永安地震台地震前兆数据库维护

全建军郑永通巫立华方传极刘礼诚刘水莲陈美梅郑志泓

1）中国福建366000永安地震台

2）中国福建353000福建省地震局仪器维修中心南平分中心

3）中国福建364000龙岩地震台

4）中国福州350000福建省地震局监测中心

永安地震台地震前兆数据库维护

全建军1），2）郑永通3）巫立华4）方传极2）刘礼诚1）刘水莲1）陈美梅1）郑志泓2）

1）中国福建366000永安地震台

2）中国福建353000福建省地震局仪器维修中心南平分中心

3）中国福建364000龙岩地震台

4）中国福州350000福建省地震局监测中心

地震前兆数据库维护是台站日常工作的重要内容，如果台站节点数据库发生故障，会导致数据交换缓慢，甚至无法从上级数据库得到原数据，对台站数据造成损失，所以加强台站前兆数据库的日常维护很有必要。以福建省地震局永安地震台为例，介绍基层地震台前兆数据库及日常维护经验，为其他地震台前兆数据库稳定、健康、可靠运行提供借鉴与参考。

地震台站；前兆；数据库；维护

0 引言

随着“中国数字地震观测网络项目”建设完成，中国地震行业信息化建设进入一个新的历史发展时期。目前，中国的地震行业系统，台站节点到区域前兆中心，区域前兆中心到国家前兆中心，国家前兆中心到各地震学科组的专有行业网络已建设实现，行业信息整体规划以甲骨文公司的Oracle数据库为依托，完成地震前兆“十五”数据库系统建设（刘高川等，2008）。台站节点Oracle数据库系统支撑本台地震前兆观测系统应用，已成为地震业务基础保障，数据库系统的运行水平直接决定了业务系统的运行质量。随着地震台站前兆观测系统的不断升级，观测数据量大幅增长，维护前兆数据库并保证其正常运行尤其重要。地震台站节点没有备份服务器，计算机系统存在安全问题而引起用户错误或介质故障，均会影响数据库中数据的正确性和安全性，甚至导致系统瘫痪（李国佑等，2013）。为了防止种种故障可能造成的数据损失，本文以福建省地震局永安地震台（以下简称永安台）为例，介绍基层地震台站前兆数据库日常维护经验，为其他基层地震台站前兆数据库稳定、健康、可靠运行提供借鉴与参考。

1 地震前兆数据库

1.1 数据库配置

自“九五”系统改造以来，考虑到中国地震前兆数据存储特点和各方面需求，根据中国地震行业标准和规范，基于Oracle数据库在数据管理方面具有结构化、数据完整性检查、数据库查询性能、实现数据共享、减少数据冗余度及数据安全性等功能，且在表空间管理、数据备份与恢复及开发工具提供多种不同方法和手段，“十五”系统决定采用甲骨文公司的Oracle数据库。目前永安台前兆数据库都统一在Suse Linux Enterprise10平台下，使用Oracle 10g for Suse Linux Enterprise 10数据库管理系统，该操作系统和数据库管理系统对服务器硬件的配置有一定要求，台站数据库均选用IBM X3650作为数据库服务器，其硬件配置是CPU 2.0 G，内存8 G，硬盘9 TB。前兆观测仪器通过网线直接连接到节点的信息网络上，在节点上采用Oracle数据库管理系统建设地震前兆数据库系统，管理数字化前兆原始观测数据、数字化前兆预处理数据、模拟人工前兆观测数据，以及常规数据处理和专业数据处理产出的各种产品数据等，观测数据通过数据库同步方式实现从台站到区域中心再到国家中心的报送。

由于地震前兆数据库所使用的Linux操作系统和Oracle数据库管理系统在地震行业内推广使用是首次，管理和维护人员缺乏维护管理经验（哈斯高娃等，2010），尤其对于台站，因为台站数据库服务器的安装配置大都由地震前兆台网中心负责，台站工作人员鲜有机会实践操作，所以数据库日常维护比较困难。

