)信息實(shí)時(shí)同步設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

趙國峰李 鑫李 麗李永紅黃祖超

1）中國地震臺網(wǎng)中心，北京 100045 2）山東省地震局，濟(jì)南250014

結(jié)合中國地震信息網(wǎng)地震速報(bào)信息實(shí)時(shí)發(fā)布需求、速報(bào)信息源及接收方式，針對現(xiàn)同步系統(tǒng)存在的問題，提出了“雙路接收、對比監(jiān)控”的技術(shù)思路，并進(jìn)行了功能設(shè)計(jì)與主要功能的實(shí)現(xiàn)。新系統(tǒng)不僅提升了網(wǎng)站速報(bào)信息服務(wù)的可靠性，而且將其與短信功能結(jié)合，能自動發(fā)現(xiàn)異常狀況，便于及時(shí)處置故障。

中國地震信息網(wǎng) EQIM 短信

引言

中國地震信息網(wǎng)（CSI，即www.csi.ac.cn）是一個(gè)面向社會公眾宣傳地震科普和預(yù)防等知識的綜合性行業(yè)網(wǎng)站，同時(shí)提供地震監(jiān)測、震災(zāi)預(yù)防、地震應(yīng)急及震后救災(zāi)等信息，并自動準(zhǔn)實(shí)時(shí)發(fā)布國家臺網(wǎng)測定的速報(bào)信息，是地震信息服務(wù)的重要窗口。2008年“5.12”汶川大地震時(shí)，因訪問量突增，造成網(wǎng)站系統(tǒng)擁堵癱瘓。之后，公眾對地震信息關(guān)注巨增，為了提升網(wǎng)站的抗點(diǎn)擊能力，滿足用戶訪問高并發(fā)的需求，對網(wǎng)站系統(tǒng)進(jìn)行了升級和改版，同時(shí)研制了速報(bào)數(shù)據(jù)同步軟件，解決了網(wǎng)站速報(bào)數(shù)據(jù)及時(shí)獲取問題。但在系統(tǒng)運(yùn)行中，因軟件設(shè)計(jì)、設(shè)備和系統(tǒng)維護(hù)等原因?qū)е碌卣鹚賵?bào)數(shù)據(jù)多次同步失效，系統(tǒng)可靠性難以保障，且只能在被動發(fā)現(xiàn)問題后，人工發(fā)布地震速報(bào)信息，影響了網(wǎng)站速報(bào)信息服務(wù)質(zhì)量。

本文通過對中國地震信息網(wǎng)速報(bào)數(shù)據(jù)的接收、同步策略分析，并結(jié)合近年來網(wǎng)站速報(bào)信息自動發(fā)布失效原因，提出了“雙路接收、對比監(jiān)控”的技術(shù)思路，并優(yōu)化設(shè)計(jì)了同步軟件，新增短信告警功能。一方面可以增強(qiáng)網(wǎng)站速報(bào)信息發(fā)布的可靠性，另一方面可以主動發(fā)現(xiàn)異常，及時(shí)處置故障，增強(qiáng)系統(tǒng)運(yùn)維保障能力。

1 CSI速報(bào)信息同步現(xiàn)狀及問題

1.1 速報(bào)信息源及接收方式

中國地震信息網(wǎng)的速報(bào)數(shù)據(jù)源為地震速報(bào)信息共享服務(wù)系統(tǒng)EQIM（Earthquake Instant Message）。EQIM是地震系統(tǒng)內(nèi)部速報(bào)信息快速通報(bào)、匯集與共享服務(wù)的軟件系統(tǒng)（陳曉輝等，2009；楊陳等，2009），系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)為樹形結(jié)構(gòu)，由根服務(wù)器和節(jié)點(diǎn)服務(wù)器構(gòu)成，根服務(wù)器與節(jié)點(diǎn)服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)互連，通過上報(bào)和分發(fā)等實(shí)現(xiàn)各節(jié)點(diǎn)間信息的通報(bào)與共享。從EQIM中獲取速報(bào)信息的方式（表1）有兩種，即NetSeis/IP協(xié)議方式（陳志勇等，2009；劉勝國等，2012；葉春明等，2013）和數(shù)據(jù)庫方式。中國地震信息網(wǎng)采用數(shù)據(jù)庫方式獲取EQIM中速報(bào)數(shù)據(jù)，即通過部署一個(gè)節(jié)點(diǎn)服務(wù)器，從國家臺網(wǎng)根服務(wù)器中接收速報(bào)數(shù)據(jù)，然后準(zhǔn)實(shí)時(shí)同步至網(wǎng)站系統(tǒng)中。

