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Linux电源管理

内核支持
统计电力消耗
电源优化工具：tlp
acpi
- 自制电量报警脚本
  - 电池电量提醒
  - 连接电源时的电量提醒
laptop-mode-tools
CPU
显卡
显示器
屏保与屏幕关闭
磁盘减耗
关闭无线网卡
其他优化
自动优化脚本

内核支持

Ubuntu默认支持acpi，如果你自定义编译了内核，记住要把电源管理相关的模块选上

   Power Management Options --->
  [*] Power Management Support
  [ ] Software Suspend

  ACPI( Advanced Configuration and Power Interface ) Support --->
    [*] ACPI Support
    [ ]   Sleep States
    [ ]     /proc/acpi/sleep (deprecated)
    [*]   AC Adapter
    [*]   Battery
    <M>   Button
    <M>   Video
    [ ]   Generic Hotkey
    <M>   Fan
    <M>   Processor
    <M>     Thermal Zone
    < >   ASUS/Medion Laptop Extras
    < >   IBM ThinkPad Laptop Extras
    < >   Toshiba Laptop Extras
    (0)   Disable ACPI for systems before Jan 1st this year
    [ ]   Debug Statements
    [*]   Power Management Timer Support
    < >   ACPI0004,PNP0A05 and PNP0A06 Container Driver (EXPERIMENTAL)

  CPU Frequency Scaling --->
    [*] CPU Frequency scaling
    [ ]   Enable CPUfreq debugging
    < >   CPU frequency translation statistics
    [ ]     CPU frequency translation statistics details
          Default CPUFreq governor (userspace)
    <*>   'performance' governor
    <*>   'powersave' governor
    <*>   'ondemand' cpufreq policy governor
    <*>   'conservative' cpufreq governor
    <*>   CPU frequency table helpers
    <M> ACPI Processor P-States driver
    <*> CPUFreq driver for your processor

统计电力消耗

sudo apt-get install powertop powertop-1.13

PowerTOP 是一个 Linux 工具，用于诊断电量消耗和电源管理的问题。

它是由 Intel 开发的，可以在内核、用户空间和硬件中启用各种节电模式。

除了作为一个一个诊断工具之外，PowweTop 还有一个交互模式，可以让你实验 Linux 发行版没有启用的各种电源管理设置。

它也能监控进程，并展示其中哪个正在使用 CPU，以及从休眠状态页将其唤醒，也可以找出电量消耗特别高的应用程序。

sudo apt install powertop

PowerTOP 需要超级用户权限，所以在 Linux 系统中以 root 身份运行 PowerTOP 工具。

默认情况下其显示 “概览” 页，在这里我们可以看到所有设备的电量消耗情况，也可以看到系统的唤醒秒数。

$ sudo powertop

PowerTOP v2.9     Overview   Idle stats   Frequency stats   Device stats   Tunables                                     

The battery reports a discharge rate of 12.6 W
The power consumed was 259 J
The estimated remaining time is 1 hours, 52 minutes

Summary: 1692.9 wakeups/second,  0.0 GPU ops/seconds, 0.0 VFS ops/sec and 54.9% CPU use

                Usage       Events/s    Category       Description
              9.3 ms/s     529.4        Timer          tick_sched_timer
            378.5 ms/s     139.8        Process        [PID 2991] /usr/lib/firefox/firefox -contentproc -childID 7 -isForBrowser -prefsLen 8314 -prefMapSize 173895 -schedulerPrefs 00
              7.5 ms/s     141.7        Timer          hrtimer_wakeup
              ....
              ....
              ....
              2.4 ms/s      0.00        Interrupt      [1] timer(softirq)
             13.4 us/s       0.9        Process        [PID 9] [ksoftirqd/0]

