綜合管理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)備份優(yōu)化策略

左羽霄 蔡冠勛

【摘要】經(jīng)多年數(shù)據(jù)累積，綜合管理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)日益龐大，無法進(jìn)行正常備份，可能引起數(shù)據(jù)丟失的嚴(yán)重后果。本文針對(duì)軟件、硬件和系統(tǒng)設(shè)計(jì)等多個(gè)方面對(duì)此系統(tǒng)提出優(yōu)化策略，進(jìn)行深入的理論分析。

【關(guān)鍵字】電子政務(wù);氣象信息系統(tǒng);數(shù)據(jù)庫(kù)備份

一、綜合管理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)概況

本文的優(yōu)化策略是針對(duì)江西省氣象局綜合管理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)（以下稱：系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)）提出的?，F(xiàn)對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)現(xiàn)狀做簡(jiǎn)要介紹。

系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)由活動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)和全備份數(shù)據(jù)庫(kù)組成，結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。活動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)的容量為1TB，已用715GB;全備份數(shù)據(jù)庫(kù)的容量為1TB，大小約為679GB，是一個(gè)虛擬帶庫(kù)。全備份數(shù)據(jù)庫(kù)與這個(gè)系統(tǒng)中的其他部分保持隔離，僅在備份計(jì)劃的時(shí)間段內(nèi)，通過授權(quán)的備份專用軟件才可訪問可讀寫。

進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)備份的流程為：備份軟件中設(shè)置全備和增量備份的周期，例：每周五晚進(jìn)行全備，周六到下周四進(jìn)行增量備份，此為一個(gè)完整的備份周期。為了保證備份正常迭代，至少需要兩個(gè)備份周期，即當(dāng)下周五的全備正常執(zhí)行并完成后，前一個(gè)周期的全備份和增備份被刪除，才可以釋放空間以滿足下一個(gè)備份周期的需求。

全備份已經(jīng)占用虛擬帶庫(kù)超過一半的空間，在不刪除前一個(gè)周期的全備份和增備份的情況下，剩余空間無法容納新數(shù)據(jù)庫(kù)全備份，所以現(xiàn)有的備份方案無法正常備份。并且，由于數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器本地存儲(chǔ)空間不足，所以也不能進(jìn)行常規(guī)exp/expdp方式的單次備份。即當(dāng)前沒有任何有效的備份手段，系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全無保障。一旦發(fā)生硬件或文件系統(tǒng)損壞，將無法進(jìn)行數(shù)據(jù)恢復(fù)。

二、系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)分析

（一） 物理存儲(chǔ)空間過小。隨著信息化和大數(shù)據(jù)的發(fā)展，系統(tǒng)中數(shù)據(jù)量正在飛速增長(zhǎng)。如今，數(shù)據(jù)庫(kù)中的剩余容量已經(jīng)不能滿足備份的需求，隨著數(shù)據(jù)量的進(jìn)一步增加，數(shù)據(jù)將突破數(shù)據(jù)庫(kù)的總?cè)萘?，屆時(shí)將無法存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。所以，系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)需要增加物理存儲(chǔ)空間;

（二） 缺少存磁盤壞道檢測(cè)。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中的硬盤在經(jīng)過了長(zhǎng)時(shí)間的使用，可能出現(xiàn)各種問題，其中就包括硬盤壞道。硬盤出現(xiàn)壞道有可能是硬盤老化，或者溫度過高，防塵不良，震動(dòng)等。硬盤是系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的重要載體，如果硬盤出現(xiàn)壞道，那么硬盤的數(shù)據(jù)就有丟失的危險(xiǎn)。而且隨著硬盤壞道的增多，數(shù)據(jù)丟失的可能性和數(shù)據(jù)量也在增加。

（三） 備份軟件功能不足?，F(xiàn)有的備份軟件只支持1T容量下的數(shù)據(jù)備份，無法對(duì)3T到4T以及更多的數(shù)據(jù)進(jìn)行備份。需要購(gòu)買備份軟件授權(quán)，以滿足備份需求。因?yàn)槿珎浞輸?shù)據(jù)庫(kù)和活動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)之間存在隔離，只有備份軟件擁有建立和訪問的能力，所以，備份軟件運(yùn)行環(huán)境要保證絕對(duì)的安全。

