Documentation/debugging-via-ohci1394.txt

   1
   2   Using physical DMA provided by OHCI-1394 FireWire controllers for debugging
   3   ---------------------------------------------------------------------------
   4
   5 Introduction
   6 ------------
   7
   8 Basically all FireWire controllers which are in use today are compliant
   9 to the OHCI-1394 specification which defines the controller to be a PCI
  10 bus master which uses DMA to offload data transfers from the CPU and has
  11 a "Physical Response Unit" which executes specific requests by employing
  12 PCI-Bus master DMA after applying filters defined by the OHCI-1394 driver.
  13
  14 Once properly configured, remote machines can send these requests to
  15 ask the OHCI-1394 controller to perform read and write requests on
  16 physical system memory and, for read requests, send the result of
  17 the physical memory read back to the requester.
  18
  19 With that, it is possible to debug issues by reading interesting memory
  20 locations such as buffers like the printk buffer or the process table.
  21
  22 Retrieving a full system memory dump is also possible over the FireWire,
  23 using data transfer rates in the order of 10MB/s or more.
  24
  25 Memory access is currently limited to the low 4G of physical address
  26 space which can be a problem on IA64 machines where memory is located
  27 mostly above that limit, but it is rarely a problem on more common
  28 hardware such as hardware based on x86, x86-64 and PowerPC.
  29
  30 Together with a early initialization of the OHCI-1394 controller for debugging,
  31 this facility proved most useful for examining long debugs logs in the printk
  32 buffer on to debug early boot problems in areas like ACPI where the system
  33 fails to boot and other means for debugging (serial port) are either not
  34 available (notebooks) or too slow for extensive debug information (like ACPI).
  35
  36 Drivers
  37 -------
  38
  39 The ohci1394 driver in drivers/ieee1394 initializes the OHCI-1394 controllers
  40 to a working state and enables physical DMA by default for all remote nodes.
  41 This can be turned off by ohci1394's module parameter phys_dma=0.
  42
  43 The alternative firewire-ohci driver in drivers/firewire uses filtered physical
  44 DMA, hence is not yet suitable for remote debugging.
  45
  46 Because ohci1394 depends on the PCI enumeration to be completed, an
  47 initialization routine which runs pretty early (long before console_init()
  48 which makes the printk buffer appear on the console can be called) was written.
  49
  50 To activate it, enable CONFIG_PROVIDE_OHCI1394_DMA_INIT (Kernel hacking menu:
  51 Provide code for enabling DMA over FireWire early on boot) and pass the
  52 parameter "ohci1394_dma=early" to the recompiled kernel on boot.
  53
  54 Tools
  55 -----
  56
  57 firescope - Originally developed by Benjamin Herrenschmidt, Andi Kleen ported
  58 it from PowerPC to x86 and x86_64 and added functionality, firescope can now
  59 be used to view the printk buffer of a remote machine, even with live update.
  60
  61 Bernhard Kaindl enhanced firescope to support accessing 64-bit machines
  62 from 32-bit firescope and vice versa:
  63 - ftp://ftp.suse.de/private/bk/firewire/tools/firescope-0.2.2.tar.bz2
  64
  65 and he implemented fast system dump (alpha version - read README.txt):
  66 - ftp://ftp.suse.de/private/bk/firewire/tools/firedump-0.1.tar.bz2
  67
  68 There is also a gdb proxy for firewire which allows to use gdb to access
  69 data which can be referenced from symbols found by gdb in vmlinux:
  70 - ftp://ftp.suse.de/private/bk/firewire/tools/fireproxy-0.33.tar.bz2
  71
  72 The latest version of this gdb proxy (fireproxy-0.34) can communicate (not
  73 yet stable) with kgdb over an memory-based communication module (kgdbom).
  74
  75 Getting Started
  76 ---------------
  77
  78 The OHCI-1394 specification regulates that the OHCI-1394 controller must
  79 disable all physical DMA on each bus reset.
  80
  81 This means that if you want to debug an issue in a system state where
  82 interrupts are disabled and where no polling of the OHCI-1394 controller
  83 for bus resets takes place, you have to establish any FireWire cable
  84 connections and fully initialize all FireWire hardware __before__ the
  85 system enters such state.
