Fedora 19 Guide de gestion de l'alimentation

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1 Fedora 19 Guide de gestion de l'alimentation Gestion de la consommation d'énergie sur Fedora Yoana Ruseva Jack Reed Rüdiger Landmann Don Domingo

2 Guide de gestion de l'alimentation Fedora 19 Guide de gestion de l'alimentation Gestion de la consommation d'énergie sur Fedora Édition 1 Auteur Yoana Ruseva yruseva@redhat.com Auteur Jack Reed jreed@redhat.com Auteur Rüdiger Landmann Auteur Don Domingo Copyright 2013 Red Hat Inc. and others. The text of and illustrations in this document are licensed by Red Hat under a Creative Commons Attribution Share Alike 3.0 Unported license ("CC-BY-SA"). An explanation of CC-BY-SA is available at The original authors of this document, and Red Hat, designate the Fedora Project as the "Attribution Party" for purposes of CC-BY-SA. In accordance with CC-BY-SA, if you distribute this document or an adaptation of it, you must provide the URL for the original version. Red Hat, as the licensor of this document, waives the right to enforce, and agrees not to assert, Section 4d of CC-BY-SA to the fullest extent permitted by applicable law. Red Hat, Red Hat Enterprise Linux, the Shadowman logo, JBoss, MetaMatrix, Fedora, the Infinity Logo, and RHCE are trademarks of Red Hat, Inc., registered in the United States and other countries. For guidelines on the permitted uses of the Fedora trademarks, refer to Legal:Trademark_guidelines. Linux is the registered trademark of Linus Torvalds in the United States and other countries. Java is a registered trademark of Oracle and/or its affiliates. XFS is a trademark of Silicon Graphics International Corp. or its subsidiaries in the United States and/or other countries. MySQL is a registered trademark of MySQL AB in the United States, the European Union and other countries. All other trademarks are the property of their respective owners. Le Guide de gestion de l'alimentation indique comme gérer effectivement la consommation d'énergie sur des systèmes Fedora 19. Il examine les diverses techniques réduisant la consommation à la fois pour des serveurs et pour des portables ; il explique comment chaque technique affecte la performance globale de votre système.

3 Préface v 1. Conventions d'écriture... v 1.1. Conventions typographiques... v 1.2. Conventions pour citations mises en avant... vii 1.3. Notes et avertissements... vii 2. Vos commentaires sont importants!... viii 1. Vue d'ensemble Importance de la gestion de l'alimentation Bases de la gestion de l'alimentation Audit et analyse de la gestion de l'alimentation Aperçu des audits et des analyses PowerTOP Diskdevstat et netdevstat Battery Life Tool Kit Tuned Greffons Profils fournis Installation et utilisation Profils personnalisés Powertop2tuned UPower Gestionnaire d'alimentation GNOME acpid Autres façons d'auditer Infrastructure et mécanique principale États inactifs de la CPU Utilisation des gouverneurs CPUfreq Types de gouverneurs CPUfreq Installation de CPUfreq Paramétrer les règles CPUfreq et la vitesse Contrôleurs de CPU Politiques d'économie d'énergie CPU Suspension et reprise Noyau tickless Gestion de l'alimentation en état actif Gestion directe de puissance par la liaison (ALPM) Optimisation d'accès au disque Relatime Limitation de la consommation Gestion améliorée de l'alimentation des graphismes RFKill Optimisations dans l'espace utilisateur Cas d'utilisation Exemple Serveur Exemple Ordinateur portable A. Astuces pour les développeurs 43 A.1. Utilisation de threads A.2. Réveils A.3. Fsync B. Historique des modifications 47 iii

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5 Préface 1. Conventions d'écriture Ce manuel utilise plusieurs conventions pour souligner l'importance de certains mots ou expressions, mais aussi en vue d'attirer l'attention sur certains passages d'informations précis. Pour les éditions sur support papier et numérique (PDF), ce manuel utilise des caractères issus de Liberation Fonts 1. La police de caractères Liberation Fonts est également utilisée pour les éditions HTML si elle est installée sur votre système. Sinon, des polices de caractères alternatives équivalentes sont utilisées. Notez que Red Hat Enterprise Linux 5 et versions supérieures contiennent la police Liberation Fonts par défaut Conventions typographiques Quatre conventions typographiques sont utilisées pour attirer l'attention sur certains mots et expressions. Ces conventions et les circonstances auxquelles elles s'appliquent sont les suivantes. Caractères gras à espacement fixe Utilisée pour surligner certaines entrées du système, comme les commandes de console, les noms de fichiers et les chemins d'accès. Également utilisé pour surligner les touches et les combinaisons de touches. Par exemple : Pour consulter le contenu du fichier mon_nouvel_ouvrage_littéraire qui se situe dans votre dossier courant, saisissez la commande cat mon_nouvel_ouvrage_littéraire à la demande du terminal et appuyez sur Entrée pour exécuter la commande. L'exemple ci-dessus contient un nom de fichier, une commande-console et un nom de touche, tous présentés sous forme de caractères gras à espacement fixe et tous bien distincts grâce au contexte. Les combinaisons de touches sont différenciées des noms de touches par le caractère «plus» («+») qui fait partie de chaque combinaison de touches. Ainsi : Appuyez sur Entrée pour exécuter la commande. Appuyez sur Ctrl+Alt+F2 pour passer au premier terminal virtuel. Appuyer sur Ctrl+Alt+F1 pour retournez à votre session X-Windows. Le premier paragraphe surligne la touche précise sur laquelle il faut appuyer. Le second surligne deux combinaisons de touches (chacun étant un ensemble de trois touches à presser simultanément). Si le code source est mentionné, les noms de classes, les méthodes, les fonctions, les noms de variables et les valeurs de retour citées dans un paragraphe seront présentées comme ci-dessus, en caractères gras à espacement fixe. Par exemple : Les classes de fichiers comprennent le nom de classe filesystem pour les noms de fichier, file pour les fichiers et dir pour les dossiers. Chaque classe correspond à un ensemble de permissions associées. 1 v

