Oracle归档日志分析——LogMiner

日志分析技术概述：作为Oracle DBA，我们有时候需要追踪数据误删除或用户的恶意操作情况，此时我们不仅需要查出执行这些操作的数据库账号，还需要知道操作是由哪台客户端（IP地址等）发出的。针对这些问题，一个最有效实用而又低成本的方法就是分析Oracle数据库的日志文件。本文将就Oracle日志分析技术做深入探讨

一、如何分析即LogMiner解释
        从目前来看，分析Oracle日志的唯一方法就是使用Oracle公司提供的LogMiner来进行， Oracle数据库的所有更改都记录在日志中，但是原始的日志信息我们根本无法看懂，而LogMiner就是让我们看懂日志信息的工具。从这一点上看，它和tkprof差不多，一个是用来分析日志信息，一个则是格式化跟踪文件。通过对日志的分析我们可以实现下面的目的：
1、查明数据库的逻辑更改；
2、侦察并更正用户的误操作；
3、执行事后审计；
4、执行变化分析。
不仅如此，日志中记录的信息还包括：数据库的更改历史、更改类型（INSERT、UPDATE、DELETE、DDL等）、更改对应的SCN号、以及执行这些操作的用户信息等，LogMiner在分析日志时，将重构等价的SQL语句和UNDO语句（分别记录在V$LOGMNR_CONTENTS视图的SQL_REDO和SQL_UNDO中）。这里需要注意的是等价语句，而并非原始SQL语句，例如：我们最初执行的是“delete a where c1 <>'cyx';”，而LogMiner重构的是等价的6条DELETE语句。所以我们应该意识到V$LOGMNR_CONTENTS视图中显示的并非是原版的现实，从数据库角度来讲这是很容易理解的，它记录的是元操作，因为同样是“delete a where c1 <>'cyx';”语句，在不同的环境中，实际删除的记录数可能各不相同，因此记录这样的语句实际上并没有什么实际意义，LogMiner重构的是在实际情况下转化成元操作的多个单条语句。
另外由于Oracle重做日志中记录的并非原始的对象（如表以及其中的列）名称，而只是它们在Oracle数据库中的内部编号（对于表来说是它们在数据库中的对象ID，而对于表中的列来说，对应的则是该列在表中的排列序号：COL 1, COL 2 等），因此为了使LogMiner重构出的SQL语句易于识别，我们需要将这些编号转化成相应的名称，这就需要用到数据字典（也就说LogMiner本身是可以不用数据字典的，详见下面的分析过程），LogMiner利用DBMS_LOGMNR_D.BUILD()过程来提取数据字典信息。
LogMiner包含两个PL/SQL包和几个视图：
1、dbms_logmnr_d包，这个包只包括一个用于提取数据字典信息的过程，即dbms_logmnr_d.build()过程。
2、dbms_logmnr包，它有三个过程：
add_logfile(name varchar2, options number) - 用来添加/删除用于分析的日志文件；
start_logmnr(start_scn number, end_scn number, start_time number,end_time number, dictfilename varchar2, options number) - 用来开启日志分析，同时确定分析的时间/SCN窗口以及确认是否使用提取出来的数据字典信息。
end_logmnr() - 用来终止分析会话，它将回收LogMiner所占用的内存。

LogMiner相关的数据字典：
1、v$logmnr_dictionary，LogMiner可能使用的数据字典信息，因logmnr可以有多个字典文件，该视图用于显示这方面信息。
2、v$logmnr_parameters，当前LogMiner所设定的参数信息。
3、v$logmnr_logs，当前用于分析的日志列表。
4、v$logmnr_contents，日志分析结果。

