Messung der Leistungsaufnahme unter Linux

2011-08-15T11:30:44Z

Csenger: Link zu hinkwatt

== Einleitung ==
Zur Messung der Leistungsaufnahme bei Laptops werden die Informationen der Elektronik im Akkupack ausgewertet. Zur Bestimmung des aktuellen Ladezustands führt die Akkuelektronik über jeden Lade- und Entladevorgang Buch und mißt zu diesem Zweck laufend Akkustrom und -spannung.

Die ermittelten Daten werden regelmäßig an den Laptop übermittelt und lassen sich über das ACPI-BIOS abfragen. Das ACPI-BIOS führt allerdings bei der Ausgabe eine gleitende Mittelwertbildung durch, sodaß der echte Momentanwert nicht zugänglich ist. Nahezu alle für Linux und die verschiedenen Desktopumgebungen verfügbaren Programme zeigen diese ACPI-Werte an.

Bei ThinkPads besteht darüber hinaus die Möglichkeit, über das Kernelmodul '''tp_smapi''' direkt auf die Rohdaten des "Embedded Controller" zuzugreifen.

== "Meßinstrumente" ==
Wichtig: aus der Einleitung folgt, daß eine Messung nur im '''Akkubetrieb''' möglich ist.

=== Powertop ===
Das beim Chiphersteller Intel entwickelte Programm [http://www.linuxpowertop.org/ Powertop] steht in allen Distributionen über die Paketquellen zur Verfügung (Paketname '''powertop''').

Hinweis: '''powertop''' ist mit Root-Rechten aufzurufen.

Neben dem aktuellem Verbrauch [W] und der Restlaufzeit [h] (Werte auf Basis des ACPI-BIOS) werden weitere prozessorbezogene Kenndaten angezeigt:
* Verweildauer in den Schlafzuständen (C-States) [%]
* Verweildauer in den Taktstufen (P-States) [%]
* Wakeups [1/s]
* Verursacher von Wakeups, d.h. Programme die den Prozessor aufwecken

=== tp_smapi ===
Der Weg über das Kernelmodul '''tp_smapi''' eignet sich besonders zur exakten Ermittlung des momentanen Verbrauchs (s.o.). Für den Hauptakku kann man den Wert über die Datei '''/sys/devices/platform/smapi/BAT0/power_now''' abfragen (für den Ultrabayakku ist BAT0 durch BAT1 zu ersetzen). Der Wert aus power_now ist in mW angegeben und hat ein negatives Vorzeichen, da Strom entnommen wird.

Für eine kontinuierliche Anzeige im Sekundentakt kann man folgendes Shell-Kommando verwenden (Abbruch mit Str+C):
while true; do cat /sys/devices/platform/smapi/BAT0/power_now; sleep 1; done

=== thinkwatt ===
[https://github.com/mikar/thinkwatt/ thinkwatt] zeichnet den zeitlichen Verlauf des Stromverbrauchs in einer Datei auf. Aus der Datei kann der Durchschnittsverbrauch errechnet und/oder eine Grafik mit [http://www.gnuplot.info/ gnuplot] erstellt werden.

==== Voraussetzungen ====
* [http://www.thinkwiki.org/wiki/Tp_smapi tp_smapi] - Kernel-Modul für ThinkPads
* [http://www.gnuplot.info/ gnuplot] - optional, wird benötigt um den aufgezeichneten Stromverbrauch in einer 2D-Grafik zu visualisieren

==== Kurzanleitung ====
thinkwatt auf der Festplatte speichern:
wget https://github.com/mikar/thinkwatt/raw/master/thinkwatt
Ausführbar machen:
chmod a+x thinkwatt
Ausführen:
./thinkwatt -r 300

Durch letzteren Befehl wird 5 Minuten lang der Stromverbrauch aufgezeichnet. Anschließend wird man gefragt, ob auch gleich eine Grafik erstellt werden soll: [https://github.com/mikar/thinkwatt/blob/master/example_datafile.png Beispielgrafik].

== Randbedingungen für Vergleichbarkeit ==
Wenn eine Vergleichbarkeit der Messwerte - z.B. für einen Forumsthread - gewünscht wird, ist es wichtig reproduzierbare (d.h. wiederholbare) Randbedingungen einzuhalten. Folgendes Vorgehen hat sich bewährt:
* Akkubetrieb
* Leerer Desktop, d.h. keine Anwendungen gestartet
* WLAN an und verbunden
* Bluetooth und WWAN(UMTS) aus
* Keine externen USB-Geräte angeschlossen
* Keine Prozess- und Plattenaktivität im Hintergrund
* Minimale LCD-Helligkeit
* Notebook > 5 min nicht anfassen

Hinweis: die so gewonnenen Meßwerte stellen ''nicht'' den typischen Verbrauch des Notebooks im Betrieb dar!

== Links ==
* [http://wiki.ubuntuusers.de/PowerTOP Powertop] - Anleitung bei ubuntuusers.de
* [http://www.linuxpowertop.org/ Powertop] - Projektseite (englisch) - Vorsicht: die Hinweise auf der Seite "Tips & Tricks" sind hoffnungslos veraltet.
* [http://www.lesswatts.org/ LessWatts.org] - Webseite von Intel zum Thema "Stromsparen mit Linux" (englisch) - auch hier teilweise veraltete Hinweise.

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[[Category:Stromsparen]]

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