Linux用电功耗调优的笔记分享

写在前面

• 整理一些Linux用电功耗调优的笔记，分享给小伙伴，关于用电调优个人觉得:
• 最好使用powertop这样的专业工具来搞
• 或者使用Linux自带的调优策略来
• 建议针对某些策略进行调优要做好评估，错误预算。
• 如果单纯为了省电，造成生产故障，最后一地鸡毛,那就得不偿失，好心办了坏事。
• 博文提到的策略个人觉得部分并不适合生产环境，部分可以尝试，有些可能内核原因已经不支持了，这里整理出来作为了解
• 博文内容涉及:
  • 红帽推荐的节能策略，书有些旧，所以部分修改内核参数的模块简单记录，博文没有Demo
  • 使用红帽自带调优模块tuned调优
  • 使用节源工具powertop自动调优
• 食用方式
  • 需了解Linux基础知识

「 我以为爱情可以填满人生的遗憾，然而，制造更多遗憾的却偏偏是爱情」

---

我的Linux内核版本

┌──[[e-mail]]-[~]
└─$uname-r
4.18.0-193.el8.x86_64
┌──[[e-mail]]-[~]
└─$

节能策略

管理与高CPU活动相关的功耗和废热是数据中心运行的主要关注点之一。对于需要最大限度延长电池寿命的移动设备来说，最大限度地减少功耗也越来越重要。

可以使用一些通用策略来降低计算机上的功耗：

• 禁用未使用的服务。
• 禁用不用的硬件设备。
• 避免对系统进行轮询操作。
• 延长延迟活动的生命周期。
• 允许不活动的设备进入省电状态。

下面我们我们看一些可以在在Linux系统上实现这些策略的一些方法。

「禁用以太网局域:ethtool -s eth0 wol d」

这里需要注意的是，当禁用之后，同一局域网下就不支持远程开机了

┌──[[e-mail]]-[~]
└─$ethtool-seth0wold
┌──[[e-mail]]-[~]
└─$ethtooleth0
Settingsforeth0:
Supportedports:[TP]
Supportedlinkmodes:1000baseT/Full
10000baseT/Full
Supportedpauseframeuse:No
Supportsauto-negotiation:No
SupportedFECmodes:Notreported
Advertisedlinkmodes:Notreported
Advertisedpauseframeuse:No
Advertisedauto-negotiation:No
AdvertisedFECmodes:Notreported
Speed:10000Mb/s
Duplex:Full
Port:TwistedPair
PHYAD:0
Transceiver:internal
Auto-negotiation:off
MDI-X:Unknown
SupportsWake-on:uag
Wake-on:d
Linkdetected:yes
┌──[[e-mail]]-[~]
└─$

支持Wake-On-LAN的以太网卡必须保持供电以监控Wake-On-LAN以太网帧(可用于远程开机)，即使在系统断电的情况下。

「启用笔记本模式」

当启用笔记本模式时，缓存中的脏页一次提交，而不是随着时间的推移分散提交，减少了硬盘休眠后重新启动的需要。

┌──[[e-mail]]-[~]
└─$echo1>/proc/sys/vm/laptop_mode
┌──[[e-mail]]-[~]
└─$cat/proc/sys/vm/laptop_mode
1
┌──[[e-mail]]-[~]
└─$

「关闭 nmi_watchdog」

nmi_watchdog 内核模块用于监视内核，并在怀疑CPU陷入繁忙循环时生成一个不可屏蔽的“中断”，允许内核记录调试信息。

┌──[[e-mail]]-[~]
└─$cat/proc/sys/kernel/nmi_watchdog
1
┌──[[e-mail]]-[~]
└─$echo0>/proc/sys/kernel/nmi_watchdog
┌──[[e-mail]]-[~]
└─$cat/proc/sys/kernel/nmi_watchdog
0
┌──[[e-mail]]-[~]
└─$