 Exit |  /  Navigate |

最上面一排是不同的标签页，可以切换不同类别的信息详性。你可以使用Tab和Shift+Tab在它们之间切换。

概览。页默认情况下其显示，在这里我们可以看到所有设备的电量消耗情况，也可以看到系统的唤醒秒数。
空闲状态页。它会显示处理器的各种信息。
频率状态页。它会显示 CPU 的主频。
可调整状态页。这个页面是个重要区域，可以为你的笔记本电池优化提供建议。
可调整状态页。这个页面是个重要区域，可以为你的笔记本电池优化提供建议。

还可以生成HTML格式的报表：

运行如下命令生成 PowerTop 的 HTML 报告。

$ sudo powertop --html=powertop.html
modprobe cpufreq_stats failedLoaded 100 prior measurements
Cannot load from file /var/cache/powertop/saved_parameters.powertop
File will be loaded after taking minimum number of measurement(s) with battery only
RAPL device for cpu 0
RAPL Using PowerCap Sysfs : Domain Mask f
RAPL device for cpu 0
RAPL Using PowerCap Sysfs : Domain Mask f
Devfreq not enabled
glob returned GLOB_ABORTED
Cannot load from file /var/cache/powertop/saved_parameters.powertop
File will be loaded after taking minimum number of measurement(s) with battery only
Preparing to take measurements
To show power estimates do 182 measurement(s) connected to battery only
Taking 1 measurement(s) for a duration of 20 second(s) each.
PowerTOP outputing using base filename powertop.html

自动调整模式。这个功能可以将所有可调整选项从BAD设置为GOOD，这可以提升Linux中的笔记本电池寿命。

$ sudo powertop --auto-tune
modprobe cpufreq_stats failedLoaded 210 prior measurements
Cannot load from file /var/cache/powertop/saved_parameters.powertop
File will be loaded after taking minimum number of measurement(s) with battery only
RAPL device for cpu 0
RAPL Using PowerCap Sysfs : Domain Mask f
RAPL device for cpu 0
RAPL Using PowerCap Sysfs : Domain Mask f
Devfreq not enabled
glob returned GLOB_ABORTED
Cannot load from file /var/cache/powertop/saved_parameters.powertop
File will be loaded after taking minimum number of measurement(s) with battery only
To show power estimates do 72 measurement(s) connected to battery only
Leaving PowerTOP

电源优化工具：tlp

sudo apt install tlp tlp-rdw # 安装

# 开启
systemctl start tlp
systemctl enable tlp

由于 Ubuntu 21.04 会默认安装power-profiles-daemon.service服务，可能会与 tlp 服务冲突。需执行以下命令禁用：

sudo systemctl mask power-profiles-daemon.service

作者：赵紫龙链接：https://www.zhihu.com/question/492204218/answer/2169042305 来源：知乎著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权，非商业转载请注明出处。

acpi

# The acpi-support package is intended as "glue" to make special functions of
# laptops work. Specifically, it translates special function keys for some
# laptop models into actions or generic function key presses.
#
# Note: to enable "laptop mode" (to spin down your hard drive for longer
# periods of time), install the laptop-mode-tools package and configure
# it in .

笔记本电池充放电状态可以通过以下两个命令来识别。

使用acpi命令。

$ acpi -b
Battery 0: Discharging, 71%, 00:58:39 remaining

使用upower命令。

$ upower -i /org/freedesktop/UPower/devices/battery_BAT0 | grep -w 'state|percentage' | awk '{print $2}'
discharging
64%

自制电量报警脚本

电池电量提醒

当电池电量高于 95% 或低于 20% 时，用 Shell 脚本发送警报

这个脚本在启动时在后台运行，每分钟检查一次电池状态，然后在电池电量超过 95% 或放电时电量低于 20% 时发送通知。

警报会直到你的电池电量超过 20% 或低于 95% 时才会停止。

$ sudo vi /opt/scripts/battery-status.sh
#!/bin/bash
while true
do
  battery_level=`acpi -b | grep -P -o '[0-9]+(?=%)'`
   if [ $battery_level -ge 95 ]; then
      notify-send "Battery Full" "Level: ${battery_level}%"
      paplay /usr/share/sounds/freedesktop/stereo/suspend-error.oga
    elif [ $battery_level -le 20 ]; then
      notify-send --urgency=CRITICAL "Battery Low" "Level: ${battery_level}%"
      paplay /usr/share/sounds/freedesktop/stereo/suspend-error.oga
  fi
 sleep 60
done

