空間數據庫運維體系建設探討
發布時間：2022-01-26 10:58 所屬欄目：電子論文摘要:隨著地理信息系統在各領域中的廣泛應用，對其相關的空間數據庫建設和運維管理也提出了更高的要求。與一般管理信息數據相比，空間數據本身集合了關于地理特征的大量信息數據，且具有來源較為復雜且不規范等特點。文中通過分析空間數據日常運維內容和工作難點，提出
摘要:隨著地理信息系統在各領域中的廣泛應用，對其相關的空間數據庫建設和運維管理也提出了更高的要求。與一般管理信息數據相比，空間數據本身集合了關于地理特征的大量信息數據，且具有來源較為復雜且不規范等特點。文中通過分析空間數據日常運維內容和工作難點，提出了空間數據運維標準化、流程化和自動化建設的思路，旨在通過標準化和自動化降低空間數據運維難度，提高運維監測預警能力，盡可能做到運維工作事前預防、事中快速響應、事后可追溯，為未來空間數據自動化和智能化運維體系建設提供了一定參考。
關鍵詞:空間數據;運維標準化;自動化
0引言
隨著信息技術尤其是計算機技術的快速發展、數字地球的提出與實施、自然資源信息化建設快速推進，以及地理信息系統(GIS)應用程度的不斷深入和應用范圍的逐漸擴大，地理信息系統正處于急劇變化與發展之中。空間數據庫是地理信息系統的核心[1]，隨著地理信息系統的快速發展，空間數據庫也經歷著不斷的變化和發展。
經過多年信息化建設，數據資源積累整合了土地、礦產、地質環境與地質災害、不動產登記、基礎測繪、海洋等基礎類、業務類和管理類數據，累計建成各類空間數據庫數百個。為保障各類業務系統高效穩定運行，空間數據庫 運維管理工作的重要性日益凸顯。文中通過分析目前空間數據庫運維面臨的困難和挑戰，探索今后空間數據庫運維體系建設相關思路。
1空間數據庫運維內容
數據庫運維是指針對用戶數據庫開展配置優化、備份策略選擇及實施、數據恢復、數據遷移、故障排除、預防性巡檢、數據安全等一系列服務。
由于空間數據庫面向的是地學及其相關對象，數據庫存儲的不是單一性質的數據，而是涵蓋了幾乎所有與地理相關的數據類型，這些數據類型包括圖形圖像數據、屬性數據和空間關系數據，因而空間數據庫運維內容通常由基礎數據運維和空間數據對象運維組成�；A數據運維是指空間數據庫依托的數據庫軟件自身運維，常見數據庫軟件有Oracle、SQLServer關系型數據庫;空間數據對象運維則包括空間數據引擎運維、空間圖層損壞檢測、空間要素損壞檢測、空間索引構建、影像金字塔構建等地理信息類專業運維操作。
2空間數據庫運維現狀
1)空間數據庫運維門檻高空間數據庫面向的是地學及其相關對象，通常由若干個空間數據圖層及其相關屬性數據組成，一個空間數據圖層又是以若干個空間坐標或柵格像元的形式存儲的，這一邏輯組織模型可概括為圖形和屬性信息-空間對象-圖層。因而，空間數據存儲和管理依賴很強的地理信息專業知識，運維人員在掌握基本數據庫運維技能同時，還必須對空間數據對象及其內部組織結構有很深的理解，這導致空間數據運維門檻高，一般數據庫運維人員無法很好地適應空間數據運維工作。如何降低空間數據運維門檻，減少運維人員操作復雜度，是信息化建設過程中對各企事業單位的一大考驗。
2)監測和預警能力不足，深陷“被動運維”怪圈在信息化建設快速推進背景下，相關業務系統和數據庫建設快速發展，然而“重建設、輕運維”的思想在信息化發展過程中長期存在，造成數據運維監測和預警機制建設緩慢甚至是缺失，現有數據庫、中間件監控技術不能主動發現問題、定位問題[2]。
與一般數據庫運維困境相似，在空間數據庫運維過程中，只有當事件已經發生并已造成業務影響時才能發現和著手處理，屬于“被動運維”模式。在“被動運維”模式下，數據庫突發故障時往往缺少規范化的解決方案和全面的跟蹤記錄，運維人員充當救火隊員角色，需要臨時根據現場狀況全面摸索分析，運維時長和運維質量完全取決于具體運維人員的個人技術能力。因而，在缺少監測和預警能力的運維模式下，應用系統可用性、安全性顯得不可控制，逐步導致應用系統使用價值受損。
3)空間數據運維標準化和自動化程度低，運維過于碎片化盡管信息化建設已經取得長足發展，但日益龐大和復雜的空間數據庫運維工作仍然處于低效的人工管理階段。這是由空間數據庫運維復雜性造成的，其運維工作包括基礎數據運維和空間數據對象運維，由于缺少標準化和自動化工具，運維人員通常采用碎片化的工具和方法進行作業，包括單一日志文件分析、Shell腳本、CMD命令、SQL語句、DMP故障文件和GIS中間件，而這些碎片化的工具操作更多的是依賴運維人員自身能力，其熟練程度和技術能力決定了運維效率和質量。
此階段運維工作缺少標準化作業流程指導，運維作業充滿不確定性，運維內容和解決方案無法跟蹤管理，在空間數據庫運維人員稀缺或發生變更情況下，后期數據庫運維無法追溯和借鑒前期運維經驗和解決方案，最終造成運維效率和質量不可控制。
3空間數據庫運維體系建設探索