6 Préface Caractères gras proportionnels Cette convention marque le surlignage des mots ou phrases que l'on rencontre sur un système, comprenant des noms d'application, des boîtes de dialogue textuelles, des boutons étiquettés, des cases à cocher et des boutons d'options mais aussi des intitulés de menus et de sous-menus. Par exemple : vi Sélectionnez Système Préférences Souris à partir de la barre du menu principal pour lancer les Préférences de la souris. À partir de l'onglet Boutons, cliquez sur la case à cocher Pour gaucher puis cliquez sur Fermer pour faire passer le bouton principal de la souris de la gauche vers la droite (ce qui permet l'utilisation de la souris par la main gauche). Pour insérer un caractère spécial dans un fichier gedit, choisissez Applications Accessoires Table de caractères à partir de la barre du menu principal. Ensuite, sélectionnez Rechercher Rechercher à partir de la barre de menu de Table de caractères, saisissez le nom du caractère dans le champ Rechercher puis cliquez sur Suivant. Le caractère que vous recherchez sera surligné dans la Table de caractères. Double-cliquez sur le caractère surligné pour l'insérer dans le champ Texte à copier, puis cliquez sur le bouton Copier. Maintenant, revenez à votre document et sélectionnez Édition Coller à partir de la barre de menu de gedit. Le texte ci-dessus contient des noms d'applications, des noms de menus et d'autres éléments s'appliquant à l'ensemble du système, des boutons et textes que l'on trouve dans une interface graphique. Ils sont tous présentés sous la forme gras proportionnel et identifiables en fonction du contexte. Italique gras à espacement fixe ou Italique gras proportionnel Qu'ils soient en caractères gras à espacement fixe ou à caractères gras proportionnels, l'ajout de l'italique indique la présence de texte remplaçable ou variable. Les caractères en italique indiquent la présence de texte que vous ne saisissez pas littéralement ou de texte affiché qui change en fonction des circonstances. Par exemple : Pour se connecter à une machine distante en utilisant ssh, saisissez ssh nom d'utilisateur@domain.name (nom.domaine) après l'invite de commande de la console. Si la machine distante est exemple.com et que votre nom d'utilisateur pour cette machine est john, saisissez ssh john@example.com. La commande mount -o remount système de fichiers monte le système de fichiers nommé. Ainsi, pour monter /home dans le système de fichiers, la commande est mount -o remount /home. Pour connaître la version d'un paquet actuellement installé, utilisez la commande rpm -q paquet. Elle vous permettra de retourner le résultat suivant : version-depaquet. Notez les mots en caractères italiques et gras au dessus de nom d'utilisateur, domain.name, système fichier, paquet, version et mise à jour. Chaque mot est un paramètre substituable de la ligne de commande, soit pour le texte que vous saisissez suite à l'activation d'une commande, soit pour le texte affiché par le système. Mis à part l'utilisation habituelle de présentation du titre d'un ouvrage, les caractères italiques indiquent l'utilisation initiale d'un terme nouveau et important. Ainsi :

7 Conventions pour citations mises en avant Publican est un système de publication DocBook Conventions pour citations mises en avant Les sorties de terminaux et les citations de code source sont mis en avant par rapport au texte avoisinant. Les sorties envoyées vers un terminal sont en caractères Romains à espacement fixe et présentées ainsi : books Desktop documentation drafts mss photos stuff svn books_tests Desktop1 downloads images notes scripts svgs Les citations de code source sont également présentées en romains à espacement fixe mais sont présentés et surlignés comme suit : package org.jboss.book.jca.ex1; import javax.naming.initialcontext; public class ExClient { public static void main(string args[]) throws Exception { InitialContext inictx = new InitialContext(); Object ref = inictx.lookup("echobean"); EchoHome home = (EchoHome) ref; Echo echo = home.create(); System.out.println("Created Echo"); } } System.out.println("Echo.echo('Hello') = " + echo.echo("hello")); 1.3. Notes et avertissements Enfin, nous utilisons trois styles visuels pour attirer l'attention sur des informations qui auraient pu être normalement négligées : Remarque Une remarque est une forme de conseil, un raccourci ou une approche alternative par rapport à une tâche à entreprendre. L'ignorer ne devrait pas provoquer de conséquences négatives, mais vous pourriez passer à côté d'une astuce qui vous aurait simplifiée la vie. vii

8 Préface Important Les blocs d'informations importantes détaillent des éléments qui pourraient être facilement négligés : des modifications de configurations qui s'appliquent uniquement à la session actuelle ou des services qui ont besoin d'être redémarrés avant toute mise à jour. Si vous ignorez une case étiquetée «Important», vous ne perdrez aucunes données mais cela pourrait être source de frustration et d'irritation. Avertissement Un avertissement ne devrait pas être ignoré. Ignorer des avertissements risque fortement d'entrainer des pertes de données. 2. Vos commentaires sont importants! Si vous trouvez des fautes de frappe ou si vous avez des suggestions pour améliorer ce manuel, n'hésitez surtout pas à nous en faire part! Veuillez envoyer vos remarques par l'entremise de Bugzilla ( pour le produit Fedora Documentation. Lorsque vous soumettez un rapport d'erreurs, veuillez indiquer clairement les références du manuel : power-management-guide Si vous avez des suggestions pour améliorer la documentation, essayez de les décrire le plus précisément possible. Si vous avez trouvé une erreur, veuillez non seulement indiquer le numéro de section où elle se trouve mais également ajouter un extrait du texte qui l'entoure, afin que nous puissions la retrouver facilement. viii

