永安地震臺地震前兆數(shù)據(jù)庫維護

全建軍鄭永通巫立華方傳極劉禮誠劉水蓮陳美梅鄭志泓

1）中國福建366000永安地震臺

2）中國福建353000福建省地震局儀器維修中心南平分中心

3）中國福建364000龍巖地震臺

4）中國福州350000福建省地震局監(jiān)測中心

永安地震臺地震前兆數(shù)據(jù)庫維護

全建軍1），2）鄭永通3）巫立華4）方傳極2）劉禮誠1）劉水蓮1）陳美梅1）鄭志泓2）

1）中國福建366000永安地震臺

2）中國福建353000福建省地震局儀器維修中心南平分中心

3）中國福建364000龍巖地震臺

4）中國福州350000福建省地震局監(jiān)測中心

地震前兆數(shù)據(jù)庫維護是臺站日常工作的重要內(nèi)容，如果臺站節(jié)點數(shù)據(jù)庫發(fā)生故障，會導(dǎo)致數(shù)據(jù)交換緩慢，甚至無法從上級數(shù)據(jù)庫得到原數(shù)據(jù)，對臺站數(shù)據(jù)造成損失，所以加強臺站前兆數(shù)據(jù)庫的日常維護很有必要。以福建省地震局永安地震臺為例，介紹基層地震臺前兆數(shù)據(jù)庫及日常維護經(jīng)驗，為其他地震臺前兆數(shù)據(jù)庫穩(wěn)定、健康、可靠運行提供借鑒與參考。

地震臺站；前兆；數(shù)據(jù)庫；維護

0 引言

隨著“中國數(shù)字地震觀測網(wǎng)絡(luò)項目”建設(shè)完成，中國地震行業(yè)信息化建設(shè)進入一個新的歷史發(fā)展時期。目前，中國的地震行業(yè)系統(tǒng)，臺站節(jié)點到區(qū)域前兆中心，區(qū)域前兆中心到國家前兆中心，國家前兆中心到各地震學(xué)科組的專有行業(yè)網(wǎng)絡(luò)已建設(shè)實現(xiàn)，行業(yè)信息整體規(guī)劃以甲骨文公司的Oracle數(shù)據(jù)庫為依托，完成地震前兆“十五”數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)建設(shè)（劉高川等，2008）。臺站節(jié)點Oracle數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)支撐本臺地震前兆觀測系統(tǒng)應(yīng)用，已成為地震業(yè)務(wù)基礎(chǔ)保障，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的運行水平直接決定了業(yè)務(wù)系統(tǒng)的運行質(zhì)量。隨著地震臺站前兆觀測系統(tǒng)的不斷升級，觀測數(shù)據(jù)量大幅增長，維護前兆數(shù)據(jù)庫并保證其正常運行尤其重要。地震臺站節(jié)點沒有備份服務(wù)器，計算機系統(tǒng)存在安全問題而引起用戶錯誤或介質(zhì)故障，均會影響數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的正確性和安全性，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓（李國佑等，2013）。為了防止種種故障可能造成的數(shù)據(jù)損失，本文以福建省地震局永安地震臺（以下簡稱永安臺）為例，介紹基層地震臺站前兆數(shù)據(jù)庫日常維護經(jīng)驗，為其他基層地震臺站前兆數(shù)據(jù)庫穩(wěn)定、健康、可靠運行提供借鑒與參考。

