Linux 4.15.6
[linux/fpc-iii.git] / Documentation / powerpc / firmware-assisted-dump.txt
blobbdd344aa18d91d94db4ed3537320dfd42bfe7523
2                    Firmware-Assisted Dump
3                    ------------------------
4                        July 2011
6 The goal of firmware-assisted dump is to enable the dump of
7 a crashed system, and to do so from a fully-reset system, and
8 to minimize the total elapsed time until the system is back
9 in production use.
11 - Firmware assisted dump (fadump) infrastructure is intended to replace
12   the existing phyp assisted dump.
13 - Fadump uses the same firmware interfaces and memory reservation model
14   as phyp assisted dump.
15 - Unlike phyp dump, fadump exports the memory dump through /proc/vmcore
16   in the ELF format in the same way as kdump. This helps us reuse the
17   kdump infrastructure for dump capture and filtering.
18 - Unlike phyp dump, userspace tool does not need to refer any sysfs
19   interface while reading /proc/vmcore.
20 - Unlike phyp dump, fadump allows user to release all the memory reserved
21   for dump, with a single operation of echo 1 > /sys/kernel/fadump_release_mem.
22 - Once enabled through kernel boot parameter, fadump can be
23   started/stopped through /sys/kernel/fadump_registered interface (see
24   sysfs files section below) and can be easily integrated with kdump
25   service start/stop init scripts.
27 Comparing with kdump or other strategies, firmware-assisted
28 dump offers several strong, practical advantages:
30 -- Unlike kdump, the system has been reset, and loaded
31    with a fresh copy of the kernel.  In particular,
32    PCI and I/O devices have been reinitialized and are
33    in a clean, consistent state.
34 -- Once the dump is copied out, the memory that held the dump
35    is immediately available to the running kernel. And therefore,
36    unlike kdump, fadump doesn't need a 2nd reboot to get back
37    the system to the production configuration.
39 The above can only be accomplished by coordination with,
40 and assistance from the Power firmware. The procedure is
41 as follows:
43 -- The first kernel registers the sections of memory with the
44    Power firmware for dump preservation during OS initialization.
45    These registered sections of memory are reserved by the first
46    kernel during early boot.
48 -- When a system crashes, the Power firmware will save
49    the low memory (boot memory of size larger of 5% of system RAM
50    or 256MB) of RAM to the previous registered region. It will
51    also save system registers, and hardware PTE's.
53    NOTE: The term 'boot memory' means size of the low memory chunk
54          that is required for a kernel to boot successfully when
55          booted with restricted memory. By default, the boot memory
56          size will be the larger of 5% of system RAM or 256MB.
57          Alternatively, user can also specify boot memory size
58          through boot parameter 'crashkernel=' which will override
59          the default calculated size. Use this option if default
60          boot memory size is not sufficient for second kernel to
61          boot successfully. For syntax of crashkernel= parameter,
62          refer to Documentation/kdump/kdump.txt. If any offset is
63          provided in crashkernel= parameter, it will be ignored
64          as fadump uses a predefined offset to reserve memory
65          for boot memory dump preservation in case of a crash.
67 -- After the low memory (boot memory) area has been saved, the
68    firmware will reset PCI and other hardware state.  It will
69    *not* clear the RAM. It will then launch the bootloader, as
70    normal.
72 -- The freshly booted kernel will notice that there is a new
73    node (ibm,dump-kernel) in the device tree, indicating that
74    there is crash data available from a previous boot. During
75    the early boot OS will reserve rest of the memory above
76    boot memory size effectively booting with restricted memory
77    size. This will make sure that the second kernel will not
78    touch any of the dump memory area.
80 -- User-space tools will read /proc/vmcore to obtain the contents
81    of memory, which holds the previous crashed kernel dump in ELF
82    format. The userspace tools may copy this info to disk, or
83    network, nas, san, iscsi, etc. as desired.
