空间数据库运维体系建设探讨
发布时间：2022-01-26 10:58 所属栏目：电子论文摘要:随着地理信息系统在各领域中的广泛应用，对其相关的空间数据库建设和运维管理也提出了更高的要求。与一般管理信息数据相比，空间数据本身集合了关于地理特征的大量信息数据，且具有来源较为复杂且不规范等特点。文中通过分析空间数据日常运维内容和工作难点，提出
摘要:随着地理信息系统在各领域中的广泛应用，对其相关的空间数据库建设和运维管理也提出了更高的要求。与一般管理信息数据相比，空间数据本身集合了关于地理特征的大量信息数据，且具有来源较为复杂且不规范等特点。文中通过分析空间数据日常运维内容和工作难点，提出了空间数据运维标准化、流程化和自动化建设的思路，旨在通过标准化和自动化降低空间数据运维难度，提高运维监测预警能力，尽可能做到运维工作事前预防、事中快速响应、事后可追溯，为未来空间数据自动化和智能化运维体系建设提供了一定参考。
关键词:空间数据;运维标准化;自动化
0引言
随着信息技术尤其是计算机技术的快速发展、数字地球的提出与实施、自然资源信息化建设快速推进，以及地理信息系统(GIS)应用程度的不断深入和应用范围的逐渐扩大，地理信息系统正处于急剧变化与发展之中。空间数据库是地理信息系统的核心[1]，随着地理信息系统的快速发展，空间数据库也经历着不断的变化和发展。
经过多年信息化建设，数据资源积累整合了土地、矿产、地质环境与地质灾害、不动产登记、基础测绘、海洋等基础类、业务类和管理类数据，累计建成各类空间数据库数百个。为保障各类业务系统高效稳定运行，空间数据库 运维管理工作的重要性日益凸显。文中通过分析目前空间数据库运维面临的困难和挑战，探索今后空间数据库运维体系建设相关思路。
1空间数据库运维内容
数据库运维是指针对用户数据库开展配置优化、备份策略选择及实施、数据恢复、数据迁移、故障排除、预防性巡检、数据安全等一系列服务。
由于空间数据库面向的是地学及其相关对象，数据库存储的不是单一性质的数据，而是涵盖了几乎所有与地理相关的数据类型，这些数据类型包括图形图像数据、属性数据和空间关系数据，因而空间数据库运维内容通常由基础数据运维和空间数据对象运维组成。基础数据运维是指空间数据库依托的数据库软件自身运维，常见数据库软件有Oracle、SQLServer关系型数据库;空间数据对象运维则包括空间数据引擎运维、空间图层损坏检测、空间要素损坏检测、空间索引构建、影像金字塔构建等地理信息类专业运维操作。
2空间数据库运维现状
1)空间数据库运维门槛高空间数据库面向的是地学及其相关对象，通常由若干个空间数据图层及其相关属性数据组成，一个空间数据图层又是以若干个空间坐标或栅格像元的形式存储的，这一逻辑组织模型可概括为图形和属性信息-空间对象-图层。因而，空间数据存储和管理依赖很强的地理信息专业知识，运维人员在掌握基本数据库运维技能同时，还必须对空间数据对象及其内部组织结构有很深的理解，这导致空间数据运维门槛高，一般数据库运维人员无法很好地适应空间数据运维工作。如何降低空间数据运维门槛，减少运维人员操作复杂度，是信息化建设过程中对各企事业单位的一大考验。
2)监测和预警能力不足，深陷“被动运维”怪圈在信息化建设快速推进背景下，相关业务系统和数据库建设快速发展，然而“重建设、轻运维”的思想在信息化发展过程中长期存在，造成数据运维监测和预警机制建设缓慢甚至是缺失，现有数据库、中间件监控技术不能主动发现问题、定位问题[2]。
与一般数据库运维困境相似，在空间数据库运维过程中，只有当事件已经发生并已造成业务影响时才能发现和着手处理，属于“被动运维”模式。在“被动运维”模式下，数据库突发故障时往往缺少规范化的解决方案和全面的跟踪记录，运维人员充当救火队员角色，需要临时根据现场状况全面摸索分析，运维时长和运维质量完全取决于具体运维人员的个人技术能力。因而，在缺少监测和预警能力的运维模式下，应用系统可用性、安全性显得不可控制，逐步导致应用系统使用价值受损。
3)空间数据运维标准化和自动化程度低，运维过于碎片化尽管信息化建设已经取得长足发展，但日益庞大和复杂的空间数据库运维工作仍然处于低效的人工管理阶段。这是由空间数据库运维复杂性造成的，其运维工作包括基础数据运维和空间数据对象运维，由于缺少标准化和自动化工具，运维人员通常采用碎片化的工具和方法进行作业，包括单一日志文件分析、Shell脚本、CMD命令、SQL语句、DMP故障文件和GIS中间件，而这些碎片化的工具操作更多的是依赖运维人员自身能力，其熟练程度和技术能力决定了运维效率和质量。
此阶段运维工作缺少标准化作业流程指导，运维作业充满不确定性，运维内容和解决方案无法跟踪管理，在空间数据库运维人员稀缺或发生变更情况下，后期数据库运维无法追溯和借鉴前期运维经验和解决方案，最终造成运维效率和质量不可控制。
3空间数据库运维体系建设探索