1 地震前兆數(shù)據(jù)庫

1.1 數(shù)據(jù)庫配置

自“九五”系統(tǒng)改造以來，考慮到中國地震前兆數(shù)據(jù)存儲特點和各方面需求，根據(jù)中國地震行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，基于Oracle數(shù)據(jù)庫在數(shù)據(jù)管理方面具有結(jié)構(gòu)化、數(shù)據(jù)完整性檢查、數(shù)據(jù)庫查詢性能、實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、減少數(shù)據(jù)冗余度及數(shù)據(jù)安全性等功能，且在表空間管理、數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)及開發(fā)工具提供多種不同方法和手段，“十五”系統(tǒng)決定采用甲骨文公司的Oracle數(shù)據(jù)庫。目前永安臺前兆數(shù)據(jù)庫都統(tǒng)一在Suse Linux Enterprise10平臺下，使用Oracle 10g for Suse Linux Enterprise 10數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，該操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)對服務(wù)器硬件的配置有一定要求，臺站數(shù)據(jù)庫均選用IBM X3650作為數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，其硬件配置是CPU 2.0 G，內(nèi)存8 G，硬盤9 TB。前兆觀測儀器通過網(wǎng)線直接連接到節(jié)點的信息網(wǎng)絡(luò)上，在節(jié)點上采用Oracle數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)建設(shè)地震前兆數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，管理數(shù)字化前兆原始觀測數(shù)據(jù)、數(shù)字化前兆預(yù)處理數(shù)據(jù)、模擬人工前兆觀測數(shù)據(jù)，以及常規(guī)數(shù)據(jù)處理和專業(yè)數(shù)據(jù)處理產(chǎn)出的各種產(chǎn)品數(shù)據(jù)等，觀測數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)庫同步方式實現(xiàn)從臺站到區(qū)域中心再到國家中心的報送。

由于地震前兆數(shù)據(jù)庫所使用的Linux操作系統(tǒng)和Oracle數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)在地震行業(yè)內(nèi)推廣使用是首次，管理和維護人員缺乏維護管理經(jīng)驗（哈斯高娃等，2010），尤其對于臺站，因為臺站數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的安裝配置大都由地震前兆臺網(wǎng)中心負責(zé)，臺站工作人員鮮有機會實踐操作，所以數(shù)據(jù)庫日常維護比較困難。

1.2 Oracle數(shù)據(jù)庫優(yōu)點

Oracle數(shù)據(jù)庫具有高安全性、可伸縮性、并行性、開放性、操作簡單等優(yōu)點，能支持多用戶、大事務(wù)量事務(wù)處理，支持分布式數(shù)據(jù)處理，并具有很強的可移植性等（袁燕妮等，2011）。在實際工作使用中，具有以下突出的優(yōu)點。

（1）Oracle的跨平臺性好，可以應(yīng)用于Windows、Linux和Unix等平臺。相比之下，Sql Server則差很多，只能應(yīng)用于Windows平臺。在企業(yè)級的大型應(yīng)用中，一般不會選擇Sql Server放在Windows平臺上，因為Linux和Unix平臺更加穩(wěn)定和安全，福建省地震局地震前兆“十五”數(shù)據(jù)庫采用Linux操作系統(tǒng)平臺。

（2）Oracle安全機制較好，數(shù)據(jù)安全級別為C2級（最高級）。資料顯示，Oracle獲得ISO標(biāo)準(zhǔn)機構(gòu)最高認證級別，而Sql Server并沒有獲得相關(guān)安全認證，說明Oracle的安全性高于Sql Server。特別是地震前兆“十五”數(shù)據(jù)庫應(yīng)用在Suse Linux操作系統(tǒng)，同以往“九五”地震前兆數(shù)據(jù)庫采用Windows操作系統(tǒng)相比，Oracle數(shù)據(jù)庫更加安全與穩(wěn)定。

（3）遇到大批量數(shù)據(jù)處理時，Oracle處理速度更加快速，性能更加穩(wěn)定。在相同網(wǎng)絡(luò)情況下，“十五”地震前兆數(shù)據(jù)庫處理速度更快，可以更快完成秒采樣數(shù)據(jù)采集和入庫過程。

1.3 臺站數(shù)據(jù)庫和前兆臺網(wǎng)中心關(guān)系

地震臺站前兆數(shù)據(jù)庫匯集臺站前兆觀測儀器采集數(shù)據(jù)，保存前兆原始與預(yù)處理觀測數(shù)據(jù)、流動觀測數(shù)據(jù)、前兆工作日志以及儀器觀測日志等產(chǎn)品數(shù)據(jù)，用以實現(xiàn)地震前兆觀測資料存儲、組織與管理，為研究人員使用基于GIS的地震分析預(yù)報系統(tǒng)等軟件提供數(shù)據(jù)服務(wù)。