1.2 Oracle数据库优点

Oracle数据库具有高安全性、可伸缩性、并行性、开放性、操作简单等优点，能支持多用户、大事务量事务处理，支持分布式数据处理，并具有很强的可移植性等（袁燕妮等，2011）。在实际工作使用中，具有以下突出的优点。

（1）Oracle的跨平台性好，可以应用于Windows、Linux和Unix等平台。相比之下，Sql Server则差很多，只能应用于Windows平台。在企业级的大型应用中，一般不会选择Sql Server放在Windows平台上，因为Linux和Unix平台更加稳定和安全，福建省地震局地震前兆“十五”数据库采用Linux操作系统平台。

（2）Oracle安全机制较好，数据安全级别为C2级（最高级）。资料显示，Oracle获得ISO标准机构最高认证级别，而Sql Server并没有获得相关安全认证，说明Oracle的安全性高于Sql Server。特别是地震前兆“十五”数据库应用在Suse Linux操作系统，同以往“九五”地震前兆数据库采用Windows操作系统相比，Oracle数据库更加安全与稳定。

（3）遇到大批量数据处理时，Oracle处理速度更加快速，性能更加稳定。在相同网络情况下，“十五”地震前兆数据库处理速度更快，可以更快完成秒采样数据采集和入库过程。

1.3 台站数据库和前兆台网中心关系

地震台站前兆数据库汇集台站前兆观测仪器采集数据，保存前兆原始与预处理观测数据、流动观测数据、前兆工作日志以及仪器观测日志等产品数据，用以实现地震前兆观测资料存储、组织与管理，为研究人员使用基于GIS的地震分析预报系统等软件提供数据服务。

地震前兆台网中心数据库汇集前兆台站数据库，并进行同步，数据来自各个直属观测台站，并存储整省数字化数据，为地震工作者分析研究提供数据支持，同时向上一级地震台网提供数据传输与共享服务。数据库工作模式见图1。

图1 前兆数据库工作模式Fig.1 The map of precursory database mode

2 日常维护

“十五”地震前兆数据库同“九五”数据库相比，日常维护更繁杂。如何确保数据库系统的可靠性，进一步提高应用系统的性能，是基层台站数据库维护人员关心的工作。在地震前兆数据库运行过程中，比较常见的日常维护工作有数据库重启、解锁，Oracle基本命令的使用，查询数据库表空间大小以及数据库备份与恢复等。

2.1 数据库重启

在服务器运行过程中，突然断电、数据交换时网络中断或其他不明原因均可能造成服务器死机，此时需重启数据库服务器。直接拔掉电源插头重启服务器，容易造成数据丢失，甚至导致数据库瘫痪、观测数据无法恢复等严重后果（胡玉良等，2013），必须杜绝此类操作。为了节省空间，显示器、鼠标、键盘等输入输出设备一般未连接数据库服务器，需要利用电脑远程重启服务器，永安地震台主要通过VNC软件实现。

VNC是一款基于Linux或Unix操作系统的免费开源软件，高效实用且具备强大的远程控制能力，性能可以媲美Windows和Mac中任何一款远程控制软件。VNC登入数据库服务器步骤如下：在用户计算机上安装VNC客户端，即VNC Viewer；双击客户端软件，在“Server”栏目中输入该仪器的IP地址及端口号（图2）；点击“OK”并输入登录密码。

图2 VNC远程登入器Fig.2 VNC remote login control

以Oracle用户方式登录数据库服务器后，输入以下重启命令

使用Linux命令需注意：输入一条命令回车后，光标再次出现输入下一条命令，命令输入有误，使用Delete键删除即可。SQL表达式故障是Oracle数据库常见故障，某些语句处理不当易导致逻辑错误，对Oracle造成的影响较大，严重时可能导致一些重要数据丢失而无法恢复。倘若输入shutdown abort（强制关闭命令），数据库可能包含部分不一致数据以及某些尚未提交的事务，造成备份文件不完整，因此输入强制关闭命令后，需重启数据库，输入shutdown immediate命令完成正常关闭，再进行备份工作。

