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[linux-2.6-microblaze.git] / Documentation / powerpc / hvcs.rst
1 ===============================================================
2 HVCS IBM "Hypervisor Virtual Console Server" Installation Guide
3 ===============================================================
4
5 for Linux Kernel 2.6.4+
6
7 Copyright (C) 2004 IBM Corporation
8
9 .. ===========================================================================
10 .. NOTE:Eight space tabs are the optimum editor setting for reading this file.
11 .. ===========================================================================
12
13
14 Author(s): Ryan S. Arnold <rsa@us.ibm.com>
15
16 Date Created: March, 02, 2004
17 Last Changed: August, 24, 2004
18
19 .. Table of contents:
20
21         1.  Driver Introduction:
22         2.  System Requirements
23         3.  Build Options:
24                 3.1  Built-in:
25                 3.2  Module:
26         4.  Installation:
27         5.  Connection:
28         6.  Disconnection:
29         7.  Configuration:
30         8.  Questions & Answers:
31         9.  Reporting Bugs:
32
33 1. Driver Introduction:
34 =======================
35
36 This is the device driver for the IBM Hypervisor Virtual Console Server,
37 "hvcs".  The IBM hvcs provides a tty driver interface to allow Linux user
38 space applications access to the system consoles of logically partitioned
39 operating systems (Linux and AIX) running on the same partitioned Power5
40 ppc64 system.  Physical hardware consoles per partition are not practical
41 on this hardware so system consoles are accessed by this driver using
42 firmware interfaces to virtual terminal devices.
43
44 2. System Requirements:
45 =======================
46
47 This device driver was written using 2.6.4 Linux kernel APIs and will only
48 build and run on kernels of this version or later.
49
50 This driver was written to operate solely on IBM Power5 ppc64 hardware
51 though some care was taken to abstract the architecture dependent firmware
52 calls from the driver code.
53
54 Sysfs must be mounted on the system so that the user can determine which
55 major and minor numbers are associated with each vty-server.  Directions
56 for sysfs mounting are outside the scope of this document.
57
58 3. Build Options:
59 =================
60
61 The hvcs driver registers itself as a tty driver.  The tty layer
62 dynamically allocates a block of major and minor numbers in a quantity
63 requested by the registering driver.  The hvcs driver asks the tty layer
64 for 64 of these major/minor numbers by default to use for hvcs device node
65 entries.
66
67 If the default number of device entries is adequate then this driver can be
68 built into the kernel.  If not, the default can be over-ridden by inserting
69 the driver as a module with insmod parameters.
70
71 3.1 Built-in:
72 -------------
73
74 The following menuconfig example demonstrates selecting to build this
75 driver into the kernel::
76
77         Device Drivers  --->
78                 Character devices  --->
79                         <*> IBM Hypervisor Virtual Console Server Support
80
81 Begin the kernel make process.
82
83 3.2 Module:
84 -----------
85
86 The following menuconfig example demonstrates selecting to build this
87 driver as a kernel module::
88
89         Device Drivers  --->
90                 Character devices  --->
91                         <M> IBM Hypervisor Virtual Console Server Support
92
93 The make process will build the following kernel modules:
94
95         - hvcs.ko
96         - hvcserver.ko
97
98 To insert the module with the default allocation execute the following
99 commands in the order they appear::
100
101         insmod hvcserver.ko
102         insmod hvcs.ko
103
104 The hvcserver module contains architecture specific firmware calls and must
105 be inserted first, otherwise the hvcs module will not find some of the
106 symbols it expects.
107
108 To override the default use an insmod parameter as follows (requesting 4
109 tty devices as an example)::
110
111         insmod hvcs.ko hvcs_parm_num_devs=4
112
113 There is a maximum number of dev entries that can be specified on insmod.
114 We think that 1024 is currently a decent maximum number of server adapters
115 to allow.  This can always be changed by modifying the constant in the
116 source file before building.
117
118 NOTE: The length of time it takes to insmod the driver seems to be related
119 to the number of tty interfaces the registering driver requests.
120
121 In order to remove the driver module execute the following command::
122
123         rmmod hvcs.ko
124
125 The recommended method for installing hvcs as a module is to use depmod to
126 build a current modules.dep file in /lib/modules/`uname -r` and then
127 execute::
128
129         modprobe hvcs hvcs_parm_num_devs=4
130
131 The modules.dep file indicates that hvcserver.ko needs to be inserted
132 before hvcs.ko and modprobe uses this file to smartly insert the modules in
133 the proper order.
