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Energie sparen

01.08.2007
Intels Analyse-Tool Powertop zeigt Ihnen, welche Stromfresser das Betriebssystem beherbergt. Mit diesem Wissen verlängern Sie die Laufzeit des Notebooks.

Betreiben Sie Windows und Linux parallel auf einem Notebook, fällt meist eines negativ auf: Unter Windows hält der Akku länger als unter Linux. In diesem Fall beginnt üblicherweise das Feintuning: Sie entladen Module für stromfressende Hardware, ändern ACPI-Einstellungen und verdunkeln das Display. Zunehmend widmen sich aber auch Kernel-Entwickler und Distributoren Ihrem Energieproblem: Dank neuer Kernel-Features senken Sie den Stromverbrauch Ihres Systems. Powertop [1] analysiert die Veränderungen.

Gewöhnlich fallen Prozessoren in einen Stromsparmodus, sobald der Benutzer tatenlos vor dem Gerät sitzt. Zumindest theoretisch – denn in den bisherigen Kerneln meldet sich die innere Uhr, der statische Timer Tick, rund tausend Mal pro Sekunde. Diesen Puls nutzt die CPU zur Zeitmessung; beim Nichtstun stört er allerdings und reißt sie aus dem Stromsparmodus.

Seit Kernel-Version 2.6.21 gibt es daher die Dynticks: Timer Ticks erfolgen nur dann, wenn der Kernel sie auch wirklich braucht. Nutzer von 64-Bit-Systemen dürfen sich ab Kernel 2.6.23 über dieses Feature freuen.

Powertop offenbart die Auswirkungen der Dynticks – und einiges mehr. Es zeigt in einer Konsole an, wie lange der Kernel statistisch im Energiesparmodus verharrt (Abbildung 1). Zudem verrät das Werkzeug, welche Softwarekomponenten den Kernel in seiner Ruhepause stören, und hilft dem Anwender beim Optimieren des Systems. Denn nicht nur Timer Ticks unterbrechen die Kernel-Siesta, auch wenig optimierte Softwarekomponenten – etwa Gksu – wecken den Kernel unnötig oft auf. Aber Vorsicht: Optimieren macht süchtig!

Abbildung 1: Powertop im Einsatz: Das Tool zeigt an, wie oft der Prozessor in den Energiesparmodus geht und welche Programme ihn aus dem Schlaf reißen.

Kernel-Panik

Für Einsteiger dürfte abschreckend wirken, dass man den Kernel 2.6.21 benötigt, um Powertop zu nutzen – andernfalls zeigt das Tool bestenfalls die C-States an und verschweigt den Energieverbrauch durch einzelne Systemkomponenten.

Es gibt allerdings bereits Distributionen, die den Kernel 2.6.21 mitbringen: Neben Debian "Sid" gehört das Debian-Derivat Sidux dazu – zwei eher experimentelle Linuxe. Open Suse 10.2 und Ubuntu 7.04 "Feisty Fawn" führen den Kernel bisher nicht als Update. Es bietet sich an, direkt einen eigenen, neuen Kernel zu kompilieren. Erscheint Ihnen der Aufwand zu hoch, warten Sie einfach auf Open Suse 10.3 bzw. Ubuntu 7.10 "Gutsy Gibbon" – sie bringen dann nicht nur einen neuen Kernel mit, sondern vermutlich auch Pakete für Powertop.

Entscheiden Sie sich für das Kompilieren eines brandneuen Kernels, erhalten Sie diesen über Kernel.org [2] oder benutzen Version 2.6.21.5 von der Heft-DVD. Ein Beispiel zeigt im Folgenden, wie Sie einen Kernel für Ubuntu kompilieren. Der Weg unterscheidet sich von Distribution zu Distribution ein wenig. Hilfe bieten ein LinuxUser-Artikel [3] und die Dokumentationen zu den einzelnen Distributionen (für Open Suse etwa [4]). Sie sollten aber wissen, was Sie tun: Im schlimmsten Fall startet Ihr System anschließend nicht mehr.

Kernel für Powertop

Die folgende Anleitung funktioniert für "Edgy Eft" und "Feisty Fawn". Sie folgt im Wesentlichen dem Wiki von Ubuntuusers.de [5].

Zunächst installieren Sie die Pakete build-essential, kernel-package, xmlto, libncursesw5-dev sowie libncurses5-dev. Dann laden Sie einen aktuellen Kernel mit der Endung tar.bz2 von Kernel.org [2] herunter oder kopieren die Version 2.6.21.5 von der Heft-DVD in ein Verzeichnis Ihrer Wahl.

