Перевод: Экономия энергии в дистрибутивах Suse 11.1 - 22 Апреля 2010 - ï¿½ï¿½ï¿½ï¿½ï¿½ï¿½ï¿½ï¿½ï¿½ï¿½ï¿½ï¿½ ï¿½ï¿½ï¿½ï¿½

Двумя главными инструментами для увеличения продолжительности работы батареи в ноутбуках являются pm-utils и laptop-mode-tools. Основная работа в обеспечении энергосберегающего режима при работе от электросети осуществляется pm-utils

laptop-mode-tools содержит свою конфигурацию в /etc/laptop-mode/laptop-m>ode.conf и имеет множество возможных настроек влияющих на работу жесткого диска или файловой системы.

Что сделано

Уменьшение частоты процессора (CPU) (ACPI P-States) (усовершенствованный интерфейс управления конфигурированием и энергопотреблением, спецификация ACPI открытый стандарт, разработанный корпорациями Intel, Microsoft и Toshiba. Позволяет осуществлять полное управление энергопотреблением (с возможностью включения и отключения отдельных устройств) со стороны ОС, а не BIOS (BIOS имеет возможность только выключить устройство после заданного периода отсутствия активности, а ОС может с помощью ACPI как переходить в режим пониженного энергопотребления, так и включать нормальное энергопотребление). Кроме того, ACPI даёт возможность управлять энергопотреблением не только ноутбуков, но и настольных компьютеров и серверов. Поддерживается Windows 98/2000 и Windows NT 5.0))

Производительность (работа) CPU основывается (в соответствии со спецификацией ACPI) на изменении частоты ядра процессора т.е. сколько инструкций в секунду может выполнить CPU. Эта особенность широко известна как частотное масштабирование CPU (прим. Переводчика – речь идет об изменении частоты процессора). Примеры данной технологии представлены в образе Intel SpeedStep или AMD PowerNow. Современные ОС используют эти технологии для регулирования частоты на лету, увеличивая при высоких нагрузках, и уменьшая сразу же, когда в высокой производительности CPU нет необходимости.

Эти технологии используются в продуктах, основанных на SUSE (openSUSE 11.1, openSUSE Factory or SUSE Linux Enterprise Desktop/Server) по умолчанию. По умолчанию, регулятор изменения частоты CPU в ядре зовется «ondemand», и он занимается динамическим регулированием частоты. Что не требует ручного вмешательства.

Почему нет GUI (графического интерфейса) для управления энергопотреблением процессора (CPU)?

Из моего опыта, клиенты, фирмы – пользователи openSUSE часто ищут данные варианты выбора, т.к. они были представлены в прошлом. На первый взгляд это могло показаться ошибкой с нашей стороны.

Мы действительно хотим, чтоб наших пользователи осознали, что нет никакого смысла в выборе статичной частоты CPU, как, например, режим энергосбережения или же высокой производительности.

Использование режима энергосбережения с помощью регулятора не дает вам экономить энергию. Когда CPU ограничен самой низкой частотой, длительность выполнения задач увеличивается, что приводит к тому же потреблению энергии из-за увеличения длительности исполнения. Компоненты современных ноутбуков, например, CPU, оптимизированы к очень низкому энергопотреблению во время простоя. Так что главная задача – заставить систему быть в режиме простоя так долго, насколько это возможно/ большую часть времени. Когда какая то задача работает дольше, все остальные компоненты (дисплей, hdd, сетевое оборудование) так же не могут уйти в режим простоя (не использоваться) на протяжении того же времени, которое требуется для выполнения задачи.

При установке режима высокой производительности, пользователь даже и не заметит прироста. Современные CPU и регуляторы частот ядра CPU способны очень быстро менять частоты. Но если вы все время работаете на повышенных частотах, то система постоянно будет терять большое количество энергии во время простоя.