134
135 The following modprobe command is used to remove hvcs and hvcserver in the
136 proper order::
137
138         modprobe -r hvcs
139
140 4. Installation:
141 ================
142
143 The tty layer creates sysfs entries which contain the major and minor
144 numbers allocated for the hvcs driver.  The following snippet of "tree"
145 output of the sysfs directory shows where these numbers are presented::
146
147         sys/
148         |-- *other sysfs base dirs*
149         |
150         |-- class
151         |   |-- *other classes of devices*
152         |   |
153         |   `-- tty
154         |       |-- *other tty devices*
155         |       |
156         |       |-- hvcs0
157         |       |   `-- dev
158         |       |-- hvcs1
159         |       |   `-- dev
160         |       |-- hvcs2
161         |       |   `-- dev
162         |       |-- hvcs3
163         |       |   `-- dev
164         |       |
165         |       |-- *other tty devices*
166         |
167         |-- *other sysfs base dirs*
168
169 For the above examples the following output is a result of cat'ing the
170 "dev" entry in the hvcs directory::
171
172         Pow5:/sys/class/tty/hvcs0/ # cat dev
173         254:0
174
175         Pow5:/sys/class/tty/hvcs1/ # cat dev
176         254:1
177
178         Pow5:/sys/class/tty/hvcs2/ # cat dev
179         254:2
180
181         Pow5:/sys/class/tty/hvcs3/ # cat dev
182         254:3
183
184 The output from reading the "dev" attribute is the char device major and
185 minor numbers that the tty layer has allocated for this driver's use.  Most
186 systems running hvcs will already have the device entries created or udev
187 will do it automatically.
188
189 Given the example output above, to manually create a /dev/hvcs* node entry
190 mknod can be used as follows::
191
192         mknod /dev/hvcs0 c 254 0
193         mknod /dev/hvcs1 c 254 1
194         mknod /dev/hvcs2 c 254 2
195         mknod /dev/hvcs3 c 254 3
196
197 Using mknod to manually create the device entries makes these device nodes
198 persistent.  Once created they will exist prior to the driver insmod.
199
200 Attempting to connect an application to /dev/hvcs* prior to insertion of
201 the hvcs module will result in an error message similar to the following::
202
203         "/dev/hvcs*: No such device".
204
205 NOTE: Just because there is a device node present doesn't mean that there
206 is a vty-server device configured for that node.
207
208 5. Connection
209 =============
210
211 Since this driver controls devices that provide a tty interface a user can
212 interact with the device node entries using any standard tty-interactive
213 method (e.g. "cat", "dd", "echo").  The intent of this driver however, is
214 to provide real time console interaction with a Linux partition's console,
215 which requires the use of applications that provide bi-directional,
216 interactive I/O with a tty device.
217
218 Applications (e.g. "minicom" and "screen") that act as terminal emulators
219 or perform terminal type control sequence conversion on the data being
220 passed through them are NOT acceptable for providing interactive console
221 I/O.  These programs often emulate antiquated terminal types (vt100 and
222 ANSI) and expect inbound data to take the form of one of these supported
223 terminal types but they either do not convert, or do not _adequately_
224 convert, outbound data into the terminal type of the terminal which invoked
225 them (though screen makes an attempt and can apparently be configured with
226 much termcap wrestling.)
227
228 For this reason kermit and cu are two of the recommended applications for
229 interacting with a Linux console via an hvcs device.  These programs simply
230 act as a conduit for data transfer to and from the tty device.  They do not
231 require inbound data to take the form of a particular terminal type, nor do
232 they cook outbound data to a particular terminal type.
233
234 In order to ensure proper functioning of console applications one must make
235 sure that once connected to a /dev/hvcs console that the console's $TERM
236 env variable is set to the exact terminal type of the terminal emulator
237 used to launch the interactive I/O application.  If one is using xterm and
238 kermit to connect to /dev/hvcs0 when the console prompt becomes available
239 one should "export TERM=xterm" on the console.  This tells ncurses
240 applications that are invoked from the console that they should output
241 control sequences that xterm can understand.
242
243 As a precautionary measure an hvcs user should always "exit" from their
244 session before disconnecting an application such as kermit from the device
245 node.  If this is not done, the next user to connect to the console will
246 continue using the previous user's logged in session which includes
247 using the $TERM variable that the previous user supplied.