表1　獲取EQIM速報(bào)數(shù)據(jù)方式

1.2 網(wǎng)站地震速報(bào)同步現(xiàn)狀及問題

中國地震信息網(wǎng)的速報(bào)信息服務(wù)最初是直接訪問國家地震科學(xué)數(shù)據(jù)共享中心網(wǎng)站（http://data.earthquake.cn/index.html）的數(shù)據(jù)庫，在汶川地震時(shí)，因訪問量過大，致使系統(tǒng)擁塞癱瘓。之后，公眾對地震信息關(guān)注度劇增，直接訪問數(shù)據(jù)庫方式無法支撐用戶訪問需求，為應(yīng)對大量用戶高并發(fā)訪問需求，中國地震臺網(wǎng)中心對網(wǎng)站系統(tǒng)進(jìn)行了改造，引入了網(wǎng)站CMS（Content Management System，即內(nèi)容管理系統(tǒng)）和靜態(tài)化引擎，網(wǎng)站的速報(bào)信息展現(xiàn)也由查詢數(shù)據(jù)庫動態(tài)方式轉(zhuǎn)變?yōu)椴捎肏TML靜態(tài)頁面發(fā)布（圖1）。與此同時(shí)，研制了網(wǎng)站速報(bào)同步軟件，將接收EQIM服務(wù)器的速報(bào)數(shù)據(jù)準(zhǔn)實(shí)時(shí)地同步至網(wǎng)站系統(tǒng)中。

該同步軟件以地震的發(fā)震時(shí)間為參考，使用了守護(hù)進(jìn)程，每間隔一段時(shí)間（1—2s）對網(wǎng)站CMS庫中最近一次地震與EQIM庫中最近一次地震的發(fā)震時(shí)間進(jìn)行比較，若早于，則EQIM中有新速報(bào)數(shù)據(jù)待同步，將數(shù)據(jù)同步至網(wǎng)站系統(tǒng)CMS庫中。該系統(tǒng)在當(dāng)時(shí)解決了網(wǎng)站速報(bào)信息源和獲取時(shí)效性的問題，但在投入運(yùn)行后，多次出現(xiàn)速報(bào)數(shù)據(jù)同步失效或丟數(shù)的異?；蚬收锨闆r。其導(dǎo)致的原因主要包括同步策略缺陷、系統(tǒng)故障和系統(tǒng)維護(hù)，其中，因同步策略缺陷導(dǎo)致的異常占一半以上。同步策略缺陷在于采用地震的發(fā)震時(shí)間為同步判斷條件，在以地震的發(fā)震時(shí)間作為同步判定依據(jù)時(shí)，因受臺網(wǎng)密度、數(shù)據(jù)的傳輸?shù)扔绊?，國家臺網(wǎng)測定不同地區(qū)的地震所需時(shí)間不同，在相續(xù)發(fā)生兩個(gè)地震時(shí)，可能會出現(xiàn)先發(fā)生地震的測定時(shí)間遲于后發(fā)生地震的測定時(shí)間，造成先發(fā)生地震數(shù)據(jù)同步失效，即丟數(shù)。

此外，系統(tǒng)硬件或軟件維護(hù)期間，速報(bào)數(shù)據(jù)接收服務(wù)會停止，期間轉(zhuǎn)發(fā)的地震速報(bào)信息會丟失，無法同步至網(wǎng)站，且每次出現(xiàn)此類情況時(shí)，均是被動發(fā)現(xiàn)和處置故障。為改變這種情況，結(jié)合工作實(shí)際，本文提出了“雙路接收，對比監(jiān)控”的優(yōu)化解決方案。

2 系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)

