Настройка энергопотребления ThinkPad x220 в Ubuntu 11.10

Куратор темы на ixbt о ноутбуке ThinkPad x220 попросил написать меня статью об оптимизации потребления на ThinkPad x220, что я и сделал.
На мой взгляд статья получилась хорошей, но ixbt устроен так, что я не могу делать там обновления.
Поэтому я публикую ее в моем блоге. Здесь будут вноситься изменения, если таковые появятся.
А когда будет время поправлю структуру и ссылки в основной статье об экономии электричества в линуксе.

На все про все, если вы делаете это в первый раз, запаситесь примерно 2-мя часами.
Для компиляции ядра (раздел 2) нам потребуется интернет, желательно хороший.
Каждый раздел оптимизации не зависит от другого и может быть применен отдельно.

Установка и настройка pm-utils

1. Установить необходимые программы: apmd, pm-utils и т.п. $ sudo apt-get install apmd pm-utils hdparm libnotify-bin
2. Создадим скрип управления энергопотреблением: $ sudo gedit /usr/lib/pm-utils/power.d/99-savings.sh В появившемся окне редактора копипастим следующий текст

   ######################################################################################
   # A script to aggressively toggle power management between high 
   # performance and very low power consumption.
   # For more information on each of these options, see http://www.lesswatts.org
   # Last version script see http://axa-ru.blogspot.com/2012/01/thinkpad-x220-powersaving.html
   ################# Changes history ###################################################
   #VERSION=0.12   # 31.08.2010 Testing Ubuntu 10.04. Small changes for Wi-Fi control
   #VERSION=0.13   # 21.09.2010 Adding services control: 
                   #   evolution-alarm-notify, 
                   #   postfix, 
                   #   rsyslog
   #VERSION=0.2    # 23.07.2011 Modified for Ubintu 11.04 for Thinkpad x220 4290rw1
   #VERSION=0.23   # 27.07.2011 Added store value (Brightness, user, etc ) to /tmp/powersave.ini
                   #   Fix notify-send message
                   #   Added CPU core disabling. Disable cores not affected for power saving
   #VERSION=0.23.1 # 07.01.2012 Fix ethtool parameters in aLan procedure
                   #     
   #VERSION=0.23.2 # 07.01.2012 Fix aBrightness procedure
   VERSION=0.24    # 08.01.2012 Added start/stop conky monitor
   
   #
   # To install:
   #
   # sudo apt-get install apmd pm-utils expect hdparm libnotify-bin
   #
   # Save this file to /usr/lib/pm-utils/power.d/99-savings.sh
   # cd /usr/lib/pm-utils/power.d
   # sudo install 99-savings.sh /etc/pm/sleep.d
   # sudo install 99-savings.sh /etc/pm/power.d
   #
   
   INI_DIR=/tmp
   INI_FILE=powersave.ini
   INI=${INI_DIR}/${INI_FILE}
   
   aUsb()
   {
     #################################################
     ## USB Subsystem
     ##
     # 0.7-0.8 W
     case "$1" in
       false)  #ac_power
         for i in /sys/bus/usb/devices/*/power/control
         do
           echo "on" > $i
         done
         ;;
   
       true)  #batt_power
         for i in /sys/bus/usb/devices/*/power/control
         do
           echo "auto" > $i
         done
   
         for i in /sys/bus/usb/devices/*/power/autosuspend
         do
           echo 1 > $i
         done
   
         echo 1 > /sys/module/usbcore/parameters/autosuspend
         ;;
     esac
   }
   
   aSata()
   {
     case "$1" in
       false)  #ac_power
         # Set the SATA to max performance
         for i in /sys/class/scsi_host/host*/link_power_management_policy
         do
           echo max_performance > $i
         done
         ;;
   
       true)  #batt_power
         # Set SATA to minimum power
         # 0.7 W
         for i in /sys/class/scsi_host/host*/link_power_management_policy
         do
           echo min_power > $i
         done
         ;;
     esac
   }
   
   aPci()
   {
     case "$1" in
       false)  #ac_power
         for i in /sys/bus/pci/devices/*/power/control
         do
           echo on > $i
         done
         ;;
   
       true)  #batt_power
         for i in /sys/bus/pci/devices/*/power/control
         do
           echo auto > $i
         done
         ;;
     esac
   }
   
