池國民,趙銀剛,孫啟凱

(1.山東省地震局安丘地震臺，山東安丘　262100;　2.中國地震局第一監(jiān)測中心，天津　300180)

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安丘地震臺前兆數(shù)據(jù)庫與管理系統(tǒng)運行維護

池國民1,趙銀剛1,孫啟凱2

(1.山東省地震局安丘地震臺，山東安丘262100;2.中國地震局第一監(jiān)測中心，天津300180)

通過對山東省地震局安丘地震臺前兆數(shù)據(jù)庫與管理系統(tǒng)運行維護情況總結(jié)分析，提供了日常運行中常見問題的解決辦法，以期為基層地震臺站前兆數(shù)據(jù)庫與管理系統(tǒng)運行維護提供參考。

地震臺站；前兆數(shù)據(jù)庫與管理系統(tǒng)；運行維護

0　引　言

隨著我國“十五”數(shù)字化地震前兆觀測網(wǎng)絡建設項目完成，各省、自治區(qū)、直轄市地震局建立了區(qū)域前兆臺網(wǎng)中心和地震臺站數(shù)據(jù)庫。目前，我國地震行業(yè)系統(tǒng)已經(jīng)建成了從地震前兆臺站到區(qū)域前兆臺網(wǎng)中心、區(qū)域前兆臺網(wǎng)中心到國家前兆中心、國家前兆中心到各地震學科中心的專有行業(yè)網(wǎng)絡[1]?！笆濉表椖拷ㄔO中，以中國地震行業(yè)標準和規(guī)范為根據(jù)，考慮到中國地震前兆數(shù)據(jù)的存儲特點以及各方面需求，“十五”系統(tǒng)采用美國甲骨文公司的Oracle數(shù)據(jù)庫。Oracle數(shù)據(jù)庫具有完整的數(shù)據(jù)管理方面功能，如數(shù)據(jù)的大量性以及數(shù)據(jù)保存的持久性、數(shù)據(jù)查詢共享、消除數(shù)據(jù)冗余、數(shù)據(jù)高度安全等，同時可以通過多種方法和手段實現(xiàn)Oracle數(shù)據(jù)庫的表空間管理、數(shù)據(jù)備份及恢復、系統(tǒng)開發(fā)。由于地震前兆觀測網(wǎng)絡在“十五”項目建設中使用了Linux操作系統(tǒng)和Oracle數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，管理和維護人員普遍缺乏相關(guān)工作經(jīng)驗[2]。特別是對于基層地震臺站而言，臺站數(shù)據(jù)庫的初次安裝及具體參數(shù)配置大多由上級區(qū)域前兆臺網(wǎng)中心完成，臺站人員缺少實際操作機會，因此數(shù)據(jù)庫的管理維護相對困難。本文以山東省地震局安丘地震臺(以下簡稱安丘臺)為例，對前兆數(shù)據(jù)庫與管理系統(tǒng)運行維護情況總結(jié)分析，提供了日常運行中常見問題的解決辦法，以期為基層地震臺站前兆數(shù)據(jù)庫與管理系統(tǒng)運行維護提供參考。

1　前兆數(shù)據(jù)庫

1.1安丘臺數(shù)據(jù)庫簡介

安丘臺前兆服務器是在Suse Linux操作平臺下安裝Oracle 10g數(shù)據(jù)庫，Suse Linux操作平臺和Oracle 10g數(shù)據(jù)庫的安裝使用需要服務器滿足一定的硬件配置要求，安丘臺配備浪潮NF5120型服務器，具體配置為CPU為2.40 GHz,內(nèi)存12 G,硬盤1 TB。為了方便臺站人員管理維護，將前兆Oracle數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的應用軟件安裝在同一臺服務器上，安丘臺所有數(shù)字化前兆觀測儀器直接通過網(wǎng)線與臺站節(jié)點網(wǎng)絡連接，在臺站節(jié)點上布設地震前兆數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，管理前兆數(shù)字化儀器產(chǎn)出的原始數(shù)據(jù)、經(jīng)工作人員合理處理后的預處理數(shù)據(jù)、人工儀器及模擬儀器產(chǎn)出的數(shù)據(jù)，以及通過各學科專業(yè)數(shù)據(jù)預處理軟件計算產(chǎn)出的各種產(chǎn)品數(shù)據(jù)。以上數(shù)據(jù)可通過數(shù)據(jù)庫自身同步功能完成前兆臺站、區(qū)域前兆臺網(wǎng)中心、國家地震臺網(wǎng)中心的逐級報送。

