System File1 File Header（資料庫System檔案1檔案頭）損壞情況的恢復

紅葉DBA發表於2013-01-15

原文網址 : http://blog.itpub.net/24465008/viewspace-752719/

Header資料庫

鄭重宣告：本文所述內容純屬個人研究，對於任何由此帶來的資料庫故障，本人概不負責！

【SYSTEM 1號檔案頭損壞的恢復】

【工欲善其，必先利其器】

在進行本次故障重現與恢復工作之前，我們需要首先準備好實驗工具，本次實驗過程中全程使用sqlplus、bbed以及作業系統命令實現。

在這些所有工具中，我們需要自行編譯bbed，該工具並非Oracle自帶工具。

在Oracle 10g中，我們可以自行編譯BBED工具，而Oracle 11g版本可以使用在10g中編譯完成的BBED工具來進行本次實驗：

1、編譯BBED：

[oracle@db10205 ~]$ cd $ORACLE_HOME/rdbms/lib/
[oracle@db10205 lib]$ make -f ins_rdbms.mk $ORACLE_HOME/rdbms/lib/bbed
Linking BBED utility (bbed)
rm -f /oracle/product/10.2.0/db_1/rdbms/lib/bbed
gcc -o /oracle/product/10.2.0/db_1/rdbms/lib/bbed -L/oracle/product/10.2.0/db_1/rdbms/lib/ -L/oracle/product/10.b

[oracle@db10205 lib]$ mv bbed $ORACLE_HOME/bin
[oracle@db10205 lib]$ which bbed
/oracle/product/10.2.0/db_1/bin/bbed

[oracle@db10205 lib]$ bbed help=y
PASSWORD - Required parameter
FILENAME - Database file name
BLOCKSIZE - Database block size
LISTFILE - List file name
MODE - [browse/edit]
SPOOL - Spool to logfile [no/yes]
CMDFILE - BBED command file name
LOGFILE - BBED log file name
PARFILE - Parameter file name
BIFILE - BBED before-image file name
REVERT - Rollback changes from BIFILE [no/yes]
SILENT - Hide banner [no/yes]
HELP - Show all valid parameters [no/yes]

【一、模擬環境說明】

1、現有資料檔案

[oracle@db10205 datafile]$ ls -l

total 1001868

-rw-r----- 1 oracle oinstall 167780352 Dec 27 17:09 o1_mf_sysaux_8fno7csh_.dbf

-rw-r----- 1 oracle oinstall 314580992 Dec 27 17:09 o1_mf_system_8fno677y_.dbf --正常的SYSTEM表空間1號檔案

-rw-r----- 1 oracle oinstall 314580992 Dec 27 17:14 o1_mf_system_8fno677y_.dbf.bak --正常的SYSTEM表空間1號檔案的備份檔案

-rw-r----- 1 oracle oinstall 20979712 Dec 27 16:33 o1_mf_temp_8fno7lss_.tmp

-rw-r----- 1 oracle oinstall 209723392 Dec 27 17:09 o1_mf_undotbs1_8fno70q5_.dbf

-rw-r----- 1 oracle oinstall 5251072 Dec 27 17:09 o1_mf_users_8fno8gxr_.dbf

2、BBED檔案列表

[oracle@db10205 bbed]$ cat filelist.txt

1 /oracle/oradata/DB/datafile/o1_mf_system_8fno677y_.dbf

2 /oracle/oradata/DB/datafile/o1_mf_sysaux_8fno7csh_.dbf

3、構造SYSTEM檔案頭損壞的案例

模擬環境中,使用bbed工具來破壞檔案頭。對此我們可以使用複製一個任意其他塊複寫File Header，來達到破壞的目的

BBED> help copy

BBED> copy file 1 block 111 to file 1 block 1

Warning: contents of previous BIFILE will be lost. Proceed? (Y/N) Y

File: /oracle/oradata/DB/datafile/o1_mf_system_8fno677y_.dbf (1)

Block: 1 Offsets: 0 to 511 Dba:0x00400001

------------------------------------------------------------------------

00a20000 6f000000 00000000 00000105 6fa70000 00000000 00000000 00000000

00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000

<32 bytes per line>

BBED> sum apply

Check value for File 1, Block 1:

current = 0xa76f, required = 0xa76f

4、損壞後嘗試啟動資料庫

17:21:02 IDLE > startup

ORACLE instance started.

