摘 要:根據(jù)深圳地鐵AFC系統(tǒng)數(shù)據(jù)岸選型、設計、應用的實際經(jīng)驗，闡述了AFC系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫維護的實現(xiàn)方法和優(yōu)化策略，以達到AFC系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫技術性能及穩(wěn)定性不斷提高的目的。

關健詞:自動售檢票系統(tǒng);數(shù)據(jù)庫;應用;維護;優(yōu)化

　　深圳地鐵AFC系統(tǒng)是以非接觸式IC卡為車票介質，采用Oracle數(shù)據(jù)庫平臺的自動售檢票系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠完成地鐵運營的車票制作、售票、檢票、財務、統(tǒng)計、分析等全過程業(yè)務的實時管理工作。鑒于AFC系統(tǒng)與地鐵運營的財務收益密切相關，因此，AFC系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全性、實時性、完整性等需要得到足夠的重視。

1 概況

　　1.1數(shù)據(jù)庫選型

　　深圳地鐵AFC系統(tǒng)從設計之初就充分考慮到了AFC系統(tǒng)數(shù)據(jù)量、性能要求、可靠性要求以及性價比等各方面因素，選擇了大型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)Oracle9. i。同時為保證AFC數(shù)據(jù)的完整性和一致性，中心和車站采用一致的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。從增加票務收益和提高服務質量的角度，深圳地鐵AFC管理中心從多方面采取措施，確保數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)安全、可靠運行，并經(jīng)歷了多次大客流考驗。到目前為止，深圳地鐵AFC系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫一直保持穩(wěn)定運行。

　　1.2數(shù)據(jù)庫設計

　　從業(yè)務和管理角度來進行數(shù)據(jù)庫設計，將數(shù)據(jù)按其內容、用途和業(yè)務范圍不同分類。從數(shù)據(jù)的一致性來說，車站和中心要保持一樣的數(shù)據(jù)定義類型。深圳地鐵的數(shù)據(jù)類型具體分為下列幾類。

　　交易信息類:交易業(yè)務處理產(chǎn)生的各種信息。

　　系統(tǒng)維護類:輔助系統(tǒng)運行和維護的各種參數(shù)信息、基礎配置信息和用于非業(yè)務類控制管理的信息。

　　運營管理類:設備管理、運營監(jiān)控、運營維護等方面的信息。

　　票務管理類:票卡類型、票價設定、運營點管理等方面的信息。

　　結算管理類:描述結算匯總和帳戶處理方面的信息。

　　庫存管理類:車票庫存調人、調出，票卡分類等方面的信息。

2 數(shù)據(jù)庫的維護

　　為確保深圳地鐵AFC系統(tǒng)長期、穩(wěn)定、高效的運作，數(shù)據(jù)庫的維護是一項例行的、不可缺少的工作。為此，需要通過日常監(jiān)控、日常維護、備份等環(huán)節(jié)保證AFC系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫處在良好運作狀態(tài)之下。

　　2.1日常監(jiān)控

　　（1）驗證數(shù)據(jù)庫及連通性。定時對數(shù)據(jù)庫的連接情況進行檢查，查看與數(shù)據(jù)庫建立的會話數(shù)目是不是正常，如果建立了過多的連接，會消耗數(shù)據(jù)庫的資源。同時，對一些“掛死”的連接，則需要手工進行清理。

　　（2）查看警告日志。每天驗證數(shù)據(jù)庫正在運行l(wèi)istener并可以訪問應用程序后，就應該開始檢查數(shù)據(jù)庫日志（alert .log ），在查看alert.log的內容時，文件中的許多信息都是常規(guī)的，比如數(shù)據(jù)庫的啟動、檢查點和日志文件的開關。需監(jiān)控這些消息出現(xiàn)的頻率，驗證數(shù)據(jù)庫是否按照設計方案運行。正常情況下，數(shù)據(jù)庫在alert.lo g中沒有大量的錯誤，如果看到類似ORA-1031這樣的錯誤消息，就需要徹底地調查.

