ubuntu 笔记本电源管理优化指南
作者：yuk
版本：1.0
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论坛里看到许多朋友抱怨linux电源管理很糟糕,说什么电池使用比win下短了很多。实际上linux提供很多电源优化的功能，只不过默认情况下的设置没有考虑电源使用罢了。下面我以ubuntu edgy为例，系统的讨论一下笔记本电源管理优化。
目标:最长的电池使用时间
概述
笔记本由许多不同的组件组成，各个组件的耗电不用，引用gentoo power management的一张图，其耗电比重如下图所示:
Power Budget For Each Component
从上图我们可以看到主要的耗电部件是液晶显示器、CPU、芯片组和硬盘。虽然我们可以在BIOS里面设置操作系统无关的电源管理模式，但是在操作系统之上我们可以设置一些更smart的电源管理模式自动适应各种环境。
本文分下面几个部分分别讨论各个部件的电源管理优化。
0. 前提
在讨论各个设备的电源管理优化之前，先确定我们是否满足下面一些前提条件。
BOIS
首先你要检查一下你的BOIS的电源管理设置,先关闭所有bois支持的电源管理方式，只通过操作系统设置电源管理，然后再恢复BOIS的电源管理。
kernel
acpi支持,edgy默认内核是支持acpi的，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
1.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sudo vi /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，
sudo /etc/init.d/acpid restart
xset dpms force off
2.cpu
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
查看你的cpu所支持的频率
cpufreq-info
Report errors and bugs to linux@brodo.de, please.
analyzing CPU 0:
driver: powernow-k8
CPUs which need to switch frequency at the same time: 0
hardware limits: 800 MHz - 1.60 GHz
available frequency steps: 1.60 GHz, 800 MHz
available cpufreq governors: userspace, powersave, ondemand, conservative, performance
current policy: frequency should be within 800 MHz and 1.60 GHz.
The governor "ondemand" may decide which speed to use
within this range.
current CPU frequency is 800 MHz.
需要进入那个模式直接修改proc文件,比如要进入powersave模式
echo powersave > /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/scaling_governor
其实有个实用程序laptop-mode可以方便的设置，在后面硬盘一节统一介绍
如果是用迅驰cpu，支持多个频率，你可以用powernowd更细化的调节cpu频率
3.显卡
各类显卡有自己的电源管理方式，我这里主要介绍ati powerplay，
首先要安装ati的fgrlx,请参考论坛wiki
运行aticonfig --lsp显示显卡可以运行的频率，选最低的就行了
我的输出：
core/mem [flags]
-----------------
* 1: 100/150 MHz
2: 301/200 MHz [default state]
aticonfig --set-powerstate=0
使显卡运行在最低频率上
也可以设置显卡动态调整频率
修改sudo vi /etc/X11/xorg.conf
[...]
Option "DynamicClocks" "on"
EndSection
4.硬盘
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
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，
首先我们启动laptop-mode，edgy默认设置是禁止laptop-mode运行的
修改 /etc/default/acpi-support
sudo /etc/init.d/laptop-mode start
好了现在我们来详细配置，有中文注释的地方是我修改过的地方
修改/etc/laptop-mode/laptop-mode.conf
# 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
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。
tmpfs /tmp tmpfs size=32m 0 0
如果你内存很多（1G以上）你完全可关闭swap
现在你的硬盘应该把读写操作降得很低了。
5.其他优化
降低颜色深度
修改xorg.conf 改为16位色
修改sudo vi /etc/X11/xorg.conf
DefaultDepth 16
尽量少使用光驱
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
无线网卡
在不使用wlan的时候关闭它
6. 让上面优化实现自动化
acpi能截获电源适配器事件
/etc/acpi/events/ac
在这个脚本中我们可以看到实际上调用的是/etc/acpi/power.sh脚本
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。
另附一些实用工具软件
查看硬盘温度
sudo hddtemp -n /dev/hda
查看cpu信息
sudo x86info
查看硬件信息
lshw
案例，本人hp ze22xx
在windows下便携模式下能运行大概2小时20分
在ubuntu下未优化能运行2小时左右
优化过后能运行2小时30分
参考
gentoo power management guide
http://www.gentoo.org/doc/en/power-management-guide.xml
Extending Battery Life with Laptop Mode
http://www.linuxjournal.com/article/7539