Все вышесказанное стало краеугольными причинами не внедрять GUI, за исключением сектора серверных решений. Не лучшее решение дать обычному пользователю инструмент управления чем-то, что будет похоже на «да, выбирая это – даст мне больше производительности или больше экономии» простым способом, без знания ими фоновой информации или всеобщего воздействия на систему. Вот почему мы решили убрать настройки частоты CPU из GUI. Очень продвинутые (опытные) пользователи могут сами менять частоту CPU используя утилиту cpufreq-utils из командной строки.

В конце концов, это не означает, что мы ничего не делаем в отношении управления питанием. Просто в настоящее время большая часть вещей сделаны динамическими. Когда определенный компонент простаивает, он потребляет настолько мало энергии, насколько это возможно. Если что-то необходимо выполнить, он заканчивает задачу так быстро, насколько это возможно, чтоб после опять уйти в режим сна. Широко распространенный слоган который описывает все стратегию – «Стремление к покою»

Исправление поврежденного userspace

В последние пару лет было много сделано для исправления приложений поврежденного userspace. В данном контексте bad userspace означает процессы/приложения, которые не имея необходимости загружает CPU без возможности отмены. Userspace – загружает CPU меньше, зачастую это означает, что CPU может уйти в режим простоя намного чаще, что в результате обеспечит меньшее потребление энергии. Конечно это непрекращающийся процесс. Виновные (попробуй подобрать другое слово, перевел в прямом значении) приложения в большей части могут быть обнаружены Powertop.

Грамотный планировщик многоядерных CPU

В ядре Линукса содержится грамотный планировщик многоядерных CPU

Размещение может быть изменено из userspace и выполнено с помощью pm-utils:

$ echo 1 > /sys/devices/system/cpu/s>ched_mc_power_savings

Дисплеи

Политика управления питанием дисплея осуществляется gnome-power-manager applet в среде GNOME или the power-devil в KDE4

Метод DPMS ((Display Power Management System) управление режимом энергосбережения монитора) используется для отключения монитора/дисплея после определенного времени простоя системы.

Яркость дисплея регулируется в соответствие с состоянием системы. При работе от батареи – яркость понижается, при работе от электросети – повышается.

Кроме того, gnome-power-manager гасит яркость дисплея после определенного времени простоя, и снова повышает яркость при работе пользователя.

Устройства хранения данных

SATA: Агрессивная Линия Управления Питанием (pm-utils)

SATA связывает диск, отправляя его в режим низкого потребления, когда нет IO. И автоматически пробуждается при появлении обращения. Это помогает сохранить примерно 1 Вт на каждый диск.

Время доступа к файлам (atime)

Как и с CPU, целью является как можно более редкое обращение к диску. Для его «консервации» файловые системы монтируются с опцией «relatime». Эта опция обновляет время последнего открытия файла «atime» только если прежнее время открытия раньше, чем время изменения «mtime» или время изменения «сtime» (в Unix-like системах каждый файл имеет 3 временных атрибута atime, mtime, и ctime). Про причины неиспользования опции «noatime» описано далее.

Режим портативного компьютера

При работе от батареи мы сделали несколько режимов работы ноутбука, используя скрытые возможности работы laptop-mode-tools. Для увеличения времени бездействия, ядро сохраняет информацию настолько долго, насколько это возможно, для предотвращения слишком частого раскручивания HDD. Тем не менее, параллельно возникает угроза потери информации. HDD, которые задействованы в работе настольных персональных компьютеров, чаще всего не предназначены для частого увеличения и уменьшения скорости вращения. Это может укоротить их срок службы. Та же угроза существует и в отношении HDD для мобильных компьютеров, однако, не в таком объеме. Чаще производители мобильных HDD создают их готовыми к частому переходу от спячки к пробуждению Наоборот, мобильные HDD не имеют потенциала к сохранению энергии в режиме ожидания или сна, чаще они уже оптимизированы для низкого энергопотребления.