服务器断电或死机需重启前兆数据管理系统，具体操作步骤如下：在Suse Linux操作系统桌面打开终端；输入cd/install进入install目录；键入/stoprun.sh命令，停止地震前兆台网数据管理系统进程；系统停止几秒后，键入/run.sh命令，重新启动管理系统。

在实际工作中，为避免输入过程发生人为失误，永安台对重启服务器步骤进行简化，即编写一个可执行文件（.sh），通过root用户登录数据库服务器，运行program/install目录下restore.sh可执行文件，即可完成前兆数据库重启。

2.2 数据库解锁

网络正常也会无法登录地震前兆数据处理系统，可能因用户同时访问数据库量过大，造成数据库被锁死，只需将qzprocess用户进行解锁即可。解决办法：通过Oracle用户登录数据库服务器，输入解锁命令（图3），完成数据库解锁，重新登录服务器。

2.3 操作错误或操作不当

备份工作中数据库操作不正确或系统操作错误，会造成数据库监听停止、关闭甚至丢失。如果告警信息以及错误操作未得到及时有效处理，长期积累形成大量重复告警信息，占据磁盘大部空间，致使监听日志文件过大，无法打开，则无法得知哪里发生错误，无法完成数据库回滚操作。比如，Oracle监听器发生错误或监听未开启（图4），会造成无法访问用户进程。此外，用户访问数据库操作不规范，一些授权可以实时访问数据的用户，在完成实时数据调用操作后未按正常步骤退出，未关闭实时进程而离开，给数据库和应用系统增加负载。

图3 数据库解锁命令Fig.3 Database unlock command

2.4 数据库异常

Oracle数据库一般有3种异常表现形式：①进入前兆管理系统首页时，提示“数据库操作失败，请返回”；②能够进入管理系统首页，点击任何子页面提示“数据库操作失败，请返回”；③在进行数据交换任务操作时，系统长时间未反应，再次进行手动交换时，网页提示“数据交换中，此操作失效！页面2 s后跳转至交换策略”，查看交换日志，长时间无响应，且交换日志未更新，重新启动地震前兆数据管理系统，再次进行交换操作仍失败。以上3种异常表现形式只需重新启动数据库服务器即可解决问题（董晓娜等，2011）。

2.5 root密码修改

为保证数据库服务器安全，防止他人非法登录，系统管理员可以定期修改服务器root密码：使用VNC软件，通过root用户进入，在命令行操作，即可修改root密码命令，见图5。

2.6 数据库表空间查询

台站数据库管理员应定期查询数据库表空间大小，防止表空间不足影响数据库运行及数据处理。查看查询结果，需重点关注QZDATA表空间剩余空间大小（即Free MB—栏显示的数字）。若剩余空间较小，需要扩展QZDATA表空间，此项工作一般由地震前兆台网中心专业人员完成，以防数据库无法实现正常启动。

2.7 数据库备份和恢复

数据库备份即为数据库信息复制，主要备份比较重要的文件。不同类型的数据库，包含的重要信息各不相同，Oracle数据库包括控制文件、数据文件及重做日志文件等。数据库备份与恢复是一组相互对应的概念，备份是将数据文件复制并保存在存储介质中，防备突发事件；而恢复则是因突发事件或某些需要，把备份文件还原到数据库系统。

2.7.1 数据库备份。永安台目前仪器少且无秒数据仪器，每天数据量只有几千字节，前兆数据库约3 G，属小型Oracle数据库。冷备份数据库是在关闭数据库后备份全部主要文件，包含控制文件、数据文件及联机REDOLOG文件等，一般保存在opt/ Oracle/ordata目录或下一级目录，也可以复制到其他位置。简言之，冷备份实际为物理备份，把oradata文件直接复制到别的移动存储介质，再将备份文件上传至目标数据库服务器。通过移动存储介质完成文件复制时，存储格式为Linux系统特有的ext2或者ext3格式（图6）。冷备份是实现数据库迁移及数据恢复最简单且直接的办法，适合地震前兆台站数据库日常备份，具有维护量小、操作容易、安全性高等优点，只是需在数据库停止作业前提下进行。因此，对于允许数据库短期关闭的中小型数据库，不失为一种安全高效的备份方法，永安台通常每周进行一次物理冷备份。