二、Oracle9i LogMiner的增强：
1、支持更多数据/存储类型：链接/迁移行、CLUSTER表操作、DIRECT PATH插入以及DDL操作。在V$LOGMNR_CONTENTS的SQL_REDO中可以看到DDL操作的原句（CREATE USER除外，其中的密码将以加密的形式出现，而不是原始密码）。如果TX_AUDITING初始化参数设为TRUE，则所有操作的数据库账号将被记录。
2、提取和使用数据字典的选项：现在数据字典不仅可以提取到一个外部文件中，还可以直接提取到重做日志流中，它在日志流中提供了操作当时的数据字典快照，这样就可以实现离线分析。
3、允许对DML操作按事务进行分组：可以在START_LOGMNR()中设置COMMITTED_DATA_ONLY选项，实现对DML操作的分组，这样将按SCN的顺序返回已经提交的事务。
4、支持SCHEMA的变化：在数据库打开的状态下，如果使用了LogMiner的DDL_DICT_TRACKING选项，Oracle9i的LogMiner将自动对比最初的日志流和当前系统的数据字典，并返回正确的DDL语句，并且会自动侦察并标记当前数据字典和最初日志流之间的差别，这样即使最初日志流中所涉及的表已经被更改或者根本已经不存在，LogMiner同样会返回正确的DDL语句。
5、在日志中记录更多列信息的能力：例如对于UPDATE操作不仅会记录被更新行的情况，还可以捕捉更多前影信息。
6、支持基于数值的查询：Oracle9i LogMiner在支持原有基于元数据（操作、对象等）查询的基础上，开始支持基于实际涉及到的数据的查询。例如涉及一个工资表，现在我们可以很容易地查出员工工资由1000变成2000的原始更新语句，而在之前我们只能选出所有的更新语句。

三、Oracle8i/9i的日志分析过程
       LogMiner只要在实例起来的情况下都可以运行，LogMiner使用一个字典文件来实现Oracle内部对象名称的转换，如果没有这个字典文件，则直接显示内部对象编号，例如我们执行下面的语句：
   delete from "C"."A" where "C1" = ‘gototop’ and ROWID = 'AAABg1AAFAAABQaAAH';
   如果没有字典文件，LogMiner分析出来的结果将是：
   delete from "UNKNOWN"."OBJ# 6197" where "COL 1" = HEXTORAW('d6a7d4ae') and ROWID= 'AAABg1AAFAAABQaAAH';

       如果想要使用字典文件，数据库至少应该出于MOUNT状态。然后执行dbms_logmnr_d.build过程将数据字典信息提取到一个外部文件中。下面是具体分析步骤：
1、确认设置了初始化参数：

UTL_FILE_DIR，并确认Oracle对改目录拥有读写权限，然后启动实例。示例中UTL_FILE_DIR参数如下：

SQL> show parameter utl
NAME                         TYPE        VALUE
------------------------ ----------- ------------------------------
utl_file_dir                 string      /data6/cyx/logmnr

这个目录主要用于存放dbms_logmnr_d.build过程所产生的字典信息文件，如果不用这个，则可以不设，也就跳过下面一步。
2、生成字典信息文件：
exec dbms_logmnr_d.build(dictionary_filename =>'dic.ora',dictionary_location => 'e:\oradata\archive_log\');

其中dictionary_location指的是字典信息文件的存放位置,它必须完全匹配UTL_FILE_DIR的值，例如：假设UTL_FILE_DIR=/data6/cyx/logmnr/，则上面这条语句会出错，只因为UTL_FILE_DIR后面多了一个“/”，而在很多其它地方对这一“/”是不敏感的。
dictionary_filename指的是放于字典信息文件的名字，可以任意取。当然我们也可以不明确写出这两个选项，即写成：
exec dbms_logmnr_d.build('dic.ora','/data6/cyx/logmnr');

如果你第一步的参数没有设，而直接开始这一步，Oracle会报下面的错误：
ERROR at line 1:
ORA-01308: initialization parameter utl_file_dir is not set
ORA-06512: at "SYS.DBMS_LOGMNR_D", line 923
ORA-06512: at "SYS.DBMS_LOGMNR_D", line 1938
ORA-06512: at line 1

