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