地震前兆臺網(wǎng)中心數(shù)據(jù)庫匯集前兆臺站數(shù)據(jù)庫，并進行同步，數(shù)據(jù)來自各個直屬觀測臺站，并存儲整省數(shù)字化數(shù)據(jù)，為地震工作者分析研究提供數(shù)據(jù)支持，同時向上一級地震臺網(wǎng)提供數(shù)據(jù)傳輸與共享服務(wù)。數(shù)據(jù)庫工作模式見圖1。

圖1 前兆數(shù)據(jù)庫工作模式Fig.1 The map of precursory database mode

2 日常維護

“十五”地震前兆數(shù)據(jù)庫同“九五”數(shù)據(jù)庫相比，日常維護更繁雜。如何確保數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的可靠性，進一步提高應(yīng)用系統(tǒng)的性能，是基層臺站數(shù)據(jù)庫維護人員關(guān)心的工作。在地震前兆數(shù)據(jù)庫運行過程中，比較常見的日常維護工作有數(shù)據(jù)庫重啟、解鎖，Oracle基本命令的使用，查詢數(shù)據(jù)庫表空間大小以及數(shù)據(jù)庫備份與恢復(fù)等。

2.1 數(shù)據(jù)庫重啟

在服務(wù)器運行過程中，突然斷電、數(shù)據(jù)交換時網(wǎng)絡(luò)中斷或其他不明原因均可能造成服務(wù)器死機，此時需重啟數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。直接拔掉電源插頭重啟服務(wù)器，容易造成數(shù)據(jù)丟失，甚至導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫癱瘓、觀測數(shù)據(jù)無法恢復(fù)等嚴(yán)重后果（胡玉良等，2013），必須杜絕此類操作。為了節(jié)省空間，顯示器、鼠標(biāo)、鍵盤等輸入輸出設(shè)備一般未連接數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，需要利用電腦遠程重啟服務(wù)器，永安地震臺主要通過VNC軟件實現(xiàn)。

VNC是一款基于Linux或Unix操作系統(tǒng)的免費開源軟件，高效實用且具備強大的遠程控制能力，性能可以媲美Windows和Mac中任何一款遠程控制軟件。VNC登入數(shù)據(jù)庫服務(wù)器步驟如下：在用戶計算機上安裝VNC客戶端，即VNC Viewer；雙擊客戶端軟件，在“Server”欄目中輸入該儀器的IP地址及端口號（圖2）；點擊“OK”并輸入登錄密碼。

圖2 VNC遠程登入器Fig.2 VNC remote login control

以O(shè)racle用戶方式登錄數(shù)據(jù)庫服務(wù)器后，輸入以下重啟命令

使用Linux命令需注意：輸入一條命令回車后，光標(biāo)再次出現(xiàn)輸入下一條命令，命令輸入有誤，使用Delete鍵刪除即可。SQL表達式故障是Oracle數(shù)據(jù)庫常見故障，某些語句處理不當(dāng)易導(dǎo)致邏輯錯誤，對Oracle造成的影響較大，嚴(yán)重時可能導(dǎo)致一些重要數(shù)據(jù)丟失而無法恢復(fù)。倘若輸入shutdown abort（強制關(guān)閉命令），數(shù)據(jù)庫可能包含部分不一致數(shù)據(jù)以及某些尚未提交的事務(wù)，造成備份文件不完整，因此輸入強制關(guān)閉命令后，需重啟數(shù)據(jù)庫，輸入shutdown immediate命令完成正常關(guān)閉，再進行備份工作。

