山西地震前兆技術(shù)系統(tǒng)管理方案的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

穆慧敏，胡玉良，程冬焱，李惠玲，王鵬偉，李　穎

(1.山西省地震局，山西　太原　030021；2.太原大陸裂谷動(dòng)力學(xué)國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站，山西　太原　030025)

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山西地震前兆技術(shù)系統(tǒng)管理方案的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

穆慧敏1，2，胡玉良1，2，程冬焱1，2，李惠玲1，2，王鵬偉1，2，李穎1，2

(1.山西省地震局，山西太原030021；2.太原大陸裂谷動(dòng)力學(xué)國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站，山西太原030025)

摘要：為優(yōu)化山西地震前兆技術(shù)系統(tǒng)的運(yùn)維管理方案，保障觀測(cè)系統(tǒng)高效、穩(wěn)定運(yùn)行，以C#語(yǔ)言結(jié)合SharpSSH組件實(shí)現(xiàn)了在Windows環(huán)境下通過(guò)計(jì)算機(jī)語(yǔ)言指令實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理地震前兆技術(shù)系統(tǒng)，為高效管理系統(tǒng)的運(yùn)行提供了新的解決方案。該方案在投入實(shí)際應(yīng)用后，效果良好。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)庫(kù)；管理方案；C#語(yǔ)言；SharpSSH組件

0引言

地震前兆技術(shù)系統(tǒng)運(yùn)行管理的優(yōu)化對(duì)山西地震前兆觀測(cè)系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠、高效運(yùn)行至關(guān)重要。目前，該系統(tǒng)的運(yùn)行監(jiān)控及管理主要通過(guò)瀏覽及查看中國(guó)地震前兆臺(tái)網(wǎng)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)獲取，輔助SSH或VNC等工具遠(yuǎn)程登錄技術(shù)系統(tǒng)，通過(guò)命令行方式查看或者依托其它監(jiān)控軟件對(duì)服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)通訊[1]、地震前兆數(shù)據(jù)庫(kù)表[2]等信息進(jìn)行監(jiān)控[3]，缺少對(duì)技術(shù)系統(tǒng)的高效管理。比如管理系統(tǒng)啟動(dòng)及停止、數(shù)據(jù)庫(kù)啟動(dòng)及停止、數(shù)據(jù)庫(kù)備份、系統(tǒng)校時(shí)、服務(wù)器重啟，均需要人工逐項(xiàng)操作[4]。本文以C#語(yǔ)言結(jié)合開源SharpSSH組件實(shí)現(xiàn)在Windows環(huán)境下通過(guò)計(jì)算機(jī)語(yǔ)言指令遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理地震前兆技術(shù)系統(tǒng)，不僅可以監(jiān)控服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)通訊、CPU、硬盤、內(nèi)存、數(shù)據(jù)庫(kù)表等信息，而且實(shí)現(xiàn)對(duì)技術(shù)系統(tǒng)的高效管理。在技術(shù)系統(tǒng)出現(xiàn)異常時(shí)，通過(guò)計(jì)算機(jī)語(yǔ)言指令處理，減少對(duì)專業(yè)人員的依賴性，從而實(shí)現(xiàn)技術(shù)系統(tǒng)智能化管理。

1SSH和SharpSSH簡(jiǎn)介

1.1SSH簡(jiǎn)介

SSH為Secure Shell的縮寫，由IETF的網(wǎng)絡(luò)工作小組(Network Working Group)制定。是目前較為可靠、建立在應(yīng)用層和傳輸層基礎(chǔ)上專為遠(yuǎn)程登錄會(huì)話和其他網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供安全性的協(xié)議。該協(xié)議可有效防止遠(yuǎn)程管理過(guò)程中的信息泄露問(wèn)題，在正確使用時(shí)可彌補(bǔ)網(wǎng)絡(luò)中存在的漏洞。SSH客戶端適用于多種平臺(tái)，幾乎所有UNIX平臺(tái)，包括HP-UX、Linux、AIX、Solaris、Digital UNIX、Irix，以及其他平臺(tái)，都可運(yùn)行SSH，實(shí)現(xiàn)服務(wù)端和客戶端之間雙向文件傳輸。

SSH用于遠(yuǎn)程登錄主機(jī)，登錄方式通常有兩種：口令登錄和公鑰登錄。

口令登錄：通過(guò)在服務(wù)端設(shè)定的用戶名和密碼進(jìn)行登錄，每次登錄都需填寫密碼；公鑰登錄：通過(guò)一對(duì)公鑰和私鑰登錄，公鑰存放在服務(wù)端，私鑰存放在客戶端。在登錄時(shí)服務(wù)端向客戶端發(fā)出一串隨機(jī)字符，客戶端通過(guò)私鑰進(jìn)行加密后發(fā)至服務(wù)端，服務(wù)端接受后用公鑰進(jìn)行解密，然后匹配是否正確來(lái)驗(yàn)證登錄。需要注意的是，服務(wù)端的公鑰名稱和用戶名一致，用以區(qū)分不同用戶的不同公鑰，這樣每次就可直接用公鑰登錄，省去密碼登錄的繁瑣。

