Open Source im professionellen Einsatz

Weitere Tools und Tipps zur Überwachung des Energieverbrauchs

31.01.2012

Der Artikel "Stromfresser entlarven" im aktuellen Linux-Magazin zeigt anhand von Benchmarks den Einfluss verschiedener Optimierungsversuche, unterschiedlicher Distributionen und OSS-Desktops auf den Energieverbrauch eines Linux-Notebooks. Einige Tools und Tricks, die im Artikel keinen Platz fanden, sind hier zusammengefasst.

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Direkte Schnittstelle zum akku: "/proc"

Im Proc-Verzeichnis des Linux-Systems finden sich viele Schalter für Laufzeitoptionen des Kernels, aber auch Informationsquellen, die den aktuellen Zustand der Hardware ausgeben. Unter "/proc/acpi/battery" und seinen Unterverzeichnissen liegen auf dem Fujitsu-Notebook aus dem Test drei Dateien:

Batterie-Status und Qualität in /proc.

Auf diesem Gerät finden sich zwei Unterverzeichnisse, weil das Fujitsu für einen zweiten Akku im DVD-Einschub vorbereitet ist. Interessant sind da vor allem die Daten in den Dateien "state" und "info": In ersterer findet der Admin (auch Utilities wie Powertop bedienen sich hier) Informationen darüber, ob der Akku anwesend ist, geladen oder entladen wird und wenn ja mit welcher Stromstärke. Zusammen mit der Spannung lässt sich so die Leistungsaufnahme in Watt errechnen, mit der Zahl aus "remaining capacity" auch eine Prognose zur verbleibenden Laufzeit geben.

Von besonderem Interesse in der Datei "info" sollte für jeden Notebook-Besitzer der Wert "last full capacity" sein. Unschwer zu erkennen ist (siehe Abbildung oben), dass von den ehemals 6200 mAh (das entspricht bei 11-12 Volt etwa den 67 Wh aus dem Datenblatt) nur mehr 5546 mAh übrig sind. Der Akku hat also bereits gut 10 Prozent seiner Kapazität eingebüßt.

Wer das dauerhaft überwachen will, trägt sich in die Datei "/etc/rc.local" einen Befehl ein wie:

echo "Aktuelle Akkukapazität am `date`: `grep last /proc/acpi/battery/Pfad_zu/info | cut -c 26-` " >> /var/log/battery-capacity.log

Damit speichert das Linux-System bei jedem Boot die zuletzt als "voll" gemeldete Kapazität der Batterie, und der Admin kann der Leistungsfähigkeit seines Akkus beim (Ver)schwinden zusehen und rechtzeitig einen neuen Akku bestellen. Durchschnittliche Akkus büßen nach Erfahrung des Autors etwa 10 Prozent Ihrer Kapazität pro Jahr ein, wobei der Verlust mit zunehmenden Alter und zum Beispiel starker thermischer Belastung steigt.

An der GUI erfährt der Benutzer davon leider nichts, alle Energiespar-Applets melden "Akku zu 100 Prozent geladen", wenn die "last full capacity" erreicht ist. Mit einem Alias wie "alias tail_battery='tail -n 10 /var/log/battery-capacity.log'" bekommt Root dann schnell einen Überblick über den Verfall.

ACPI

Wie schon der Verzeichnisname "/proc/acpi" annehmen lässt, stammen die Infos in diesem Verzeichnis mittelbar vom ACPI-Subsystem. Dafür zuständig ist der Acpi-Daemon Acpid, der sich auf den meisten Systemen mit dem Programm Acpitool auslesen und steuern lässt.

Batterie-und CPU-Daten mit Acpitool ausgelesen.

Ebenfalls interessant fürs Debuggen ist das Tool "acpi_listen" aus dem Acpid-Paket. Einmal gestartet, vermeldet es alle ACPI-Events - vor allem bei Problemen mit Suspend-To-RAM eine große Hilfestellung, wenn der Lid-Close oder das Aufwachen nicht wie gewünscht funktioniert.

Wer nicht auf die meist gut funktionierenden GUI-Tools der Distributionen und Oberflächen wie KDE, Gnome, LXDE zurückgreifen will, sondern sich das Energiesparverhalten seines mobilen Gerätes selbst konfigurieren möchte, sollte einen Blick in das Verzeichnis (unter Ubuntu/Mint) "/etc/acpi/" werfen. Hier finden sich die Handler-Skripte, die der Daemon bei eintretenden ACPI-Events aufruft. Events sind unter "/etc/acpi/events" definiert, wer nicht in die Originalskripte schreiben will, legt ein Unterverzeichnis "local" an und hinterlegt dort eigene Skripte.