9 Vue d'ensemble Chapitre 1. Limiter la consommation électrique des systèmes informatiques est l'un des aspects les plus importants de l'it verte (informatique respectueuse de l'environnement), un ensemble de considérations qui englobe aussi l'utilisation de matériaux recyclables, l'impact sur l'environnement de la production de matériel et la prise de conscience de l'environnement dans la conception et le déploiement des systèmes. Dans ce document, nous vous proposons des conseils et informations concernant la gestion de l'alimentation de vos systèmes exécutant Fedora Importance de la gestion de l'alimentation Au cœur de la gestion de l'alimentation figure la compréhension de l'optimisation efficace de la consommation d'énergie pour chaque composant d'un système. Ceci englobe l'étude des différentes tâches effectuées par votre système et leur configuration pour vous assurer que ses performances correspondent à la tâche à entreprendre. La principale motivation pour la gestion de l'alimentation est : la réduction de la consommation d'énergie en général dans le but de réduire les coûts ; Une gestion de l'alimentation correcte résulte en : une réduction de chaleur pour les serveurs et les centres de calcul ; des coûts secondaires réduits, y compris pour le refroidissement, l'espace, les cables, les générateurs et les onduleurs (UPS) ; une augmentation de l'autonomie de la batterie pour les ordinateurs portables ; une baisse de la production de dioxyde de carbone ; la mise en conformité avec la réglementation du gouvernement ou avec les exigences légales concernant l'it verte, par exemple Energy Star ; la mise en conformité avec la ligne de conduite de l'entreprise sur ses systèmes ; Par définition, la baisse de consommation d'énergie pour un composant spécifique (ou du système en totalité) conduira à une baisse de chaleur et évidemment, à une baisse de performance. Ainsi, vous devriez étudier et tester minutieusement les baisses de performance résultant des configurations que vous avez effectuées, tout particulièrement pour les systèmes exécutant des tâches critiques. En étudiant les différentes tâches menées par votre système et en configurant chaque composant afin de vous assurer que leurs performances sont suffisantes, vous pouvez économiser de l'énergie, générer moins de chaleur et optimiser l'autonomie de la batterie pour les ordinateurs portables. La plupart des principes appliqués à l'analyse et au paramétrage d'un système pour améliorer sa consommation électrique sont similaires à ceux appliqués à l'optimisation des performances. D'une certaine manière, la gestion de l'alimentation et le paramétrage de la performance sont des approches opposées, car habituellement les systèmes sont optimisés soit pour la performance, soit pour une meilleure gestion de l'alimentation. Ce manuel décrit les outils fournis par Red Hat, ainsi que les techniques que nous avons développées afin de vous assister dans ce processus. Fedora 19 contient déjà de nombreuses fonctionnalités de gestion de l'alimentation activées par défaut. Celles-ci ont été choisies minutieusement afin de ne pas avoir d'impact sur les performances d'une utilisation typique d'un serveur ou d'une station de travail. Cependant, dans certains cas très 1

10 Chapitre 1. Vue d'ensemble spécifiques où le débit maximal, une latence minimale, ou quand les performances du CPU sont un impératif, une révision de ces valeurs par défaut est requise. Posez-vous quelques questions afin de décider si vous devriez optimiser vos machines à l'aide des techniques décrites dans ce document : Q : Dois-je vraiment optimiser? R : L'importance de l'optimisation de l'alimentation dépend de si votre entreprise donne des consignes ou de l'existance d'une réglementation à suivre. Q : À quel point devrais-je optimiser? R : Certaines des techniques que nous vous présentons ne requièrent de procéder à la totalité du processus d'audit et d'analyse détaillée de votre machine, au contraire elles vous fourniront un ensemble d'optimisations générales qui améliorent l'utilisation de l'alimentation. Celles-ci, bien entendu, ne seront pas aussi bonnes qu'avec un système audité et optimisé manuellement, mais elles fourniront quand même un bon compromis. Q : L'optimisation va-t-elle réduire la performance du système à un niveau inacceptable? R : Q : R : La plupart des techniques décrites dans ce document auront un impact qui se ressentira sur les performances de votre système. Si vous choisissez d'implémenter une gestion de l'alimentation autre que celle installée par défaut dans Fedora 19, vous devriez alors surveiller les performances du système après l'optimisation, puis décider si la perte de performances est acceptable ou non. Le temps pris et les ressources utilisées pour optimiser le système sont-ils plus importants que les gains à obtenir? L'optimisation manuelle d'un système unique en suivant la totalité du processus n'en vaut pas la peine car le temps et le coût pris sont bien plus importants que les bénéfices à obtenir, et ce sur la durée entière du cycle de vie de la machine en question. Cependant, sur systèmes informatiques dans vos bureaux utilisant la même configuration et le même paramétrage, la création d'un paramétrage optimisé et s'appliquant à ces machines serait très certainement une bonne idée. Les sections suivantes vous expliqueront en quoi les performances optimales d'un matériel peuvent bénéficier à votre système en termes de consommation d'énergie Bases de la gestion de l'alimentation La gestion efficace de l'alimentation est construite sur les principes suivants : Un CPU inactif ne devrait se réveiller que lorsque nécessaire Le noyau utilisé dans les versions antérieures à Fedora 18 utilisait un minuteur périodique pour chaque CPU. Ce minuteur empêchait la CPU d'être vraiment inactive en l'obligeant à traiter chaque événement du minuteur (ce qui arrive toutes les quelques millisecondes, selon le paramétrage), sans tenir compte du fait qu'il y ait ou qu'il n'y ait pas des processus en cours d'exécution. Une bonne part de la gestion efficace de l'alimentation implique une réduction de la fréquence des réveils de la CPU. 2

