地震臺站前兆數(shù)據(jù)庫備份管理

裴紅云，陳 俊，謝 慶，李 發(fā)，李罡風

(安徽省地震局，安徽 合肥 230031)

“十五”數(shù)字化改造后，地震前兆臺網(wǎng)建立了基于Oracle數(shù)據(jù)庫的技術平臺，實現(xiàn)全國地震前兆觀測數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理。通過各級數(shù)據(jù)庫層層交換前兆觀測數(shù)據(jù)的模式(周克昌，2010)，為數(shù)據(jù)的處理、匯集、上報及服務提供平臺。首先由各節(jié)點臺站通過數(shù)據(jù)采集功能將前兆觀測數(shù)據(jù)采集至臺站數(shù)據(jù)庫，再上報至區(qū)域前兆臺網(wǎng)中心，然后由區(qū)域前兆臺網(wǎng)中心匯總至國家局數(shù)據(jù)庫。功能強大的Oracle數(shù)據(jù)庫為前兆技術系統(tǒng)提供了便捷的平臺，為保障前兆臺網(wǎng)技術系統(tǒng)的正常運行，數(shù)據(jù)庫的管理與運維也受到越來越多的關注(林樹澤，2010；陳俊，2016)。

各級數(shù)據(jù)庫的高效運轉是前兆觀測數(shù)據(jù)及時匯集、提供數(shù)據(jù)服務的基本保障，區(qū)域中心數(shù)據(jù)庫備份維護已趨于常態(tài)化(袁燕妮，2011；徐吉，2005；張云帆，2009；哈斯高娃，2010；陳傳華，2010；蔣春曦，1999)，臺站節(jié)點因為架設在各個臺站，無論是硬件條件還是技術管理上，較之區(qū)域臺網(wǎng)中心都存在不足(裴紅云，2015)。臺站節(jié)點數(shù)據(jù)庫大多未采取任何形式的備份，一旦故障就無法進行數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)恢復，近年來因服務器硬件故障及數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)故障等原因，多次重建臺站節(jié)點數(shù)據(jù)庫，造成臺站數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)信息的大量缺失，給臺站數(shù)據(jù)處理及使用帶來損失。因此建立臺站數(shù)據(jù)庫的備份體系，利用備份集重建數(shù)據(jù)庫后進行數(shù)據(jù)恢復，對保證臺站數(shù)據(jù)庫的信息完整，以及快速恢復基于數(shù)據(jù)庫的各類應用軟件的正常使用的重要性不言而喻。

1 臺站前兆數(shù)據(jù)庫現(xiàn)狀

安徽區(qū)域共架設9個臺站節(jié)點地震前兆數(shù)據(jù)庫，主要用于前兆觀測數(shù)據(jù)的采集、處理和報送，具體流程如圖1所示。地震臺站是觀測數(shù)據(jù)產(chǎn)出的源頭，臺站人員也是借助臺站數(shù)據(jù)庫，利用各種前兆專業(yè)軟件進行數(shù)據(jù)的采集、預處理和相應的前兆數(shù)據(jù)產(chǎn)品的產(chǎn)出；因此，節(jié)點臺站數(shù)據(jù)庫的正常運轉，對數(shù)據(jù)連續(xù)完整以及前兆數(shù)據(jù)的及時產(chǎn)出和傳輸至關重要。目前，臺站數(shù)據(jù)庫的軟硬件全部放置在臺站，軟硬件技術管理主要由區(qū)域中心工作人員承擔；因臺站軟硬件條件及技術人員的匱乏，數(shù)據(jù)庫尚未進行備份管理，臺站服務器一旦發(fā)生系統(tǒng)及數(shù)據(jù)庫級別的故障時，重建臺站數(shù)據(jù)庫就會造成臺站數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的丟失，必然給臺站的數(shù)據(jù)處理和產(chǎn)品產(chǎn)出造成損失。因此，建立臺站節(jié)點數(shù)據(jù)庫的備份，以便故障時進行數(shù)據(jù)恢復，也有助于各類前兆軟件與新建數(shù)據(jù)庫的順利銜接，快速恢復臺站的數(shù)據(jù)。

2 臺站前兆數(shù)據(jù)庫備份

2.1 備份設計

首先，在硬件方面，鑒于臺站僅有一臺前兆服務器，從資源節(jié)約的角度考慮，可以從區(qū)域中心抽調(diào)一臺服務器用于所有臺站的備份集存儲；其次，從技術層面，臺站或區(qū)域中心人員定期手動備份的安全隱患較大，重復多次的手動操作費時費力且增加了出錯誤概率，因此，備份設計中盡量實現(xiàn)自動化操作與管理。這里制定的節(jié)點臺站數(shù)據(jù)庫備份方案滿足以下條件：(1)備份過程自動化，定期在臺站數(shù)據(jù)庫本機自動產(chǎn)出備份集；(2)備份集異機存儲，自動化傳輸備份集；(3)自動化管理備份集，定期刪除過期備份。整個備份的步驟也是圍繞這幾個方面展開的。

2.2 備份步驟及方法

臺站數(shù)據(jù)庫備份按照以下步驟來完成：(1)備份集產(chǎn)出，定期在各臺站服務器自動產(chǎn)出備份集(如一周兩次一般即可以滿足臺站數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)備份的需要)；(2)備份集自動異機存儲，備份集產(chǎn)出后，自動將備份集傳輸至區(qū)域中心備份專用服務器上存儲，異機存儲較好地保障備份集的安全性；(3)備份集自動化管理，自動查看備份集時間，刪除過期的備份集，釋放空間。備份流程如圖2所示。