（四） 缺乏數(shù)據(jù)校驗(yàn)。由于系統(tǒng)常常遭受惡意軟件和病毒的攻擊，雖然系統(tǒng)有一定的防范措施，例如系統(tǒng)隔離，但是在升級(jí)過程中會(huì)存在防御薄弱的時(shí)間段，給了惡意攻擊可乘之機(jī)。例如，在服務(wù)器進(jìn)行升級(jí)個(gè)過程中，需要關(guān)閉一部分軟件和硬件，解除對(duì)系統(tǒng)的修改限制。如果在此期間系統(tǒng)中有潛伏的惡意軟件，就會(huì)劫持系統(tǒng)權(quán)限，修改系統(tǒng)關(guān)鍵信息，輕者損壞部分?jǐn)?shù)據(jù)，重者直接修改備份軟件，使服務(wù)器遭受永久性劫持。

（五） 缺乏測(cè)試及應(yīng)急備份演練?，F(xiàn)階段由于備份服務(wù)器存儲(chǔ)空間不足，備份軟件無法正常工作，導(dǎo)致備份數(shù)據(jù)處于高風(fēng)險(xiǎn)丟失狀態(tài)，此情況下建議盡快完成對(duì)備份軟件的替換，并完成數(shù)據(jù)的備份工作。為保障系統(tǒng)及數(shù)據(jù)的完整、安全，需要對(duì)新安裝的備份軟件進(jìn)行測(cè)試及應(yīng)急備份演練，以保證系統(tǒng)跟新備份軟件的順利銜接。

三、系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)優(yōu)化策略

為了使系統(tǒng)正常備份，提高數(shù)據(jù)庫(kù)性能，保證數(shù)據(jù)完整、安全。本文提出了以下優(yōu)化策略：

（一）擴(kuò)容備份服務(wù)器存儲(chǔ)

目前數(shù)據(jù)庫(kù)全備大小約為679GB。年增長(zhǎng)數(shù)據(jù)量為217.73GB，預(yù)計(jì)5年后的備份數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間至少需要3.66TB。增加3T到4T物理存儲(chǔ)空間，總量達(dá)到4T到5T，按照現(xiàn)年增長(zhǎng)數(shù)據(jù)量的測(cè)算，可以滿足至少5年的數(shù)據(jù)備份存儲(chǔ)需求。這些磁盤將組成磁盤陣列。將獨(dú)立的物理硬盤按一定的方式組合起來形成一個(gè)硬盤組，形成一個(gè)邏輯硬盤整體，從而提供比單個(gè)硬盤更高的存儲(chǔ)性能和提供數(shù)據(jù)備份技術(shù)。由于已經(jīng)存在了一個(gè)1T的物理磁盤，所以這增加3T到4T物理存儲(chǔ)和原有磁盤保持一致，都使用1T的磁盤，而且盡量在讀寫的速度上也保持一致。否則將會(huì)出現(xiàn)之列盤數(shù)據(jù)分配不均勻的情況，降低數(shù)據(jù)庫(kù)性能，增大磁盤碎片，從而導(dǎo)致無法高效利用容量空間。

（二）定時(shí)對(duì)檢測(cè)磁盤

硬盤壞道既可能出現(xiàn)在活動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)上，也可能出現(xiàn)在全備份數(shù)據(jù)庫(kù)上。因此，若壞道出現(xiàn)在全備份數(shù)據(jù)庫(kù)上將會(huì)造成無法恢復(fù)的永久數(shù)據(jù)丟失。解決壞道的最有效的方法就是對(duì)壞道進(jìn)行定期檢查，由于硬盤在存儲(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)會(huì)加入校驗(yàn)數(shù)據(jù)，所以少量的壞道可以通過校驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行恢復(fù)和糾錯(cuò)。但是，若壞道丟失數(shù)據(jù)超過了校驗(yàn)數(shù)據(jù)的糾錯(cuò)能力上限，就無法找回?cái)?shù)據(jù)了。所以，及時(shí)的對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)和恢復(fù)就可以避免由于磁盤壞道導(dǎo)致的數(shù)據(jù)丟失。

（三）更新備份軟件授權(quán)

在擴(kuò)容物理存儲(chǔ)之后，對(duì)應(yīng)的軟件也需要更新。目前數(shù)據(jù)庫(kù)授權(quán)大小為1TB，已無法滿足現(xiàn)有備份的需求，不再使用限定備份容量的備份軟件，改用不限量的備份軟件，優(yōu)化數(shù)據(jù)庫(kù)的靈活性和擴(kuò)展性。這樣一來，今后無論數(shù)據(jù)庫(kù)的大小是多少都可以使用此數(shù)據(jù)備份軟件完成，當(dāng)數(shù)據(jù)量增大時(shí)只需調(diào)整物理備份空間容量即可。同時(shí)，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的備份進(jìn)行詳細(xì)的日志記錄，增加系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的查錯(cuò)糾錯(cuò)能力，在發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)可以進(jìn)行回滾，進(jìn)一步保證數(shù)據(jù)的安全。此外，數(shù)據(jù)庫(kù)軟件也要保持實(shí)時(shí)更新，及時(shí)安裝補(bǔ)丁，避免意外程序漏洞引起的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。