需要注意的是，在oracle817 for Windows版中会出现以下错误：
14:26:05 SQL> execute dbms_logmnr_d.build('oradict.ora','c:\oracle\admin\ora\log');
BEGIN dbms_logmnr_d.build('oradict.ora','c:\oracle\admin\ora\log'); END;

ERROR at line 1:
ORA-06532: Subscript. outside of limit
ORA-06512: at "SYS.DBMS_LOGMNR_D", line 793
ORA-06512: at line 1

解决办法：
编辑"$ORACLE_HOME/rdbms/admin/dbmslmd.sql"文件，把其中的
TYPE col_desc_array IS VARRAY(513) OF col_description;
改成：
TYPE col_desc_array IS VARRAY(700) OF col_description
保存文件，然后执行一遍这个脚本：
15:09:06 SQL> @c:\oracle\ora81\rdbms\admin\dbmslmd.sql
Package created.
Package body created.
No errors.
Grant succeeded.

然后重新编译DBMS_LOGMNR_D包：
15:09:51 SQL> alter package DBMS_LOGMNR_D compile body;
Package body altered.
之后重新执行dbms_logmnr_d.build即可：
15:10:06 SQL> execute dbms_logmnr_d.build('oradict.ora','c:\oracle\admin\ora\log');
PL/SQL procedure successfully completed.

3、添加需要分析的日志文件
SQL>

exec dbms_logmnr.add_logfile( logfilename=>'e:\oradata\archive_log\ARC00109.001', ptions=>dbms_logmnr.new);

PL/SQL procedure successfully completed.

这里的options选项有三个参数可以用：
NEW - 表示创建一个新的日志文件列表
ADDFILE - 表示向这个列表中添加日志文件，如下面的例子
REMOVEFILE - 和addfile相反。

SQL> exec dbms_logmnr.add_logfile( logfilename=>'
/data6/cyx/rac1arch/arch_2_86.arc', ptions=>dbms_logmnr.addfile);
PL/SQL procedure successfully completed.

4、当你添加了需要分析的日志文件后，我们就可以让LogMiner开始分析了：
SQL> exec dbms_logmnr.start_logmnr(dictfilename=>'e:\oradata\archive_log\dic.ora');
PL/SQL procedure successfully completed.

如果你没有使用字典信息文件（此时我们只需要启动实例就可以了），那么就不需要跟dictfilename参数：
SQL> exec dbms_logmnr.start_logmnr();
PL/SQL procedure successfully completed.

当然dbms_logmnr.start_logmnr()过程还有其它几个用于定义分析日志时间/SCN窗口的参数，它们分别是：STARTSCN / ENDSCN - 定义分析的起始/结束SCN号，
STARTTIME / ENDTIME - 定义分析的起始/结束时间。
例如下面的过程将只分析从 '2003-09-21 09:39:00'到'2003-09-21 09:45:00'这段时间的日志：
SQL> exec dbms_logmnr.start_logmnr(dictfilename=>'/data6/cyx/logmnr/dic.ora' , -
starttime => '2003-09-21 09:39:00',endtime => '2003-09-21 09:45:00');
PL/SQL procedure successfully completed.
上面过程第一行结尾的“-”表示转行，如果你在同一行，则不需要。我们可以看到有效日志的时间戳：
SQL> select distinct timestamp from v$logmnr_contents;
TIMESTAMP
-------------------
2003-09-21 09:40:02
2003-09-21 09:42:39

这里需要注意的是，因为我之前已经设置NLS_DATE_FORMAT环境变量，所以上面的日期可以直接按这个格式写就行了，如果你没有设，则需要使用to_date函数来转换一下。