1.2臺站數(shù)據(jù)庫和區(qū)域中心數(shù)據(jù)庫的關(guān)系

地震臺站數(shù)據(jù)庫的主要任務是匯集前兆儀器采集的觀測數(shù)據(jù)，保存數(shù)字化儀器、模擬儀器、人工儀器產(chǎn)出的原始數(shù)據(jù)，預處理數(shù)據(jù)，以及各種均值、日志等產(chǎn)品數(shù)據(jù)，完成地震前兆觀測數(shù)據(jù)資料保存、入庫、數(shù)據(jù)交換和上報等工作。同時為地震工作者使用地震分析預報軟件提供數(shù)據(jù)支持和保證。

區(qū)域前兆臺網(wǎng)中心數(shù)據(jù)庫負責匯集本區(qū)域各級地震臺站數(shù)據(jù)庫保存的數(shù)據(jù)，同時完成數(shù)據(jù)同步并保存本區(qū)域數(shù)字化數(shù)據(jù)，為研究人員開展地震分析預報工作提供數(shù)據(jù)支持，同時完成向國家臺網(wǎng)中心報送數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)共享服務(具體工作模式如圖1)。

圖1　前兆臺站、區(qū)域前兆臺網(wǎng)中心工作模式

1.3前兆Oracle數(shù)據(jù)庫優(yōu)點

與“九五”前兆系統(tǒng)所使用的SQL Server數(shù)據(jù)庫相比較，“十五”系統(tǒng)的前兆Oracle數(shù)據(jù)庫的功能十分強大，具有伸縮性、服務器并行性、操作平臺開放性等優(yōu)點，操作簡易且高度安全，可以支持多個用戶，大事務量處理，滿足數(shù)據(jù)分布式處理，同時具有很強的可移植性[3]。“十五”前兆系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫應用Suse Linux操作系統(tǒng)，與“九五”前兆系統(tǒng)采用的Windows操作系統(tǒng)相比，Oracle數(shù)據(jù)庫更加穩(wěn)定安全。

1.4數(shù)據(jù)庫日常維護

“十五”系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的日常管理維護較“九五”系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫而言更為繁瑣復雜。如何保證數(shù)據(jù)庫健康、穩(wěn)定運行，并進一步完善和提高應用系統(tǒng)的穩(wěn)定性和功能性，是每一個基層臺站前兆數(shù)據(jù)庫管理人員值得研究和思考的問題。結(jié)合安丘臺日常工作實際，總結(jié)前兆數(shù)據(jù)庫日常維護工作主要有數(shù)據(jù)庫重啟、修改root密碼和服務器系統(tǒng)時間、數(shù)據(jù)庫解鎖，數(shù)據(jù)庫表空間查詢及擴展、數(shù)據(jù)庫備份和恢復等。

1.4.1數(shù)據(jù)庫重啟

在服務器正常運行過程中，突然停電、數(shù)據(jù)正在交換時網(wǎng)絡突然中斷或者由于其他不明原因造成服務器死機的情況下，需要對數(shù)據(jù)庫服務器進行重啟。直接切斷電源來重啟服務器的方式非常容易造成數(shù)據(jù)丟失，嚴重時甚至可能造成數(shù)據(jù)庫癱瘓，出現(xiàn)無法恢復觀測數(shù)據(jù)的嚴重后果，必須要杜絕此類不合理的操作[4]。為節(jié)省機柜空間，平日里數(shù)據(jù)庫服務器通常不會連接顯示器、鍵盤和鼠標等輸入輸出設備，此時一般使用電腦上預安裝的遠程控制軟件重啟服務器。安丘臺一般通過SSH軟件來實現(xiàn)。