11 Bases de la gestion de l'alimentation À cause de ceci, le noyau Linux dans Fedora 19 élimine le minuteur périodique : par conséquent, l'état inactif d'un CPU est maintenant tickless. Cela empêche le CPU de consommer de l'énergie nonnécessaire lorsqu'il est inactif. Cependant, les bénéfices de cette fonctionnalité peuvent être perdus si votre système possède des applications créant des événements de minuteur non-nécessaires. Les événements d'interrogation (tels que les vérifications de changements de volume, le mouvement de la souris, etc.) sont des exemples de tels événements. Fedora 19 inclut des outils avec lesquels vous pourrez identifier et auditer des applications sur la base de l'utilisation de leur CPU. Reportez-vous au Chapitre 2, Audit et analyse de la gestion de l'alimentation pour plus de détails. Le matériel et les périphériques inutilisés devraient être complètement désactivés Ceci est particulièrement vrai pour les périphériques qui possèdent des pièces mobiles (par exemple, des disques durs). De plus, certaines applications peuvent laisser un périphérique qui est activé mais non-utilisé sur un état «ouvert» ; lorsque ceci se produit, le noyau assume que le périphérique est en cours d'utilisation, ce qui peut empêcher le périphérique de se mettre dans un état d'économie d'énergie. Une faible activité devrait signifier une faible puissance Dans de nombreux cas, cela dépend de l'âge du matériel et la justesse de la configuration du BIOS. Les composants de système plus anciens ne prennent pas en charge certaines des nouvelles fonctionnalités incorporées dans Fedora 19. Assurez-vous de bien utiliser le microprogramme le plus récent et d'avoir activé les options dans les sections de gestion de l'alimentation ou de configuration des périphériques. Ci-dessous figurent quelques-unes des fonctionnalités à rechercher : SpeedStep ; PowerNow! ; Cool'n'Quiet ; ACPI (C state) ; Smart ; Si votre matériel prend ces fonctionnalités en charge et qu'elles sont activées dans le BIOS, Fedora 19 les utilisera par défaut. Les différents états du CPU et leurs effets Les CPU modernes ainsi que l'acpi (de l'anglais, Advanced Configuration and Power Interface pour «Configuration Avancée de l'alimentation») offrent différents états d'alimentation. Les trois états différents sont : Veille (C-states) ; Fréquence (P-states) ; Sortie de chaleur (T-states ou «états thermaux») ; Un processeur fonctionnant sur l'état de sommeil plus bas possible (indiqué par le plus haut numéro d'état C) consomme le moins d'énergie, mais beaucoup plus de temps sera nécessaire pour le réveiller de cet état le cas échéant. Dans de très rares occasions, cela peut conduire à avoir la CPU devant se réveiller immédiatement après une mise en sommeil. Cette situation se traduit dans les 3

12 Chapitre 1. Vue d'ensemble faits par une CPU occupée en permanence, et provoqie une perte partielle de l'économie d'énergie potentielle par rapport à l'utilisation d'un autre état. Une machine éteinte ne consomme pas d'énergie Aussi évident que cela puisse paraître, la meilleure manière d'économiser de l'énergie est d'éteindre les systèmes. Par exemple, votre compagnie peut développer une culture d'entreprise autour de «l'it verte» avec une ligne de conduite dans laquelle il vous faudrait éteindre les machines pendant les coupures déjeuner, ou lorsque vous rentrez chez vous. Vous pourriez aussi consolider plusieurs serveurs physique en un grand serveur et les virtualiser à l'aide de la technologie de virtualisation que nous vous fournissons avec Fedora 19. 4

13 Chapitre 2. Audit et analyse de la gestion de l'alimentation 2.1. Aperçu des audits et des analyses L'audit, l'analyse et le paramétrage détaillé et manuel d'un système unique est habituellement exceptionnel, car le temps et l'argent investis dépassent les bénéfices réalisés sur les bribes des réglages restants. Cependant, effectuer ces tâches une seule fois pour un grand nombre de systèmes pratiquement identiques, pour lesquels vous pourrez réutiliser les mêmes paramètres, peut se révéler très utile. Considérez, par exemple, le déploiement de milliers d'ordinateurs de bureau ou une grappe HPC dans laquelle les machines seraient quasiment analogues. Une autre raison de réaliser un audit et une analyse est de fournir une base de comparaison à l'encontre de laquelle vous identifierez des régressions ou les changements de comportement du système dans le futur. Les résultats de cette analyse peuvent se révéler très utiles lorsque des mises à jour du matériel, du BIOS ou de logiciels sont effectuées de manière régulière et que vous voulez éviter toute surprise quant à la consommation électrique. En général, un audit et une analyse minutieuse vous offriront une bien meilleure idée de ce qu'il se passe sur un système en particulier. Auditer et analyser un système sur sa consommation d'énergie est relativement difficile, même avec les systèmes les plus modernes. La plupart des systèmes ne donnent pas les moyens nécessaires de mesurer l'énergie utilisée à l'aide de logiciels. Il existe pourtant des exceptions : la console de gestion ILO des systèmes de serveurs de Hewlett Packard offre un module de gestion de l'alimentation accessible depuis internet. IBM offre une solution similaire dans son module de gestion de l'alimentation BladeCenter. Sur certains systèmes Dell, l'assistant «IT Assistant» offre aussi des possibilités de surveillance de l'alimentation. Il est possible que d'autres fournisseurs fournissent des solutions similaires pour leurs plates-formes serveur, mais comme on peut l'observer, il n'existe pas de solution unique retenue par tous les fournisseurs. Si votre système ne possède pas de mécanisme intégré pour mesurer la consommation électrique, il existe d'autres solutions. Vous pouvez installer un bloc d'alimentation spécial sur votre système qui donne des informations sur la consommation électrique via le port USB. Le bloc d'alimentation PC Odin GT 550 W de Gigabyte en est un exemple et le logiciel pour exploiter les données sous Linux est disponible sur dev/gopsu/. En dernier recours, certains wattmètres externes, comme Watts up? PRO qui possède une prise USB. La mesure directe de la consommation électrique n'est souvent nécessaire que pour maximiser au plus haut degré les économies. Il y a heureusement d'autres moyens pour vérifier si les modifications ont un effet ou comment le système se comporte. Ce chapitre décrit les outils disponibles PowerTOP Le lancement du nouveau noyau sans tic (de l'anglais, «tickless kernel») dans Fedora permet à la CPU d'entrer en état inactif plus fréquemment, en réduisant la consommation d'électricité et en améliorant la gestion de l'alimentation. Le nouvel outil PowerTOP identifie les composants spécifiques des applications du noyau et de l'espace utilisateur qui réveillent fréquemment la CPU. PowerTOP était utilisé dans le développement afin de procéder à des audits décrits dans Section 3.13, «Optimisations dans l'espace utilisateur» qui ont conduit des applications à être ajustées dans cette version, réduisant ainsi le nombre de réveils CPU non-nécessaires par un facteur 10. Fedora 19 est livré avec la version 2.x de PowerTOP. Il s'agit d'une réécriture complète de la base du code de la version 1.x. Elle met à disposition une interface utilisateur plus claire avec des onglets et 5