圖1 地震臺站前兆技術系統(tǒng)示意圖

2.3 備份部署

按照上述數(shù)據(jù)庫備份方案的思路，需要在臺站和備份集存儲服務器上進行備份的相關部署。首先，在臺站數(shù)據(jù)庫服務器上，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫自動備份和備份集自動傳輸兩個功能。這里，分別編輯了數(shù)據(jù)庫備份腳本oraclebackup.sh和備份集傳輸腳本auto.sh，通過修改腳本文件中對應的參數(shù)，并將這兩個腳本文件上傳至各個臺站服務器，用于完成數(shù)據(jù)庫的備份和備份集傳輸功能。其次，通過crontab設置腳本文件自動執(zhí)行時間，可實現(xiàn)腳本文件的自動執(zhí)行，進而完成數(shù)據(jù)庫的備份和備份集傳輸?shù)淖詣踊?。另一方面，在區(qū)域中心的備份集存儲服務器上，僅需完成各個臺站節(jié)點數(shù)據(jù)庫備份集的管理。這里，也編寫了備份集管理腳本mv.sh和rm.sh，分別完成備份集文件名修改及刪除過期備份集的功能；以時間日期修改備份集文件名便于同時存儲多個時間點的備份集，刪除過期備份可以釋放存儲空間，提高硬件利用率。這里同樣通過crontab設置腳本自動執(zhí)行。

3 備份實施中問題解析

完成臺站數(shù)據(jù)庫服務器及區(qū)域中心存儲服務器的備份管理部署后，實際執(zhí)行過程中可能會出現(xiàn)一些問題，這里也逐一對這些問題進行解析。

3.1 腳本權限及格式問題

腳本文件上傳后，首先需要對腳本文件進行權限賦值，一般執(zhí)行chmod 777-R filename即可，如下所示：

執(zhí)行腳本文件時，實驗中曾出現(xiàn)“no such file …”以及“^M”等錯誤提示，經(jīng)查原因為腳本在Windows下編輯，上傳到Linux系統(tǒng)存在版本錯誤?？梢酝ㄟ^直接在Linux下重新編輯腳本，或者修改腳本格式來解決，方法如下：vim filename檢查腳本文件格式，如果顯示fileformat=dos，直接修改格式為unix(語句為“:set ff=unix”)，然后退出文件即可。

3.2 備份及備份集傳輸問題

以安徽區(qū)域前兆臺站為例，需要對9個節(jié)點臺站進行數(shù)據(jù)庫備份，并且將9個臺站數(shù)據(jù)庫的備份集傳輸至同一臺服務器。從降低對數(shù)據(jù)庫使用影響，采取夜間數(shù)據(jù)庫冷備份模式進行備份；從節(jié)約存儲空間的角度考慮，各臺站備份保存為壓縮格式文件；從管理方便考慮，9個節(jié)點臺站數(shù)據(jù)庫同時備份稍后傳輸，預估備份完成時間，適當延后備份集傳輸時間；此外，設置傳輸備份集時間時應考慮網(wǎng)絡傳輸速度，可采取各臺站依次傳輸模式。

3.3 腳本自動執(zhí)行設置

crontab命令是Linux操作系統(tǒng)中用于設置周期性被執(zhí)行的指令。該命令從標準輸入設備讀取指令，并將其存放于“crontab”文件中，以供讀取和執(zhí)行。crontab的使用形式多樣，這里僅需要利用crontab -l和crontab -e來查看、編輯當前用戶下的crontab指令即可。查看crontab指令如下：

鍵入crontab-e ，進入crontab指令編輯，insert按鍵進入編輯，esc按鍵退出編譯，“：wq”保存修改并退出。

crontab基本語法：f1 f2 f3 f4 f5 program

其中 f1 是表示分鐘，f2 表示小時，f3 表示一個月份中的第幾日，f4 表示月份，f5 表示一個星期中的第幾天，而program 表示要執(zhí)行的指令。例如，00 1 * * 0,3 /…/rm.sh表示每周日、周三1∶00執(zhí)行rm.sh腳本，其中“*”默認為全選。

4 結語

地震臺站前兆數(shù)據(jù)庫備份管理方案充分考慮前兆臺站軟硬件和技術人員的實際現(xiàn)狀、以及前兆數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)完整性、運行穩(wěn)定性等要求；以自動化管理為特色，利用數(shù)據(jù)庫使用空閑時段選擇全庫備份模式進行數(shù)據(jù)庫冷備份；采取區(qū)域中心集中存儲、管理備份集的模式，實現(xiàn)資源的有效利用和統(tǒng)一管理；并通過設定功能腳本定期自動執(zhí)行的方式，來完成整個備份和備份管理過程的自動化。按照上述方案對安徽區(qū)域節(jié)點臺站前兆數(shù)據(jù)庫進行備份管理，并設定每周備份兩次，定期刪除過期備份集，整個備份及管理運行情況良好。部分臺站因系統(tǒng)損壞，重建數(shù)據(jù)庫后，使用自動備份的備份集進行數(shù)據(jù)恢復，方便快捷；各類前兆處理分析軟件，訪問數(shù)據(jù)庫時，無需重新配置參數(shù)，各項工作可快速恢復正常。實踐證明，建立地震臺站前兆數(shù)據(jù)庫備份管理體系，改變了臺站數(shù)據(jù)庫無備份的現(xiàn)狀，簡化了數(shù)據(jù)庫備份流程，縮短了前兆臺站數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的故障恢復時間，并盡可能保證了數(shù)據(jù)完整性，為前兆技術系統(tǒng)的高效運轉和數(shù)據(jù)的及時產(chǎn)出與傳輸提供了更好的安全保障。