248
249 Hotplug add and remove of vty-server adapters affects which /dev/hvcs* node
250 is used to connect to each vty-server adapter.  In order to determine which
251 vty-server adapter is associated with which /dev/hvcs* node a special sysfs
252 attribute has been added to each vty-server sysfs entry.  This entry is
253 called "index" and showing it reveals an integer that refers to the
254 /dev/hvcs* entry to use to connect to that device.  For instance cating the
255 index attribute of vty-server adapter 30000004 shows the following::
256
257         Pow5:/sys/bus/vio/drivers/hvcs/30000004 # cat index
258         2
259
260 This index of '2' means that in order to connect to vty-server adapter
261 30000004 the user should interact with /dev/hvcs2.
262
263 It should be noted that due to the system hotplug I/O capabilities of a
264 system the /dev/hvcs* entry that interacts with a particular vty-server
265 adapter is not guaranteed to remain the same across system reboots.  Look
266 in the Q & A section for more on this issue.
267
268 6. Disconnection
269 ================
270
271 As a security feature to prevent the delivery of stale data to an
272 unintended target the Power5 system firmware disables the fetching of data
273 and discards that data when a connection between a vty-server and a vty has
274 been severed.  As an example, when a vty-server is immediately disconnected
275 from a vty following output of data to the vty the vty adapter may not have
276 enough time between when it received the data interrupt and when the
277 connection was severed to fetch the data from firmware before the fetch is
278 disabled by firmware.
279
280 When hvcs is being used to serve consoles this behavior is not a huge issue
281 because the adapter stays connected for large amounts of time following
282 almost all data writes.  When hvcs is being used as a tty conduit to tunnel
283 data between two partitions [see Q & A below] this is a huge problem
284 because the standard Linux behavior when cat'ing or dd'ing data to a device
285 is to open the tty, send the data, and then close the tty.  If this driver
286 manually terminated vty-server connections on tty close this would close
287 the vty-server and vty connection before the target vty has had a chance to
288 fetch the data.
289
290 Additionally, disconnecting a vty-server and vty only on module removal or
291 adapter removal is impractical because other vty-servers in other
292 partitions may require the usage of the target vty at any time.
293
294 Due to this behavioral restriction disconnection of vty-servers from the
295 connected vty is a manual procedure using a write to a sysfs attribute
296 outlined below, on the other hand the initial vty-server connection to a
297 vty is established automatically by this driver.  Manual vty-server
298 connection is never required.
299
300 In order to terminate the connection between a vty-server and vty the
301 "vterm_state" sysfs attribute within each vty-server's sysfs entry is used.
302 Reading this attribute reveals the current connection state of the
303 vty-server adapter.  A zero means that the vty-server is not connected to a
304 vty.  A one indicates that a connection is active.
305
306 Writing a '0' (zero) to the vterm_state attribute will disconnect the VTERM
307 connection between the vty-server and target vty ONLY if the vterm_state
308 previously read '1'.  The write directive is ignored if the vterm_state
309 read '0' or if any value other than '0' was written to the vterm_state
310 attribute.  The following example will show the method used for verifying
311 the vty-server connection status and disconnecting a vty-server connection::
312
313         Pow5:/sys/bus/vio/drivers/hvcs/30000004 # cat vterm_state
314         1
315
316         Pow5:/sys/bus/vio/drivers/hvcs/30000004 # echo 0 > vterm_state
317
318         Pow5:/sys/bus/vio/drivers/hvcs/30000004 # cat vterm_state
319         0
320
321 All vty-server connections are automatically terminated when the device is
322 hotplug removed and when the module is removed.
323
324 7. Configuration
325 ================
326
327 Each vty-server has a sysfs entry in the /sys/devices/vio directory, which
328 is symlinked in several other sysfs tree directories, notably under the
329 hvcs driver entry, which looks like the following example::
330
331         Pow5:/sys/bus/vio/drivers/hvcs # ls
332         .  ..  30000003  30000004  rescan
333
334 By design, firmware notifies the hvcs driver of vty-server lifetimes and
335 partner vty removals but not the addition of partner vtys.  Since an HMC
336 Super Admin can add partner info dynamically we have provided the hvcs
337 driver sysfs directory with the "rescan" update attribute which will query
338 firmware and update the partner info for all the vty-servers that this
339 driver manages.  Writing a '1' to the attribute triggers the update.  An
340 explicit example follows:
341
342         Pow5:/sys/bus/vio/drivers/hvcs # echo 1 > rescan
343
344 Reading the attribute will indicate a state of '1' or '0'.  A one indicates
345 that an update is in process.  A zero indicates that an update has
346 completed or was never executed.