图5 修改root密码命令Fig.5 Change the root password command

图6 数据库备份流程Fig.6 Database backup fowchart

2.7.2 数据库恢复。此项工作相对复杂，若数据库发生意外，或服务器崩溃，需要重新安装操作系统SUSE Linux及数据库Oracle，创建PDBQZ实例。数据库恢复操作就是把之前冷备份好的数据库文件解压到指定文件夹，此时数据时间为前一次冷备份时间。数据库恢复后，需利用管理系统重新采集数据库缺少的数据，进行数据预处理，这样入库后的数据就完整了。

为方便保存及传输数据库文件，往往压缩数据，然后下载保存，需要剩余磁盘空间足够大，管理系统关闭时间也比较短（陈传华等，2010）。数据库崩溃需要恢复时，将备份文件上传至指定目录，实施解压缩等操作。具体解压缩过程如下：①以root用户登录，使用SSH或命令终端执行解压命令；②Tar xvfpP /opt/oracle/orabak20141202.tar.gz（Orabak20141202.tar.gz是压缩的数据库文件）；③切换至Oracle用户，启动数据库和监听；④启动管理系统。

3 结束语

数据库技术是计算机科学领域发展快速、应用广泛的技术之一，为了适应与日俱增的地震前兆台网发展规模，以及更好地为地震研究人员提供完整、可靠的数据，地震前兆数据库从Sql server 2000发展到Oracle 10g。对于地震台站节点数据库维护人员而言，随着数据库技术的不断发展，只有不断提高才能适应新的发展需要，需加强学习数据库维护技术，不断总结经验教训，对日常工作遇到的故障进行认真细致地分析，提出故障解决办法，并不断实践，从而为保障地震台站数据库的稳定、健康、可靠运行提供有力的技术支撑。

陈传华，曲保安，朱荣，等.前兆管理系统数据库冷备份及恢复方法实现［J］.地震地磁观测与研究，2010，31（4）：136-137.

董晓娜，张玲，胡旭辉，等.山东区域地震前兆台网日常运行管理及常见问题分析［J］.高原地震，2011，23（1）：61-62.

哈斯高娃，陈向东，杨昕.新疆数字化地震前兆数据库运行管理中若干问题分析［J］.内陆地震，2010，24（1）：57-58.

胡玉良，程冬焱，穆慧敏，等.山西地震前兆台网系统运行维护［J］.山西地震，2013，3：44-45.

刘高川，滕云田，王晨，等.Oracle复制技术在地震前兆元数据交换中的应用［J］.中国地震，2008，24（2）：142-143.

李国佑，白占孝，地震台站前兆数据库的备份和恢复方式［J］.高原地震，2013，25（1）：49-50.

袁燕妮，卢婷，张晓明.等.四川省地震局“十五”地震前兆数据库维护［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），Fang Chuanji2），Liu Licheng1），Liu Shuilian1），Chen Meimei1）and Zheng Zhihong2）
1） Yongan Seismic Station，Fujian Province 366000，China
2） Nanping Sub-center of Equipment Maintenance Center，Earthquake Administration of Fujian Province，Fujian Province 353000，China
3） Longyan Seismic Station，Fujian Province 363400，China
4） Monitoring Centre，Earthquake Administration of Fujian Province，Fuzhou 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

全建军（1984—），男，福建省永安市人，大学本科，电子信息工程专业，工程师，主要从事台站电磁、形变观测和信息节点、地震仪器维护管理工作

2015年中国地震局“地震监测、预报、科研三结合”项目基金（151302）、2014年福建省地震局科研项目基金（SF201405）联合资助

本文收到日期：2015-03-06