85 -- Once the userspace tool is done saving dump, it will echo
86    '1' to /sys/kernel/fadump_release_mem to release the reserved
87    memory back to general use, except the memory required for
88    next firmware-assisted dump registration.
90    e.g.
91      # echo 1 > /sys/kernel/fadump_release_mem
93 Please note that the firmware-assisted dump feature
94 is only available on Power6 and above systems with recent
95 firmware versions.
97 Implementation details:
98 ----------------------
100 During boot, a check is made to see if firmware supports
101 this feature on that particular machine. If it does, then
102 we check to see if an active dump is waiting for us. If yes
103 then everything but boot memory size of RAM is reserved during
104 early boot (See Fig. 2). This area is released once we finish
105 collecting the dump from user land scripts (e.g. kdump scripts)
106 that are run. If there is dump data, then the
107 /sys/kernel/fadump_release_mem file is created, and the reserved
108 memory is held.
110 If there is no waiting dump data, then only the memory required
111 to hold CPU state, HPTE region, boot memory dump and elfcore
112 header, is usually reserved at an offset greater than boot memory
113 size (see Fig. 1). This area is *not* released: this region will
114 be kept permanently reserved, so that it can act as a receptacle
115 for a copy of the boot memory content in addition to CPU state
116 and HPTE region, in the case a crash does occur.
118   o Memory Reservation during first kernel
120   Low memory                                         Top of memory
121   0      boot memory size                                       |
122   |           |                |<--Reserved dump area -->|      |
123   V           V                |   Permanent Reservation |      V
124   +-----------+----------/ /---+---+----+-----------+----+------+
125   |           |                |CPU|HPTE|  DUMP     |ELF |      |
126   +-----------+----------/ /---+---+----+-----------+----+------+
127         |                                           ^
128         |                                           |
129         \                                           /
130          -------------------------------------------
131           Boot memory content gets transferred to
132           reserved area by firmware at the time of
133           crash
134                    Fig. 1
136   o Memory Reservation during second kernel after crash
138   Low memory                                        Top of memory
139   0      boot memory size                                       |
140   |           |<------------- Reserved dump area ----------- -->|
141   V           V                                                 V
142   +-----------+----------/ /---+---+----+-----------+----+------+
143   |           |                |CPU|HPTE|  DUMP     |ELF |      |
144   +-----------+----------/ /---+---+----+-----------+----+------+
145         |                                              |
146         V                                              V
147    Used by second                                /proc/vmcore
148    kernel to boot
149                    Fig. 2
151 Currently the dump will be copied from /proc/vmcore to a
152 a new file upon user intervention. The dump data available through
153 /proc/vmcore will be in ELF format. Hence the existing kdump
154 infrastructure (kdump scripts) to save the dump works fine with
155 minor modifications.
157 The tools to examine the dump will be same as the ones
158 used for kdump.
160 How to enable firmware-assisted dump (fadump):
161 -------------------------------------
163 1. Set config option CONFIG_FA_DUMP=y and build kernel.
164 2. Boot into linux kernel with 'fadump=on' kernel cmdline option.
165 3. Optionally, user can also set 'crashkernel=' kernel cmdline
166    to specify size of the memory to reserve for boot memory dump
167    preservation.
169 NOTE: 1. 'fadump_reserve_mem=' parameter has been deprecated. Instead
170          use 'crashkernel=' to specify size of the memory to reserve
171          for boot memory dump preservation.
172       2. If firmware-assisted dump fails to reserve memory then it
173          will fallback to existing kdump mechanism if 'crashkernel='
174          option is set at kernel cmdline.
176 Sysfs/debugfs files:
177 ------------
179 Firmware-assisted dump feature uses sysfs file system to hold
180 the control files and debugfs file to display memory reserved region.
182 Here is the list of files under kernel sysfs:
184  /sys/kernel/fadump_enabled
186     This is used to display the fadump status.
187     0 = fadump is disabled
188     1 = fadump is enabled
190     This interface can be used by kdump init scripts to identify if
191     fadump is enabled in the kernel and act accordingly.