Total System Global Area 268435456 bytes

Fixed Size 2095568 bytes

Variable Size 109053488 bytes

Database Buffers 150994944 bytes

Redo Buffers 6291456 bytes

Database mounted.

ORA-01122: database file 1 failed verification check

ORA-01110: data file 1: '/oracle/oradata/DB/datafile/o1_mf_system_8fno677y_.dbf'

ORA-01210: data file header is media corrupt

5、BBED顯示塊型別錯誤

BBED> set file 1 block 1

FILE# 1

BLOCK# 1

BBED> map /v

File: /oracle/oradata/DB/datafile/o1_mf_system_8fno677y_.dbf (1)

Block: 1 Dba:0x00400001

------------------------------------------------------------

BBED-00400: invalid blocktype (00)

本段總結:

在本段實驗中,我們使用File 1 Block 111複寫File 1 Block 1,

這樣的話,在File 1中,檔案頭(File Header)就已經被損壞了,而若DBA不知道檔案頭損壞的事實的話,那麼在啟動時就會出現ORA-01122錯誤。

恢復思路：

我們知道資料檔案頭（File Header）有其獨有的資料結構，對於File Header結構，我們可以修改其中的資料，但是對於其資料結構，我們很難手動構造，故此：在恢復過程中，我們使用從SYSAUX檔案，也就是File 3中拷貝過來的File Header，並修改其中的的部分資料，使其滿足File 1的檔案頭內容要求。

【二、構造頭塊結構】

複製File 3(SYSAUX)的File Header,用於構造File 1的File Header。

BBED> copy file 2 block 1 to file 1 block 1

Warning: contents of previous BIFILE will be lost. Proceed? (Y/N) Y

File: /oracle/oradata/DB/datafile/o1_mf_system_8fno677y_.dbf (1)

Block: 1 Offsets: 0 to 511 Dba:0x00400001

------------------------------------------------------------------------

0ba20000 0100c000 00000000 00000104 47420000 00000000 0005200a b043645d

44420000 00000000 f1000000 00500000 00200000 03000300 00000000 00000000

00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000

00000000 12150000 00000000 6d5cdd2f 305cdd2f 01000000 00000000 00000000

00000000 00000000 00000000 28000000 9315df2f 27000000 00000000 00000000

00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000

00000000 00000000 00000000 02000000 06005359 53415558 00000000 00000000

00000000 00000000 00000000 00000000 03000000 00000000 00000000 00000000

00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000

00000000 75300500 00004506 e717df2f 01004506 12000000 14ab0000 10000000

<32 bytes per line>

BBED> sum apply

Check value for File 1, Block 1:

current = 0x4247, required = 0x4247

我們可以檢視複製過來的File Header結構

BBED> map /v

File: /oracle/oradata/DB/datafile/o1_mf_system_8fno677y_.dbf (1)