2.1 技術(shù)思路

部署2臺同步服務(wù)器，同時(shí)接收EQIM的速報(bào)數(shù)據(jù)，準(zhǔn)實(shí)時(shí)同步至網(wǎng)站CMS系統(tǒng)中，并對網(wǎng)站CMS系統(tǒng)中同步的速報(bào)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控；同步時(shí)每臺同步服務(wù)器的應(yīng)用攜帶唯一標(biāo)識IP，用于區(qū)分不同的同步服務(wù)器；由于速報(bào)數(shù)據(jù)來源相同，因此每條速報(bào)數(shù)據(jù)記錄的同步來源中，應(yīng)包含2臺同步服務(wù)器的應(yīng)用標(biāo)識IP，若只含一個(gè)同步標(biāo)識時(shí)則說明存在異常（圖2）。通過應(yīng)包含和實(shí)際包含的標(biāo)識的對比，可以確定異常同步服務(wù)器的標(biāo)識，結(jié)合短信模板生成告警短信，并將短信推送至短信系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對異常的同步應(yīng)用的自動告警，為值班人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處置故障提供幫助。

同步服務(wù)器上部署EQIM系統(tǒng)軟件和速報(bào)數(shù)據(jù)同步比對監(jiān)控軟件。其中，EQIM系統(tǒng)軟件用于接收并存儲國家中心EQIM根服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)的速報(bào)數(shù)據(jù)；速報(bào)數(shù)據(jù)同步比對監(jiān)控軟件負(fù)責(zé)將EQIM接收到的數(shù)據(jù)準(zhǔn)實(shí)時(shí)同步至網(wǎng)站CMS數(shù)據(jù)庫，并監(jiān)控網(wǎng)站CMS數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)同步狀況，發(fā)現(xiàn)異常時(shí)，向值班人員發(fā)送告警短信。速報(bào)數(shù)據(jù)同步比對監(jiān)控功能軟件從功能上主要分為同步處理和對比監(jiān)控兩個(gè)功能模塊。

2.2 同步處理功能模塊

該模塊負(fù)責(zé)將速報(bào)參數(shù)信息由同步服務(wù)器中EQIM系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中catalog數(shù)據(jù)表中同步至網(wǎng)站CMS庫中，速報(bào)信息發(fā)布由網(wǎng)站系統(tǒng)負(fù)責(zé)。為便于識別新增數(shù)據(jù)，在不影響EQIM軟件運(yùn)行的前提下，對EQIM的catalog表增加一個(gè)stat整數(shù)型字段，用于標(biāo)識數(shù)據(jù)是否同步，其默認(rèn)值為0，表示該記錄數(shù)據(jù)為待同步狀態(tài)，同步后由同步模塊將其變?yōu)?（圖3）。

該功能模塊由守護(hù)進(jìn)程進(jìn)行調(diào)度管理，進(jìn)程啟動后，先檢查系統(tǒng)是否有stat值為0記錄。若無則進(jìn)程進(jìn)入休眠狀態(tài)；若有則檢查網(wǎng)站庫中該記錄是否存在（ID相同的記錄）。若存在，則對網(wǎng)站庫相同ID的數(shù)據(jù)記錄進(jìn)行更新，即將記錄的來源標(biāo)識信息中追加本機(jī)標(biāo)識信息，同時(shí)來源量值加1；若不存在，則將新增數(shù)據(jù)記錄，新增記錄的來源標(biāo)識信息設(shè)為本機(jī)IP，來源量為1。完成數(shù)據(jù)處理后將EQIM中對應(yīng)記錄的stat字段值變?yōu)?，之后進(jìn)程進(jìn)入休眠狀態(tài)。休眠時(shí)間作為參數(shù)可靈活配置，根據(jù)同步時(shí)效要求，一般設(shè)置為1000—2000毫秒。

其部分代碼如下：

//從EQIM庫中獲取待同步數(shù)據(jù)

List newcatalist = (List) EQIM_DS.query(sql_getNewCata, null,new MapListHandler());

if (newcatalist.size() > 0)

{

QueryRunner WZ_CMS_DS= new QueryRunner();

WZ_CMS_DS.setDataSource(oracleds);

// 存在待同步的數(shù)據(jù)記錄

for (int i = 0; i < newcatalist.size(); i++)