14 Chapitre 2. Audit et analyse de la gestion de l'alimentation utilise l'infrastructure «perf» du noyau pour l'obtention de données plus précises. Le comportement énergétique des périphériques est suivi et affiché bien en évidence ; de la sorte, les problèmes peuvent être localisés rapidement. De manière un peu plus expérimentale, le code de base de la version 2.x comporte un moteur d'estimation des puissances susceptible d'indiquer la consommation individuelle des périphériques et des processus. Reportez-vous à Figure 2.1, «PowerTOP en fonction». Installez PowerTOP avec la commande : yum install powertop PowerTOP peut fournir une estimation globale de la consommation d'énergie du système, tout en indiquant sa répartition par processus, périphérique, travail du noyau, horloge et gestionnaire d'interruptions. Les portables doivent fonctionner sur leur batterie pendant le test. Pour étalonner le moteur de la mesure de consommation, exécutez en tant qu'utilisateur root la commande : powertop --calibrate L'étalonnage prend du temps. Le processus effectue divers tests ; il fera varier les niveaux de brillance de l'écran, et allumera ou éteindra les périphériques. Ne touchez pas à la machine pendant le calibrage. Une fois ce processus terminé, PowerTOP lance les opérations courantes. Laissezle tourner environ une heure pour collecter les données. Quand suffisamment de données sont rassemblées, les chiffres des estimations de consommation commencent à apparaître dans la première colonne. Lancez PowerTOP, en tant qu'utilisateur root, avec la commande : powertop Si vous exécutez la commande sur un portable, il doit toujours fonctionner sur sa batterie pour que la totalité des données disponibles soit présentée. En fonction, PowerTOP collecte des statistiques sur le système. Dans l'onglet Aperçu, vous voyez une liste des composants qui, soit réveillent la CPU le plus souvent, soit consomment le plus d'énergie (reportez vous à Figure 2.1, «PowerTOP en fonction»). La colonne voisine affiche une estimation de la puissance, la façon dont la ressource est utilisée, les réveils par seconde, le type de composant (comme processus, périphérique, horloge) et une description dudit composant. Les réveils par seconde notent l'efficacité des services ou périphériques et des pilotes du noyau. Moins de réveils signifie moins d'énergie dépensée. Les composants sont ordonnés selon l'importance des possibilités d'optimisation de leur consommation. Un réglage des composants pilotes nécessite normalement des modifications du noyau, ce qui sort de la portée de cet ouvrage. Cependant, les processus du domaine utilisateur qui envoient des réveils sont facilement gérés. D'abord, identifiez si ce service ou cette application a besoin de tourner ou pas sur le système. Si la réponse est non, désactivez-le tout simplement. Pour désactiver de manière permanente un ancien service SYSV, exécutez : systemctl disable servicename.service Pour plus de détails à propos d'un processus, exécutez : ps -awux grep processname strace -p processid 6

15 PowerTOP Si la trace semble se répéter, vous venez certainement de trouver une activité en boucle. Corriger de telles anomalies nécessite normalement une modification du code pour ce composant, chose qui, à nouveau, sort de la portée de ce document. Veuillez rapporter les problèmes de ce type dans Bugzilla. Comme indiqué dans Figure 2.1, «PowerTOP en fonction», le total de la consommation d'énergie et la charge restante de la batterie sont affichés, s'il y a objet. Au dessous, se trouve un bref résumé, donnant le nombre total de réveils par seconde, le nombre d'opérations du processeur graphique et d'opérations virtuelles sur le système de fichiers par seconde. Dans le reste de l'écran, vous trouverez une liste des processus, des interruptions, des périphériques et autres ressources triés selon leur utilisation. Si l'appareil a été correctement calibré, une estimation de la consommation d'énergie pour chaque élément listé dans la première colonne est également fournie. Utilisez les touches Tab et Shift+Tab pour feuilleter les onglets. Sous l'onglet Statistiques d'occupation, l'utilisation des divers états-c est affichée pour tous les processeurs et tous les noyaux. Dans l'onglet Statistiques de fréquence, l'utilisation des états-p, y compris le mode turbo (s'il y a lieu), est affiché pour tous les processeurs et tous les noyaux. Le meilleur est que la CPU reste dans des états-c ou P d'indice élevé le plus longtemps possible (C4 étant plus favorable que C3). C'est une bonne indication de la pertinence de l'optimisation de la CPU. À la maison, l'idéal est d'être à 90 % ou plus dans les états C ou P quand le système est inoccupé. L'onglet Statistiques des périphériques donne des informations semblables à celles de Aperçu, mais uniquement pour les périphériques. L'onglet Réglages contient des suggestions d'optimisation du système pour une moindre consommation. Les touches haut et bas permettent de se déplacer parmi les conseils. La touche Entrée active ou désactive la suggestion. Important Ces réglages ne sont pas persistants après un redémarrage. Pour les rendre persistants, il est possible d'utiliser l'utilitaire powertop2tuned (reportez-vous à Section 2.5.5, «Powertop2tuned»). 7