1.2SharpSSH簡(jiǎn)介

SharpSSH是純.Net實(shí)現(xiàn)的SSH2客戶端協(xié)議的組件，用于與SSH服務(wù)器通信，支持SSH/SCP/SFTP等協(xié)議。它是Java開源項(xiàng)目JSch的一個(gè)C#移植，擁有口令登錄、密鑰交換、公鑰登錄、生成DSA和RSA密鑰對(duì)、端口轉(zhuǎn)發(fā)、流轉(zhuǎn)發(fā)、遠(yuǎn)程執(zhí)行等功能。

綜上所述，鑒于SharpSSH組件具備的強(qiáng)大功能，決定采用該組件實(shí)現(xiàn)地震前兆系統(tǒng)運(yùn)行的監(jiān)控管理。

2設(shè)計(jì)方案及功能實(shí)現(xiàn)

2.1設(shè)計(jì)方案

結(jié)合近幾年山西前兆臺(tái)網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)際情況，地震前兆技術(shù)系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)主要存在系統(tǒng)運(yùn)行緩慢、數(shù)據(jù)交換停滯、儀器采集元數(shù)據(jù)錯(cuò)誤、儀器采集失敗、數(shù)據(jù)庫(kù)冷備份步驟繁瑣等問(wèn)題[5]。為做好系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)管理工作，需從技術(shù)上實(shí)現(xiàn)以下功能：中國(guó)地震前兆臺(tái)網(wǎng)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)啟動(dòng)及停止、Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)啟動(dòng)及停止、遠(yuǎn)程校時(shí)、Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)備份、重啟系統(tǒng)[6]等。該設(shè)計(jì)方案主要包含以下兩部分：

(1) 服務(wù)端。

地震前兆技術(shù)系統(tǒng)采用SUSE Linux enterprise server操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫(kù)采用Oracle 10 g。在服務(wù)端執(zhí)行5個(gè)Shell腳本，分別用于實(shí)現(xiàn)管理系統(tǒng)啟動(dòng)、管理系統(tǒng)停止、Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)啟動(dòng)、Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)停止、Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)冷備份等。

(2) 客戶端。

基于windows 7操作系統(tǒng)Microsoft Visual Studio 2010(以下簡(jiǎn)稱VS2010)開發(fā)環(huán)境，通過(guò)引入SharpSSH動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)文件(Tamir.sharpSSH.dll、Org.Mentalis.Security.dll、DiffieHellman.dll)，采用C#語(yǔ)言編寫代碼，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)登錄地震前兆技術(shù)系統(tǒng)，遠(yuǎn)程執(zhí)行服務(wù)端5個(gè)Shell腳本或Linux命令，最終實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理地震前兆技術(shù)系統(tǒng)。

2.2功能實(shí)現(xiàn)

2.2.1服務(wù)端

使用SSH軟件以root用戶登錄到地震前兆技術(shù)系統(tǒng)服務(wù)器，創(chuàng)建一個(gè)文件夾testShell用于存放Shell腳本文件及日志文件。

(1) 管理系統(tǒng)啟動(dòng)及停止腳本。

中國(guó)地震前兆臺(tái)網(wǎng)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)軟件在服務(wù)器根目錄內(nèi)install文件下有系統(tǒng)啟動(dòng)和停止的Shell腳本，分別是run.sh和stoprun.sh，遠(yuǎn)程直接執(zhí)行這兩個(gè)腳本可啟動(dòng)和停止管理系統(tǒng)。

(2) 數(shù)據(jù)庫(kù)啟動(dòng)腳本。

使用SSH軟件以root用戶登錄到地震前兆技術(shù)系統(tǒng)服務(wù)器后，進(jìn)入testShell文件夾下，使用vi命令按圖1所示編輯startOracle.sh腳本[7]。

圖1　Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)啟動(dòng)腳本Fig.1　Startup script of Oracle database

(3) 數(shù)據(jù)庫(kù)停止腳本。

使用SSH軟件以root用戶登錄到地震前兆技術(shù)系統(tǒng)服務(wù)器后，進(jìn)入testShell文件夾下，使用vi命令按圖2所示編輯stopOracle.sh腳本。

圖2　Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)停止腳本Fig.2　End script of Oracle database