經過多年信息化建設，空間數據庫廣泛應用，積累了大量空間數據庫運維項目的優秀實踐以及包括Shell腳本、CMD命令、SQL語句和GIS中間件在內的一系列運維工具。將這些碎片化的運維實踐經驗和工具梳理整合，形成標準化運維作業指南，基于標準化流程建立自動化運維平臺，逐步形成相對完整的空間數據庫運維體系。以期通過標準化和自動化代替繁雜的手工運維，提高生產效率的同時最大限度地減少人為失誤，逐步往“事前預警，事中快速響應，事后存檔”的自動化和智能化運維方向發展。
1)空間數據運維標準化和流程化標準化是一切運維自動化的基礎，標準化的過程實際上就是對空間運維對象的識別和建模過程，形成統一的對象模型后，各方在統一的認識下展開有效協作。標準化和流程化的建設思路一般包括日常工作梳理、標準化和流程化制定、日常工作標準化和流程化執行�？臻g數據運維內容通常包括數據庫宕機、數據表鎖死、數據庫擴容、空間數據引擎宕機、空間圖層損壞、圖形要素損壞、空間數據性能下降、空間數據緩存過大、空間數據備份和恢復、空間數據遷移。總結提煉各類型故障監測、排查和解決流程，形成運維標準化作業流程，作為系統化運維平臺建設的依據。
2)空間數據數據監測預警能力通過給數據庫預先定義健康的標準，實時對數據庫運行狀態進行自檢，當數據庫偏離健康標準時發出故障預警，自動生成故障監測報告，通過互聯網方式及時推送至運維人員。空間數據監測預警內容包括基礎數據庫監測和空間數據狀態監測，主要指表空間使用率監測、死鎖監測、空間圖層損壞監測、圖形要素損壞監測、空間數據引擎狀態監測、空間數據瀏覽性能監測等。根據不同故障的預警策略，通過自動化監測平臺將結果實時或定時推送給運維人員，協助運維人員判斷和提前預防一些潛在故障。
3)空間數據備份恢復能力空間數據備份是容災的基礎，根據不同的備份策略定時或手動執行備份操作，備份內容分完整空間數據庫備份和特定圖層備份兩種，備份文件以文件型空間數據庫和個人地理數據庫格式為主。備份完成之后，通過空間數據開發接口訪問并檢查空間圖層數量、空間圖層要素個數、空間圖層要素屬性是否正確，確保備份文件內容正確，避免無效的數據備份。備份完成之后自動生成報告歸檔并推送給運維人員�？臻g數據恢復則是在數據庫發生嚴重故障或人為操作造成數據大量丟失或損壞時重建數據的過程。通過運維平臺將備份文件導入空間數據庫，恢復完成之后，檢查圖層、要素、屬性的完整性和正確性，確�；謴徒Y果正確。
4)空間數據調整優化能力在現有軟硬件資源基礎上，充分發揮數據庫管理系統潛能、全面優化并提升應用型數據庫操作效能不僅可以節約系統運行成本，而且能夠保障數據庫的安全、穩定和效率[2]�？臻g數據調優最主要內容是空間索引和影像金字塔維護，空間數據索引對于提高空間數據庫的查詢和操作效率起著至關重要的作用[3]。通過自動化運維平臺監測到空間數據需要調優，系統則自動構建調優計劃，根據不同調優項啟動不同調優策略，同時將調優計劃推送給運維人員確認存檔。
5)安全審計能力安全審計包括賬號密碼審計、用戶權限審計、審計管理，運維管理平臺自動監測用戶賬號信息、用戶權限信息和數據訪問操作行為，以可視化方式展示數據安全相關信息。空間數據最重要的是空間地理數據涉密問題，在空間數據訪問、編輯、導入、導出時必須增加權限控制，同時做好詳細日志信息記錄。通過安全審計，逐步解決數據安全面臨的問題，從事后的處理逐漸轉變為事前的預防，實現系統的持續安全運行。
6)運維數據分析能力運維平臺通過統一數據編目方式，集中管理空間數據庫運行產生的相關信息，包括數據庫日志文件、空間數據引擎日志文件、業務應用系統日志文件和操作系統日志信息。通過數據抽取方式從各類日志文件提取故障、警告和安全信息，以可視化界面分類展示，協助數據運維人員快速查找有用日志信息。運維數據分析既可以基于實時數據實現運維監控需求，也可以基于歷史數據進行事件分析和預測分析。
4結束語
隨著地理信息系統在日常生活中的廣泛應用，空間數據已經被社會各行各業重視并及時應用到生產生活中，如自然資源信息化、交通管理、銀行數據分析、城市規劃發展、航空航天、高鐵建設運營等。在可預見的未來，運維的角色將變得越來越重要，空間數據庫的運維工作也將越來越繁重。本文提出的空間數據運維標準化、流程化和自動化建設的內容和思路，旨在通過標準化和自動化降低空間數據運維難度，提高運維監測預警能力，盡可能做到“事前預防、事中快速響應、事后可追溯”，為未來空間數據自動化和智能化運維體系建設提供了一定參考。
參考文獻:
[1]郭文格，湯志華，李慶耀.淺析GIS空間數據庫[J].北京測繪，2011，25(2):92-94.
[2]張靖欣.數據庫及中間件自動化運維監測系統的研究[J].科技經濟導刊，2018，26(27):21-23.
[3]張金輝.空間數據庫性能調整與優化[D].西安:長安大學，2011.
作者：趙境境
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