任 燁， 夏 波， 于海英

(上海市地震局，上海 200062)

JOPENS系統(tǒng)異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)遷移整合

任 燁， 夏 波， 于海英

(上海市地震局，上海 200062)

介紹了使用MetaMatrix中間件，通過(guò)建立虛擬數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)JOPENS系統(tǒng)由MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)遷移到Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)的一種方法。解決了上海市地震局最新數(shù)據(jù)中心平臺(tái)與測(cè)震JOPENS系統(tǒng)整合，并保證了整個(gè)異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)遷移的過(guò)程是無(wú)縫且平滑的。這樣的一次嘗試，為地震業(yè)務(wù)異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)的遷移和整合提供了參考。

異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)；MySQL；Oracle；地震監(jiān)測(cè)；遷移

0 引言

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，上海市地震局的地震業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)也面臨著改革。2014年上海市地震局部署了基于最新的一代數(shù)據(jù)中心平臺(tái)，其主要的技術(shù)特點(diǎn)就是在一個(gè)緊密結(jié)合的系統(tǒng)中整合了計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)與虛擬化功能[1-2],使用刀片服務(wù)器集群取代了原有小型機(jī)和服務(wù)器，節(jié)約了空間，并大大降低了能耗，應(yīng)用程序的資源也得到了合理的劃分,建立了最新的Oracle RAC，實(shí)現(xiàn)了服務(wù)器的虛擬化部署。

新的數(shù)據(jù)中心和性能優(yōu)越的核心數(shù)據(jù)庫(kù)已經(jīng)建成了，但是整個(gè)上海市地震局的業(yè)務(wù)系統(tǒng)是由中國(guó)地震局統(tǒng)一下發(fā)的，如測(cè)震JOPENS系統(tǒng)，是基于MySql數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā)的地震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。作為全國(guó)地震行業(yè)內(nèi)普遍使用的一個(gè)系統(tǒng)，怎么能夠和上海地震局最新的數(shù)據(jù)平臺(tái)進(jìn)行統(tǒng)一，顯得尤為重要了。與此同時(shí)，其他的業(yè)務(wù)系統(tǒng)如前兆數(shù)據(jù)系統(tǒng)、強(qiáng)震數(shù)據(jù)系統(tǒng)等也面臨著同樣的問(wèn)題。然而，JOPENS系統(tǒng)還需要解決一個(gè)重要的問(wèn)題就是數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸。那么怎么將數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑、無(wú)縫、異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)之間的遷移，是我們面臨的一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。

1 現(xiàn)狀分析

測(cè)震JOPENS系統(tǒng)是數(shù)字地震觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)的核心系統(tǒng)，采用 J2EE、消息機(jī)制、持久存儲(chǔ)、EJB 進(jìn)行開發(fā)，采用開源的MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)施數(shù)據(jù)持久化存儲(chǔ)，包括事件信息、波形數(shù)據(jù)、地震目錄、震相數(shù)據(jù)及臺(tái)站信息等[3]。JOPENS系統(tǒng)具有地震速報(bào)、地震編目和數(shù)據(jù)服務(wù)功能，數(shù)據(jù)格式、產(chǎn)出統(tǒng)一規(guī)范，實(shí)現(xiàn)中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心和區(qū)域地震臺(tái)網(wǎng)的數(shù)據(jù)共享與交換[4]。

JOPENS持久層整改并非簡(jiǎn)單地將底層數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口從MySQL遷移到Oracle，而必須是一個(gè)安全，無(wú)風(fēng)險(xiǎn)，平滑的淡入淡出遷移過(guò)程。此過(guò)程中測(cè)震系統(tǒng)要不斷接收和處理觀測(cè)數(shù)據(jù)，同時(shí)支持歷史數(shù)據(jù)查詢，因此必須設(shè)計(jì)一個(gè)2種數(shù)據(jù)庫(kù)協(xié)作運(yùn)行的過(guò)渡階段。期間新采集的數(shù)據(jù)寫入Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)，而用戶的操作則基于2種異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行，感覺不到底層數(shù)據(jù)的異構(gòu)性和存儲(chǔ)的分布[4-7]。