　　2.2日常維護

　　（1）表空間的管理。通過Oracle數(shù)據(jù)庫提供的Oracle En-terprise Manager Console，檢查數(shù)據(jù)庫表空間的使用情況。包括創(chuàng)建表空間，向表空間中添加數(shù)據(jù)文件。隨著數(shù)據(jù)表和索引的增長監(jiān)控空閑空間，當表空間利用率超過85%以上時，通過擴充數(shù)據(jù)文件的方法擴大數(shù)據(jù)庫相應的表空間。

　　（2）表空間空閑塊的維護。數(shù)據(jù)庫運行了一段時間后，由于不斷地在表空間上創(chuàng)建和刪除對象，會在表空間上產(chǎn)生大量的碎片，這時要檢查表空間的碎片和可用空間情況，決定是否要對碎片進行整理或為表空間增加數(shù)據(jù)文件。

　　（3）共享池的維護。通過Oracle數(shù)據(jù)庫提供的Oracle En-terprise Manager Console，檢查可用共享池的使用情況，當可用百分比小于6%，業(yè)務處理速度會變慢，如單程票初始化機的處理速度會下降，這時需要通過刷新共享池的方法提高可用率。

　　2.3數(shù)據(jù)庫備份

　　為確保AFC系統(tǒng)數(shù)據(jù)完整，深圳地鐵制定了相應的備份策略，嚴格做好數(shù)據(jù)庫備份工作。備份的數(shù)據(jù)為中心數(shù)據(jù)庫信息、中心RMAN數(shù)據(jù)庫信息、TSM數(shù)據(jù)庫信息、車站數(shù)據(jù)庫信息。備份介質有明確標識，分類保管。

　　中心數(shù)據(jù)庫采用Tivoli軟件自動備份，備份介質為IBM LTO磁帶，備份內容為全備份、增量備份和歸檔日志備份，全備份每周進行一次，增量備份和歸檔日志備份每天進行1次。

　　中心RMAN數(shù)據(jù)庫采用UNIX腳本自動備份，中心TSM數(shù)據(jù)庫采用Tivoli軟件自動備份，將一周的備份文件刻錄至光盤保存。

　　車站數(shù)據(jù)庫備份采用ORACLE邏輯備份（通過EXP命令），在車站服務器和車站監(jiān)控機上雙機互備。

3 數(shù)據(jù)庫的優(yōu)化

　　Oracle數(shù)據(jù)庫的性能優(yōu)化一直是數(shù)據(jù)庫管理中的重要環(huán)節(jié)，也是最復雜的內容之一。從數(shù)據(jù)庫技術角度而言，數(shù)據(jù)庫建立起來后，主要的工作內容有:優(yōu)化、恢復和備份。要實現(xiàn)高效地運行Oracle數(shù)據(jù)庫，優(yōu)化性能至少占了70%的工作量，主要包括優(yōu)化工具、存儲優(yōu)化、內存調整、SQL優(yōu)化等多個方面。主要工作包括如下幾個部分。

　　（1）調整數(shù)據(jù)結構的設計。主要針對Oracle數(shù)據(jù)庫的分區(qū)功能，對于經(jīng)常訪問的數(shù)據(jù)庫表建立索引等。在數(shù)據(jù)庫的表空間劃分上，每個月占用一個獨立的分區(qū)，每個分區(qū)占用一個表空間，一個分區(qū)又由多個數(shù)據(jù)文件組成，對索引的建立也是按月來分配的。

　　（2）調整應用程序結構設計。這一部分也是在深圳地鐵AFC應用系統(tǒng)設計之前完成，深圳地鐵AFC應用系統(tǒng)采用Client/Server體系結構，由數(shù)據(jù)庫應用程序快速開發(fā)工具PowerBulider8設計開發(fā)完成。