193  /sys/kernel/fadump_registered
195     This is used to display the fadump registration status as well
196     as to control (start/stop) the fadump registration.
197     0 = fadump is not registered.
198     1 = fadump is registered and ready to handle system crash.
200     To register fadump echo 1 > /sys/kernel/fadump_registered and
201     echo 0 > /sys/kernel/fadump_registered for un-register and stop the
202     fadump. Once the fadump is un-registered, the system crash will not
203     be handled and vmcore will not be captured. This interface can be
204     easily integrated with kdump service start/stop.
206  /sys/kernel/fadump_release_mem
208     This file is available only when fadump is active during
209     second kernel. This is used to release the reserved memory
210     region that are held for saving crash dump. To release the
211     reserved memory echo 1 to it:
213     echo 1  > /sys/kernel/fadump_release_mem
215     After echo 1, the content of the /sys/kernel/debug/powerpc/fadump_region
216     file will change to reflect the new memory reservations.
218     The existing userspace tools (kdump infrastructure) can be easily
219     enhanced to use this interface to release the memory reserved for
220     dump and continue without 2nd reboot.
222 Here is the list of files under powerpc debugfs:
223 (Assuming debugfs is mounted on /sys/kernel/debug directory.)
225  /sys/kernel/debug/powerpc/fadump_region
227     This file shows the reserved memory regions if fadump is
228     enabled otherwise this file is empty. The output format
229     is:
230     <region>: [<start>-<end>] <reserved-size> bytes, Dumped: <dump-size>
232     e.g.
233     Contents when fadump is registered during first kernel
235     # cat /sys/kernel/debug/powerpc/fadump_region
236     CPU : [0x0000006ffb0000-0x0000006fff001f] 0x40020 bytes, Dumped: 0x0
237     HPTE: [0x0000006fff0020-0x0000006fff101f] 0x1000 bytes, Dumped: 0x0
238     DUMP: [0x0000006fff1020-0x0000007fff101f] 0x10000000 bytes, Dumped: 0x0
240     Contents when fadump is active during second kernel
242     # cat /sys/kernel/debug/powerpc/fadump_region
243     CPU : [0x0000006ffb0000-0x0000006fff001f] 0x40020 bytes, Dumped: 0x40020
244     HPTE: [0x0000006fff0020-0x0000006fff101f] 0x1000 bytes, Dumped: 0x1000
245     DUMP: [0x0000006fff1020-0x0000007fff101f] 0x10000000 bytes, Dumped: 0x10000000
246         : [0x00000010000000-0x0000006ffaffff] 0x5ffb0000 bytes, Dumped: 0x5ffb0000
248 NOTE: Please refer to Documentation/filesystems/debugfs.txt on
249       how to mount the debugfs filesystem.
252 TODO:
253 -----
254  o Need to come up with the better approach to find out more
255    accurate boot memory size that is required for a kernel to
256    boot successfully when booted with restricted memory.
257  o The fadump implementation introduces a fadump crash info structure
258    in the scratch area before the ELF core header. The idea of introducing
259    this structure is to pass some important crash info data to the second
260    kernel which will help second kernel to populate ELF core header with
261    correct data before it gets exported through /proc/vmcore. The current
262    design implementation does not address a possibility of introducing
263    additional fields (in future) to this structure without affecting
264    compatibility. Need to come up with the better approach to address this.
265    The possible approaches are:
266         1. Introduce version field for version tracking, bump up the version
267         whenever a new field is added to the structure in future. The version
268         field can be used to find out what fields are valid for the current
269         version of the structure.
270         2. Reserve the area of predefined size (say PAGE_SIZE) for this
271         structure and have unused area as reserved (initialized to zero)
272         for future field additions.
273    The advantage of approach 1 over 2 is we don't need to reserve extra space.
275 Author: Mahesh Salgaonkar <mahesh@linux.vnet.ibm.com>
276 This document is based on the original documentation written for phyp
277 assisted dump by Linas Vepstas and Manish Ahuja.