解決異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)集成問(wèn)題一般采用中間件技術(shù)[8]。紅帽MetaMatrix中間件是一個(gè)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)，MetaMatrix 使用分布式服務(wù)架構(gòu)，安裝和配置都十分的簡(jiǎn)單。軟件自身?yè)碛辛己玫墓芾眢w系和豐富的管理工具，二次開發(fā)十分便捷。MetaMatrix具有良好的可伸縮性，服務(wù)器端和客戶端的界面都十分的友好。服務(wù)器端可以通過(guò)增加實(shí)例來(lái)實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡，提高資源的使用效率。在接口方面適用SQL(ODBC/JDBC)或者 SOAP 協(xié)議(基于JMS 或HTTP)，可以應(yīng)用于多種不同的數(shù)據(jù)庫(kù)。因此，測(cè)震JOPENS系統(tǒng)的異構(gòu)數(shù)據(jù)遷移整合方案基于紅帽MetaMatrix中間件來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2 遷移方案

2.1 異構(gòu)數(shù)據(jù)源接口模塊設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)接口模塊是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，需要對(duì)MetaMatrix的接口進(jìn)行二次開發(fā)，修改JOPENS的數(shù)據(jù)庫(kù)傳輸接口使其底層建立Oracle數(shù)據(jù)模式。將MySQL數(shù)據(jù)接口用MetaMatrix數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口替代，同時(shí)JDBC和JPA的數(shù)據(jù)訪問(wèn)服務(wù)由MetaMatrix代理。

在接口模塊設(shè)計(jì)中，首先要部署安裝MetaMatrix Server。MetaMatrix Server安裝非常簡(jiǎn)單，對(duì)硬件的環(huán)境也不是特別苛刻，同時(shí)MetaMatrix控制臺(tái)和設(shè)計(jì)器的客戶端也需要進(jìn)行安裝。通過(guò)可視化的操作，將JOPENS的數(shù)據(jù)同時(shí)流向MetaMatrix Server和自身的MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)。

接下來(lái)需要在MetaMatrix設(shè)計(jì)器中將JOPENS的MySQL和Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)模式導(dǎo)入，同時(shí)需要設(shè)計(jì)并配置虛擬數(shù)據(jù)庫(kù)可以同時(shí)接受MySQL和Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)；之后需要測(cè)試虛擬數(shù)據(jù)庫(kù)的可用性，保證模型中的虛擬數(shù)據(jù)庫(kù)可以正常接受數(shù)據(jù)；最后就是將建立好的虛擬數(shù)據(jù)庫(kù)模型導(dǎo)出，準(zhǔn)備接受JOPENS的數(shù)據(jù)。

完成上述操作之后需要將設(shè)計(jì)好的虛擬數(shù)據(jù)庫(kù)模型導(dǎo)入MetaMatrix Server上。啟動(dòng)服務(wù)，通過(guò)客戶端上MetaMatrix控制臺(tái)連接MetaMatrix Server上，導(dǎo)入、運(yùn)行一切都已經(jīng)準(zhǔn)備就緒。此時(shí)JOPENS的數(shù)據(jù)流向MetaMatrix Server，同時(shí)數(shù)據(jù)也流向原有的MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)了。

2.2 數(shù)據(jù)庫(kù)遷移模塊的實(shí)現(xiàn)

數(shù)據(jù)庫(kù)遷移模塊是整個(gè)系統(tǒng)的核心，通過(guò)MetaMatrix建立的虛擬數(shù)據(jù)庫(kù)，并且對(duì)JOPENS系統(tǒng)接口進(jìn)行了相應(yīng)的修改，此模塊的設(shè)計(jì)分為3個(gè)階段：