   aI2c()
   {
     case "$1" in
       false)  #ac_power
         for i in /sys/bus/i2c/devices/i2c-*/power/control
         do
           echo on > $i
         done
         ;;
   
       true)  #batt_power
         for i in /sys/bus/i2c/devices/i2c-*/power/control
         do
           echo auto > $i
         done
         ;;
     esac
   }
   
   aHdd()
   {
     case "$1" in
       false)  #ac_power
         # Set the drive to mostly stay awake.  Some may want to change -B 200
         # to -B 255 to avoid accumulating Load_Cycle_Counts
         # -S 240 => put in standby after 20 minutes idle
         # -B 200 => do not permit spindown
         # -M => not supported by my drive
         hdparm -B 200 -S 240 -M 254 /dev/sda
   
         # Remount ext3/4 filesystems so the journal commit only happens every 60
         # seconds.  By default this is 5 but, I prefer to reduce the disk
         # activity a bit.
         mount -o remount,commit=60,atime /
         ;;
   
       true)  #batt_power
         hdparm -B 1 -S 4 -M 128 /dev/sda
         mount -o remount,noatime,commit=600 /
   
         ;;
     esac
   }
   
   aSsd()
   {
   
   # add these commands in the /etc/rc.local
   #  echo deadline > /sys/block/sda/queue/scheduler
   #  echo 1 > /sys/block/sda/queue/iosched/fifo_batch
   #  sysctl -w vm.swappiness=1            # Strongly discourage swapping
   #  sysctl -w vm.vfs_cache_pressure=50   # Don't shrink the inode cache aggressively
     case "$1" in
       false)  #ac_power
         ;;
   
       true)  #batt_power
         ;;
     esac
   }
   
   aI915()
   {
     case "$1" in
       false)  #ac_power
         echo 0 > /sys/module/i915/parameters/powersave
         ;;
   
       true)  #batt_power
         echo 1 > /sys/module/i915/parameters/powersave
         ;;
     esac
   }
   
   aWlan()
   {
         # WiFi power savings.
     case "$1" in
       false)  #ac_power
         /sbin/iwconfig wlan0 power off txpower 14
         ;;
   
       true)  #batt_power
         /sbin/iwconfig wlan0 power on txpower 4
         ;;
     esac
   }
   
   aLan()
   {
     case "$1" in
       false)  #ac_power
         # set the ethernet max speed.
         ethtool -s eth0 speed 1000 duplex full autoneg on wol d
         ;;
       true)  #batt_power
         # set the ethernet power savings.
         # ~ 0.4 W
         ethtool -s eth0 speed 10 duplex half autoneg off wol d
         ;;
     esac
   }
   
   aCpu()
   {
     #################################################
     ## CPU
     ##
   
     case "$1" in
       false)  #ac_power
         for i in /sys/devices/system/cpu/cpu*/cpufreq/scaling_governor
         do
           echo performance > $i
         done
   
         # Enable All Core CPU
         for i in /sys/devices/system/cpu/cpu*/online
         do
           echo 1 > $i
         done
   
         # Set max freq 2.7 GHz
   #      for i in /sys/devices/system/cpu/cpu*/cpufreq/scaling_max_freq
   #      do
   #        echo 2701000 > $i
   #      done
   
         # Shedule Multitreading
         echo 0 > /sys/devices/system/cpu/sched_mc_power_savings
         ;;
   
       true)  #batt_power
         for i in /sys/devices/system/cpu/cpu*/cpufreq/scaling_governor
         do
           echo powersave > $i
         done
   
         # Set max freq 1 GHz
   #      for i in /sys/devices/system/cpu/cpu*/cpufreq/scaling_max_freq
   #      do
   #        echo 1000000 > $i
   #      done
   
   #      Disable cores not affected for power saving
   #      for i in /sys/devices/system/cpu/cpu*/online
   #      do
   #        echo 0 > $i
   #      done
   
         echo 1 > /sys/devices/system/cpu/sched_mc_power_savings
         ;;
     esac
   }
   
   aSnd()
   {
     case "$1" in
       false)  #ac_power
         echo 0 > /sys/module/snd_hda_intel/parameters/power_save
         ;;
   
       true)  #batt_power
         # Turn off sound card power savings
         # < 0.1 W
         echo 10 > /sys/module/snd_hda_intel/parameters/power_save
         ;;
     esac
   }
   
   aBt()
   {
     case "$1" in
       false)  #ac_power
         # Enable the bluetooth driver
         rfkill unblock bluetooth
         ;;
   
       true)  #batt_power
         # Remove the bluetooth driver
         # 0.3-0.4 W
         rfkill block bluetooth
         ;;
     esac
   }
   
   aDaemons()
   {
     #################################################
     ## demons, services
     ##
   
     case "$1" in
       false)  #ac_power
         # 1. Evolution alarm and integrations
         /usr/lib/evolution/2.32/evolution-alarm-notify &
         #/usr/lib/evolution/e-calendar-factory &
         #/usr/lib/evolution/e-addressbook-factory &
   