脚本完成后，设置可执行权限：

$ sudo chmod +x /opt/scripts/battery-status.sh

最后，将该脚本添加到用户配置文件的底部。对于全局范围来说，你需要在/etc/profile文件中添加该脚本：

$ vi /home/magi/.profile

/opt/scripts/battery-status.sh &

重启你的 Linux 系统来检查这点。

$ sudo reboot

连接电源时的电量提醒

当电池充电（高于 95%）或放电（低于 20%）时发送通知的 Shell 脚本

这个脚本与上面的脚本类似，但它是由交流适配器负责。

如果你插上了交流适配器，而且电池的电量超过 95%，它就会发出一个带有声音的通知，但是这个通知不会停止，直到你拔掉交流适配器。

如果你拔掉交流适配器，你将永远不会再看到通知，直到你的电池电量下降到 20%。

$ sudo vi /opt/scripts/battery-status-1.sh
#!/bin/bash
   while true
    do
       export DISPLAY=:0.0
       battery_level=`acpi -b | grep -P -o '[0-9]+(?=%)'`
       if on_ac_power; then
           if [ $battery_level -ge 95 ]; then
              notify-send "Battery Full" "Level: ${battery_level}% "
              paplay /usr/share/sounds/freedesktop/stereo/suspend-error.oga
           fi
       else
           if [ $battery_level -le 20 ]; then
              notify-send --urgency=CRITICAL "Battery Low" "Level: ${battery_level}%"
              paplay /usr/share/sounds/freedesktop/stereo/suspend-error.oga
           fi
       fi
     sleep 60
done

脚本完成后，设置执行权限：

$ sudo chmod +x /opt/scripts/battery-status-1.sh

最后将脚本添加到用户配置文件的底部。对于全局范围来说，你需要在/etc/profile文件中添加该脚本。

$ vi /home/magi/.profile

/opt/scripts/battery-status-1.sh &

重启系统来检查：

$ sudo reboot

laptop-mode-tools

sudo apt-get install laptiop-mode-tools

配置文件在/etc/laptop-mode/laptop-mode.conf：

常用的配置选项：

# Enable laptop mode when on battery power.
# 在电池模式下启动laptop_mode
ENABLE_LAPTOP_MODE_ON_BATTERY=1


# Disable all data loss sensitive features when the battery level (in % of the
# battery capacity) reaches this value.
# 在低电量的情况下禁止laptop-mode
MINIMUM_BATTERY_CHARGE_PERCENT=10

# Disable data loss sensitive features when the battery reports its state
# as "critical".
# 在极底电量下禁止laptop_mode
DISABLE_LAPTOP_MODE_ON_CRITICAL_BATTERY_LEVEL=8

# The drives that laptop mode controls.
# Separate them by a space, e.g. HD="/dev/hda /dev/hdb". The default is a
# wildcard, which will get you all your IDE and SCSI/SATA drives.
# HD="/dev/[hs]d[abcdefgh]"
# 设定需要控制的硬盘
HD="/dev/hda"

# Should laptop mode tools control readahead?
# 启动 readahead
CONTROL_READAHEAD=1

# Read-ahead, in kilobytes. You can spin down the disk while playing MP3/OGG
# by setting the disk readahead to a reasonable size, e.g. 3072 (3 MB).
# Effectively, the disk will read a complete MP3 at once, and will then spin
# down while the MP3/OGG is playing. Don't set this too high, because the
# readahead is applied to _all_ files that are read from disk.
# 设定laptop_mode下的readahead buffer,如果是听mp3 3-5M,如果是看电影 8-10M
LM_READAHEAD=4096
NOLM_READAHEAD=128