「启用noatime文件系统挂载选项，不更新访问时间」

Unix atime跟踪文件的访问时间，其效果是每次读都有一个相关的写操作来更新atime。atime字段很少使用，可以通过使用noatime挂载文件系统来禁用它。注意，Linux 6内核支持relative选项，该选项维护atime字段，但将更新提交推迟一天。我们当前的系统为Linux release 8.2 (Ootpa)支持relative和strictatime

man帮助文档

atimeDonotusethenoatimefeature,sotheinodeaccesstimeiscontrolledbykerneldefaults.See
alsothedescriptionsoftherelatimeandstrictatimemountoptions.

noatime
Donotupdateinodeaccesstimesonthisfilesystem(e.g.forfasteraccessonthenewsspoolto
speedupnewsservers).Thisworksforallinodetypes(directoriestoo),soitimplies
nodiratime.

启用方式

┌──[[e-mail]]-[~]
└─$mount-oremount,noatime/dev/mapper/rhel-home/home

可以通过stat命令来查看文件目录的详细信息

┌──[[e-mail]]-[/home]
└─$stat/home/
File:/home/
Size:23Blocks:0IOBlock:4096directory
Device:fd02h/64770dInode:128Links:3
Access:(0755/drwxr-xr-x)Uid:(0/root)Gid:(0/root)
Context:system_uhome_root_t:s0
Access:2020-11-250533.506038318+0800
Modify:2022-04-112350.446087028+0800
Change:2022-06-031141.288596109+0800
Birth:-

「禁用经常不使用的蓝牙接口」

┌──[[e-mail]]-[/home/liruilong]
└─$hciconfighci0down

蓝牙无线电接收器耗电，并需要连接USB子系统(额，英语小白..原文：and exercises the USB subsystem.)。我们平常基本不会用的，禁用它

┌──[[e-mail]]-[/home/liruilong]
└─$hciconfig-a
hci0:Type:PrimaryBus:USB
BDAddress:3C8061:72ACLMTU:8192:128SCOMTU:64:128
UPRUNNING
RXbytes:1048acl:0sco:0events:51errors:0
TXbytes:1209acl:0sco:0commands:51errors:0
Features:0xff0xff0x8f0xfe0x830xe10x080x80
Packettype:DM1DM3DM5DH1DH3DH5HV1HV2HV3
Linkpolicy:RSWITCHHOLDSNIFFPARK
Linkmode:SLAVEACCEPT
Name:'liruilongs.github.io'
Class:0x4c0000
ServiceClasses:Rendering,Capturing,Telephony
DeviceClass:Miscellaneous,
HCIVersion:2.1(0x4)Revision:0x100
LMPVersion:2.1(0x4)Subversion:0x100
Manufacturer:notassigned(6502)

命令选择	描述
-a	显示蓝牙设备信息
up	开启蓝牙设备
down	关闭蓝牙设备
reset	重置蓝牙设备
pscan	启用页面扫描，禁用查询扫描

┌──[[e-mail]]-[/home/liruilong]
└─$hciconfigpscan
hci0:Type:PrimaryBus:USB
BDAddress:3C8061:72ACLMTU:8192:128SCOMTU:64:128
UPRUNNING
RXbytes:1840acl:0sco:0events:78errors:0
TXbytes:1571acl:0sco:0commands:78errors:0
┌──[[e-mail]]-[/home/liruilong]
└─$hciconfighci0down
┌──[[e-mail]]-[/home/liruilong]
└─$hciconfigpscan
hci0:Type:PrimaryBus:USB
BDAddress:3C8061:72ACLMTU:8192:128SCOMTU:64:128
DOWN
RXbytes:1840acl:0sco:0events:78errors:0
TXbytes:1571acl:0sco:0commands:78errors:0