SQL> !env|grep NLS
NLS_LANG=american_america.zhs16cgb231280
NLS_DATE_FORMAT=YYYY-MM-DD HH24:MI:SS
ORA_NLS33=/oracle/oracle9/app/oracle/product/9.2.0/ocommon/nls/admin/data
使用to_date的格式如下：
exec dbms_logmnr.start_logmnr(dictfilename=>'/data6/cyx/logmnr/dic.ora',-
starttime => to_date('2003-09-21 09:39:00','YYYY-MM-DD HH24:MI:SS'),-
endtime => to_date('2003-09-21 09:45:00','YYYY-MM-DD HH24:MI:SS'));

STARTSCN 和ENDSCN参数使用方法类似。

5、好了，在上面的过程执行结束之后，我们就可以通过访问与LogMiner相关的几个视图来提取我们需要的信息了。其中在v$logmnr_logs中可以看到我们当前分析的日志列表，如果数据库有两个实例（即OPS/RAC），在v$logmnr_logs中会有两个不同的THREAD_ID。
而真正的分析结果是放在v$logmnr_contents中，这里面有很多信息，我们可以根据需要追踪我们感兴趣的信息。后面我将单独列出来讲常见的追踪情形。

6、全部结束之后，我们可以执行dbms_logmnr.end_logmnr过程退出LogMiner分析过程，你也可以直接退出SQL*PLUS，它会自动终止。
四、分析v$logmnr_contents
1、追踪数据库结构变化情况，即DDL操作，如前所述，这个只有Oracle9i才支持：
SQL> select timestamp,sql_redo from v$logmnr_contents
where upper(sql_redo) like '%CREATE%';
TIMESTAMP
-------------------
SQL_REDO
-------------------------
2003-09-21 10:01:55
create table t (c1 number);

2、追踪用户误操作或恶意操作：
例如我们现实中有这样需求，有一次我们发现一位员工通过程序修改了业务数据库信息，把部分电话的收费类型改成免费了，现在就要求我们从数据库中查出到底是谁干的这件事？怎么查？LogMiner提供了我们分析日志文件的手段，其中v$logmnr_contents的SESSION_INFO列包含了下面的信息：

login_username=NEW_97
client_info= OS_username=oracle8 Machine_name=phoenix1
OS_terminal=ttyp3 OS_process_id=8004 OS_programname=sqlplus@phoenix1
(TNS V1-V3)

虽然其中信息已经很多了，但在我们的业务数据库中，程序是通过相同的login_username登录数据库的，这样单从上面的信息是很难判断的。
不过我们注意到，因为公司应用服务器不是每个人都有权限在上面写程序的，一般恶意程序都是直接通过他自己的PC连到数据库的，这就需要一个准确的定位。IP追踪是我们首先想到的，并且也满足我们的实际要求，因为公司内部IP地址分配是统一管理的，能追踪到IP地址我们就可以准确定位了。但从面的SESSION_INFO中我们并不能直接看到IP，不过我们还是有办法的，因为这个SESSION_INFO里面的内容其实是日志从V$SESSION视图里提取的，我们可以在生产数据库中创建一个追踪客户端IP地址的触发器：

create or replace trigger on_logon_trigger
after logon on database
begin
dbms_application_info.set_client_info(sys_context('userenv', 'ip_address'));
end;
/
   现在，我们就可以在V$SESSION视图的CLIENT_INFO列中看到新登录的客户端IP地址了。那么上面的提出的问题就可以迎刃而解了。假如被更新的表名为HMLX，我们就可以通过下面的SQL来找到所需信息：

SQL > select session_info ,sql_redo from v$logmnr_contents
2 where upper(operation) = 'UPDATE' and upper(sql_redo) like '%HMLX%'
3 /
SESSION_INFO
-----------------------------------------
SQL_REDO
-----------------------------------------
login_username=C client_info=10.16.98.26 OS_username=sz-xjs-chengyx Machine_name
=GDTEL\SZ-XJS-CHENGYX
update "C"."HMLX" set "NAME" = 'free' where "NAME" = 'ncn.cn' and ROWID = 'AAABhTAA
FAAABRaAAE'