Des Rechners Kern

Auch der Prozessor erweist sich als Stromfresser. Lange Zeit nahm die CPU unter Last und im Leerlauf die gleiche Leistung auf. Diesem Zustand wirken seit einigen Jahren die Stromspartechniken Powernow und Cool'n'Quiet von AMD sowie Speedstep von Intel entgegen. Dahinter stecken je nach CPU mehrere umschaltbare Kombinationen von Taktfrequenz und Prozessorspannung ("P-States") – welche davon Ihr PC unterstützt, zeigt Ihnen das Programm Powertop an, auf das wir später noch eingehen.

Distributionen mit aktuellem Kernel bringen diese Funktion sowohl auf Notebooks als auch auf Desktop-PCs ohne jeden Konfigurationsaufwand mit. Das Anpassen der Taktfrequenz, neuhochdeutsch: Frequency-Scaling, arbeitet unter Linux mit vielen auch älteren Prozessoren zusammen. Bei Leerlauf taktet der Linux-Kernel die CPU herunter, bei Last wieder herauf. Ondemand und Dynamisch nennen das die grafischen Stromsparapplets in Gnome und KDE (Abbildung 4).

Daneben können Sie den Rechner in die Modi Leistung (CPU taktet nicht herunter) und Energiesparen (CPU arbeitet immer auf niedrigstem Takt) schalten. Nicht immer erweist sich der letztgenannte Zustand als ideal, um Strom zu sparen. Das liegt wiederum am Prozessor, der bei hoher Last viel Energie verbraucht. Wechselt er bei Beanspruchung nicht in eine höhere Taktfrequenz, in der er die Arbeit schneller erledigen kann, bleibt er länger im Zustand hohen Energieverbrauchs. Die dynamische Taktung stellt hier die bessere Lösung dar: Die CPU erledigt die Aufgaben mit maximaler Geschwindigkeit und versinkt danach wieder in den Tiefschlaf.

Abbildung 4: Mit KPowersave stellen Sie mit zwei Mausklicks das Frequenzverhalten deS Prozessors ein.

Es gibt jedoch Übeltäter, die den Rechner in den stromsparenden Ruhepausen zwischen den produktiven Zuständen stören: Sie wecken den Prozessor – selbst im Leerlauf – mitunter mehrere hundert Mal pro Sekunde auf. Auch das kostet Energie. Bis Kernel 2.6.21 (respektive 2.6.23 bei der 64-Bit-Architektur) beteiligte sich der Kernel selbst durch den 1000-Hz-Takt des Timer-Interrupts am ständigen Aufwecken der CPU. Viele Userspace-Programme und Kernel-Module setzen darüberhinaus hochfrequente Timer ein, die beispielsweise regelmäßig Tastatureingaben abfragen.

Ausfindig machen Sie diese Ressourcenverschwender mit dem Programm Powertop [2], das auf jeder Linux-Distribution mit Kernel 2.6.21 oder höher arbeitet. Bei älteren Distributionen müssen Sie eventuell einen aktuellen Kernel selbst kompilieren ([3],[4]). Dann kopieren Sie das Powertop-Archiv von der Heft-DVD auf den Rechner und entpacken es. Haben Sie eine grundlegende Kompilierumgebung installiert, genügen wenige Kommandos, um Powertop zu übersetzen, einzuspielen und zu starten: Sie geben mit administrativen Rechten versehen die Befehlskette make && make install && powertop ein.

Powertop zeigt Ihnen die P-States und C-States der CPU an. Letztgenannte gibt es nur auf mobilen Prozessoren. Daneben sehen Sie, wieviel Zeit sich der Prozessor in den jeweiligen C-States verweilt, die für die Energieeffizienz maßgebend sind. Das Ziel: Die CPU bei Leerlauf zu über 90 Prozent der Zeit in denn zwei höchsten C-Zuständen zu halten. Powertop zeigt nicht nur an, wieviel Mal die CPU pro Sekunde aus dem Tiefschlaf aufwachen muss, sondern auch, welche Programme und Module dafür verantwortlich zeichnen. Um herauszufinden, welches handhabbare Stück Software sich hinter den kryptischen Bezeichnungen verbirgt, hilft Ihnen die Rubrik "Tipps & Tricks" zu Powertop auf der Stromspar-Webseite von Lesswatts [5].