Block: 1 Dba:0x00400001

------------------------------------------------------------

Data File Header

struct kcvfh, 676 bytes @0

struct kcvfhbfh, 20 bytes @0

struct kcvfhhdr, 76 bytes @20

ub4 kcvfhrdb @96

struct kcvfhcrs, 8 bytes @100

ub4 kcvfhcrt @108

ub4 kcvfhrlc @112

struct kcvfhrls, 8 bytes @116

ub4 kcvfhbti @124

struct kcvfhbsc, 8 bytes @128

ub2 kcvfhbth @136

ub2 kcvfhsta @138

struct kcvfhckp, 36 bytes @484

ub4 kcvfhcpc @140

ub4 kcvfhrts @144

ub4 kcvfhccc @148

struct kcvfhbcp, 36 bytes @152

ub4 kcvfhbhz @312

struct kcvfhxcd, 16 bytes @316

word kcvfhtsn @332

ub2 kcvfhtln @336

text kcvfhtnm[30] @338

ub4 kcvfhrfn @368

struct kcvfhrfs, 8 bytes @372

ub4 kcvfhrft @380

struct kcvfhafs, 8 bytes @384

ub4 kcvfhbbc @392

ub4 kcvfhncb @396

ub4 kcvfhmcb @400

ub4 kcvfhlcb @404

ub4 kcvfhbcs @408

ub2 kcvfhofb @412

ub2 kcvfhnfb @414

ub4 kcvfhprc @416

struct kcvfhprs, 8 bytes @420

struct kcvfhprfs, 8 bytes @428

ub4 kcvfhtrt @444

ub4 tailchk @8188

BBED> print kcvfh

struct kcvfh, 676 bytes @0

struct kcvfhbfh, 20 bytes @0

ub1 type_kcbh @0 0x0b

ub1 frmt_kcbh @1 0xa2

ub1 spare1_kcbh @2 0x00

ub1 spare2_kcbh @3 0x00

ub4 rdba_kcbh @4 0x00c00001

ub4 bas_kcbh @8 0x00000000

ub2 wrp_kcbh @12 0x0000

ub1 seq_kcbh @14 0x01

ub1 flg_kcbh @15 0x04 (KCBHFCKV)

ub2 chkval_kcbh @16 0x4247

ub2 spare3_kcbh @18 0x0000

struct kcvfhhdr, 76 bytes @20

ub4 kccfhswv @20 0x00000000

ub4 kccfhcvn @24 0x0a200500

ub4 kccfhdbi @28 0x5d6443b0

text kccfhdbn[0] @32 D

text kccfhdbn[1] @33 B

text kccfhdbn[2] @34

text kccfhdbn[3] @35

text kccfhdbn[4] @36

text kccfhdbn[5] @37

text kccfhdbn[6] @38

text kccfhdbn[7] @39

ub4 kccfhcsq @40 0x000000f1

ub4 kccfhfsz @44 0x00005000

s_blkz kccfhbsz @48 0x00

ub2 kccfhfno @52 0x0003

ub2 kccfhtyp @54 0x0003

ub4 kccfhacid @56 0x00000000

ub4 kccfhcks @60 0x00000000

text kccfhtag[0] @64

text kccfhtag[1] @65

text kccfhtag[2] @66

text kccfhtag[3] @67

text kccfhtag[4] @68

text kccfhtag[5] @69

text kccfhtag[6] @70

text kccfhtag[7] @71

text kccfhtag[8] @72

text kccfhtag[9] @73

text kccfhtag[10] @74

text kccfhtag[11] @75

text kccfhtag[12] @76

text kccfhtag[13] @77

text kccfhtag[14] @78

text kccfhtag[15] @79

text kccfhtag[16] @80

text kccfhtag[17] @81

text kccfhtag[18] @82

text kccfhtag[19] @83

text kccfhtag[20] @84

text kccfhtag[21] @85

text kccfhtag[22] @86

text kccfhtag[23] @87

text kccfhtag[24] @88

text kccfhtag[25] @89

text kccfhtag[26] @90

text kccfhtag[27] @91

text kccfhtag[28] @92

text kccfhtag[29] @93

text kccfhtag[30] @94

text kccfhtag[31] @95

ub4 kcvfhrdb @96 0x00000000

struct kcvfhcrs, 8 bytes @100

ub4 kscnbas @100 0x00001512

ub2 kscnwrp @104 0x0000

ub4 kcvfhcrt @108 0x2fdd5c6d

ub4 kcvfhrlc @112 0x2fdd5c30

struct kcvfhrls, 8 bytes @116

ub4 kscnbas @116 0x00000001

ub2 kscnwrp @120 0x0000

ub4 kcvfhbti @124 0x00000000

struct kcvfhbsc, 8 bytes @128

ub4 kscnbas @128 0x00000000

ub2 kscnwrp @132 0x0000

ub2 kcvfhbth @136 0x0000

ub2 kcvfhsta @138 0x0000 (NONE)