「启用按需CPU频率调控器」

Linux内核允许通过可配置的策略来控制CPU速度。ondemand调控器允许cpu闲置或在使用不频繁时以较低的速度运行。

┌──[[e-mail]]-[/usr/lib/modules/4.18.0-193.el8.x86_64/kernel/drivers/cpufreq]
└─$cat/sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/scaling_governor
┌──[[e-mail]]-[/usr/lib/modules/4.18.0-193.el8.x86_64/kernel/drivers/cpufreq]
└─$modprobecpufreq_ondemand
┌──[[e-mail]]-[/usr/lib/modules/4.18.0-193.el8.x86_64/kernel/drivers/cpufreq]
└─$echoondemand>/sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/scaling_governor
┌──[[e-mail]]-[/usr/lib/modules/4.18.0-193.el8.x86_64/kernel/drivers/cpufreq]
└─$

常见策略我们简单来看下。

• ondemand：系统默认的超频模式，按需调节，内核提供的功能，不是很强大，但有效实现了动态频率调节，平时以低速方式运行，当系统负载提高时候自动提高频率。以这种模式运行不会因为降频造成性能降低，同时也能节约电能和降低温度。一般官方内核默认的方式都是ondemand。
• interactive：交互模式，直接上最高频率，然后看CPU负荷慢慢降低，比较耗电。Interactive 是以 CPU 排程数量而调整频率，从而实现省电。InteractiveX 是以 CPU 负载来调整 CPU 频率，不会过度把频率调低。所以比 Interactive 反应好些，但是省电的效果一般。
• conservative：保守模式，类似于ondemand，但调整相对较缓，想省电就用他吧。Google官方内核，kang内核默认模式。
• smartass：聪明模式，是I和C模式的升级，该模式在比interactive 模式不差的响应的前提下会做到了更加省电。
• performance：性能模式,只有最高频率，从来不考虑消耗的电量，性能没得说，但是耗电量。
• powersave 省电模式，通常以最低频率运行。
• userspace：用户自定义模式，系统将变频策略的决策权交给了用户态应用程序，并提供了相应的接口供用户态应用程序调节CPU 运行频率使用。也就是长期以来都在用的那个模式。可以通过手动编辑配置文件进行配置
• Hotplug：类似于ondemand, 但是cpu会在关屏下尝试关掉一个cpu，并且带有deep sleep，比较省电。

临时设置,发现报错了。根据提示信息我们排查一下问题。

┌──[[e-mail]]-[/sys/devices/system/cpu/cpu0]
└─$cpupowerfrequency-set-gondemand
Settingcpu:0
Errorsettingnewvalues.Commonerrors:
-Doyouhaveproperadministrationrights?(super-user?)
-Isthegovernoryourequestedavailableandmodprobed?
-Tryingtosetaninvalidpolicy?
-Tryingtosetaspecificfrequency,butuserspacegovernorisnotavailable,
forexamplebecauseofhardwarewhichcannotbesettoaspecificfrequency
orbecausetheuserspacegovernorisn'tloaded?

查frequency-info信息，发现调频的信息都没有

┌──[[e-mail]]-[/sys/devices/system/cpu/cpu0]
└─$cpupowerfrequency-info
analyzingCPU0:
noorunknowncpufreqdriverisactiveonthisCPU
CPUswhichrunatthesamehardwarefrequency:NotAvailable
CPUswhichneedtohavetheirfrequencycoordinatedbysoftware:NotAvailable
maximumtransitionlatency:Cannotdetermineorisnotsupported.
hardwarelimits:NotAvailable
availablecpufreqgovernors:NotAvailable
Unabletodeterminecurrentpolicy
currentCPUfrequency:Unabletocallhardware
currentCPUfrequency:Unabletocalltokernel
booststatesupport:
Supported:no
Active:no
BoostStates:0
TotalStates:1
Pstate-P0:1600MHz

可能是调频模块没有启动，我们来看下。

┌──[[e-mail]]-[/sys/devices/system/cpu/cpu0]
└─$cd/sys/devices/system/cpu/cpu0;ls
cachecrash_notes_sizefirmware_nodenode0subsystemuevent
crash_notesdrivermicrocodepowertopology