Deren Namen sollte er so wählen, dass sie mit dem Source-Aufrufen in den Handlerskripten eine Etage höher zusammenpassen. Zum Beispiel prüft das Handler-Skript für das Deckelschließen (oder -öffnen) "lid.sh", ob Dateien namens "/etc/acpi/local/lid.sh.pre" bzw. ".post" existieren und bindet sie gegebenenfalls ein.

Dort kann ein Admin beispielsweise seine eigenen Befehle hinterlegen und dann zum gewünschten Zeitpunkt den Rechner mit "pm-suspend" in den Ruhezustand schicken - oder beim Entfernen des Netzsteckers sein eigenes Power-Save-Skript (vergleiche das Listing im Artikel) einbinden. Allerdings ist hier Vorsicht geboten, die Energiespar-GUIs der Distributionen kollidieren hier nicht selten mit den eigenen Anpassungen, wer auf Nummer sicher gehen will, baut in seine Skripte eine Erfolgskontrolle ein.

Backlight-Kontrolle an der Konsole

Der Befehl Xbacklight (in Ubuntus Repositories als eigenes Paket erhältlich) beschäftigt sich mit der aktuellen Bildschirmhelligkeit. Nachdem das Display der größte Stromfresser (nach einer ausgelasteten CPU) ist, sollte der Laufzeithungrige Anwender immer darauf achten, die Bildschirmhelligkeit stets auf einen noch angenehmen Wert, jedoch so dunkel wie möglich einzustellen. Die meisten Laptops bieten dazu Funktionstasten, wer das nicht hat, setzt seine Bildschirmlampe mit "xbacklight set 100" aufs Maximum, mit "xbacklight set 0" aufs Minimum (jeweils in Prozent angegeben). "xbacklight get" fragt die aktuelle Einstellung ab.

Dstat - die eierlegende Wollmilchsau?

Ein sehr wertvolles Tool für das Energiemonitoring nicht nur von Laptops, das zudem auch für viele andere Zwecke hilfreich sein kann, ist Dstat von Dag Wieers. Es kombiniert diverse bewährte Statistikprogramme und tritt vollmundig als "Replacement" (Ersatz) für Vmstat, Iostat und Ifstat an, so die Manpage.

Für den Laptopoptimierer bietet sich ein Aufruf von:

dstat --time --power --battery --battery-remain --top-cpu-adv an:

Dstat zeigt den Stromverbrauch und die potenzielle Ursache an.

Das Beispiel zeigt, wie Dstat über eine halbe Stunde das System überwacht und dabei nur einmal der Modem-Manager mit einer CPU-Last von 2,6 prozent unangenehm auffällt. Das Notebook verbraucht in diesem Beispiel ( Mint, KDE) im Ruhezustand zwischen 13 und 17 Watt und eine Laufzeit von 3,5 bis vier Stunden wäre zu erwarten.

Dstat soll Wieers zufolge bald ein RRDTool-Backend erhalten, bis es soweit ist, müssen Anwender den CSV-Export nutzen und die Daten manuell oder mit einer Tabellenkalkulation aufbereiten. Dabei ergeben sich interessante Möglichkeiten, das eigene Verhalten und die Lieblingsapplikationen zu "profilen".

Die folgenden drei Abbildungen zeigen (von oben nach unten) den Wattverbrauch eines Acer-Notebooks über 3,5 Stunden im Leerlauf - gestartet mit etwa 50 Prozent Akkuladung, die korrespondierende Akkuladung in Prozent und die von Dstat ermittelte zu erwartende Restlaufzeit. Interessant dabei sind die gelegentlichen Spitzen, die das Notebook aus seinem 6-Watt-Dämmerzustand reißen sowie die beiden Blöcke am Anfang (8 Watt, das Display ging erst nach etwa zehn Minuten aus) und am Ende. Da lief der Laptop überraschenderweise beinahe zehn Minuten auf einer unveränderten Akkuladung von 6 Prozent (dafür aber bei 8 Watt Verbrauch), was auch die Schätzung von Dstat durcheinanderbrachte.

Zwischen 6 und 8 Watt genehmigt sich das Acer Notebook - aber Spitzen um 17 Watt sind auch dabei.

Der Ladezustand des Akkus sinkt gleichmäßig, verharrt aber kurz vor dem Ende etwas länger bei 6 Prozent.

Im Durchschnitt liegt Dstat gar nicht so falsch, was die verbleibende Laufzeit angeht.

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