# Should laptop mode tools control the maximum CPU frequency?
# 启动CPU频率控制
CONTROL_CPU_FREQUENCY=1

# Legal values are "slowest" for the slowest speed that your
# CPU is able to operate at, "fastest" for the fastest speed,
# "medium" for some value in the middle, or any value listed in
# /sys/devices/system/cpu/cpu*/cpufreq/scaling_available_frequencies.
# 设定电池模式下的CPU频率
BATT_CPU_MAXFREQ=slowest
BATT_CPU_MINFREQ=slowest
BATT_CPU_GOVERNOR=ondemand

现在可以通过下面命令查看laptop-mode的状态：

sudo /etc/init.d/laptop-mode status

CPU

这部分的操作不推荐人工配置，之前的laptop-mode可以方便地设置。

移动版本的CPU支持频率和电压的动态调整，在大多数情况下你的CPU是没必要全速运行的，尤其在电池支持下，我们可以强制使CPU运行在最低频率。

在linux 2.6以后的内核就支持cpu频率的动态调整，有下面5种模式：

performance将CPU频率设定在支持的最高频率,而不动态调节.
powersave将CPU频率设置为最低
ondemand快速动态调整CPU频率, Pentuim M的CPU可以使用
conservative与ondemand不同,平滑地调整CPU频率,适合于用电池工作时.
userspace用户模式，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

先安装相关软件cpufrequtils

sudo apt-get install cpufrequtils

需要进入那个模式直接修改proc文件,比如要进入powersave模式：

sudo -s
echo powersave > /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/scaling_governor

显卡

显卡的驱动可以设置功耗模式。

除了显卡驱动里设置，还可以设置显卡动态调整频率。修改/etc/X11/xorg.conf

Section "Device"
[...]
Option      "DynamicClocks" "on"
EndSection

显示器

如上图所示，LCD是最耗电的部件，这一节我们讨论如何降低LCD的耗电

首先,尽可能调低亮度,这个不多说手动调节就可以了；然后设置 DPMS（Display Power Management Signaling）

修改/etc/X11/xorg.conf文件：

  Section "ServerLayout"
  Identifier  [...]
  [...]
  Option  "BlankTime"  "5"  # Blank the screen after 5 minutes (Fake)
  Option  "StandbyTime"  "10"  # Turn off screen after 10 minutes (DPMS)
  Option  "SuspendTime"  "20"  # Full suspend after 20 minutes
  Option  "OffTime"  "30"  # Turn off after half an hour
  [...]
  EndSection

  [...]

  Section "Monitor"
  Identifier  [...]
  Option  "DPMS"  "true"
  [...]
  EndSection

但似乎xorg的dpms有bug不能关闭LCD，只能把屏幕变黑。 google搜索了一下发现是和acpi冲突只要重新启动acpi就可以了。手动设置屏幕关闭，代码:

sudo /etc/init.d/acpid restart
xset dpms force off

如果要暂时关闭屏幕：

sleep 1 && xset dpms force off

记往，按完回车后，不要碰键盘鼠标，静等一秒。然后，你的屏幕就被关掉了。这是真的关掉，而非锁定屏幕或者弄了一个黑屏的屏幕保护──这可是不耗电模式。

那么如何重新开启屏幕?很简单，碰一下键盘或鼠标即可。

为什么要睡眠一秒呢?因为如果不睡眠，直接用xset dpms force off的话，在你按回车关掉屏幕的那一刹那，屏幕又被点亮了──除非你松手极快！

屏保与屏幕关闭

用xset q可以查看当前屏保的设置情况，黑屏方式的屏保有两种状态：

方法一：

xset 的s参数后面可接两个数字参数，前一个即是进入屏保的秒数，如果想立刻进入屏保：

xset s 2 600        # 这样，两秒种后进入屏保。

如果想恢复默认值，即比较长的时间进入屏保：

xset s 0 600

取消屏保：

xset s off

方法二：

dpms 是屏保的另一种状态，将其断电，与关机后的显示器同样的效果：

开启：

xset dpms 1 1 2

取消：

xset -dpms

磁盘减耗

我们先做一个粗略的计算，你的笔记本如果硬盘在节能模式下运行,能延长多少时间。

cat /proc/acpi/battery/BATx/info

典型的输出结果为：

present:                 yes
design capacity:         6000 mAh
last full capacity:      3808 mAh
battery technology:      rechargeable
design voltage:          14800 mV
design capacity warning: 209 mAh
design capacity low:     133 mAh
capacity granularity 1:  10 mAh
capacity granularity 2:  25 mAh
model number:            JM-6
serial number:           xxxxxxxxxxxxxxx
battery type:            LION
OEM info:                Hewlett-Packard

电池功率为\(3808 mAh x 14800 mV = 56.3584 Wh == 56wh\)
电池支持时间4小时
移动硬盘正常功率: 2.4w
移动硬盘standby功率: 0.25w (根据自己型号google自己搜索)
\(56/4 = 14 w\)
\(14 - (2.4-0.25) = 11.85 w\)
\(56 / 11.85 = 4.725738397\)小时
延长了0.73 小时，大约44分钟
硬盘是不可能一直处于standby状态的，实际的情况肯定会短一些。

下面我们讨论如何使硬盘更长时间的处于standby模式下

我们可以laptop-mode 软件达到这个效果。

硬盘还有其他的优化空间：

使用tmpfs把临时文件放入内存中。tmpfs 就象虚拟磁盘（ramdisk），但又不完全一样。象虚拟磁盘一样，tmpfs 可以使用您的 RAM，但它也可以使用您的交换分区来存储。而且传统的虚拟磁盘是个块设备，并需要一个 mkfs 之类的命令才能真正地使用它，tmpfs 是一个文件系统，而不是块设备；您只是安装它，它就可以使用了。

总而言之，这让 tmpfs 成为我有机会遇到的最好的基于 RAM 的文件系统。

修改/etc/fstab,把tmpfs mount 到/tmp上，并设置最大上限为32M。代码:

# <file system> <mount point>   <type>  <options>       <dump>  <pass>
tmpfs           /tmp            tmpfs   size=32m        0       0

如果你内存很多（1G以上）你完全可关闭swap

代码:

sudo swapoff /dev/hdax

现在你的硬盘应该把读写操作降得很低了。

关闭无线网卡

sudo iwconfig wlan0 power off

其他优化

尽量不启动X，使用console 比如看片子的话可以在console下用

mplayer -vo fbdev your.movie.file

听音乐可以使用mpg123 ogg123等等。

自动优化脚本

for x in /proc/acpi/ac_adapter/*; do
    grep -q off-line $x/state

    if [ $? = 0 ] && [ x$1 != xstop ]; then   
   for SCRIPT in /etc/acpi/battery.d/*.sh; do
       . $SCRIPT
   done
   if [ x$ENABLE_LAPTOP_MODE = xtrue ]; then
       (sleep 5 && laptop_mode_enable)&
   fi
    else
   for SCRIPT in /etc/acpi/ac.d/*.sh; do
       . $SCRIPT
   done
   if [ x$ENABLE_LAPTOP_MODE = xtrue ]; then
       (sleep 5 && laptop_mode_disable)&
   fi
    fi
done

在这段脚本中我们看到如果要让脚本在bettary模式下运行就放在 /etc/acpi/battery.d/目录下，要让脚本在电源模式下于虚拟就把脚本放在 /etc/acpi/ac.d/目录下。

好了既然脚本能自动执行，要实现什么样的节能效果就看你的想象力了。