确实么有名为cpufreq的文件夹,然后我们看一下我的CUP信息

┌──[[e-mail]]-[/sys/devices/system/cpu/cpu0]
└─$cat/proc/cpuinfo|grepname
modelname:AMDRyzen72700UwithRadeonVegaMobileGfx
modelname:AMDRyzen72700UwithRadeonVegaMobileGfx
┌──[[e-mail]]-[/sys/devices/system/cpu/cpu0]
└─$

可以用的 CPUfreq 模块

┌──[[e-mail]]-[/sys/devices/system/cpu/cpu0]
└─$ls/usr/lib/modules/$(uname-r)/kernel/drivers/cpufreq/
acpi-cpufreq.ko.xzp4-clockmod.ko.xzspeedstep-lib.ko.xz
amd_freq_sensitivity.ko.xzpowernow-k8.ko.xz
┌──[[e-mail]]-[/sys/devices/system/cpu/cpu0]
└─$

• p4-clockmod.ko.xz Intel P4的处理器
• speedstep-lib.ko.xz 迅弛，很多笔记本都是这个
• amd_freq_sensitivity.ko.xz,powernow-k*.ko AMD处理器用的
• acpi-cpufreq.ko.xz 如果所有的都不行，试试这个，（但2.6.20或以上的内核推荐优先使用该项）

加载一下AMD对应的模块试试，发现没办法加载

┌──[[e-mail]]-[/lib/modules/4.18.0-193.el8.x86_64/kernel/drivers/cpufreq]
└─$modprobepowernow-k8
modprobe:ERROR:couldnotinsert'powernow_k8':Nosuchdevice

尝试修改一下配置试试,我们要修改这个文件

┌──[[e-mail]]-[/lib/modules/4.18.0-193.el8.x86_64/kernel/drivers/cpufreq]
└─$cat/proc/cmdline
BOOT_IMAGE=(hd0,msdos1)/vmlinuz-4.18.0-193.el8.x86_64root=/dev/mapper/rhel-rootroresume=/dev/mapper/rhel-swapnet.ifnames=0biosdevname=0rd.lvm.lv=rhel/rootrd.lvm.lv=rhel/swaprhgbquiet

但是cmdline 不能直接更改，而是通过更改配置文件生成的该文件

┌──[[e-mail]]-[/lib/modules/4.18.0-193.el8.x86_64/kernel/drivers/cpufreq]
└─$sed'$aGRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="intel_pstate=disable"'/etc/default/grub
GRUB_TIMEOUT=5
GRUB_DISTRIBUTOR="$(sed's,release.*$,,g'/etc/system-release)"
GRUB_DEFAULT=saved
GRUB_DISABLE_SUBMENU=true
GRUB_TERMINAL_OUTPUT="console"
GRUB_CMDLINE_LINUX="resume=/dev/mapper/rhel-swapnet.ifnames=0biosdevname=0rd.lvm.lv=rhel/rootrd.lvm.lv=rhel/swaprhgbquiet"
GRUB_DISABLE_RECOVERY="true"
GRUB_ENABLE_BLSCFG=true
GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="intel_pstate=disable"
┌──[[e-mail]]-[/lib/modules/4.18.0-193.el8.x86_64/kernel/drivers/cpufreq]
└─$sed-i'$aGRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="intel_pstate=disable"'/etc/default/grub

运行grub2-mkconfig -o /boot/grub2/grub.cfg，重新生成config文件

┌──[[e-mail]]-[/lib/modules/4.18.0-193.el8.x86_64/kernel/drivers/cpufreq]
└─$grub2-mkconfig-o/boot/grub2/grub.cfg
Generatinggrubconfigurationfile...

reboot 重启检查/proc/cmdline

┌──[[e-mail]]-[~]
└─$cat/proc/cmdline|grepintel_pstate=disable
BOOT_IMAGE=(hd0,msdos1)/vmlinuz-4.18.0-193.el8.x86_64root=/dev/mapper/rhel-rootroresume=/dev/mapper/rhel-swapnet.ifnames=0biosdevname=0rd.lvm.lv=rhel/rootrd.lvm.lv=rhel/swaprhgbquietintel_pstate=disable