服務(wù)器斷電或死機需重啟前兆數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，具體操作步驟如下：在Suse Linux操作系統(tǒng)桌面打開終端；輸入cd/install進入install目錄；鍵入/stoprun.sh命令，停止地震前兆臺網(wǎng)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)進程；系統(tǒng)停止幾秒后，鍵入/run.sh命令，重新啟動管理系統(tǒng)。

在實際工作中，為避免輸入過程發(fā)生人為失誤，永安臺對重啟服務(wù)器步驟進行簡化，即編寫一個可執(zhí)行文件（.sh），通過root用戶登錄數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，運行program/install目錄下restore.sh可執(zhí)行文件，即可完成前兆數(shù)據(jù)庫重啟。

2.2 數(shù)據(jù)庫解鎖

網(wǎng)絡(luò)正常也會無法登錄地震前兆數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，可能因用戶同時訪問數(shù)據(jù)庫量過大，造成數(shù)據(jù)庫被鎖死，只需將qzprocess用戶進行解鎖即可。解決辦法：通過Oracle用戶登錄數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，輸入解鎖命令（圖3），完成數(shù)據(jù)庫解鎖，重新登錄服務(wù)器。

2.3 操作錯誤或操作不當(dāng)

備份工作中數(shù)據(jù)庫操作不正確或系統(tǒng)操作錯誤，會造成數(shù)據(jù)庫監(jiān)聽停止、關(guān)閉甚至丟失。如果告警信息以及錯誤操作未得到及時有效處理，長期積累形成大量重復(fù)告警信息，占據(jù)磁盤大部空間，致使監(jiān)聽日志文件過大，無法打開，則無法得知哪里發(fā)生錯誤，無法完成數(shù)據(jù)庫回滾操作。比如，Oracle監(jiān)聽器發(fā)生錯誤或監(jiān)聽未開啟（圖4），會造成無法訪問用戶進程。此外，用戶訪問數(shù)據(jù)庫操作不規(guī)范，一些授權(quán)可以實時訪問數(shù)據(jù)的用戶，在完成實時數(shù)據(jù)調(diào)用操作后未按正常步驟退出，未關(guān)閉實時進程而離開，給數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用系統(tǒng)增加負載。

圖3 數(shù)據(jù)庫解鎖命令Fig.3 Database unlock command

2.4 數(shù)據(jù)庫異常

Oracle數(shù)據(jù)庫一般有3種異常表現(xiàn)形式：①進入前兆管理系統(tǒng)首頁時，提示“數(shù)據(jù)庫操作失敗，請返回”；②能夠進入管理系統(tǒng)首頁，點擊任何子頁面提示“數(shù)據(jù)庫操作失敗，請返回”；③在進行數(shù)據(jù)交換任務(wù)操作時，系統(tǒng)長時間未反應(yīng)，再次進行手動交換時，網(wǎng)頁提示“數(shù)據(jù)交換中，此操作失效！頁面2 s后跳轉(zhuǎn)至交換策略”，查看交換日志，長時間無響應(yīng)，且交換日志未更新，重新啟動地震前兆數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，再次進行交換操作仍失敗。以上3種異常表現(xiàn)形式只需重新啟動數(shù)據(jù)庫服務(wù)器即可解決問題（董曉娜等，2011）。

2.5 root密碼修改

為保證數(shù)據(jù)庫服務(wù)器安全，防止他人非法登錄，系統(tǒng)管理員可以定期修改服務(wù)器root密碼：使用VNC軟件，通過root用戶進入，在命令行操作，即可修改root密碼命令，見圖5。

2.6 數(shù)據(jù)庫表空間查詢

臺站數(shù)據(jù)庫管理員應(yīng)定期查詢數(shù)據(jù)庫表空間大小，防止表空間不足影響數(shù)據(jù)庫運行及數(shù)據(jù)處理。查看查詢結(jié)果，需重點關(guān)注QZDATA表空間剩余空間大小（即Free MB—欄顯示的數(shù)字）。若剩余空間較小，需要擴展QZDATA表空間，此項工作一般由地震前兆臺網(wǎng)中心專業(yè)人員完成，以防數(shù)據(jù)庫無法實現(xiàn)正常啟動。