{ // 獲取并逐條處理新記錄

Map temp = (Map) newcatalist.get(i);

String cata_id = (String) temp.get("Cata_id");

// 從網(wǎng)站庫中中獲取相同ID（cata_id）的記錄

String[] p1 = { cata_id };

List l = (List) WZ_CMS_DS.query (sql_checkCatalog InOracle, p1,

new MapListHandler());

if (l.size() == 1)

{

// 待同步數(shù)據(jù)已在網(wǎng)站庫中存在，更新來源標(biāo)識，其中eqim_ip為本機(jī)IP

String[] param1 = { (String) ((Map) l.get(0)).get("SOURCE_IP")+":" +eqim_ip, cata_id };

WZ_CMS_DS.update(sql_updateNewCata2oracle, param1);

}

if (l.size() == 0)

{ //網(wǎng)站庫中不存在該記錄，插入新記錄

String[] params = {

cata_id, eqim_ip,

(String) temp.get("Operator"),

((Double) temp.get("Lat")).toString(),

((Double) temp.get("Lon")).toString(),

((Double) temp.get("Depth")).toString(),

((Double) temp.get("M")).toString(),

(String) temp.get("location_cname"),

((Timestamp) temp.get("O_time")).toString() };

WZ_CMS_DS.update(sql_insertNewCata2oracle, params);

}

EQIM_DS.update(sql_updateCataStatus,{cata_id});

}

}

2.3 比對監(jiān)控功能模塊

該模塊負(fù)責(zé)網(wǎng)站CMS中速報(bào)數(shù)據(jù)的同步狀態(tài)監(jiān)控，通過應(yīng)到同步服務(wù)器標(biāo)識與實(shí)到同步服務(wù)器標(biāo)識的對比來確定異常，根據(jù)短信模板，將異常信息加工成短信，并推送至短信系統(tǒng)。其處理流程為：進(jìn)程啟動后，將獲取網(wǎng)站庫中的異常速報(bào)記錄，異常記錄的屬性值為：count值小于2、IS_CHECK為0且SAVE_TIME早于當(dāng)前系統(tǒng)前5分鐘，即在5分鐘中內(nèi)該數(shù)據(jù)記錄未被更新，5分鐘可作參數(shù)配置。若異常記錄數(shù)存在，則表示某一速報(bào)數(shù)據(jù)接收或同步存在異常，即某一路的數(shù)據(jù)未在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)到達(dá)，否則，表示正常，進(jìn)程進(jìn)入休眠狀態(tài)。當(dāng)存在異常時(shí)，處理異常數(shù)據(jù)記錄，從應(yīng)到的同步來源標(biāo)識中剔除已到的來源標(biāo)識（記錄中的來源標(biāo)識）后即為異常的標(biāo)識，然后加工告警短信，即按照模板組合告警短信，并將短信推送至短信系統(tǒng)，最后更新網(wǎng)站庫中該異常記錄的狀態(tài)值，將其由0變成1。完成后，進(jìn)程進(jìn)入休眠狀態(tài)，休眠時(shí)間為參數(shù)，可靈活配置，建議監(jiān)控間隔設(shè)置為2—3分鐘（為120—180s）（圖4）。

處理的部分代碼如下：

//從網(wǎng)站庫中獲取異常記錄信息

List newcatalist=(List) WZ_CMS_DS.query(sql_getNewCatalogNoCheck, para,new MapListHandler());

if(newcatalist.size()>0){

for(int i=0;i

{

//逐條處理告警記錄

Map temp=(Map)newcatalist.get(i);

// 取記錄ID, 同步服務(wù)器標(biāo)識SOURCE_IP, 同步量rcd_count

String cata_id=(String)temp.get("Cata_id");

String source_ip=(String)temp.get("SOURCE_IP");

int rcd_count=((BigDecimal)temp.get("COUNT")).intValue(); //處理異常，并生成短信，并發(fā)送至MSG_DS

//eqim_ips應(yīng)到同步服務(wù)器的全部標(biāo)識，剔除已到源標(biāo)識后即為異常標(biāo)識IP

String noeqimips=removeString(eqim_ips.split(","),source_ip.split(":"));