还是不行，时间关系这里做简单记录，感兴趣小伙伴在研究下，看文档需要系统 BIOS 配置为允许操作系统控制 CPU 电源管理

┌──[[e-mail]]-[/usr/lib/modules/4.18.0-193.el8.x86_64/kernel/drivers/cpufreq]
└─$modprobepowernow-k8
modprobe:ERROR:couldnotinsert'powernow_k8':Nosuchdevice
┌──[[e-mail]]-[/usr/lib/modules/4.18.0-193.el8.x86_64/kernel/drivers/cpufreq]
└─$

感兴趣小伙伴可以参考下这个：https://access.redhat.com/solutions/253803

「将符合AC97的声卡设置为省电模式」

┌──[[e-mail]]-[~]
└─$cat/sys/module/snd_ac97_codec/parameters/power_save
5
┌──[[e-mail]]-[~]
└─$echo1>/sys/module/snd_ac97_codec/parameters/power_save
┌──[[e-mail]]-[~]
└─$cat/sys/module/snd_ac97_codec/parameters/power_save
1
┌──[[e-mail]]-[~]
└─$

「禁用rsyslogd同步」rsyslog是一个开源的软件程序，它负责写入日志。它记录绝大部分的日志记录，和系统有关的、安全、认证ssh,su、计划任务at,cron等日志。所以这要根据实际情况选择，如果遇到木马入侵等安全相关问题，通过日志排查可以发现问题。

┌──[[e-mail]]-[~]
└─$sed-e's#s/var/log/#-&#'/etc/rsyslog.conf

默认情况下，rsyslogd在写入所有文件后同步所有文件。在文件名前面加上"-"将禁用此行为。

┌──[[e-mail]]-[~]
└─$grep/var/log/etc/rsyslog.conf
*.info;mail.none;authpriv.none;cron.none/var/log/messages
authpriv.*/var/log/secure
mail.*-/var/log/maillog
cron.*/var/log/cron
uucp,news.crit/var/log/spooler
local7.*/var/log/boot.log
┌──[[e-mail]]-[~]
└─$

「启用电源感知CPU调度器」

这个我的机器没办法做Demo。感兴趣小伙伴可以研究下

echo1>/sys/devices/system/cpu/sched_mc_power_savings

调整任务调度，使任务在尽可能少的内核上调度，允许未使用的cpu空闲。支持以下值。

• 0:无节能负载均衡(默认值)
• 1:对于长时间运行的线程，先填充一个线程/内核/包
• 2:也将任务唤醒到半空闲的cpu包，以节省电力

「增加虚拟机的脏回写时间」

┌──[[e-mail]]-[/sys/devices/system/cpu]
└─$cat/proc/sys/vm/dirty_writeback_centisecs
500
┌──[[e-mail]]-[/sys/devices/system/cpu]
└─$echo300000>/proc/sys/vm/dirty_writeback_centisecs
┌──[[e-mail]]-[/sys/devices/system/cpu]
└─$cat/proc/sys/vm/dirty_writeback_centisecs
300000
┌──[[e-mail]]-[/sys/devices/system/cpu]
└─$

vm/dirty_writeback_centisecs sysctl控制I/O缓存中的脏页提交到磁盘的时间，在Linux中默认为500。增加时间可以显著减少磁盘旋转，但在崩溃的情况下会有更多的数据丢失的风险。

「开启ALPM (SATAAggressive Link Power Management)模式」

现代SATA控制器可以在不工作时进入低功耗模式，从而显著节省电力。

echomin_power>/sys/class/scsihost/hoste/link_power_management_policy

这个也不行，可能是内核版本的原因，或者是需要安装TLP电源管理工具

「启用USB 的autosuspend」

usbcore.autosuspend=1(onthekernelcommand1ine)