第一階段，MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)與Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)協(xié)同在線，并行服務(wù)，引入MetaMatrix數(shù)據(jù)整合中間件。此階段，JOPENS-DB的主要功能仍然由MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)承擔(dān)，一些靜態(tài)參考數(shù)據(jù)(臺(tái)站參數(shù)等)和配置數(shù)據(jù)等已經(jīng)遷移到了Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)；其他數(shù)據(jù)表特別是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)表的遷移則是一個(gè)漸進(jìn)的過(guò)程。這個(gè)階段的主要任務(wù)是需要對(duì)MetaMatrix的數(shù)據(jù)接口進(jìn)行二次開發(fā)，同時(shí)需要對(duì)JOPENS數(shù)據(jù)接口進(jìn)行修改，還需要在Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)中建立JOPENS的數(shù)據(jù)實(shí)例。與此同時(shí)，讓JOPENS訪問(wèn)MetaMatrix數(shù)據(jù)接口，由MetaMatrix中間件承接JDBC和JPA的數(shù)據(jù)訪問(wèn)服務(wù)。在MetaMatrix數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)中將設(shè)置Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)承接來(lái)自SSS流服務(wù)器的實(shí)時(shí)波形數(shù)據(jù)；與此同時(shí)，在人機(jī)交互的客戶端發(fā)出的數(shù)據(jù)請(qǐng)求將同時(shí)指向MySQL和Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)。在這個(gè)過(guò)程中，JOPENS的應(yīng)用端是不會(huì)感覺到數(shù)據(jù)庫(kù)指向的變化，而在MySQL和Oracle兩個(gè)異構(gòu)的數(shù)據(jù)庫(kù)中會(huì)同時(shí)存儲(chǔ)來(lái)自數(shù)據(jù)源和應(yīng)用端的數(shù)據(jù)。

第二階段，持久層功能模塊遷移，在此階段MySQL淡出服務(wù)，Oracle承接實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。在第一階段MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)和Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)同時(shí)接收數(shù)據(jù)，而在進(jìn)入這個(gè)階段之后，JOPENS的數(shù)據(jù)服務(wù)將由Oracle完全承接，同時(shí)將斷開JOPENS-DB部分與MySQL的連接，和其他應(yīng)用端對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)表，并且RTS-DB在MySQL的部分將變?yōu)橹蛔x性質(zhì)。此時(shí)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流將會(huì)流向Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)，以及系統(tǒng)應(yīng)用端的分析結(jié)果等數(shù)據(jù)將使用Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)(圖1)。

第三階段，Oracle完全承接數(shù)據(jù)服務(wù)。經(jīng)過(guò)前面兩個(gè)階段之后，整個(gè)系統(tǒng)實(shí)際上已經(jīng)使用Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)提供服務(wù)了，那么最后階段就是中斷JOPENS和MySQL的數(shù)據(jù)傳輸，RTS-DB和JOPENS-DB的所有數(shù)據(jù)服務(wù)均由Oracle承擔(dān)。同時(shí)，需要將MySQL中的歷史數(shù)據(jù)遷移到Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)中。由于MetaMatrix可以讓邏輯數(shù)據(jù)源和物理數(shù)據(jù)源的有效隔離，因此在上層系統(tǒng)中，用戶仍然不會(huì)感覺數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層面的改變，也就是說(shuō)在整個(gè)遷移的過(guò)程中達(dá)到了無(wú)縫的效果。等完成這最后一個(gè)階段，需要做的是對(duì)Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)的優(yōu)化工作，已經(jīng)與MySQL沒有關(guān)系。

3 遷移關(guān)鍵技術(shù)

本次數(shù)據(jù)庫(kù)遷移系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)構(gòu)成是基于MetaMatrix為中間件來(lái)進(jìn)行控制持久層的遷移，通過(guò)MetaMatrix建立起虛擬數(shù)據(jù)庫(kù)，為遷移系統(tǒng)提供單一的業(yè)務(wù)視圖，避免在異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)的遷移過(guò)程中由于數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)的差異造成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤。同時(shí)通過(guò)對(duì)虛擬數(shù)據(jù)庫(kù)建立的單一數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)視圖進(jìn)行操作，JOPENS系統(tǒng)就可以達(dá)到同時(shí)使用遷移前和遷移后數(shù)據(jù)庫(kù)的可能性，為JOPENS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)按模塊分布式遷移提供環(huán)境，也就是達(dá)到無(wú)縫遷移的要求。