Беспроводные сети

Когда был разработан стандарт беспроводной связи IEEE 802.11, группа разработчиков тогда же и задумалась о системе управления питанием. Представилось возможным отправлять чип беспроводной связи в режим сна. В настоящее время обеспечена поддержка чипов от Intel, таких как IWL 3945 и IWL4965

Первое, что необходимо знать – это то, что большая часть энергии расходуется во время передачи данных. Логичный вывод – сделать так, чтоб передача шла короткими мощными импульсами, так что присоединенные клиенты могут сразу уходить в режим сна, после получения информации. Таким образом клиенты находятся в двух состояниях. В одном – для передачи информации, а в другом – в состоянии сна. Клиенты периодически просыпаются, проверяют наличие предназначенной для них информации. По очереди, точки доступа (которые поддерживают) знают (видят) состояния всех подключенных клиентов, находятся ли они в режиме сна, или же они активны. Если есть пакет для определенного клиента и этот клиент в данный момент в активном состоянии, то данные пакеты немедленно доставляются. Если же клиент в режиме сна, пакеты сохраняются до тех пор, пока клиент не станет активным в следующий раз.

Можно сохранить до 2Вт! Регулировка из userspace может осуществляться вот этим:

$ echo 6 > \

/sys/bus/pci/drivers/iwl*>000*/power_level

В продуктах, основанных на SUSE Linux все делается автоматически с помощью pm-utils в момент перехода на питание от батареи (переход в автономный режим)

Звуковые карты

Звуковая карта может быть выключена (переведена в режим минимального потребления), если нет звукового воспроизведения. Это происходит после определенного времени простоя.

Экономия энергии: 0.5 Вт.

Временной интервал может быть установлен из userspace и автоматически устанавливается через pm-utils:

$ echo 10 > /sys/module/snd_hda_intel>parameters/power_save

Почему иногда возникает щелкающий шум в системе?

Выходя из режима минимального энергопотребления некоторое оборудование может производить щелкающий шум. Это может происходить в том числе и из-за подключения\ отключения разъема питания или непосредственно перед воспроизведением звука

Если вас этот шум сильно раздражает, его можно отключить:

$ echo SOUND_PM= > /etc/pm-utils/sound-pm

Что может быть сделано лучше

Управление питанием графического адаптера

Потенциал в этой области довольно велик. Однако, возможностей меньше.

Intel:

Для существующих чипов есть open source драйвера, например, Intel, эти чипы уже достаточно умны в отношении управления питанием. Здесь мало что можно сделать.

ATI:

fglrx: aticonfig экспортирует некоторую функциональность для регулирования режима управления питанием соответствующих графических адаптеров. Однако мы не делаем попытки использовать его (aticonfig), сомневаясь в необходимости.

radeonHD: Исходя из того факта, что драйвер довольно новый – еще нет поддержки функциональности управления питанием. Надеемся, что в будущем это будет исправлено.

NVIDIA: TODO

Описание принципа работы ‘noatime’ filesystem

При каждом доступе (в том числе чтении) к файлу в inode обновляется время последнего доступа к файлу, что требуется крайне редко. При использовании опции noatime это обновление производиться не будет, что заметно ускорит работу news-серверов, и, в особенности, прокси-сервера squid (т.к. он каждую секунду выполняет несколько обращений к файлам на чтение, каждое из которых без noatime вызывает операцию записи, то есть обновление информации о времени последнего доступа).)

При работе от батареи мы повторно монтируем файловую систему с опцией relatime. Как бы то ни было, это наиболее лучшая возможность для энергосбережения, опция noatime заставляет файловую систему никогда не писать время доступа, что позволяет дольше оставаться диску в режиме ожидания. Причина по которой мы не используем эту опцию состоит в том, что некоторым приложениям для корректной работы требуется сохранять время доступа. На деле, единственно известное мне приложение, которое использует эту опцию – почтовый клиент «mutt». Т.о. Если вы не используете «mutt», т.е. вы используете Эволюшн или нечто подобное, то вы можете использовать в своей системе опцию noatime. Вы можете сделать это использую соответствующую установку по адресу /etc/laptop-mode/laptop-m>ode.conf:

CONTROL_NOATIME=1

USE_RELATIME=0 # (по умолчанию в продуктах, основанных на SUSE – USE_RELATIME=1)

Инструменты режима портативного компьютера

К тому же, laptop-mode-tools содержит больше настроек, которые помогут сберечь энергию. Комментарии в /etc/laptop-mode/laptop-m>ode.conf должны содержать достаточные объяснения, но всеже необходимо иметь хотя бы начальные знания о управлении питанием дисков и файловых систем.