(4) 冷備份數(shù)據(jù)庫(kù)。

使用SSH軟件以root用戶登錄到地震前兆技術(shù)系統(tǒng)服務(wù)器后，進(jìn)入testShell文件夾下，使用vi命令按圖3所示編輯backOracle.sh腳本[7]，冷備份數(shù)據(jù)庫(kù)流程是停止管理系統(tǒng)→停止數(shù)據(jù)庫(kù)→壓縮數(shù)據(jù)庫(kù)文件。

圖3　冷備份數(shù)據(jù)庫(kù)Fig.3　Cold backup database

2.2.2客戶端

在windows 7操作系統(tǒng)VS2010開發(fā)環(huán)境下，采用遠(yuǎn)程口令方式登錄地震前兆技術(shù)系統(tǒng)，遠(yuǎn)程執(zhí)行以上5個(gè)Shell腳本，即可實(shí)現(xiàn)管理系統(tǒng)啟動(dòng)、管理系統(tǒng)停止、Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)啟動(dòng)、Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)停止、Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)備份功能；利用Linux遠(yuǎn)程校時(shí)命令和重啟命令即可實(shí)現(xiàn)技術(shù)系統(tǒng)服務(wù)器時(shí)間校準(zhǔn)和系統(tǒng)重啟?？蛻舳瞬渴鹆鞒虉D如圖4所示。

圖4　客戶端流程圖Fig.4　Client flow chart

以啟動(dòng)管理系統(tǒng)為例，在SSH命令行下啟動(dòng)管理系統(tǒng)命令是source/install/run.sh。這里借助SharpSSH組件在VS2010開發(fā)環(huán)境下采用C#語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)SSH命令的發(fā)送功能，核心程序如圖5所示。

圖5　核心程序Fig.5　The core program

通過(guò)調(diào)用此函數(shù)就可向指定的Linux服務(wù)器發(fā)送SSH命令，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理目的。

客戶端采用兼容DOS的控制臺(tái)程序方式對(duì)地震前兆技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)行管理，整體界面如第21頁(yè)圖6所示。

在界面中，登錄服務(wù)器成功后，通過(guò)輸入相應(yīng)的數(shù)字選項(xiàng)，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)地震前兆技術(shù)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程管理，簡(jiǎn)單方便。

圖6　命令界面Fig.6　Command interface

3應(yīng)用效果

山西地震前兆技術(shù)系統(tǒng)運(yùn)行管理客戶端的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)，巧妙結(jié)合C#和開源Sharp組件，充分運(yùn)用技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的高效管理，減少了對(duì)專業(yè)人員的依賴，該方案在山西地震前兆臺(tái)網(wǎng)中心應(yīng)用以來(lái)，取得非常好的效果，保證了地震前兆臺(tái)網(wǎng)技術(shù)系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠、高效運(yùn)行。

4結(jié)束語(yǔ)

山西地震前兆技術(shù)系統(tǒng)運(yùn)行管理新方法的研究，為做好系統(tǒng)維護(hù)工作和實(shí)現(xiàn)技術(shù)系統(tǒng)優(yōu)化管理提供了新的解決思路和方案。本文結(jié)合C#和Sharp組件編寫了客戶端指令和服務(wù)端腳本，并進(jìn)行功能應(yīng)用測(cè)試，今后將在此基礎(chǔ)上繼續(xù)探索并應(yīng)用Sharp組件的其它功能，進(jìn)一步提升技術(shù)系統(tǒng)管理運(yùn)行的高效性。

參考文獻(xiàn)：

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文章編號(hào)：1000-6265(2016)02-0018-04

收稿日期：2016-02-22

基金項(xiàng)目：山西省地震局科研項(xiàng)目(SBK-1409)。

第一作者簡(jiǎn)介：穆慧敏(1981—)，女，山西省太原市人。2005年畢業(yè)于中北大學(xué)，工程師。

中圖分類號(hào)：P315.69

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Design and Implementation of the Management Scheme of Shanxi Earthquake Precursor Technology System

MU Hui-min1,2, HU Yu-liang1,2, CHENG Dong-yan1,2, LI Hui-ling1,2, WANG Peng-wei1,2, LI Yin1,2

(1.Earthquake Administration of Shanxi Province, Taiyuan, Shanxi 030021, China; 2.State Key Observatory of Shanxi Rift System, Taiyuan, Shanxi 030025, China)

Abstract:In order to optimize the operation and maintenance management of the earthquake precursor technology system and ensure efficient and stable operation of the observation system, remote real time management in Windows environment is implemented by C#language combined with SharpSSH component. It provides a new solution for the operation of the high efficiency management technology system. The practical application of this scheme is effective.

Key words:Database; Management scheme; C#language; SharpSSH component