地震臺(tái)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(fēng)

(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(tái)網(wǎng)建立了基于Oracle數(shù)據(jù)庫的技術(shù)平臺(tái)，實(shí)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(bào)及服務(wù)提供平臺(tái)。首先由各節(jié)點(diǎn)臺(tái)站通過數(shù)據(jù)采集功能將前兆觀測數(shù)據(jù)采集至臺(tái)站數(shù)據(jù)庫，再上報(bào)至區(qū)域前兆臺(tái)網(wǎng)中心，然后由區(qū)域前兆臺(tái)網(wǎng)中心匯總至國家局?jǐn)?shù)據(jù)庫。功能強(qiáng)大的Oracle數(shù)據(jù)庫為前兆技術(shù)系統(tǒng)提供了便捷的平臺(tái)，為保障前兆臺(tái)網(wǎng)技術(shù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，數(shù)據(jù)庫的管理與運(yùn)維也受到越來越多的關(guān)注(林樹澤，2010；陳俊，2016)。

各級數(shù)據(jù)庫的高效運(yùn)轉(zhuǎn)是前兆觀測數(shù)據(jù)及時(shí)匯集、提供數(shù)據(jù)服務(wù)的基本保障，區(qū)域中心數(shù)據(jù)庫備份維護(hù)已趨于常態(tài)化(袁燕妮，2011；徐吉，2005；張?jiān)品?009；哈斯高娃，2010；陳傳華，2010；蔣春曦，1999)，臺(tái)站節(jié)點(diǎn)因?yàn)榧茉O(shè)在各個(gè)臺(tái)站，無論是硬件條件還是技術(shù)管理上，較之區(qū)域臺(tái)網(wǎng)中心都存在不足(裴紅云，2015)。臺(tái)站節(jié)點(diǎn)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(jìn)行數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)恢復(fù)，近年來因服務(wù)器硬件故障及數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)故障等原因，多次重建臺(tái)站節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)庫，造成臺(tái)站數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)信息的大量缺失，給臺(tái)站數(shù)據(jù)處理及使用帶來損失。因此建立臺(tái)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(jìn)行數(shù)據(jù)恢復(fù)，對保證臺(tái)站數(shù)據(jù)庫的信息完整，以及快速恢復(fù)基于數(shù)據(jù)庫的各類應(yīng)用軟件的正常使用的重要性不言而喻。

1 臺(tái)站前兆數(shù)據(jù)庫現(xiàn)狀

安徽區(qū)域共架設(shè)9個(gè)臺(tái)站節(jié)點(diǎn)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(bào)送，具體流程如圖1所示。地震臺(tái)站是觀測數(shù)據(jù)產(chǎn)出的源頭，臺(tái)站人員也是借助臺(tái)站數(shù)據(jù)庫，利用各種前兆專業(yè)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集、預(yù)處理和相應(yīng)的前兆數(shù)據(jù)產(chǎn)品的產(chǎn)出；因此，節(jié)點(diǎn)臺(tái)站數(shù)據(jù)庫的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，對數(shù)據(jù)連續(xù)完整以及前兆數(shù)據(jù)的及時(shí)產(chǎn)出和傳輸至關(guān)重要。目前，臺(tái)站數(shù)據(jù)庫的軟硬件全部放置在臺(tái)站，軟硬件技術(shù)管理主要由區(qū)域中心工作人員承擔(dān)；因臺(tái)站軟硬件條件及技術(shù)人員的匱乏，數(shù)據(jù)庫尚未進(jìn)行備份管理，臺(tái)站服務(wù)器一旦發(fā)生系統(tǒng)及數(shù)據(jù)庫級別的故障時(shí)，重建臺(tái)站數(shù)據(jù)庫就會(huì)造成臺(tái)站數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的丟失，必然給臺(tái)站的數(shù)據(jù)處理和產(chǎn)品產(chǎn)出造成損失。因此，建立臺(tái)站節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)庫的備份，以便故障時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)恢復(fù)，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(fù)臺(tái)站的數(shù)據(jù)。

2 臺(tái)站前兆數(shù)據(jù)庫備份

2.1 備份設(shè)計(jì)