         # 2. Starting Sendmail server 
         #postfix start 
   
         # 3. Starting CouchDB & desktopcouch
         dbus-send --session --dest=org.desktopcouch.CouchDB --print-reply --type=method_call / org.desktopcouch.CouchDB.getPort
   
         # 4. Starting conky
         if [ ${CONKY_RUN} -eq 1 ]; then
           su $vUSER -c "/usr/bin/conky --display=:0 &"
         fi
         ;;
   
       true)  #batt_power
         # 1. Evolution alarm
         killall evolution-alarm-notify
         #killall e-calendar-factory
         #killall e-addressbook-factory
   
         # 2. Stopping Sendmail server 
         #postfix stop
   
         # 3. Stoping CouchDB & desktopcouch
         killall beam.smp
         killall desktopcouch-service
   
         # Stoping conky ~1W
         killall conky
         ;;
     esac
   }
   
   # < 0.1 W
   aWebcam()
   {
     case "$1" in
       false)  #ac_power
         # Enable the webcam driver
         modprobe uvcvideo
         ;;
   
       true)  #batt_power
         # Remove the webcam driver
         modprobe -r uvcvideo
         ;;
     esac
   }
   
   aMemory()
   {
     case "$1" in
       false)  #ac_power
         # Set kernel dirty page value back to default
         echo 10 > /proc/sys/vm/dirty_ratio
         echo 5 > /proc/sys/vm/dirty_background_ratio
   
         # Only wakeup every 60 seconds to see if we need to write dirty pages
         # By default this is every 5 seconds but, I prefer 60 to reduce disk
         # activity.
         echo 6000 > /proc/sys/vm/dirty_writeback_centisecs
         ;;
   
       true)  #batt_power
         # Reduce disk activity by waiting up to 10 minutes before doing writes
         echo 90 > /proc/sys/vm/dirty_ratio
         echo 1 > /proc/sys/vm/dirty_background_ratio
         echo 60000 > /proc/sys/vm/dirty_writeback_centisecs
         ;;
     esac
   }
   
   aBrightness()
   {
     case "$1" in
       false)  #ac_power
         # Setup maximum brigthness
         # Thinkpad x220, Ubuntu 11.04
         vBAT_BRI=$(cat /sys/class/backlight/acpi_video0/brightness)
         echo $vAC_BRI > /sys/class/backlight/acpi_video0/brightness
         ;;
   
       true)  #batt_power
         # Setup brigthness 30%
         vAC_BRI=$(cat /sys/class/backlight/acpi_video0/brightness)
         echo $vBAT_BRI > /sys/class/backlight/acpi_video0/brightness
         ;;
     esac
   }
   
   aMisk()
   {
     case "$1" in
       false)  #ac_power
         # Turn off the laptop mode disk optimization
         echo 0 > /proc/sys/vm/laptop_mode
         echo tsc > /sys/devices/system/clocksource/clocksource0/current_clocksource
   
         # enable logging
         service rsyslog start
   
         # ZiXEL nbg460n. Set maximum wifi speed
         if [ -f /etc/pm/802.11.bgn ]; then /etc/pm/802.11.bgn 1; fi
   
         # enable winbind
         if [ -f /etc/init.d/winbind ]; then  /etc/init.d/winbind start; fi
   
         # Powersave pci express
         echo performance > /sys/module/pcie_aspm/parameters/policy
         ;;
   
       true)  #batt_power
         # Set laptop disk write mode
         echo 5 > /proc/sys/vm/laptop_mode
         echo hpet > /sys/devices/system/clocksource/clocksource0/current_clocksource
         # disable logging
         service rsyslog stop
   