SSH登錄數(shù)據(jù)庫的步驟如下：SSH窗口中點擊“ Quick Connect”，輸入臺站數(shù)據(jù)庫服務器的IP地址和用戶名，最后輸入登錄密碼。以Oracle用戶方式登錄數(shù)據(jù)庫服務器，具體重啟命令如下。

su-oracle(切換到Oracle用戶下)exportORACLE_SID=PDBQZ(連接Oracle數(shù)據(jù)庫實例,即PDBQZ實例)sqlplus/assysdba(使用系統(tǒng)用戶進入)shutdownimmediate(關(guān)閉數(shù)據(jù)庫)startup(啟動數(shù)據(jù)庫)exit(退出sqlplus)lsnrctlstart(啟動監(jiān)聽)exit(退出oracle用戶)

當服務器突然斷電或者死機的情況發(fā)生時，還需要對前兆數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)進行重啟。通過SSH登錄數(shù)據(jù)庫服務器后，輸入如下重啟命令。

cd/install(進入管理系統(tǒng)安裝目錄)./stoprun.sh(關(guān)閉管理系統(tǒng))./run.sh(啟動管理系統(tǒng))exit(退出ssh)

為簡化服務器重啟步驟，提高工作效率，同時避免人為因素造成的SQL表達式輸入錯誤，安丘臺技術(shù)人員編寫了一個Linux系統(tǒng)可加載執(zhí)行的.sh文件，利用root用戶先登錄Oracle數(shù)據(jù)庫服務器，然后直接運行program/install目錄下的可執(zhí)行文件restore.sh，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫快速重啟。

1.4.2修改root密碼和服務器系統(tǒng)時間

為了確保數(shù)據(jù)庫服務器安全，以防他人非法登陸數(shù)據(jù)庫服務器，臺站數(shù)據(jù)庫管理人員需要定期修改服務器root密碼，可使用SSH軟件通過passwd命令完成。

使用SSH軟件，通過date-s命令可完成對系統(tǒng)時鐘的修改(圖2)。

圖2　修改系統(tǒng)時間

1.4.3數(shù)據(jù)庫解鎖

在日常工作中，當有多個用戶對數(shù)據(jù)庫同時進行訪問，因訪問量過大，可能導致數(shù)據(jù)庫鎖死的情況出現(xiàn)。此時需立即對Qzprocess用戶進行解鎖。利用SSH軟件，使用Oracle用戶先登錄服務器，然后輸入解鎖命令，即可完成數(shù)據(jù)庫解鎖，最后再重新登陸服務器，具體解鎖命令如下。

exportORACLE_SID=PDBQZsqlplus/assysdbaalteruserqzprocessidentifiedbypassworeaccoutunlock(數(shù)據(jù)庫解鎖命令)

1.4.4數(shù)據(jù)庫表空間查詢及擴展

在Oracle數(shù)據(jù)庫中一個數(shù)據(jù)庫包含一個或者多個表空間邏輯單元，表空間的維護與管理是一項非常重要的工作。在Oracle10g的版本里，共有5個系統(tǒng)默認創(chuàng)建的表空間，其名稱及主要存儲內(nèi)容見表1。除了Oracle系統(tǒng)默認創(chuàng)建的表空間之外，用戶還可以根據(jù)應用系統(tǒng)的規(guī)模大小，以及存放對象的具體情況來決定是否創(chuàng)建多個表空間。目前，我們在“十五”系統(tǒng)前兆數(shù)據(jù)庫里創(chuàng)建了QZDATA表空間，用來存儲前兆數(shù)據(jù)的各種相關(guān)信息。利用SSH軟件，進入Oracle的SQL命令模式下，輸入如下口令：select tablespace_name from dba_tablespaces可查詢“十五”系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫所有表空間名稱。