Управление питанием USB

Управление питанием USB пока не внедрено в систему как ее часть. Данная часть находится в разработке, в настоящее время. С этой технологией, активные USB устройства автоматически деактивируются, когда они неактивны. Хороший пример, когда эта технология имеет смысл – вэбкамера. Однако, данная технология не может быть автоматически установлена во все системы и устройства.

Чтобы активировать эту функцию, необходимо дописать /sys/bus/usb/devices/*/po>werlevel для каждого отдельно взятого USB устройства, например:

for dev in /sys/bus/usb/devices/*/po>werlevel; do

echo auto > $dev

done

В зависимости от используемого оборудования можно сэкономить около 2Вт.

Проводные сети (LAN)

С некоторыми сетевыми картами возможно снижение скорости канала во время малого трафика. Тем не менее, должно выполняться собственное динамическое регулирование.

Так же обратите внимание: нами не проводились испытания для выяснения – происходит ли вообще экономия энергии. Это очень сильно зависит от того, какое оборудование используется.

Для драйверов, которые используют расширение «ethtool», можно сделать следующее:

$ ethtool -c <наименование интерфейса> speed <скорость>

Пример:

ethtool -s eth0 speed 10

Лучший диспетчер устройств

Современные мобильные компьютеры обладают различными утилитами для bluetooth, WLAN oder WWAN. В автономной работе чаще всего имеет смысл в работе лишь одного устройства. Большая часть устройств, даже неиспользуемые, потребляют энергию. Чаще всего самой проблемной частью являются устройства Bluetooth. Они потребляют до 1 Вт энергии даже если вы ими не пользуетесь на протяжении нескольких часов. Так что, выключите их, используя Bluetooth апплет.

1.Aplet (от application) 1) приложение, аплет небольшая прикладная программа на языке Java, которая может быть встроена в HTML-страницы, передана из Сети вместе с документом как присоединение для его надлежащего представления у пользователя (например, «Календарь»).

Аплеты отличаются от полных Java-приложений тем, что имеют ограничения по доступу к определенным ресурсам локального компьютера (таким, как файлы, модемы и др.) и запрет коммуникаций с другими компьютерами в сети (кроме того, с которого данный аплет послан). Такие приложения конфигурируются под собственный набор свойств (например, принтеры, драйверы видео, звука и т.д.) attachments , browser , HTML , Java , sandbox , WWW

2. [прикладная] мини-программа, программка, утилита)

В будущем будет довольно удобно приспосабливать установку диспетчера устройств, которые будут зависеть от пользовательских настроек или даже динамически включаться\ отключаться когда в них есть\нет необходимости. Но это дело будущего.

Что еще не сделано

Прерывание CPU

Это может быть полезно для систем, которые имеют тенденции к перегревам, эта опция не для энергосбережения. Большинство оборудования (CPU) имеют хорошие датчики перегрева и начинает прерывать нагрузку (например, на CPU – пускают холостой ход, чтоб уменьшить нагрузку и соответственно температуру) при повышении температуры до определенного уровня.

Основная причина, почему операционная система (ядро\ userspace) не занимается прерываниями – оно не способствует энергосбережению. CPU просто пропускает несколько циклов, при этом не уменьшая своей частоты. Это замедляет систему, что в свою очередь означает увеличение времени работы задачи и занятости всей системы в целом. Не делайте этого сами.

Обсудить статью на форуме OrginalNews.ru

Источник: http://en.opensuse.org/Po>wersaving

Перевод выполнил: Иван Прохоренко.