经过多年信息化建设，空间数据库广泛应用，积累了大量空间数据库运维项目的优秀实践以及包括Shell脚本、CMD命令、SQL语句和GIS中间件在内的一系列运维工具。将这些碎片化的运维实践经验和工具梳理整合，形成标准化运维作业指南，基于标准化流程建立自动化运维平台，逐步形成相对完整的空间数据库运维体系。以期通过标准化和自动化代替繁杂的手工运维，提高生产效率的同时最大限度地减少人为失误，逐步往“事前预警，事中快速响应，事后存档”的自动化和智能化运维方向发展。
1)空间数据运维标准化和流程化标准化是一切运维自动化的基础，标准化的过程实际上就是对空间运维对象的识别和建模过程，形成统一的对象模型后，各方在统一的认识下展开有效协作。标准化和流程化的建设思路一般包括日常工作梳理、标准化和流程化制定、日常工作标准化和流程化执行。空间数据运维内容通常包括数据库宕机、数据表锁死、数据库扩容、空间数据引擎宕机、空间图层损坏、图形要素损坏、空间数据性能下降、空间数据缓存过大、空间数据备份和恢复、空间数据迁移。总结提炼各类型故障监测、排查和解决流程，形成运维标准化作业流程，作为系统化运维平台建设的依据。
2)空间数据数据监测预警能力通过给数据库预先定义健康的标准，实时对数据库运行状态进行自检，当数据库偏离健康标准时发出故障预警，自动生成故障监测报告，通过互联网方式及时推送至运维人员。空间数据监测预警内容包括基础数据库监测和空间数据状态监测，主要指表空间使用率监测、死锁监测、空间图层损坏监测、图形要素损坏监测、空间数据引擎状态监测、空间数据浏览性能监测等。根据不同故障的预警策略，通过自动化监测平台将结果实时或定时推送给运维人员，协助运维人员判断和提前预防一些潜在故障。
3)空间数据备份恢复能力空间数据备份是容灾的基础，根据不同的备份策略定时或手动执行备份操作，备份内容分完整空间数据库备份和特定图层备份两种，备份文件以文件型空间数据库和个人地理数据库格式为主。备份完成之后，通过空间数据开发接口访问并检查空间图层数量、空间图层要素个数、空间图层要素属性是否正确，确保备份文件内容正确，避免无效的数据备份。备份完成之后自动生成报告归档并推送给运维人员。空间数据恢复则是在数据库发生严重故障或人为操作造成数据大量丢失或损坏时重建数据的过程。通过运维平台将备份文件导入空间数据库，恢复完成之后，检查图层、要素、属性的完整性和正确性，确保恢复结果正确。
4)空间数据调整优化能力在现有软硬件资源基础上，充分发挥数据库管理系统潜能、全面优化并提升应用型数据库操作效能不仅可以节约系统运行成本，而且能够保障数据库的安全、稳定和效率[2]。空间数据调优最主要内容是空间索引和影像金字塔维护，空间数据索引对于提高空间数据库的查询和操作效率起着至关重要的作用[3]。通过自动化运维平台监测到空间数据需要调优，系统则自动构建调优计划，根据不同调优项启动不同调优策略，同时将调优计划推送给运维人员确认存档。
5)安全审计能力安全审计包括账号密码审计、用户权限审计、审计管理，运维管理平台自动监测用户账号信息、用户权限信息和数据访问操作行为，以可视化方式展示数据安全相关信息。空间数据最重要的是空间地理数据涉密问题，在空间数据访问、编辑、导入、导出时必须增加权限控制，同时做好详细日志信息记录。通过安全审计，逐步解决数据安全面临的问题，从事后的处理逐渐转变为事前的预防，实现系统的持续安全运行。
6)运维数据分析能力运维平台通过统一数据编目方式，集中管理空间数据库运行产生的相关信息，包括数据库日志文件、空间数据引擎日志文件、业务应用系统日志文件和操作系统日志信息。通过数据抽取方式从各类日志文件提取故障、警告和安全信息，以可视化界面分类展示，协助数据运维人员快速查找有用日志信息。运维数据分析既可以基于实时数据实现运维监控需求，也可以基于历史数据进行事件分析和预测分析。
4结束语
随着地理信息系统在日常生活中的广泛应用，空间数据已经被社会各行各业重视并及时应用到生产生活中，如自然资源信息化、交通管理、银行数据分析、城市规划发展、航空航天、高铁建设运营等。在可预见的未来，运维的角色将变得越来越重要，空间数据库的运维工作也将越来越繁重。本文提出的空间数据运维标准化、流程化和自动化建设的内容和思路，旨在通过标准化和自动化降低空间数据运维难度，提高运维监测预警能力，尽可能做到“事前预防、事中快速响应、事后可追溯”，为未来空间数据自动化和智能化运维体系建设提供了一定参考。
参考文献:
[1]郭文格，汤志华，李庆耀.浅析GIS空间数据库[J].北京测绘，2011，25(2):92-94.
[2]张靖欣.数据库及中间件自动化运维监测系统的研究[J].科技经济导刊，2018，26(27):21-23.
[3]张金辉.空间数据库性能调整与优化[D].西安:长安大学，2011.
作者：赵境境
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