　　（3）調整數(shù)據(jù)庫SQL語句。我們使用Oracle語句優(yōu)化器（Oracle Optimizer）和行鎖管理器（ Row-level Manager）來調整優(yōu)化SQL語句。

　　（4）調整AFC中央主機內存分配。內存分配是在主機運行過程中優(yōu)化配置的，主機根據(jù)數(shù)據(jù)庫運行狀況調整數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)全局區(qū)（SGA）的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)、日志緩沖區(qū)和共享池的大小，還可以調整程序全局區(qū)（PGA）的大小。系統(tǒng)全局區(qū)（SGA）是Oracle數(shù)據(jù)庫的心臟，需要注意的是，SGA區(qū)不是越大越好，SGA區(qū)過大會占用操作系統(tǒng)使用的內存而引起虛擬內存的頁面交換，這樣反而會降低系統(tǒng)性能。

　　（5）調整硬盤I/O。將組成同一個表空間的數(shù)據(jù)文件放在不同的硬盤上，做到硬盤之間I/O負載均衡。

　　（6）調整操作系統(tǒng)參數(shù).Oracle數(shù)據(jù)庫服務器是整個系統(tǒng)的核心，它的性能高低直接影響整個系統(tǒng)的性能。深圳地鐵AFC系統(tǒng)主機運行在Unix操作系統(tǒng)之上，盡可能使Oracle使用資源最大化，需調整Unix數(shù)據(jù)緩沖池的大小、每個進程所能使用的內存大小等參數(shù)。

　　深圳地鐵AFC系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫備份管理方面，除了做日常維護備份外，在數(shù)據(jù)庫運作過程中，我們還通過調整分區(qū)，對經(jīng)常訪問的數(shù)據(jù)庫表建立索引，以及對業(yè)務流程完成后不再變動的數(shù)據(jù)采用歸檔的方法來優(yōu)化數(shù)據(jù)庫。

4 數(shù)據(jù)庫應用探索

　　（1）應用數(shù)據(jù)庫結構設計應充分考慮通用性和易用性。著眼于深圳軌道交通發(fā)展一體化的長遠眼光，深圳地鐵AFC系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫從設計之初，幾個基本的數(shù)據(jù)庫表就采用和深圳通公司（現(xiàn)為“深圳通結算中心”，將發(fā)展為深圳城市“一卡通”的清分和結算中心）數(shù)據(jù)庫相同的數(shù)據(jù)類型劃分和表的設計。就當時的情況而言，滿足了地鐵與“深圳通”數(shù)據(jù)互通和結算的基本要求，為實現(xiàn)深圳“一卡通”奠定了根基。現(xiàn)在，深圳地鐵AFC系統(tǒng)的數(shù)據(jù)已能夠通過和“深圳通”連接的幀中繼專線進行數(shù)據(jù)交換，為“深圳通”在多家運營商之間清分、結算提供數(shù)據(jù)保證。

　　（2）從數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)主機的安全工作角度，提高數(shù)據(jù)庫的安全性和容災性。AFC系統(tǒng)的“生命線”就是數(shù)據(jù)庫的安全和數(shù)據(jù)的完整。深圳地鐵AFC系統(tǒng)除了做好數(shù)據(jù)庫冷、熱備份外，在保證數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)主機安全運作，容災備份方面，我們采用2臺IBM P650小型機做主機互備，以及RAIDS冗余磁盤陣列體系。除此之外，還新增1臺IBM P520小型機，專門用做2臺AFC系統(tǒng)主機的備用機。在非常必要之時，這臺小型機可頂替AFC系統(tǒng)主機工作。

　　（3）對表和索引做定期的維護優(yōu)化，大表建立分區(qū)功能。將大表的歷史數(shù)據(jù)按年份歸檔，以騰出足夠的空間供數(shù)據(jù)庫服務器連續(xù)使用。現(xiàn)在，我們已成功完成了2005年數(shù)據(jù)的歸檔工作，將深圳地鐵AFC系統(tǒng)2005年全年的數(shù)據(jù)導出到AFC主機的備機之上，使AFC系統(tǒng)主機上的硬盤空間得以重用，提升了主機和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)性能。