（四）增加數(shù)據(jù)校驗(yàn)

為了防止病毒和其他惡意程序感染全備份服務(wù)器，進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)服務(wù)器的數(shù)據(jù)安全的保護(hù)，在升級(jí)優(yōu)化過程中，要對(duì)過程中涉及的所有文件進(jìn)行數(shù)字簽名校驗(yàn)和MD5文件校驗(yàn)。數(shù)字簽名是簽名者私鑰信息，簽名者通過哈希值加密生成數(shù)字簽名。數(shù)字簽名的驗(yàn)證就是使用簽名者的公鑰對(duì)簽名進(jìn)行解密，然后和信息的哈希值作對(duì)比。如果兩者相同則數(shù)字簽名驗(yàn)證成功，否則失敗。在系統(tǒng)中，可以使用數(shù)字鉛筆校驗(yàn)工具完成。MD5文件校驗(yàn)使用的是MD5消息摘要算法。這種基于密碼散列函數(shù)的算法，被廣泛運(yùn)用于文件的校驗(yàn)。MD5可以為每個(gè)文件生成一個(gè)128位的散列值，用于確保信息傳輸完整一致。系統(tǒng)在接收一個(gè)使用MD5校驗(yàn)的文件時(shí)，要在發(fā)送文件的同時(shí)會(huì)再發(fā)一個(gè)128位校驗(yàn)碼，拿到該文件后做MD5運(yùn)算，得到的計(jì)算結(jié)果與發(fā)送的校驗(yàn)碼相比較，如果一致則認(rèn)為文件沒有出錯(cuò)，否則認(rèn)為文件出錯(cuò)需要重新發(fā)送。

（五）備份優(yōu)化服務(wù)

為了保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)安全、平穩(wěn)備份，保護(hù)數(shù)據(jù)完整性，避免在升級(jí)優(yōu)化的過程中發(fā)生意外情況，系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)需要做以下工作。首先，升級(jí)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)之前，在虛擬系統(tǒng)上對(duì)升級(jí)進(jìn)行模擬。檢查審計(jì)方案的可行性，對(duì)升級(jí)優(yōu)化策略的不合理之處加以改進(jìn)，避免因設(shè)計(jì)缺陷導(dǎo)致的系統(tǒng)故障。模擬過程中，若對(duì)系統(tǒng)的升級(jí)優(yōu)化方案進(jìn)行了改進(jìn)，則需要再次進(jìn)行模擬，保證優(yōu)化的合理性，避免負(fù)優(yōu)化現(xiàn)象;其次，自升級(jí)優(yōu)化起，進(jìn)行為期一年行備份巡檢，以保證數(shù)據(jù)備份工作的順暢進(jìn)行，及早發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中的故障，減小數(shù)據(jù)丟失風(fēng)險(xiǎn)。由于系統(tǒng)全備份周期為一周一次，備份巡檢周期也應(yīng)該設(shè)置為一周一次;最后，為解決自升級(jí)優(yōu)化起如遇到數(shù)據(jù)備份相關(guān)問題，系統(tǒng)技術(shù)維護(hù)人員應(yīng)提供一年技術(shù)支持及使用操作指導(dǎo)服務(wù)。

四、結(jié)束語

本文介紹了針對(duì)江西省氣象局綜合管理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)備份的優(yōu)化方法，在從硬件、軟件和穩(wěn)定性三的方面提出優(yōu)化方案，大大降低數(shù)據(jù)庫(kù)風(fēng)險(xiǎn)，提高數(shù)據(jù)安全，為氣象信息技術(shù)的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡佳軍，楊立苑，鄧衛(wèi)華，李顯風(fēng)，周雪瑩.江西省CIMISS降級(jí)備份系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].氣象與減災(zāi)研究，2018，41（02）：154-159.

作者簡(jiǎn)介：左羽霄（1973-），女，江西南昌人。江西省氣象局信息中心。主要研究方向：氣象信息技術(shù)。蔡冠勛（1983-），男，江西省氣象局辦公室。主要研究方向：氣象電子政務(wù)。