347
348 Vty-server entries in this directory are a 32 bit partition unique unit
349 address that is created by firmware.  An example vty-server sysfs entry
350 looks like the following::
351
352         Pow5:/sys/bus/vio/drivers/hvcs/30000004 # ls
353         .   current_vty   devspec       name          partner_vtys
354         ..  index         partner_clcs  vterm_state
355
356 Each entry is provided, by default with a "name" attribute.  Reading the
357 "name" attribute will reveal the device type as shown in the following
358 example::
359
360         Pow5:/sys/bus/vio/drivers/hvcs/30000003 # cat name
361         vty-server
362
363 Each entry is also provided, by default, with a "devspec" attribute which
364 reveals the full device specification when read, as shown in the following
365 example::
366
367         Pow5:/sys/bus/vio/drivers/hvcs/30000004 # cat devspec
368         /vdevice/vty-server@30000004
369
370 Each vty-server sysfs dir is provided with two read-only attributes that
371 provide lists of easily parsed partner vty data: "partner_vtys" and
372 "partner_clcs"::
373
374         Pow5:/sys/bus/vio/drivers/hvcs/30000004 # cat partner_vtys
375         30000000
376         30000001
377         30000002
378         30000000
379         30000000
380
381         Pow5:/sys/bus/vio/drivers/hvcs/30000004 # cat partner_clcs
382         U5112.428.103048A-V3-C0
383         U5112.428.103048A-V3-C2
384         U5112.428.103048A-V3-C3
385         U5112.428.103048A-V4-C0
386         U5112.428.103048A-V5-C0
387
388 Reading partner_vtys returns a list of partner vtys.  Vty unit address
389 numbering is only per-partition-unique so entries will frequently repeat.
390
391 Reading partner_clcs returns a list of "converged location codes" which are
392 composed of a system serial number followed by "-V*", where the '*' is the
393 target partition number, and "-C*", where the '*' is the slot of the
394 adapter.  The first vty partner corresponds to the first clc item, the
395 second vty partner to the second clc item, etc.
396
397 A vty-server can only be connected to a single vty at a time.  The entry,
398 "current_vty" prints the clc of the currently selected partner vty when
399 read.
400
401 The current_vty can be changed by writing a valid partner clc to the entry
402 as in the following example::
403
404         Pow5:/sys/bus/vio/drivers/hvcs/30000004 # echo U5112.428.10304
405         8A-V4-C0 > current_vty
406
407 Changing the current_vty when a vty-server is already connected to a vty
408 does not affect the current connection.  The change takes effect when the
409 currently open connection is freed.
410
411 Information on the "vterm_state" attribute was covered earlier on the
412 chapter entitled "disconnection".
413
414 8. Questions & Answers:
415 =======================
416
417 Q: What are the security concerns involving hvcs?
418
419 A: There are three main security concerns:
420
421         1. The creator of the /dev/hvcs* nodes has the ability to restrict
422         the access of the device entries to certain users or groups.  It
423         may be best to create a special hvcs group privilege for providing
424         access to system consoles.
425
426         2. To provide network security when grabbing the console it is
427         suggested that the user connect to the console hosting partition
428         using a secure method, such as SSH or sit at a hardware console.
429
430         3. Make sure to exit the user session when done with a console or
431         the next vty-server connection (which may be from another
432         partition) will experience the previously logged in session.
433
434 ---------------------------------------------------------------------------
435
436 Q: How do I multiplex a console that I grab through hvcs so that other
437 people can see it:
438
439 A: You can use "screen" to directly connect to the /dev/hvcs* device and
440 setup a session on your machine with the console group privileges.  As
441 pointed out earlier by default screen doesn't provide the termcap settings
442 for most terminal emulators to provide adequate character conversion from
443 term type "screen" to others.  This means that curses based programs may
444 not display properly in screen sessions.
445
446 ---------------------------------------------------------------------------
447
448 Q: Why are the colors all messed up?
449 Q: Why are the control characters acting strange or not working?
450 Q: Why is the console output all strange and unintelligible?
451
452 A: Please see the preceding section on "Connection" for a discussion of how
453 applications can affect the display of character control sequences.
454 Additionally, just because you logged into the console using and xterm
455 doesn't mean someone else didn't log into the console with the HMC console
456 (vt320) before you and leave the session logged in.  The best thing to do
457 is to export TERM to the terminal type of your terminal emulator when you
458 get the console.  Additionally make sure to "exit" the console before you
459 disconnect from the console.  This will ensure that the next user gets
460 their own TERM type set when they login.
461
462 ---------------------------------------------------------------------------
463
464 Q: When I try to CONNECT kermit to an hvcs device I get:
465 "Sorry, can't open connection: /dev/hvcs*"What is happening?