         # ZiXEL nbg460n. Set standard wifi speed
         if [ -f /etc/pm/802.11.bgn ]; then /etc/pm/802.11.bgn 0; fi
   
         # disable winbind
         if [ -f /etc/init.d/winbind ]; then  /etc/init.d/winbind stop ; fi
   
         echo powersave > /sys/module/pcie_aspm/parameters/policy
         ;;
     esac
   }
   
   aNotify()
   {
     case "$1" in
       false) #ac_power
         MSGH="AC" 
         MSGT="Maximum Performance Mode"
         MSGI="ac-adapter"
         ;;
       true)  #battery_power 
         MSGH="BATT" 
         MSGT="Battery Power Saving"
         MSGI="battery"
       ;;
     esac
   
     vUSER=`ps -C gnome-session -o user=` #find UID user who start gnome-session
     vPIDS=`pgrep -u $vUSER gnome-session` #find PID
     for PID in $vPIDS; do
       vDBUS_SESSION_BUS_ADDRESS=$(grep -z DBUS_SESSION_BUS_ADDRESS /proc/$PID/environ \
       | sed -e 's/DBUS_SESSION_BUS_ADDRESS=//')
       DBUS_SESSION_BUS_ADDRESS=$vDBUS_SESSION_BUS_ADDRESS DISPLAY=:0.0 sudo -u $vUSER notify-send "$MSGH" "$MSGT" -i "$MSGI"
     done
   }
   
   aLoadini()
   {
     if [ -e $INI ]; 
       then 
         echo "Restore Value"
         while read LINE
         do
           PARM=$(echo "$LINE" | awk '{print $1}')
           KEY=$(echo "$LINE" | awk '{print $2}')
           case $PARM in
             "AC_BRI")
               vAC_BRI=$KEY
               ;;
             "BAT_BRI")
               vBAT_BRI=$KEY
               ;;
             "USER")
               vUSER=$KEY
               ;;
             "PIDS")
               vPIDS=$KEY
               ;;
             "CONKY")
               CONKY_RUN=$KEY
               ;;
             "DBUS_SESSION_BUS_ADDRESS")
               vDBUS_SESSION_BUS_ADDRESS=$KEY
               ;;
           esac
           echo "$PARM $KEY"
         done < $INI
       else
         echo "Reset Value"
         # Conky is Running Check
         CONKY_RUN=$(ps -ef | grep -c /usr/bin/conky)
         ((CONKY_RUN-=1))
   
         vAC_BRI=15
         vBAT_BRI=8
         vUSER=""
         vPIDS=""
         vDBUS_SESSION_BUS_ADDRESS=""
     fi
   }
   
   aSaveini()
   {
     echo "AC_BRI $vAC_BRI" > $INI
     echo "BAT_BRI $vBAT_BRI" >> $INI
     echo "USER $vUSER" >> $INI
     echo "PIDS $vPIDS" >> $INI
     echo "CONKY $CONKY_RUN" >> $INI
     echo "DBUS_SESSION_BUS_ADDRESS $vDBUS_SESSION_BUS_ADDRESS" >> $INI
   }
   
   
   ##########################################################
   ## Apply settings
   ##
   aLoadini
   
   aCpu $1
   aUsb $1
   aI2c $1
   aSata $1
   aPci $1
   if [ $(hdparm -i /dev/sda | grep Model | awk '{print substr($2,1,3)}') = "SSD" ]; 
     then 
       aSsd $1
     else
       aHdd $1
   fi
   aI915 $1
   aWlan $1
   aLan $1
   aSnd $1
   aBt $1
   aWebcam $1
   aMemory $1
   aDaemons $1
   aBrightness $1
   aMisk $1
   aNotify $1
   
   aSaveini
   

   
   Сохраняем скрипт и закрываем редактор
3. Подключаем скрипт к событиям power и sleep $ cd /usr/lib/pm-utils/power.d $ sudo chmod 755 99-savings.sh $ sudo install 99-savings.sh /etc/pm/sleep.d $ sudo install 99-savings.sh /etc/pm/power.d
4. Проверяем
   Вытаскиваем провод источника питания и наблюдаем pop up сообщение, что компьютер перешел в режим сохранения энергии Вставяем провод источника питания и наблюдаем pop up сообщение, что компьютер перешел в режим максимального быстродействия