　　當數(shù)據(jù)庫建立索引后，增加數(shù)據(jù)時，也會增加索引數(shù)據(jù)，但是刪除數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)庫不會自動刪除該記錄的索引數(shù)據(jù)。所以對于插人刪除比較頻繁的表，如果使用一段時間后，索引數(shù)據(jù)中存在著很多無效的數(shù)據(jù)，這樣會影響系統(tǒng)的性能。對于這種類型的表，我們要定期重建索引，提高索引的利用率。

　　對交易數(shù)據(jù)、索引等大表建立分區(qū)表，按月進行數(shù)據(jù)劃分。每個月數(shù)據(jù)庫自動生成并調用一個分區(qū)表，整個月的數(shù)據(jù)占用獨立的分區(qū)表，這樣從優(yōu)化數(shù)據(jù)庫結構、提高數(shù)據(jù)庫訪問速度、便于管理、方便維護等角度來看都是可圈可點的。

　　（4）充分利用數(shù)據(jù)庫具有的高級功能，如Oracle的數(shù)據(jù)庫鏈接、同義詞、高級復制等。在Oracle數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)中，常常需要在各個數(shù)據(jù)庫之前進行數(shù)據(jù)的傳輸和同步，有時也需要對某些表的數(shù)據(jù)進行集中管理。這樣我們就可以充分利用數(shù)據(jù)庫的一些功能。如果需要服務器間同步數(shù)據(jù)時，可以利用數(shù)據(jù)庫的高級復制功能。如果需要將某些表進行集中管理，則可以使用數(shù)據(jù)庫連接和同義詞，將表存儲到某一數(shù)據(jù)庫，其余數(shù)據(jù)庫利用同義詞遠程訪問列表。

　　（5）定期分析數(shù)據(jù)庫負荷，優(yōu)化消耗系統(tǒng)資源大的SQL語句。隨著深圳地鐵客流量的不斷增多，數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)量也同比增大，每天數(shù)據(jù)庫新增近46萬筆數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫的負荷增加，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的性能問題就越來越突出。為此，我們分析了數(shù)據(jù)庫的負荷情況，發(fā)現(xiàn)瓶頸出現(xiàn)在系統(tǒng)I/O上，而對系統(tǒng)I/O“貢獻’最大的當屬SQL語句。我們對一些性能相對低下、消耗系統(tǒng)資源大的SQL語句作優(yōu)化調整，權衡響應時間和吞吐量之間的關系，盡可能減少磁盤獲取所需要數(shù)據(jù)的時間，達到了降低系統(tǒng)I/O的目的。

　　（6）對于安裝RAC的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，應充分利用負載均衡功能。深圳地鐵一期的18個車站計算機系統(tǒng)都安裝有Oracle服務器端。在這些服務器上，如果不配置RAC使用負載均衡，就有可能使某臺服務器處于繁忙狀態(tài)，而另一臺則一直在空閑中。這樣不但影響系統(tǒng)性能，而且也是系統(tǒng)安全的一個隱患。我們通過RAC配置服務器自動使用負載均衡，來解決服務器間忙與不忙的問題。另外，對于某些個別的連接也可以手工指定使用的服務器。

5 結束語

　　從深圳地鐵開通前AFC系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫投人使用，到現(xiàn)在耐年多的時間里，AFC系統(tǒng)信息管理部門深入分析AFC系統(tǒng)的實際運行情況和特點，建立和健全規(guī)章制度和強化執(zhí)行力度，總結出一套行之有效的數(shù)據(jù)庫應用和優(yōu)化的辦法，AFC系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)一直穩(wěn)定運行，保持“零”宕機的記錄。

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