16 Chapitre 2. Audit et analyse de la gestion de l'alimentation Figure 2.1. PowerTOP en fonction Il est également possible de créer des rapports HTML en exécutant PowerTOP avec l'option --html. Remplacez le paramètre htmlfile.html par le nom que vous voulez donner au fichier de sortie : powertop --html=htmlfile.html Par défaut, PowerTOPfait un relevé des mesures toutes les 20 secondes, vous pouvez modifier cette durée avec l'option --time : powertop --html=htmlfile.html --time=secondes Le site internet Less Watts publie une liste d'applications que PowerTOP a identifiées comme gardant les CPU actives. Pour plus de détails, reportez-vous à la page powertop/known.php Diskdevstat et netdevstat Diskdevstat et netdevstat sont des outils de SystemTap ; ils collectent des informations détaillées sur les activités disque et réseau de toutes les applications exécutées sur un système. Ces outils se sont inspirés de PowerTOP, qui compte le nombre de réveils CPU par seconde pour chaque application (reportez-vous à Section 2.2, «PowerTOP»). Les statistiques collectées par ces outils vous permettent d'identifier les applications qui dépensent inutilement de l'énergie avec beaucoup d'opérations d'e/s de petite taille au lieu de peu d'opérations de grande taille. D'autres outils de surveillance, qui ne mesurent que les vitesses de transfert, n'aident pas à identifier ce type d'utilisation. Installer d'abord kernel-debuginfo avec la commande suivante : 8

17 Diskdevstat et netdevstat debuginfo-install kernel Puis installer les outils de même que SystemTap : yum install systemtap tuned-utils-systemtap Exécutez ces outils avec la commande : diskdevstat ou avec la commande : netdevstat Ces deux commandes peuvent inclure jusqu'à trois paramètres, comme suit : diskdevstat update_interval total_duration display_histogram netdevstat update_interval total_duration display_histogram update_interval Précise le temps en secondes entre les mises à jour de l'affichage. Par défaut : 5 total_duration Précise le temps en secondes pour la totalité de l'exécution. Par défaut : (1 jour) display_histogram Indique s'il faut inclure toutes les données collectées dans l'histogramme à la fin de l'exécution. La sortie ressemble à celle de PowerTOP. Ci-dessous un exemple de d'exécution de diskdevstat sur un système Fedora 10 exécutant KDE 4.2 : PID UID DEV WRITE_CNT WRITE_MIN WRITE_MAX WRITE_AVG READ_CNT READ_MIN READ_MAX READ_AVG COMMAND sda plasma sda logwatch sda perl sda perl sda perl sda auditd sda crond sda crond sda crond sda crond sda crond sda crond 9

18 Chapitre 2. Audit et analyse de la gestion de l'alimentation sda crond sda crond sda crond sda crond sda crond sda laptop_mode sda rsyslogd sda cat sda perl sda perl sda perl sda perl sda sh sda perl sda perl sda perl sda perl sda perl sda perl sda perl sda perl sda perl sda lm_lid.sh Les colonnes sont : PID L'ID du processus de l'application UID L'ID utilisateur sous lequel l'application est exécutée DEV Le périphérique sur lequel les E/S ont eu lieu WRITE_CNT Le nombre total des opérations d'écriture WRITE_MIN Le temps le moins long pris pour deux écritures consécutives (en secondes) 10

19 Battery Life Tool Kit WRITE_MAX Le temps le plus long pris pour deux écritures consécutives (en secondes) WRITE_AVG Le temps moyen pris pour deux écritures consécutives (en secondes) READ_CNT Le nombre total des opérations de lecture READ_MIN Le temps le moins long pris pour deux lectures consécutives (en secondes) READ_MAX Le temps le plus long pris pour deux lectures consécutives (en secondes) READ_AVG Le temps moyen pris pour deux lectures consécutives (en secondes) COMMAND Le nom du processus Dans cet exemple, trois applications se démarquent de manière évidente : PID UID DEV WRITE_CNT WRITE_MIN WRITE_MAX WRITE_AVG READ_CNT READ_MIN READ_MAX READ_AVG COMMAND sda plasma sda auditd sda rsyslogd Ces trois applications ont un WRITE_CNT plus important que 0, ce qui veut dire qu'elles ont effectué des opérations d'écriture pendant la mesure. Parmi celles-ci, plasma fut la pire et de loin : cette application a effectuée la plupart des opérations d'écriture, et bien sûr le temps moyen entre les écritures était le plus bas. Plasma serait donc l'application idéale à étudier si vous vous sentiez concerné par les applications inefficaces au niveau de la consommation d'énergie. Utilisez les commandes strace et ltrace pour examiner les applications de plus près en retraçant tous les appels système de l'id du processus. Dans l'exemple présent, vous pourriez exécuter : strace -p 2789 Dans cet exemple, la sortie de strace contient un schéma se répétant toutes les 45 secondes qui ouvre le fichier cache de l'icône KDE de l'utilisateur pour une écriture, suivi par la fermeture immédiate du fichier. Ceci a nécessairement conduit à une écriture physique sur le disque dur puisque les métadonnées du fichier (plus spécifiquement l'heure de la modification) ont changé. Le correctif final sert à prévenir ces appels inutiles lorsqu'il n'y avait pas eu de mises à jour des icônes Battery Life Tool Kit Le Battery Life Tool Kit (en français, boîte à outils de la batterie, ou BLTK), est une suite de tests qui simule et analyse l'autonomie et la performance de la batterie. BLTK réalise ces tests en simulant des groupes d'utilisateurs spécifiques, tels que des développeurs ou des employés de bureau et en rapporte les résultats. Principalement développé pour tester la performance des ordinateurs portables, 11