表1 系統(tǒng)默認創(chuàng)建表空間及其主要存儲內(nèi)容

臺站數(shù)據(jù)庫管理人員要定期對各表空間及其剩余表空間大小進行查詢，以防止當表空間不足時，導致數(shù)據(jù)庫無法正常運行，影響數(shù)據(jù)處理。在日常工作中，安丘臺工作人員通常使用SSH軟件，輸入如下口令來查看表空間使用情況。

SELECTa.tablespace_name,round(a.bytes/1024/1024,2)"total(M)",round(b.bytes/1024/1024,2)"used(M)",round(c.bytes/1024/1024,2)"free(M)",round((b.bytes*100)/a.bytes,2)"%USED",round((c.bytes*100)/a.bytes,2)"%FREE"FROMsys.sm$ts_availa,sys.sm$ts_usedb,sys.sm$ts_freecWHEREa.tablespace_name=b.tablespace_nameANDa.tablespace_name=c.tablespace_name;

具體在圖3的查詢結(jié)果中，需要重點注意的是Qzdata表空間剩余空間的大小(即free(M)一欄下顯示的數(shù)字)，若發(fā)現(xiàn)剩余空間不足時，就需要對QZDATA表空間進行擴展。對表空間如何擴展問題，本文在此不再贅述。

圖3　查詢表空間剩余空間大小

1.4.5數(shù)據(jù)庫備份和恢復

由于基層地震臺站一般沒有備用服務器，計算機系統(tǒng)存在的安全問題導致的介質(zhì)故障或用戶錯誤，都會對數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的正確性、安全性造成影響，嚴重時可能造成系統(tǒng)癱瘓[5-6]。為了防止數(shù)據(jù)庫突發(fā)故障，造成前兆觀測數(shù)據(jù)損失，臺站數(shù)據(jù)庫管理人員要定期對數(shù)據(jù)庫進行備份(臺站數(shù)據(jù)庫一般半月備份一次即可)。Oracle數(shù)據(jù)庫備份方式有很多種，標準備份方法主要有冷備份、熱備份和導出/導入備份，其中冷備份低度維護、高度安全，是實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫遷移和數(shù)據(jù)恢復最簡潔高效的方法，適用于前兆臺站和區(qū)域前兆臺網(wǎng)中心的一種日常備份方式。

安丘臺目前前兆觀測儀器相對較少，分數(shù)據(jù)儀器主要有FHD-2B型質(zhì)子磁力儀、ZD9A-Ⅱ地電場儀、三維斷層形變監(jiān)測儀等，僅有GM4磁通門磁力儀一套秒數(shù)據(jù)儀器且目前尚處于試運行階段，數(shù)據(jù)日產(chǎn)出量約幾千Byte，整個前兆數(shù)據(jù)庫大小約為2 G，為小型Oracle數(shù)據(jù)庫，安丘臺一般每半月對臺站數(shù)據(jù)庫進行一次冷備份，具體操作流程如圖4。

圖4　Oracle數(shù)據(jù)庫備份流程

簡單說，冷備份實際為一種物理備份方式，可以采取直接拷貝的方式，將oradata文件直接拷貝到別的移動存儲設備上，并將備份文件上傳至數(shù)據(jù)庫服務器，通過移動介質(zhì)進行文件拷貝的時候，一定要將其存儲格式設定成Linux操作系統(tǒng)特有的ext2、ext3格式。值得特別注意的是：(1)拷貝前必須將目標數(shù)據(jù)庫服務器oradata文件夾內(nèi)容清空；(2)備份前服務器必須處于關(guān)閉狀態(tài)，否則數(shù)據(jù)庫文件系統(tǒng)備份無效。