struct kcvfhckp, 36 bytes @484

struct kcvcpscn, 8 bytes @484

ub4 kscnbas @484 0x00053075

ub2 kscnwrp @488 0x0000

ub4 kcvcptim @492 0x2fdf17e7

ub2 kcvcpthr @496 0x0001

union u, 12 bytes @500

struct kcvcprba, 12 bytes @500

ub4 kcrbaseq @500 0x00000012

ub4 kcrbabno @504 0x0000ab14

ub2 kcrbabof @508 0x0010

ub1 kcvcpetb[0] @512 0x02

ub1 kcvcpetb[1] @513 0x00

ub1 kcvcpetb[2] @514 0x00

ub1 kcvcpetb[3] @515 0x00

ub1 kcvcpetb[4] @516 0x00

ub1 kcvcpetb[5] @517 0x00

ub1 kcvcpetb[6] @518 0x00

ub1 kcvcpetb[7] @519 0x00

ub4 kcvfhcpc @140 0x00000028

ub4 kcvfhrts @144 0x2fdf1593

ub4 kcvfhccc @148 0x00000027

struct kcvfhbcp, 36 bytes @152

struct kcvcpscn, 8 bytes @152

ub4 kscnbas @152 0x00000000

ub2 kscnwrp @156 0x0000

ub4 kcvcptim @160 0x00000000

ub2 kcvcpthr @164 0x0000

union u, 12 bytes @168

struct kcvcprba, 12 bytes @168

ub4 kcrbaseq @168 0x00000000

ub4 kcrbabno @172 0x00000000

ub2 kcrbabof @176 0x0000

ub1 kcvcpetb[0] @180 0x00

ub1 kcvcpetb[1] @181 0x00

ub1 kcvcpetb[2] @182 0x00

ub1 kcvcpetb[3] @183 0x00

ub1 kcvcpetb[4] @184 0x00

ub1 kcvcpetb[5] @185 0x00

ub1 kcvcpetb[6] @186 0x00

ub1 kcvcpetb[7] @187 0x00

ub4 kcvfhbhz @312 0x00000000

struct kcvfhxcd, 16 bytes @316

ub4 space_kcvmxcd[0] @316 0x00000000

ub4 space_kcvmxcd[1] @320 0x00000000

ub4 space_kcvmxcd[2] @324 0x00000000

ub4 space_kcvmxcd[3] @328 0x00000000

word kcvfhtsn @332 2

ub2 kcvfhtln @336 0x0006

text kcvfhtnm[0] @338 S

text kcvfhtnm[1] @339 Y

text kcvfhtnm[2] @340 S

text kcvfhtnm[3] @341 A

text kcvfhtnm[4] @342 U

text kcvfhtnm[5] @343 X

text kcvfhtnm[6] @344

text kcvfhtnm[7] @345

text kcvfhtnm[8] @346

text kcvfhtnm[9] @347

text kcvfhtnm[10] @348

text kcvfhtnm[11] @349

text kcvfhtnm[12] @350

text kcvfhtnm[13] @351

text kcvfhtnm[14] @352

text kcvfhtnm[15] @353

text kcvfhtnm[16] @354

text kcvfhtnm[17] @355

text kcvfhtnm[18] @356

text kcvfhtnm[19] @357

text kcvfhtnm[20] @358

text kcvfhtnm[21] @359

text kcvfhtnm[22] @360

text kcvfhtnm[23] @361

text kcvfhtnm[24] @362

text kcvfhtnm[25] @363

text kcvfhtnm[26] @364

text kcvfhtnm[27] @365

text kcvfhtnm[28] @366

text kcvfhtnm[29] @367

ub4 kcvfhrfn @368 0x00000003

struct kcvfhrfs, 8 bytes @372

ub4 kscnbas @372 0x00000000

ub2 kscnwrp @376 0x0000

ub4 kcvfhrft @380 0x00000000

struct kcvfhafs, 8 bytes @384

ub4 kscnbas @384 0x00000000

ub2 kscnwrp @388 0x0000

ub4 kcvfhbbc @392 0x00000000

ub4 kcvfhncb @396 0x00000000

ub4 kcvfhmcb @400 0x00000000

ub4 kcvfhlcb @404 0x00000000

ub4 kcvfhbcs @408 0x00000000

ub2 kcvfhofb @412 0x0000

ub2 kcvfhnfb @414 0x0000

ub4 kcvfhprc @416 0x00000000

struct kcvfhprs, 8 bytes @420

ub4 kscnbas @420 0x00000000

ub2 kscnwrp @424 0x0000

struct kcvfhprfs, 8 bytes @428

ub4 kscnbas @428 0x00000000

ub2 kscnwrp @432 0x0000

ub4 kcvfhtrt @444 0x00000000

本段總結：

在本段實驗中,我們從File 3(SYSAUX)中拷貝了File Header,用於覆蓋File 1的File Header,而從複寫後的File 1 Block 1中,我們可以看到SYSAUX的字樣,這也正是File 3的表空間名稱,這也是後續需要修改的內容之一。