20 Chapitre 2. Audit et analyse de la gestion de l'alimentation BLTK peut aussi être utilisé pour créer des rapports sur la performance des ordinateurs de bureau lorsqu'il est lancé avec -a. BLTK vous permet de générer des charges de travail reproductibles comparables à une utilisation réelle d'une machine. Par exemple, la charge de travail office écrit un texte, le corrige et refera la même chose sur une feuille de calcul. L'exécution de BLTK, combinée avec PowerTOP, ou tout autre outil d'audit ou d'analyse, vous permettra de vérifier si l'optimisation que vous avez effectuée aurait un impact dans des conditions réelles d'utilisation plutôt que dans un état d'inactivité. Comme vous pouvez exécuter la même charge de travail de multiples fois avec différents paramètres, vous pourrez comparer leurs résultats. Installez BLTK avec la commande : yum install bltk Exécutez BLTK avec la commande : bltk workload options Par exemple, pour exécuter la charge de travail inactive pendant 120 secondes : bltk -I -T 120 Les charges de travail disponibles par défaut sont : -I, --idle Système inactif, option à utiliser comme ligne de base pour comparer avec d'autres charges de travail -R, --reader Simule la lecture de documents (par défaut avec Firefox) -P, --player Simule la lecture de fichiers multimédia depuis un lecteur CD ou DVD (par défaut avec mplayer) -O, --office Simule la modification de documents avec la suite bureautique OpenOffice.org D'autres options vous permettent de spécifier : -a, --ac-ignore Ignore si l'alimentation secteur est disponible (nécessaire pour l'utilisation d'ordinateurs de bureau) -T nombre_de_secondes, --time nombre_de_secondes Précise le temps (en secondes) nécessaire à l'exécution du test ; utilisez cette option avec la charge de travail inactive -F nom_de_fichier, --file nom_de_fichier Spécifie un fichier devant être utilisé par une charge de travail en particulier, par exemple un fichier pour la charge de travail player pour lire au lieu d'accéder au lecteur CD ou DVD. -W application, --prog application Spécifie une application devant être utilisée par une charge de travail, par exemple un navigateur autre que Firefox pour la charge de travail reader 12

21 Tuned BLTK prend en charge un grand nombre d'options plus spécialisées. Pour obtenir plus de détails, référez-vous à la page de manuel de bltk. BLTK enregistre les résultats qu'il génère dans un répertoire spécifié dans le fichier de configuration /etc/bltk.conf par défaut, ~/.bltk/workload.results.number/. Par exemple, le répertoire ~/.bltk/reader.results.002/ contient les résultats du troisième test avec la charge de travail reader (le premier test n'est pas numéroté). Les résultats sont répartis sur plusieurs fichiers texte. Pour convertir ces résultats dans un format facile à lire, exécutez : bltk_report chemin_vers_le_répertoire_des_résultats Les résultats apparaissent maintenant dans un fichier texte nommé Report dans le répertoire des résultats. Pour voir les résultats dans un émulateur de terminal, utilisez l'option -o : bltk_report -o chemin_vers_le_répertoire_des_résultats 2.5. Tuned Tuned est un démon qui utilise udev pour contrôler les périphériques connectés et qui ajuste statiquement et dynamiquement les réglages système selon un profil choisi. Il est distribué avec un certain nombre de profils prédéfinis d'utilisation courante comme haute capacité de traitement, faible latence ou économie d'énergie ; il vous autorise à modifier plus profondément les règles définies pour chaque profil et à personnaliser l'ajustement d'un périphérique donné. Pour supprimer toutes les modifications faites aux réglages système avec un certain profil, vous pouvez, soit basculer sur un autre profil, soit désactiver le démon tuned. La mise au point statique consiste essentiellement en l'application de réglages prédéfinis de sysctl et de sysfs, ainsi que l'activation unique de plusieurs outils de configuration comme ethtool. Tuned contrôle également l'utilisation des composants du système et ajuste les réglages système de manière dynamique selon les informations de contrôle. L'ajustement dynamique se justifie en raison du fait que divers composants système sont utilisés différemment au cours d'une période d'activité de tout système donné. Par exemple, le disque dur est beaucoup utilisé pendant le démarrage et la connexion, mais il est moins sollicité après quand l'utilisateur travaille avec des des applications telles que les navigateurs internet ou les clients courrier électronique. Également, la CPU et les services réseau sont utilisés différemment selon le moment. Tuned contrôle l'activité de ces composants et réagit aux modifications de leur utilisation. Comme exemple pratique, considérons une station de travail type de bureau. La plupart du temps, l'interface réseau Ethernet sera tout à fait inactive. Seuls quelques courriels vont entrer ou sortir rapidement de temps en temps, ou bien quelques pages Web seront chargées. Pour ces types de chargements, l'interface réseau n'a pas à fonctionner à pleine vitesse tout le temps, comme elle le fait par défaut. Tuned possède un greffon de contrôle et d'ajustement qui va détecter cette faible activité et réduire automatiquement la vitesse de cet interface ; il en résultera normalement une moindre consommation d'énergie. Si l'activité de cet interface augmente pour une plus longue période de temps, par exemple parce qu'une image de DVD est en cours de téléchargement ou qu'un courriel avec une pièce jointe volumineuse est ouvert, tuned le détecte et règle la vitesse de l'interface à son maximum pour offrir la meilleure performance pendant que niveau d'activité est aussi élevé. Ce même principe est également utilisé avec les autres greffons pour la CPU ou les disques durs Greffons En règle générale, tuned utilise deux types de greffons : les greffons de contrôle et les greffons de réglage. Les greffons de contrôle s'utilisent pour obtenir des information d'un système en fonctionnement. Voici les greffons de contrôle actuellement implémentés : 13