首先，在硬件方面，鑒于臺(tái)站僅有一臺(tái)前兆服務(wù)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(tái)服務(wù)器用于所有臺(tái)站的備份集存儲(chǔ)；其次，從技術(shù)層面，臺(tái)站或區(qū)域中心人員定期手動(dòng)備份的安全隱患較大，重復(fù)多次的手動(dòng)操作費(fèi)時(shí)費(fèi)力且增加了出錯(cuò)誤概率，因此，備份設(shè)計(jì)中盡量實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作與管理。這里制定的節(jié)點(diǎn)臺(tái)站數(shù)據(jù)庫備份方案滿足以下條件：(1)備份過程自動(dòng)化，定期在臺(tái)站數(shù)據(jù)庫本機(jī)自動(dòng)產(chǎn)出備份集；(2)備份集異機(jī)存儲(chǔ)，自動(dòng)化傳輸備份集；(3)自動(dòng)化管理備份集，定期刪除過期備份。整個(gè)備份的步驟也是圍繞這幾個(gè)方面展開的。

2.2 備份步驟及方法

臺(tái)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(tái)站服務(wù)器自動(dòng)產(chǎn)出備份集(如一周兩次一般即可以滿足臺(tái)站數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)備份的需要)；(2)備份集自動(dòng)異機(jī)存儲(chǔ)，備份集產(chǎn)出后，自動(dòng)將備份集傳輸至區(qū)域中心備份專用服務(wù)器上存儲(chǔ)，異機(jī)存儲(chǔ)較好地保障備份集的安全性；(3)備份集自動(dòng)化管理，自動(dòng)查看備份集時(shí)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(tái)站前兆技術(shù)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(tái)站和備份集存儲(chǔ)服務(wù)器上進(jìn)行備份的相關(guān)部署。首先，在臺(tái)站數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫自動(dòng)備份和備份集自動(dòng)傳輸兩個(gè)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(yīng)的參數(shù)，并將這兩個(gè)腳本文件上傳至各個(gè)臺(tái)站服務(wù)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(shè)置腳本文件自動(dòng)執(zhí)行時(shí)間，可實(shí)現(xiàn)腳本文件的自動(dòng)執(zhí)行，進(jìn)而完成數(shù)據(jù)庫的備份和備份集傳輸?shù)淖詣?dòng)化。另一方面，在區(qū)域中心的備份集存儲(chǔ)服務(wù)器上，僅需完成各個(gè)臺(tái)站節(jié)點(diǎn)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(shí)間日期修改備份集文件名便于同時(shí)存儲(chǔ)多個(gè)時(shí)間點(diǎn)的備份集，刪除過期備份可以釋放存儲(chǔ)空間，提高硬件利用率。這里同樣通過crontab設(shè)置腳本自動(dòng)執(zhí)行。

3 備份實(shí)施中問題解析

完成臺(tái)站數(shù)據(jù)庫服務(wù)器及區(qū)域中心存儲(chǔ)服務(wù)器的備份管理部署后，實(shí)際執(zhí)行過程中可能會(huì)出現(xiàn)一些問題，這里也逐一對這些問題進(jìn)行解析。

3.1 腳本權(quán)限及格式問題

腳本文件上傳后，首先需要對腳本文件進(jìn)行權(quán)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(shí)，實(shí)驗(yàn)中曾出現(xiàn)“no such file …”以及“^M”等錯(cuò)誤提示，經(jīng)查原因?yàn)槟_本在Windows下編輯，上傳到Linux系統(tǒng)存在版本錯(cuò)誤。可以通過直接在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(tái)站為例，需要對9個(gè)節(jié)點(diǎn)臺(tái)站進(jìn)行數(shù)據(jù)庫備份，并且將9個(gè)臺(tái)站數(shù)據(jù)庫的備份集傳輸至同一臺(tái)服務(wù)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(jìn)行備份；從節(jié)約存儲(chǔ)空間的角度考慮，各臺(tái)站備份保存為壓縮格式文件；從管理方便考慮，9個(gè)節(jié)點(diǎn)臺(tái)站數(shù)據(jù)庫同時(shí)備份稍后傳輸，預(yù)估備份完成時(shí)間，適當(dāng)延后備份集傳輸時(shí)間；此外，設(shè)置傳輸備份集時(shí)間時(shí)應(yīng)考慮網(wǎng)絡(luò)傳輸速度，可采取各臺(tái)站依次傳輸模式。

3.3 腳本自動(dòng)執(zhí)行設(shè)置

crontab命令是Linux操作系統(tǒng)中用于設(shè)置周期性被執(zhí)行的指令。該命令從標(biāo)準(zhǔn)輸入設(shè)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(dāng)前用戶下的crontab指令即可。查看crontab指令如下：

鍵入crontab-e ，進(jìn)入crontab指令編輯，insert按鍵進(jìn)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(shí)，f3 表示一個(gè)月份中的第幾日，f4 表示月份，f5 表示一個(gè)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(rèn)為全選。

4 結(jié)語

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