以下部分將詳細描述需要修改的內容，以及修改的過程及命令：

【三、修復頭塊資料】

1、Relative Data Block Address(相對檔案塊地址)

[ ub4 rdba_kcbh @4 0x00c00001 ]

此部分表示相對檔案塊地址,即本塊(File 1 Block 1)的地址。共32位,前10位為檔案號，後22位為塊號。

原資料：00c00001，而本次模擬環境是Linux，是小位元組序平臺，我們需要做位元組調換，調換後的資料為0100c000，而這部分內容也可以在dump過程中顯示出來，轉化為二進位制就是0000 0000 11 00 0000 0000 0000 0000 0001，前10位為檔案號，即3，後22號為塊號，即1。

新資料：通過反向推理，File 1 Block 1，即為0000 0000 01 00 0000 0000 0000 0000 0001，轉化為16進製為00400001，調換位元組序之後為01004000。

BBED Command :

set file 1 block 1 offset 4

dump

modify /x 01004000

sum apply

2、File Size(檔案大小)

[ ub4 kccfhfsz @44 0x00005000 ]

此部分修改檔案大小，此部分可以從v$datafile.blocks查詢出來，下面提出令一種方法，從系統檔案大小推算出Oracle檔案大小

原資料：5000，轉化為10進位制即為20480，這也是File 3的Block Number，而當前資料庫Block Size為8192，故此可以計算出Oracle檔案大小為20480*8192=167772160，而在作業系統中，可以看到sysaux檔案的大小為167780352，167780352-167772160=8192，剛還相差一個Block，也就是說，在Oracle計算檔案大小的時候，是不包括File Header的，這也就是為什麼Oracle的File Size比系統中的File Size少一個Block Size的原因。

新資料，同樣通過反向推理，我們從系統中的File 1檔案的大小推匯出其資料庫檔案大小，進一步推匯出其調換位元組序之後的16進位制資料位9600。

BBED Command :

set file 1 block 1 offset 44

dump

modify /x 00960000

sum apply

3、File Number(絕對檔案號)

[ ub2 kccfhfno @52 0x0003 ]

0003表示3號檔案，即SYSAUX檔案號為3，而SYSTEM檔案號為1，故此改為0001

BBED Command :

set file 1 block 1 offset 52

dump

modify /x 0100

sum apply

4、Root Data Block(Root塊地址)

[ ub4 kcvfhrdb @96 0x00000000 ]

Root塊地址也就是Oracle資料庫中bootstrap$物件的地址，在10g環境中，BootStrap$物件位於1號檔案377塊上，這是一個固定的位置。

00000000 全0表示0號檔案0號塊，也就說該檔案上不存在BootStrap$物件

File 1 Block 377參照第一步中的地址結構，我們可以得到其調換位元組序之後的16進位制資料位79014000。

BBED Command :

set file 1 block 1 offset 96

dump

modify /x 79014000

sum apply

5、File Create SCN(檔案建立SCN)

[ struct kcvfhcrs, 8 bytes @100 ]

[ ub4 kscnbas @100 0x00001512 ]

[ ub2 kscnwrp @104 0x0000 ]

從v$datafile檔案中獲取，其查詢SQL如下：

COL NAME FOR A66
SELECT FILE#,NAME,CREATION_CHANGE# FROM V$DATAFILE;

其中1512轉換成10進製為5394，即為SYSAUX File3的Create SCN。而SYSTEM File1的Create SCN為11，即B，前面補0，即0000 000B，轉換位元組序，即0B00 0000。

BBED Command :

set file 1 block 1 offset 100

dump

modify /x 0b00

sum apply

6、File Create Time(檔案建立時間)

[ ub4 kcvfhcrt @108 0x2fdd5c6d ]