Die Vorschlägen, die Powertop am unteren Fensterrand aufzeigt, können Sie mit einem Druck auf [U] sofort anwenden. Schon dadurch erhalten Sie ein deutlich optimiertes System. Damit der Computer beim nächsten Start sofort Strom spart, ohne erst Powertop starten zu müssen, tragen Sie die Befehle in die Datei /etc/rc.local ein (Abbildung 5).

Abbildung 5: Einträge in der Datei rc.local führt das System bei jedem Wechsel in ein Multiuser-Runlevel aus.

Dieses Skript arbeitet das System bei jedem Wechsel des Runlevels automatisch ab. Existiert diese Datei auf ihrer favorisierten Distribution nicht, legen Sie eine Datei mit Namen local an und füllen sie mit den gewünschten Stromsparbefehlen. Als root machen Sie die Datei mit wenigen Befehlen ausführbar, kopieren sie nach /etc/init.d und verlinken sie auf jedes Runlevel, in dem das Skript ausgeführt werden soll:

# chmod 755 local
# cp local /etc/init.d
# ln -s /etc/init.d/local /etc/rc3.d/S99local

Die letzte Zeile dieses Beispiels verknüpft das Skript local nur mit dem Runlevel 3, dem Standard-Runlevel der meisten Distributionen. Arbeiten Sie des öfteren in anderen Runlevels, müssen Sie weitere Links nach diesem Vorbild anlegen.

Um die leistungshungrige CPU zu entlasten, lohnt auch ein Blick auf prozessintensive Software. Entlasten Sie beispielsweise die Grafikkarte, indem Sie den 3D-Desktop und Erweiterungen wie Superkaramba oder die gDesklets abschalten. Auch die Suchagenten Strigi und Beagle belasten den Prozessor regelmäßig.

Unkommunikativ

Statt die Module, die den Prozessor regelmäßig aus dem Schlaf reißen, umständlich zu patchen, können Sie sie auch einfach entladen – freilich nur dann, wenn Sie sie nicht benötigen. Soll der Rechnern in nächster Zeit nicht kommunizieren, entladen Sie einfach die Module für Bluetooth, WLAN und Ethernet. Für Bluetooth prüfen Sie mit dem Befehl hciconfig, ob ein Bluetooth-Device aktiv ist. Danach stoppen Sie den Bluetooth-Daemon und entfernen das Modul mit Root-Rechten:

# /etc/init.d/bluetooth stop
# modprobe -r hci_usb

Ähnlich verhält es sich mit WLAN-Adaptern. Machen Sie das Modul für die drahtlose Verbindung mit lsmod ausfindig und stellen Sie mit iwconfig den Namen des zugehörigen Geräts fest. Mit den zwei folgenden Befehlen fahren Sie den Adapter herunter und entladen das Modul einer Intel WLAN-Karte 4965AGN:

# ifdown wlan0
# modprobe -r iwl4965

Sind Sie auf eine Funkverbindung angewiesen, nutzen Sie die Stromsparfunktionen des WLAN-Adapters. Für Karten, die als Treiber ipw2100 oder ipw2200 nutzen, aktivieren Sie das Feature mit dem Befehl

# iwpriv wlan0 set_power 7

Ob ihre Karte die Option set_power unterstützt, sehen Sie nach einem Aufruf von iwpriv ohne weitere Parameter. Neuere WLAN-Adapter, die den iwl3945- oder iwl4965-Treiber verwenden, versetzen Sie mit

# echo 5 > /sys/bus/pci/drivers/iwl4965/*/power_level

in einen Energiesparmodus; die Verbindung bleibt intakt. Der Wert nach echo steht für die Sparmodi: 1 spart am wenigsten, 5 am meisten, und 6 schaltet die Funktion ab. Auf dem Testsystem (Notebook Lenovo X61s) konnten wir mit diesen Sparmodi Einsparungen von rund 1,4 Watt respektive 10 Prozent erzielen.

Auf Notebooks lohnt es sich zudem, USB 1.1 abzuschalten. Eine USB-Maus oder andere USB-1.1-Geräte funktionieren danach nicht mehr, integrierte USB-2.0-Devices wie Touchpads oder Pointer arbeiten aber wie gewohnt weiter. Entladen Sie dazu das Modul uhci_hcd. Auf dem Testgerät senkte das den Gesamtverbrauch um weitere 10 Prozent und reduzierte zudem die Wärme-Entwicklung.

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