Компиляция и установка форка ядра 3.1.6-pf

1. Устанавливаем пакеты, необходимые для компиляции ядра $ sudo apt-get -y install fakeroot build-essential crash \ kexec-tools makedumpfile kernel-wedge git-core \ libncurses5 libncurses5-dev libelf-dev libdw-dev \ binutils-dev kernel-package libcloog-ppl0 $ sudo apt-get build-dep kernel-package linux-meta
2. Создадим рабочий каталог $ cd ~ $ mkdir kernel-pf $ cd kernel-pf
3. Загрузим и разархивируем исходники ядра и патча форка. $ wget http://www.kernel.org/pub/linux/kernel/v3.x/linux-3.1.tar.bz2 $ tar xjvf linux-3.1.tar.bz2 $ wget http://pf.natalenko.name/sources/3.1/patch-3.1.6-pf.bz2 $ bzip2 -d patch-3.1.6-pf.bz2
4. Применим патч и сконфигурируем Makefile. $ cd linux-3.1 $ patch -p1 < ../patch-3.1.6-pf $ cp /boot/config-`uname -r` .config $ make oldconfig Здесь будут заданы вопросы касающиеся применения новых функций и модулей. Я на все вопросы оставил ответы по умолчанию (нажал Enter), кроме: BFQ I/O scheduler (IOSCHED_BFQ) [N/m/y/?] (NEW) Y BFQ hierarchical scheduling support (CGROUP_BFQIO) [N/y/?] (NEW) Y Timer frequency 1. 100 HZ (HZ_100) 2. 250 HZ (HZ_250_NODEFAULT) (NEW) 3. 300 HZ (HZ_300) > 4. 1000 HZ (HZ_1000) 5. 1500 HZ (HZ_1500) (NEW) 6. 2000 HZ (HZ_2000) (NEW) 7. 3000 HZ (HZ_3000) (NEW) 8. 4000 HZ (HZ_4000) (NEW) 9. 5000 HZ (HZ_5000) (NEW) 10. 7500 HZ (HZ_7500) (NEW) 11. 10000 HZ (HZ_10000) (NEW) choice[1-11?]: 1
5. Для крепких парней. Изменим параметры оптимизации компилятора.
   В gcc, начиная с версии 4.6, можно установить в -marc параметр native, который автоматически установит ключи оптимизации, соответствующие процессору на котором происходит компиляция.
   Открываем в редакторе Makefile, ищем вот эти сроки:

   HOSTCFLAGS   = -Wall -Wmissing-prototypes -Wstrict-prototypes -O2 -fomit-frame-pointer
   HOSTCXXFLAGS = -O2
   

   и заменяем их на вот такие:

   HOSTCFLAGS   = -O2 -fomit-frame-pointer -march=native -ftree-vectorize  -floop-interchange -floop-block -floop-strip-mine -ftree-loop-distribution -pipe -g0 -Wno-all
   HOSTCXXFLAGS = -O2 -fomit-frame-pointer -march=native -ftree-vectorize  -floop-interchange -floop-block -floop-strip-mine -ftree-loop-distribution -pipe -g0 -Wno-all
   

6. Cкомпилируем ядро $ make-kpkg clean $ CONCURRENCY_LEVEL=`getconf _NPROCESSORS_ONLN` fakeroot make-kpkg --initrd kernel_image kernel_headers
7. Установим ядро $ cd .. $ sudo dpkg -i linux-*.deb
Перезагружаем компьютер и убеждаемся, что ядро, которое мы собрали работает.



Устанавливаем параметры загрузки Ubuntu в Grub

В терминале с помощью редактора gedit $ sudo gedit /etc/default/grub Заменяем строку

GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="quiet splash"

на

GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="quiet splash i915.i915_enable_rc6=1 i915.lvds_downclock=1 i915_enable_fbc=1 reboot=pci"

Обновляем grub $ sudo update-grub Перезагружаемся и проверяем энергопотребление.



Success Story


Евгений Попов прислал скриншот, на котором видно, что он смог снизить минимальное потребление до 4,77 Вт (Lenovo ThinkPad x220 4290RW1, Ubuntu 11.10).

Участник с ником unr форума Ubuntu получил потребление около 5,5 Вт на ядре 3.2.5 (Lenovo ThinkPad x220 4290RW1, Ubuntu 11.10).

Полезные ссылки:

• Сборка powertop_1.98-3_amd64.deb для Ubuntu 64.
  Исходники: powertop-1.98.tar.bz2,
  powertop-1.98-always-create-params.patch,
  powertop-1.98-compile-fix.patch,
  powertop-1.98-unknown-readings-fix.patch