從v$datafile檔案中獲取，其查詢SQL如下：

COL NAME FOR A66
SELECT FILE#,NAME,TO_CHAR(CREATION_TIME,'YYYY-MM-DD HH24:MI:SS') CREATION_TIME_D,
(TO_CHAR(CREATION_TIME,'YYYY')-1988)*12*31*24*3600
+(TO_CHAR(CREATION_TIME,'MM')-1)*31*24*3600
+(TO_CHAR(CREATION_TIME,'DD')-1)*24*3600
+TO_CHAR(CREATION_TIME,'HH24')*3600
+TO_CHAR(CREATION_TIME,'MI')*60
+TO_CHAR(CREATION_TIME,'SS') CREATION_TIME_N,
TS#,STATUS
FROM V$DATAFILE;
2fdd5c6d 轉換為10進製為 803036269，也即SYSAUX File3的Create Time的數值表示。SYSTEM File1的Create Time為803036246，轉化為16進製為2FDD5C56，轉換位元組序之後為565CDD2F。

BBED Command :

set file 1 block 1 offset 108

dump

modify /x 565cdd2f

sum apply

7、File Header Status(檔案頭狀態標誌)

[ ub2 kcvfhsta @138 0x0000 (NONE) ]

此處狀態0000，表明資料庫處於正常關閉狀態，對於File1檔案來說，該狀態的值為8192，轉為16進製為2000，轉換位元組序為0020

BBED Command :

set file 1 block 1 offset 138

dump

modify /x 0020

sum apply

8、Tablespace Number(表空間號)

[ word kcvfhtsn @332 2 ]

查詢得出SYSAUX的表空間號為2，而SYSTEM表空間號為0，故此修改為0

BBED Command :

set file 1 block 1 offset 332

dump

modify /x 00

sum apply

9、Tablespace Name(表空間名稱)

[ xt kcvfhtnm[0] @338 S ]

[ xt kcvfhtnm[1] @339 Y ]

[ xt kcvfhtnm[2] @340 S ]

[ xt kcvfhtnm[3] @341 A ]

[ xt kcvfhtnm[4] @342 U ]

[ xt kcvfhtnm[5] @343 X ]

此處需要修改AUX三個字元，修改為TEM，從314偏移位置開始的3個位元組為415558，從ASCII碼錶檢視，得出AUX，希望修改目標為TEM，其ASCII碼錶值為54454D

BBED Command :

set file 1 block 1 offset 341

dump

modify /x 54454d

sum apply

或者還有更為簡單的修改方式,直接修改如下:

BBED Command :

set file 1 block 1 offset 341

dump

modify /c TEM

sum apply

10、Relative File Number（相對檔案號）

[ ub4 kcvfhrfn @368 0x00000003 ]

3號檔案為SYSAUX File3，修改為SYSTEM FIle1，即1號檔案

BBED Command :

set file 1 block 1 offset 368

dump

modify /x 01

sum apply

本段總結:

本段實驗過程中,我們分10個步驟一步一步的修改完了虛假檔案頭中的虛假資料,這些資料也是資料庫啟動過程中的驗證資料,通過這10步的修改,資料庫一般就可以回歸正常狀態。

目前File1的File Header已經基本恢復正常了，但是由於我們無法獲取正確的File 1的on disk rba，故此在啟動過程中可能需要恢復資料庫或者檔案，以下我們會描述修改完成之後，如何啟動資料庫。

【四、啟動資料庫】

全部修改完畢之後，嘗試啟動資料庫：

18:35:36 IDLE > alter database open;

alter database open

ERROR at line 1:

ORA-01113: file 1 needs media recovery if it was restored from backup, or END BACKUP if it was not

ORA-01110: data file 1: '/oracle/oradata/DB/datafile/o1_mf_system_8fno677y_.dbf'

報錯ORA-01113: file 1 needs media recovery，報該錯誤，基本就已經迴歸正途了，由於我們已經無法得知SYSTEM File1正真的恢復起點，故此可直接recover後open資料庫

18:35:42 IDLE > recover datafile 1;

Media recovery complete.

18:35:59 IDLE > alter database open;

Database altered.

自此：資料庫正常啟動，且後臺告警日誌未出現任何類似ORA-600、7445等內部錯誤，恢復完成！

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System File1 File Header（資料庫System檔案1檔案頭）損壞情況的恢復

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