USB自动暂停允许不活动的USB设备进入省电模式。

「开启无线设备的省电模式」

iwprivwlaneset_power5c

无线设备支持不同的功率级别，从1到5不等。O表示自动，6表示不节能。

节能调优配置文件

RHEL7/8的调优服务tuned：提供了大量预设的调优方案，旨在于简化调优的实施，充分利用系统资源与能效。管理员可以针对不同的业务选择不同的优化策略,节能的调优可以使用powersave策略

┌──[[e-mail]]-[/sys/class/scsi_host/host0]
└─$tuned-admlist|greppowersave
-powersave-Optimizeforlowpowerconsumption
┌──[[e-mail]]-[/sys/class/scsi_host/host0]
└─$tuned-admprofilepowersave
┌──[[e-mail]]-[/sys/class/scsi_host/host0]
└─$tuned-admactive
Currentactiveprofile:powersave

配置功率使用powertop

PowerTOP 是一个笔记本电脑节省电源的 Linux 工具。此工具由 Intel 公司发布。它可以帮助用户找出那些耗电量大的程序，通过修复或者关闭那些应用程序或进程，从而为用户节省电源。

PowerTOP 要求 Linux 内核开启 tickless idle 功能，具备 2.6.21 及以上版本。另外，PowerTOP 工作的最佳平台为笔记本电脑。

官网地址：http://www.linuxpowertop.org/

需要装包

┌──[[e-mail]]-[/sys/class/scsi_host/host0/power]
└─$yum-yinstallpowertop

帮助文档

┌──[[e-mail]]-[~]
└─$powertop--help
Usage:powertop[OPTIONS]

--auto-tunesetsalltunableoptionstotheirGOODsetting
-c,--calibraterunspowertopincalibrationmode
-C,--csv[=filename]generateacsvreport
--debugrunin"debug"mode
--extech[=devnode]usesanExtechPowerAnalyzerformeasurements
-r,--html[=filename]generateahtmlreport
-i,--iteration[=iterations]numberoftimestoruneachtest
-q,--quietsuppressstderroutput
-s,--sample[=seconds]intervalforpowerconsumptionmeasurement
-t,--time[=seconds]generateareportfor'x'seconds
-w,--workload[=workload]filetoexecuteforworkload
-V,--versionprintversioninformation
-h,--helpprintthishelpmenu

Formorehelppleaserefertothe'man8powertop'

Tunables 分页为调优选择

请使用 Tab, Shift + Tab 或方向键 ←, → 切换至 Tunables 分页 ↑, ↓ 上下移动，于欲调校的项目按下 Enter 进行调校，当所有状态显示为 Good 后即可按下 q 离开。

也可以通过命令来批量设置

┌──[[e-mail]]-[~]
└─$powertop--auto-tune
modprobecpufreq_statsfailedLoaded0priormeasurements
RAPLdeviceforcpu0
RAPLdeviceforcpu0
Devfreqnotenabled
globreturnedGLOB_ABORTED
theportissda
LeavingPowerTOP
┌──[[e-mail]]-[~]
└─$

PowerTOP 本身并无储存功能，但我们可以借由 powertop --html/csv 产生的报告来调校系统，甚至于开机时载入这些设定.

┌──[[e-mail]]-[~]
└─$powertop--html
modprobecpufreq_statsfailedLoaded0priormeasurements
RAPLdeviceforcpu0
RAPLdeviceforcpu0
Devfreqnotenabled
globreturnedGLOB_ABORTED
Preparingtotakemeasurements
Taking1measurement(s)foradurationof20second(s)each.
theportissda
PowerTOPoutputingusingbasefilenamepowertop.html

PSE:docker>scproot@192.168.26.66:/root/powertop.html.
root@192.168.26.66'spassword:
powertop.html100%71KB9.9MB/s00:00
PSE:docker>

原文标题：Linux性能调优之用电调优(Power Usage Tuning)

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审核编辑：汤梓红