2.7 數(shù)據(jù)庫備份和恢復(fù)

數(shù)據(jù)庫備份即為數(shù)據(jù)庫信息復(fù)制，主要備份比較重要的文件。不同類型的數(shù)據(jù)庫，包含的重要信息各不相同，Oracle數(shù)據(jù)庫包括控制文件、數(shù)據(jù)文件及重做日志文件等。數(shù)據(jù)庫備份與恢復(fù)是一組相互對應(yīng)的概念，備份是將數(shù)據(jù)文件復(fù)制并保存在存儲介質(zhì)中，防備突發(fā)事件；而恢復(fù)則是因突發(fā)事件或某些需要，把備份文件還原到數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。

2.7.1 數(shù)據(jù)庫備份。永安臺目前儀器少且無秒數(shù)據(jù)儀器，每天數(shù)據(jù)量只有幾千字節(jié)，前兆數(shù)據(jù)庫約3 G，屬小型Oracle數(shù)據(jù)庫。冷備份數(shù)據(jù)庫是在關(guān)閉數(shù)據(jù)庫后備份全部主要文件，包含控制文件、數(shù)據(jù)文件及聯(lián)機REDOLOG文件等，一般保存在opt/ Oracle/ordata目錄或下一級目錄，也可以復(fù)制到其他位置。簡言之，冷備份實際為物理備份，把oradata文件直接復(fù)制到別的移動存儲介質(zhì)，再將備份文件上傳至目標(biāo)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。通過移動存儲介質(zhì)完成文件復(fù)制時，存儲格式為Linux系統(tǒng)特有的ext2或者ext3格式（圖6）。冷備份是實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫遷移及數(shù)據(jù)恢復(fù)最簡單且直接的辦法，適合地震前兆臺站數(shù)據(jù)庫日常備份，具有維護量小、操作容易、安全性高等優(yōu)點，只是需在數(shù)據(jù)庫停止作業(yè)前提下進行。因此，對于允許數(shù)據(jù)庫短期關(guān)閉的中小型數(shù)據(jù)庫，不失為一種安全高效的備份方法，永安臺通常每周進行一次物理冷備份。

圖5 修改root密碼命令Fig.5 Change the root password command

圖6 數(shù)據(jù)庫備份流程Fig.6 Database backup fowchart

2.7.2 數(shù)據(jù)庫恢復(fù)。此項工作相對復(fù)雜，若數(shù)據(jù)庫發(fā)生意外，或服務(wù)器崩潰，需要重新安裝操作系統(tǒng)SUSE Linux及數(shù)據(jù)庫Oracle，創(chuàng)建PDBQZ實例。數(shù)據(jù)庫恢復(fù)操作就是把之前冷備份好的數(shù)據(jù)庫文件解壓到指定文件夾，此時數(shù)據(jù)時間為前一次冷備份時間。數(shù)據(jù)庫恢復(fù)后，需利用管理系統(tǒng)重新采集數(shù)據(jù)庫缺少的數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)預(yù)處理，這樣入庫后的數(shù)據(jù)就完整了。

為方便保存及傳輸數(shù)據(jù)庫文件，往往壓縮數(shù)據(jù)，然后下載保存，需要剩余磁盤空間足夠大，管理系統(tǒng)關(guān)閉時間也比較短（陳傳華等，2010）。數(shù)據(jù)庫崩潰需要恢復(fù)時，將備份文件上傳至指定目錄，實施解壓縮等操作。具體解壓縮過程如下：①以root用戶登錄，使用SSH或命令終端執(zhí)行解壓命令；②Tar xvfpP /opt/oracle/orabak20141202.tar.gz（Orabak20141202.tar.gz是壓縮的數(shù)據(jù)庫文件）；③切換至Oracle用戶，啟動數(shù)據(jù)庫和監(jiān)聽；④啟動管理系統(tǒng)。