466
467 A: Some other Power5 console mechanism has a connection to the vty and
468 isn't giving it up.  You can try to force disconnect the consoles from the
469 HMC by right clicking on the partition and then selecting "close terminal".
470 Otherwise you have to hunt down the people who have console authority.  It
471 is possible that you already have the console open using another kermit
472 session and just forgot about it.  Please review the console options for
473 Power5 systems to determine the many ways a system console can be held.
474
475 OR
476
477 A: Another user may not have a connectivity method currently attached to a
478 /dev/hvcs device but the vterm_state may reveal that they still have the
479 vty-server connection established.  They need to free this using the method
480 outlined in the section on "Disconnection" in order for others to connect
481 to the target vty.
482
483 OR
484
485 A: The user profile you are using to execute kermit probably doesn't have
486 permissions to use the /dev/hvcs* device.
487
488 OR
489
490 A: You probably haven't inserted the hvcs.ko module yet but the /dev/hvcs*
491 entry still exists (on systems without udev).
492
493 OR
494
495 A: There is not a corresponding vty-server device that maps to an existing
496 /dev/hvcs* entry.
497
498 ---------------------------------------------------------------------------
499
500 Q: When I try to CONNECT kermit to an hvcs device I get:
501 "Sorry, write access to UUCP lockfile directory denied."
502
503 A: The /dev/hvcs* entry you have specified doesn't exist where you said it
504 does?  Maybe you haven't inserted the module (on systems with udev).
505
506 ---------------------------------------------------------------------------
507
508 Q: If I already have one Linux partition installed can I use hvcs on said
509 partition to provide the console for the install of a second Linux
510 partition?
511
512 A: Yes granted that your are connected to the /dev/hvcs* device using
513 kermit or cu or some other program that doesn't provide terminal emulation.
514
515 ---------------------------------------------------------------------------
516
517 Q: Can I connect to more than one partition's console at a time using this
518 driver?
519
520 A: Yes.  Of course this means that there must be more than one vty-server
521 configured for this partition and each must point to a disconnected vty.
522
523 ---------------------------------------------------------------------------
524
525 Q: Does the hvcs driver support dynamic (hotplug) addition of devices?
526
527 A: Yes, if you have dlpar and hotplug enabled for your system and it has
528 been built into the kernel the hvcs drivers is configured to dynamically
529 handle additions of new devices and removals of unused devices.
530
531 ---------------------------------------------------------------------------
532
533 Q: For some reason /dev/hvcs* doesn't map to the same vty-server adapter
534 after a reboot.  What happened?
535
536 A: Assignment of vty-server adapters to /dev/hvcs* entries is always done
537 in the order that the adapters are exposed.  Due to hotplug capabilities of
538 this driver assignment of hotplug added vty-servers may be in a different
539 order than how they would be exposed on module load.  Rebooting or
540 reloading the module after dynamic addition may result in the /dev/hvcs*
541 and vty-server coupling changing if a vty-server adapter was added in a
542 slot between two other vty-server adapters.  Refer to the section above
543 on how to determine which vty-server goes with which /dev/hvcs* node.
544 Hint; look at the sysfs "index" attribute for the vty-server.
545
546 ---------------------------------------------------------------------------
547
548 Q: Can I use /dev/hvcs* as a conduit to another partition and use a tty
549 device on that partition as the other end of the pipe?
550
551 A: Yes, on Power5 platforms the hvc_console driver provides a tty interface
552 for extra /dev/hvc* devices (where /dev/hvc0 is most likely the console).
553 In order to get a tty conduit working between the two partitions the HMC
554 Super Admin must create an additional "serial server" for the target
555 partition with the HMC gui which will show up as /dev/hvc* when the target
556 partition is rebooted.
557
558 The HMC Super Admin then creates an additional "serial client" for the
559 current partition and points this at the target partition's newly created
560 "serial server" adapter (remember the slot).  This shows up as an
561 additional /dev/hvcs* device.
562
563 Now a program on the target system can be configured to read or write to
564 /dev/hvc* and another program on the current partition can be configured to
565 read or write to /dev/hvcs*.  Now you have a tty conduit between two
566 partitions.
567
568 ---------------------------------------------------------------------------
569
570 9. Reporting Bugs:
571 ==================
572
573 The proper channel for reporting bugs is either through the Linux OS
574 distribution company that provided your OS or by posting issues to the
575 PowerPC development mailing list at:
576
577 linuxppc-dev@lists.ozlabs.org
578
579 This request is to provide a documented and searchable public exchange
580 of the problems and solutions surrounding this driver for the benefit of
581 all users.