圖1 遷移示意圖

從圖2可以看到，整個(gè)遷移過(guò)程的實(shí)現(xiàn)主要分為3個(gè)部分：

第一層包括了視圖層和控制層。其中為視圖層(View)用戶界面，控制層(Control)則是制定的業(yè)務(wù)規(guī)則，通過(guò)模型中的User.java模塊將用戶需要操作的信息輸入到系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)SYS.DB中。

第二層為模型層。其中UserService.java模型用來(lái)定義和設(shè)置用戶信息，User.java將用戶信息傳輸?shù)较到y(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中；MetaMatrix.java模塊為MetaMatrix中間件，主要功能是建立虛擬數(shù)據(jù)庫(kù)(VDB.java)，以及修改JOPENS的應(yīng)用接口(JOPENS_API.java)；Logger.java模塊的作用是收集在進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)遷移的時(shí)候各個(gè)功能模塊產(chǎn)生的日志文件，并且選取重要的部分輸入本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中。

圖2 總體框架圖

第三層是數(shù)據(jù)層。SYS.DB是遷移系統(tǒng)部分的數(shù)據(jù)庫(kù)，用來(lái)為整個(gè)遷移工作提供服務(wù)；在虛線框內(nèi)的JOPENS_MySQL.DB和JOPENS_Oracl.DB則是表示本系統(tǒng)需要完成遷移的2個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)。

MetaMatrix數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)能夠與JBOSS中間件協(xié)同工作，在用戶體驗(yàn)上不會(huì)產(chǎn)生差異性，同時(shí)提供了數(shù)據(jù)映射、數(shù)據(jù)建模等一系列的可視化工具，操作直觀、簡(jiǎn)便，只需要對(duì)MetaMatrix提供的接口進(jìn)行相應(yīng)的開發(fā)就可以完成異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)整合。此外，MetaMatrix提供了JDBC、Hibernate等應(yīng)用訪問(wèn)接口。因而JOPENS系統(tǒng)可以在數(shù)據(jù)整合的基礎(chǔ)上，無(wú)需改變現(xiàn)有的技術(shù)架構(gòu)，通過(guò)修改配置文件即可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)遷移。通過(guò)MetaMatrix數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)，可以對(duì)地震相關(guān)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、技術(shù)數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理，建立起統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)的地震數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)視圖，并通過(guò)web service方式對(duì)外發(fā)布數(shù)據(jù)，便于與上海市地震局的其它應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行快速全面地整合。

系統(tǒng)遷移過(guò)程中的主要關(guān)鍵代碼：

1)遷移JOPENS持久層時(shí)，由于主鍵的生成策略問(wèn)題，需要更改JPA設(shè)置主鍵的代碼：

GeneratedValue(generator = "ud")

@GenericGenerator(name = "ud", strategy ="hilo", parameters = {

@Parameter(name = "table", value = "jopens_virtual.hibernate_unique_key"),

@Parameter(name = "column", value = "next_hi"),

@Parameter(name = "max_lo", value = "100") })

cn.org.gddsn.jopens.entity

value-column-name="next_hi">

2)MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)到Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)的遷移腳本

june@june-fedora migrate-10.31.103.243]$ tree -L 3

|-- db

| |-- jopens-0.4.3-index-mysql51.sql

| |-- jopens-0.4.3-init-mysql51.sql

| |-- jopens-0.4.3-schema-mysql51.sql

| `-- jopens_20120420.dmp

|-- oracle

| |-- msdp

| | |-- jar

| | |-- jopens.xml

| | `-- NewSeis.jar

| `-- msdp.sh

|-- oracle.sh

|-- teiid

| |-- jboss4

| | |-- ejb

| | |-- hibernate.cfg.xml

| | |-- jar

| | |-- jopens-ds.xml

| | `-- lib

| |-- jboss4.sh

| |-- msdp

| | |-- jar

| | |-- jopens.xml

| | |-- NewSeis.jar

| |-- msdp.sh

| |-- sss

| | |-- jar

| | |-- NetSeisIP.jar

| | `-- sbox-config.xml

| |-- sss.sh

| |-- vdb

| | |-- deploy

| | `-- lib

| `-- vdb.sh

`-- teiid.sh

3)備份JOPENS相關(guān)配置文件和jar包腳本

[june@june-fedora restore]$ tree -L 3

.