當數(shù)據(jù)庫突發(fā)意外情況故障時，嚴重時例如應用服務器癱瘓，特別是在基層地震臺站，因為管理系統(tǒng)自身不支持數(shù)據(jù)庫備份，這將導致數(shù)據(jù)丟失，這時候如果有數(shù)據(jù)庫冷備份壓縮包，可采取如下方案恢復數(shù)據(jù)庫。

若數(shù)據(jù)庫服務器崩潰，需要先在原服務器或者新服務器上重新再次安裝相同的Suse Linux操作系統(tǒng)和Oracle數(shù)據(jù)庫，然后創(chuàng)建PDBQZ實例，關(guān)閉數(shù)據(jù)庫以及監(jiān)聽，解壓冷備份壓縮包；若Oracle數(shù)據(jù)庫發(fā)生崩潰，則需要關(guān)閉數(shù)據(jù)庫以及監(jiān)聽，解壓最近一次冷備份壓縮包。具體解壓縮包流程如圖5。

圖5　解壓縮包流程

值得注意的是，數(shù)據(jù)庫恢復成功后，此時的數(shù)據(jù)庫并不完整，需要利用數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)對缺少的部分數(shù)據(jù)進行重新采集，并及時進行數(shù)據(jù)預處理，這樣入庫以后的數(shù)據(jù)就完整了。

2　前兆數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)

“十五”中國地震前兆臺網(wǎng)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)是直接面向用戶的可視化管理系統(tǒng)。地震行業(yè)工作人員可以通過該系統(tǒng)對Oracle數(shù)據(jù)庫進行各種操作，實現(xiàn)觀測數(shù)據(jù)的入庫，同時保證數(shù)據(jù)庫及時更新。數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)主要由采集模塊、交換模塊、監(jiān)控模塊以及用戶界面等五部分構(gòu)成[7]。安丘臺所有入網(wǎng)的前兆觀測儀器均通過前兆數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)進行管理。數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的日常運行維護相對簡單，其運行異常主要有以下幾種表現(xiàn)：①在斷電或者死機情況下，重啟Oracle數(shù)據(jù)庫后，但是無法進入數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)界面；②打開前兆數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)頁面時，顯示“數(shù)據(jù)庫操作失敗，請返回”；③執(zhí)行數(shù)據(jù)交換任務時，數(shù)據(jù)交換模塊長時間沒有響應，再次進行手動交換時，界面顯示“數(shù)據(jù)交換中，此操作無效”。對于①、③兩種情況，只需要重啟前兆數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)即可，②的情況則需要重啟Oracle數(shù)據(jù)庫。

另外，前兆數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)運行一段時間之后，可能會出現(xiàn)運行過慢的情況，從而導致在手動采集觀測數(shù)據(jù)時，可能會出現(xiàn)“任務進行中”，長時間等待都不結(jié)束的問題，此時也需要重啟數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)來解決。

3　幾點思考

經(jīng)過2012年5月前兆技術(shù)系統(tǒng)運行管理培訓和幾年的系統(tǒng)運行維護，筆者有以下幾點經(jīng)驗體會。

3.1關(guān)于備用儀器

目前山東省地震局的數(shù)字化前兆臺站基本上每個臺站配備一臺服務器，在服務器出現(xiàn)故障時無備用設備?？紤]到服務器的價格偏高，每個前兆臺站配備一臺服務器備用并不現(xiàn)實。建議省地震局前兆臺網(wǎng)中心應有1～2臺服務器備用設備，以便在前兆臺站或臺網(wǎng)中心服務器故障時及時更換備用設備，確保觀測資料的連續(xù)完整性。

3.2機房的溫度變化

安丘臺2015年12月10日11時30分發(fā)生服務器死機，用SSH軟件重啟服務器失效，用手動(冷啟動)對服務器進行重啟，通過數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)手動采集數(shù)據(jù)時發(fā)現(xiàn)服務器時間已經(jīng)變?yōu)?010年，手工重新設置時間，重啟服務器和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)后，采集數(shù)據(jù)成功。經(jīng)過分析認為，服務器頻繁出現(xiàn)死機狀況，這與網(wǎng)絡室的工作環(huán)境變化(即溫度變化)有一定關(guān)系，溫度過高或溫度過低都能導致服務器死機。因此建議機房最好配備一臺空調(diào)，用來控制房間溫度變化。