  86
  87 Step-by-step instructions for using firescope with early OHCI initialization:
  88
  89 1) Verify that your hardware is supported:
  90
  91    Load the ohci1394 or the fw-ohci module and check your kernel logs.
  92    You should see a line similar to
  93
  94    ohci1394: fw-host0: OHCI-1394 1.1 (PCI): IRQ=[18]  MMIO=[fe9ff800-fe9fffff]
  95    ... Max Packet=[2048]  IR/IT contexts=[4/8]
  96
  97    when loading the driver. If you have no supported controller, many PCI,
  98    CardBus and even some Express cards which are fully compliant to OHCI-1394
  99    specification are available. If it requires no driver for Windows operating
 100    systems, it most likely is. Only specialized shops have cards which are not
 101    compliant, they are based on TI PCILynx chips and require drivers for Win-
 102    dows operating systems.
 103
 104 2) Establish a working FireWire cable connection:
 105
 106    Any FireWire cable, as long at it provides electrically and mechanically
 107    stable connection and has matching connectors (there are small 4-pin and
 108    large 6-pin FireWire ports) will do.
 109
 110    If an driver is running on both machines you should see a line like
 111
 112    ieee1394: Node added: ID:BUS[0-01:1023]  GUID[0090270001b84bba]
 113
 114    on both machines in the kernel log when the cable is plugged in
 115    and connects the two machines.
 116
 117 3) Test physical DMA using firescope:
 118
 119    On the debug host,
 120         - load the raw1394 module,
 121         - make sure that /dev/raw1394 is accessible,
 122    then start firescope:
 123
 124         $ firescope
 125         Port 0 (ohci1394) opened, 2 nodes detected
 126
 127         FireScope
 128         ---------
 129         Target : <unspecified>
 130         Gen    : 1
 131         [Ctrl-T] choose target
 132         [Ctrl-H] this menu
 133         [Ctrl-Q] quit
 134
 135     ------> Press Ctrl-T now, the output should be similar to:
 136
 137         2 nodes available, local node is: 0
 138          0: ffc0, uuid: 00000000 00000000 [LOCAL]
 139          1: ffc1, uuid: 00279000 ba4bb801
 140
 141    Besides the [LOCAL] node, it must show another node without error message.
 142
 143 4) Prepare for debugging with early OHCI-1394 initialization:
 144
 145    4.1) Kernel compilation and installation on debug target
 146
 147    Compile the kernel to be debugged with CONFIG_PROVIDE_OHCI1394_DMA_INIT
 148    (Kernel hacking: Provide code for enabling DMA over FireWire early on boot)
 149    enabled and install it on the machine to be debugged (debug target).
 150
 151    4.2) Transfer the System.map of the debugged kernel to the debug host
 152
 153    Copy the System.map of the kernel be debugged to the debug host (the host
 154    which is connected to the debugged machine over the FireWire cable).
 155
 156 5) Retrieving the printk buffer contents:
 157
 158    With the FireWire cable connected, the OHCI-1394 driver on the debugging
 159    host loaded, reboot the debugged machine, booting the kernel which has
 160    CONFIG_PROVIDE_OHCI1394_DMA_INIT enabled, with the option ohci1394_dma=early.
 161
 162    Then, on the debugging host, run firescope, for example by using -A:
 163
 164         firescope -A System.map-of-debug-target-kernel
 165
 166    Note: -A automatically attaches to the first non-local node. It only works
 167    reliably if only connected two machines are connected using FireWire.
 168
 169    After having attached to the debug target, press Ctrl-D to view the
 170    complete printk buffer or Ctrl-U to enter auto update mode and get an
 171    updated live view of recent kernel messages logged on the debug target.
 172
 173    Call "firescope -h" to get more information on firescope's options.
 174
 175 Notes
 176 -----
 177 Documentation and specifications: ftp://ftp.suse.de/private/bk/firewire/docs
 178
 179 FireWire is a trademark of Apple Inc. - for more information please refer to:
 180 http://en.wikipedia.org/wiki/FireWire