String msg="EQIM源告警：未收到EQIM["+noeqimips+"]"+"轉(zhuǎn)發(fā)記錄(id:"+cata_id+")";

//發(fā)送信息至短信網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)庫，有短信網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)告警短信的發(fā)送

String[] param={phones,msg};

MSG_DS.update(sql_sendmsg, param);

//更新網(wǎng)站庫中數(shù)據(jù)記錄的狀態(tài)，由0便為1

result=WZ_CMS_DS.update(sql_updateCatalogCheckStatus,{cata_id});

}

}

3 結(jié)論

“雙路接收，對比監(jiān)控”技術(shù)思路是針對中國地震信息網(wǎng)的速報(bào)信息同步的問題，不僅解決了原系統(tǒng)的BUG，又可確保在某一同步服務(wù)器系統(tǒng)或設(shè)備等出現(xiàn)故障時(shí)，網(wǎng)站速報(bào)信息服務(wù)正常。且在速報(bào)同步出現(xiàn)異常時(shí)，能自動向運(yùn)維人員發(fā)送故障短信，便于及時(shí)處理故障，故障處置變被動為主動。本技術(shù)方案的前提是假設(shè)EQIM服務(wù)器和網(wǎng)站系統(tǒng)是健壯無故障的，且兩路EQIM速報(bào)數(shù)據(jù)的獲取不會同時(shí)中斷，如若同時(shí)中斷，則因無數(shù)據(jù)可對比導(dǎo)致功能將失效，實(shí)際工作中兩路同時(shí)失效的概率可以忽略。此外，將該功能與網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備監(jiān)控軟件融合后，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備、服務(wù)和應(yīng)用的全面監(jiān)控管理。

陳曉輝、侯建民、劉瑞豐，2009．全國地震速報(bào)信息共享與服務(wù)系統(tǒng)．地震地磁觀測與研究，30（3）：132—135．

陳志勇，陳三三，張華等，2009．IRIS數(shù)據(jù)流的接收及在福建地震臺網(wǎng)中的應(yīng)用．大地測量與地球動力學(xué)，29（增刊）：151—154．

劉勝國，高景春，2012．EQIMProcess2.3版技術(shù)原理與實(shí)現(xiàn)方法．華北地震科學(xué)，30（4）：53—56．

楊陳，黃志斌等，2009．全國地震速報(bào)信息共享服務(wù)系統(tǒng)．地震地磁觀測與研究，30（5）：133—138．

葉春明，吳華燈，郭德順，2013．嵌入式Linux系統(tǒng)下強(qiáng)震實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與地震流服務(wù)通信傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)．地震地磁觀測與研究，34（3/4）：151—154．

Design and Implementation of the Earthquake Quick-reporting Message Synchronizing System for China Seismic Information Website

Zhao Guofeng, Li Xin, Li Li, Li Yonghong, Huang Zuchao

1）China Earthquake Networks Center, Beijing 100045, Beijing, China； 2）Earthquake Administration of Shandong province, Jinan 250014, Shandong, China

Combined with the release of Earthquake Quick-reporting Message for China Seismic Information Website, the source and receiving modes of EQ messages and the problems of the system are discussed in this paper. A new technical scheme, by comparing the data from different receivers, is proposed. The upgrade system is designed and developed, which not only improves the reliability of the website, but is effective in raising working efficiency and saving the time for people on duty.

China Seismic Information website; EQIM; Message

地震科技星火計(jì)劃“基于地震信息網(wǎng)的移動互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)（XH12059）”和中國地震臺網(wǎng)中心青年基金“基于MemCache的地震速報(bào)數(shù)據(jù)動態(tài)展示應(yīng)用研究（QNJJPZ-XXWL-1319）”聯(lián)合資助

2013-11-23

趙國峰，男，生于1983年。工程師。主要從事地震信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)系統(tǒng)運(yùn)行管理和應(yīng)用技術(shù)研究。E-mail: zhaogf@seis.ac.cn

趙國峰，李鑫，李麗，李永紅，黃祖超，2014．中國地震信息網(wǎng)速報(bào)信息實(shí)時(shí)同步設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn). 震災(zāi)防御技術(shù)，9（2）：310—316.