3.3UPS供電系統(tǒng)

前兆儀器的正常運行離不開穩(wěn)定可靠的電源供電系統(tǒng)。當雷雨季節(jié)來臨時，為了避免前兆儀器遭受雷擊，需要將交流市電切換成UPS供電。臺站值班人員要每天檢查一次UPS供電系統(tǒng)，保證UPS電量充足正常工作，防止UPS問題導致服務器以及前兆觀測儀器不能正常工作。

3.4注意相互交流溝通

臺站工作人員發(fā)現(xiàn)服務器等設備故障時，要及時查找原因并采取適當?shù)奶幚泶胧?。對不能處理的問題要及時聯(lián)系上級臺網(wǎng)中心的技術(shù)人員。實踐經(jīng)驗證明，前兆臺站與臺網(wǎng)中心的技術(shù)人員保持必要的交流溝通，有助于及時發(fā)現(xiàn)并解決問題，從而提高工作效率。

3.5開發(fā)系統(tǒng)維護軟件

由于數(shù)據(jù)庫和管理系統(tǒng)維護的極端重要性，建議開發(fā)一些系統(tǒng)維護軟件。例如：數(shù)據(jù)庫一鍵備份及導出、數(shù)據(jù)庫和管理系統(tǒng)啟動和停止、數(shù)據(jù)一鍵恢復等，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的簡單、智能、快捷維護，從根本上提高工作效率。

4　結(jié)束語

隨著我國地震前兆臺網(wǎng)規(guī)模的不斷發(fā)展壯大，同時為了給地震研究人員更加快速及時的提供真實可靠的數(shù)據(jù)資料，地震數(shù)據(jù)庫由“九五”系統(tǒng)的SQL Server 數(shù)據(jù)庫發(fā)展為“十五”系統(tǒng)的Oracle數(shù)據(jù)庫。對于基層地震臺站數(shù)據(jù)庫管理人員而言，管理和維護好數(shù)據(jù)庫是一項極為重要的工作，需要不斷加強對前兆數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)運行維護方面的學習，不斷總結(jié)工作經(jīng)驗，對平日工作中遇到的問題及時總結(jié)分析，提出相應的解決方案，并在實踐中加以運用和證明，最終得到一系列合理的數(shù)據(jù)庫和管理系統(tǒng)運行維護方法，從而為保障前兆臺站以及區(qū)域臺網(wǎng)的正常運行提供強有力的技術(shù)支撐。

[1]全建軍，鄭永通，巫立華，等.永安地震臺地震前兆數(shù)據(jù)庫維護[J].地震地磁觀測與研究，2015,36(2)：118-123.

[2]哈斯高娃，陳向東，楊昕，等.新疆數(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)：57-63.

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OPERATION AND MAINTENANCE OF THE PRECURSOR DATABASE AND MANAGEMENT SYSTEM OF ANQIU SEISMIC STATION

CHI Guomin1,ZHAO Yingang1,SUN Qikai2

(1.AnqiuSeismicStation,EarthquakeAdministrationOfShandongProvince,Anqiu262100,China;2.FirstCurstMonitoringAndApplicationCenter,CEA,Tianjin300180,China)

Based on the analysis of the operation and maintenance of the precursor database and management system of Anqiu seismic station ,earthquake administration of shandong province,the methods of common problems in daily operation are provided and the reference for the operation and maintenance of the precursor database and management system of the basic level seismic station is also provided in the paper.

Seismic station; Precursor database and management system; Operation and maintenance

2016-03-28

池國民(1987—)，男，山東諸城人，助理工程師，工學學士學位，主要從事電磁、形變觀測和臺站信息節(jié)點、地震儀器維護工作。

P315-39

A

1005-586X(2016)03-0059-06