3 結(jié)束語

數(shù)據(jù)庫技術(shù)是計算機科學(xué)領(lǐng)域發(fā)展快速、應(yīng)用廣泛的技術(shù)之一，為了適應(yīng)與日俱增的地震前兆臺網(wǎng)發(fā)展規(guī)模，以及更好地為地震研究人員提供完整、可靠的數(shù)據(jù)，地震前兆數(shù)據(jù)庫從Sql server 2000發(fā)展到Oracle 10g。對于地震臺站節(jié)點數(shù)據(jù)庫維護人員而言，隨著數(shù)據(jù)庫技術(shù)的不斷發(fā)展，只有不斷提高才能適應(yīng)新的發(fā)展需要，需加強學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫維護技術(shù)，不斷總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，對日常工作遇到的故障進行認真細致地分析，提出故障解決辦法，并不斷實踐，從而為保障地震臺站數(shù)據(jù)庫的穩(wěn)定、健康、可靠運行提供有力的技術(shù)支撐。

陳傳華，曲保安，朱榮，等.前兆管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫冷備份及恢復(fù)方法實現(xiàn)［J］.地震地磁觀測與研究，2010，31（4）：136-137.

董曉娜，張玲，胡旭輝，等.山東區(qū)域地震前兆臺網(wǎng)日常運行管理及常見問題分析［J］.高原地震，2011，23（1）：61-62.

哈斯高娃，陳向東，楊昕.新疆?dāng)?shù)字化地震前兆數(shù)據(jù)庫運行管理中若干問題分析［J］.內(nèi)陸地震，2010，24（1）：57-58.

胡玉良，程冬焱，穆慧敏，等.山西地震前兆臺網(wǎng)系統(tǒng)運行維護［J］.山西地震，2013，3：44-45.

劉高川，滕云田，王晨，等.Oracle復(fù)制技術(shù)在地震前兆元數(shù)據(jù)交換中的應(yīng)用［J］.中國地震，2008，24（2）：142-143.

李國佑，白占孝，地震臺站前兆數(shù)據(jù)庫的備份和恢復(fù)方式［J］.高原地震，2013，25（1）：49-50.

袁燕妮，盧婷，張曉明.等.四川省地震局“十五”地震前兆數(shù)據(jù)庫維護［J］.四川地震，2011，3：23-24.

Routine maintenance of the precursory database at Yongan Seismic Station

Quan Jianjun1），2），Zheng Yongtong3），Wu Lihua4），F(xiàn)ang Chuanji2），Liu Licheng1），Liu Shuilian1），Chen Meimei1）and Zheng Zhihong2）
1） Yongan Seismic Station，F(xiàn)ujian Province 366000，China
2） Nanping Sub-center of Equipment Maintenance Center，Earthquake Administration of Fujian Province，F(xiàn)ujian Province 353000，China
3） Longyan Seismic Station，F(xiàn)ujian Province 363400，China
4） Monitoring Centre，Earthquake Administration of Fujian Province，F(xiàn)uzhou 360000，China

Precursory database maintenance is very an important content of station routine.If station node database failure，data exchange will become slow，even making it unable to obtain the original data from the host database，resulting in losing the data of station.So strengthening routine maintenance of station precursor database is necessary.Taking Yongan Seismic Station as an example，the management experience of grass-roots information node of seismic station is introduced.It can provide useful information and reference for the stable，healthy and reliable operation of other stations.

seismic stations，precursory，database，maintenance

10.3969/j.issn.1003-3246.2015.05.020

全建軍（1984—），男，福建省永安市人，大學(xué)本科，電子信息工程專業(yè)，工程師，主要從事臺站電磁、形變觀測和信息節(jié)點、地震儀器維護管理工作

2015年中國地震局“地震監(jiān)測、預(yù)報、科研三結(jié)合”項目基金（151302）、2014年福建省地震局科研項目基金（SF201405）聯(lián)合資助

本文收到日期：2015-03-06