Wechseln Sie dorthin und entpacken Sie den Kernel über sudo tar xvjf linux-2.6.21.5.tar.bz2 -C /usr/src, wobei Sie 2.6.21.5 gegebenenfalls durch die von Ihnen verwendete Kernel-Version ersetzen. Im Verzeichnis /usr/src und legen Sie einen symbolischen Link namens linux an, der auf das Verzeichnis mit dem entpackten neuen Kernel zeigt:

sudo ln -s /usr/src/linux-2.6.21.5 /usr/src/linux

Wechseln Sie nun nach linux. Der Kernel liest üblicherweise eine Konfigurationsdatei, um zu erfahren, welche Kernel-Optionen Sie nutzen wollen und welche nicht. Für den neuen Kernel verwenden am besten die Konfigurationsdatei des aktuellen Kernel, die Sie unter dem Präfix config-AktuellerKernel im Verzeichnis /boot finden. Das Kommando sudo cp /boot/config-AktuellerKernel .config kopiert die alte Konfiguration und legt sie als versteckte Datei im Verzeichnis /usr/src/linux ab – das Kommando ls -la zeigt sie nun dort an (Abbildung 2).

Abbildung 2: Sie kopieren die Konfigurationsdatei des alten Kernels in das Verzeichnis /usr/src/linux und bearbeiten die Kernel-Optionen später über die Datei .config.

Der neue Kernel bringt auch neue Konfigurationseinstellungen mit. Der Befehl sudo make oldconfig fragt, wie Sie mit jeder einzelnen neuen Option umgehen wollen. Am besten übernehmen Sie über [Eingabe] jeweils die vorgesehenen Standardwerte, die dann automatisch in der Datei .config landen. Diese bearbeiten Sie anschließend mit Root-Rechten, indem Sie – gemäß der FAQ von der Powertop-Seite [6] – verschiedene Kernel-Optionen aktivieren und deaktivieren. Welche das sind, beschreibt der Kasten "Kernel-Optionen" . Um etwa die Option CONFIG_NO_HZ einzuschalten, verwandeln Sie den Eintrag # CONFIG_NO_HZ is not set in CONFIG_NO_HZ=y (Abbildung 3). Umgekehrt funktioniert das auch – vergessen Sie beim Auskommentieren aber die Raute nicht.

Abbildung 3: In der Datei .config passen Sie vor dem Übersetzen des Kernels einige Optionen an.

Kernel-Optionen

Folgende Optionen sollten Sie laut FAQ in der neuen Konfigurationsdatei aktivieren:

  • CONFIG_NO_HZ
  • CONFIG_TIMER_STATS
  • CONFIG_HIGH_RES_TIMERS
  • CONFIG_HPET
  • CONFIG_CPU_FREQ_GOV_ONDEMAND
  • CONFIG_USB_SUSPEND
  • CONFIG_SND_AC97_POWER_SAVE

Diese Features sollten Sie hingegen ausschalten:

  • CONFIG_IRQBALANCE
  • CONFIG_ACPI_DEBUG

Nach dem Speichern der modifizierten .config-Datei, übersetzen Sie den Kernel mit dem Befehl

sudo make-kpkg --initrd --revision=i686ver1 binary

Er erzeugt DEB-Pakete, die Sie auf dem gewohnten Weg installieren und deinstallieren. Der Prozess zieht sich gewöhnlich in die Länge – auf langsamen Rechnern dauert er mitunter Stunden. Ein sudo make-kpkg clean räumt anschließend überflüssige Dateien aus dem Weg. Nun wechseln Sie in das darüber liegende Verzeichnis und installieren den neuen Kernel über sudo dpkg -i kernel-image-version.deb. Der Befehl aktualisiert zugleich den Boot-Manager Grub.

Erscheint nach einem Neustart die grafische Oberfläche nicht, ändern Sie in der Datei /etc/X11/xorg.conf unter Section "Device" den Eintrag nvidia zu nv oder fglrx zu ati und starten den Display-Manager neu (Abbildung 4). Der neue Kernel braucht nämlich wieder neue Treiber, um die 3D-Beschleunigung der Grafikkarten zu nutzen. Eventuell müssen Sie Module für WLAN- oder Grafikkarten von Hand nachkompilieren und Patches einspielen. Aber auch wenn der neu kompilierte Kernel nicht sämtliche Hardware unterstützt, erfahren Sie über ihn, welche Software besonders viel Energie abzapft. Sie notieren sich dann einfach die Delinquenten und optimieren diese anschließend unter dem alten Kernel.

Abbildung 4: Erscheint nach dem Neustart mit dem neuen Kernel die grafische Oberfläche nicht mehr, nehmen Sie eine kleine Änderung in der Datei /etc/X11/xorg.conf vor.

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