|-- backup-mysql.sh

|-- mysql

| |-- jboss4

| | |-- hibernate.cfg.xml

| | |-- jar

| | |-- jopens-ds.xml

| | |-- jopens-spring.xml

| | |-- META-INF

| | `-- persistence.xml

| `-- jopens

| |-- jopens.xml

| |-- NetSeisIP.jar

| |-- NewSeis.jar

| |-- sbox-config.xml

|-- mysql.sh

5 directories, 13 files

4 結(jié)論

異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)的整合不是簡(jiǎn)單的一個(gè)遷移或者切換的過(guò)程。由于MySQL和Oracle兩個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)在存儲(chǔ)方式和管理模式上存在著一定的差異，所以在整個(gè)類似這樣的異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)遷移整合的時(shí)候一定要考慮全面。通過(guò)上海市地震異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)遷移整合操作過(guò)程，主要得出以下幾點(diǎn)總結(jié)：

1)遷移和整合的過(guò)程中，在用戶層面上是感覺不到任何的變化，體現(xiàn)了整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)遷移過(guò)程的平滑性，同時(shí)數(shù)據(jù)管理員就可以輕松的在核心Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)中為測(cè)震數(shù)據(jù)建立一個(gè)實(shí)例，進(jìn)行統(tǒng)一的維護(hù)管理。

2)MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)著JOPENS持久層整改之前的寶貴歷史數(shù)據(jù)，所以歷史數(shù)據(jù)的遷移也是非常重要的，MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)格式和Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)格式存在著差異，遷移后必須驗(yàn)證數(shù)據(jù)的可靠性和一致性，通過(guò)在測(cè)試工具中錄制測(cè)試腳本、執(zhí)行測(cè)試腳本、分析執(zhí)行結(jié)果，確保JOPENS應(yīng)用的關(guān)鍵場(chǎng)景都能夠正確的運(yùn)行。

3)Oracle作為大型商業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)，具有管理性強(qiáng)、易用性好、高可用性體系結(jié)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)。上海地震局新建的專業(yè)業(yè)務(wù)核心數(shù)據(jù)庫(kù)使用的是Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)，所以將JOPENS這樣關(guān)鍵業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)整合到Oracle高可用數(shù)據(jù)環(huán)境中，大大提高了地震綜合業(yè)務(wù)對(duì)外服務(wù)的能力，同時(shí)也為運(yùn)用新技術(shù)研究提供了一個(gè)更為優(yōu)越的平臺(tái)。

[1] 張晁軍，陳會(huì)忠，李衛(wèi)東，等．大數(shù)據(jù)時(shí)代對(duì)地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)問(wèn)題的思考[J]．地球物理學(xué)進(jìn)展，2015，30(4)：1561-1568．

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Migration and Heterogeneous Database Integration in JOPENS System

REN Ye, XIA Bo, YU Hai-ying

(Shanghai Seismological Bureau, Shanghai 200062, China)

This paper introduces a method of using MetaMatrix middleware to realize the migration of JOPENS system from MySQL database to Oracle database by building virtual database. It solved the integration of the latest data center platform and the seismological JOPENS system of Shanghai Seismological Bureau, and ensured that the entire heterogeneous database migration process was seamless and smooth. Such an attempt provides a reference for the migration and integration of heterogeneous databases for seismic services.

heterogeneous database; MySQL; Oracl; earthquake monitoring; migration; Jopens

2017-03-10

上海市科委項(xiàng)目“上海地區(qū)地震精定位研究”(14231202600-02)

任 燁(1980—)，男，山西介休人，工程師，現(xiàn)主要從事地震監(jiān)測(cè)、系統(tǒng)維護(hù)工作.E-mail：renyerenye@126.com

P315-392

A

1003-1375(2017)03-0061-05

10.3969/j.issn.1003-1375.2017.03.011

任燁，夏波，于海英．JOPENS系統(tǒng)異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)遷移整合[J]．華北地震科學(xué)，2017，35(3):61-65.