22 Chapitre 2. Audit et analyse de la gestion de l'alimentation disk Indique la charge disque (nombre d'opérations d'e/s) par périphérique et la périodicité des mesures. net Indique la charge réseau (nombre de paquets transférés) par carte réseau et la périodicité des mesures. load Donne la charge CPU par CPU et la périodicité des mesures. Les résultats obtenus par les greffons de contrôle peuvent être utilisés par les greffons d'ajustement pour des réglages dynamiques. Actuellement les algorithmes d'ajustement dynamiques implémentés essaient d'équilibrer performance et économie d'énergie ; ils sont donc désactivés dans les profils de performance (l'ajustement dynamique par des greffons donnés peut être activé ou désactivé dans les profils de tuned). Les greffons de contrôle sont automatiquement instanciés chaque fois que leurs mesures sont nécessaires pour n'importe lequel des greffons d'ajustement activé. Si deux greffons ont besoin des mêmes données, une seule instance du greffon de contrôle est créée et les données sont partagées. Chaque greffon de réglage ajuste un sous-système indépendant en prenant plusieurs paramètres issus des profils tuned. Chaque sous-système peut avoir plusieurs périphériques (par exemple, plusieurs CPU ou cartes réseau) gérés par des instances individualisées des greffons de réglage. Des réglages particuliers pour des périphériques donnés sont également possibles. Les profils fournis utilisent des jokers correspondant à tous les périphériques de chaque sous-système (pour des précisions sur la manière de modifier cela, reportez-vous à la Section 2.5.4, «Profils personnalisés») ; ces sous-systèmes autorisent les greffons à les ajuster selon l'objectif visé (profil choisi) et la seule chose qu'ait à faire l'utilisateur est de sélectionner le bon profil tuned (pour des précisions sur la manière de choisir un profil ou une liste de profils, voyez la Section 2.5.3, «Installation et utilisation»). Voici les greffons de réglage actuellement implémentés (seuls quelques greffons effectuent des ajustements dynamiques ; les paramètres acceptés par les greffons sont également indiqués) : cpu Définit la vitesse de la CPU à la valeur indiquée par le paramètre governor et modifie dynamiquement la latence de PM QoS CPU DMA selon la charge de la CPU. Si la charge de la CPU est inférieure à la valeur indiquée par le paramètre load_threshold, la latence est fixée à la valeur indiquée au paramètre latency_high, sinon elle est définie à la valeur de latency_low. Également, la latence peut être forcée à une valeur donnée sans pouvoir être changée dynamiquement ultérieurement. Cette opération s'effectue en donnant au paramètre force_latency la valeur de latence voulue. eeepc_she Règle dynamiquement la vitesse du FSB (Front Side Bus) selon la charge de la CPU ; cette fonctionnalité se trouve sur certains mini-portables : elle est également connue sous le nom «Asus Super Hybrid Engine». Si la charge de la CPU est inférieure ou égale à la valeur indiquée par le paramètre load_threshold_powersave, le greffon fixe la vitesse du bus à la valeur fixée par she_powersave (pour des informations détaillées à propos des fréquences du FSB et des valeurs correspondantes, voyez la documentation du noyau, le valeurs par défaut fournies fonctionnent correctement pour la plupart des utilisateurs). Si la charge de la CPU est supérieure ou égale à la valeur définie par le paramètre load_threshold_normal, le greffon fixe la vitesse du bus à la valeur indiquée pour le paramètre she_normal. Le réglage statique n'est pas pris en charge et le greffon est désactivé de manière transparente si la fonctionnalité matérielle n'est pas détectée. 14

23 Greffons net Configure un réveil réseau aux valeurs définies par le paramètre wake_on_lan (il utilise la même syntaxe que l'utilitaire ethtool). Également, il modifie la vitesse de l'interface suivant son utilisation. sysctl Définit divers réglages sysctl selon le paramétrage du greffon. Le syntaxe est de la forme name=value, où name reprend le nom donné par l'outil sysctl. Utilisez ce greffon si vous avez besoin de modifier des réglages qui ne sont pas pris en charge par d'autres greffons (mais préférez ces autres greffons s'ils couvrent ces réglages). usb Fixe le délai de déconnexion automatique des périphériques USB à la valeur indiquée par le paramètre autosuspend. La valeur 0 signifie que l'auto déconnexion est désactivée. vm Active ou désactive les pages mémoire de grande taille (transparent huge pages) selon la valeur du paramètre booléen transparent_hugepages. audio Fixe le délai de suspension automatique des codecs audio à la valeur indiquée par le paramètre timeout. Actuellement sont pris en charge snd_hda_intel et snd_ac97_codec. La valeur 0 signifie que la fonctionnalité est désactivée. Vous pouvez également forcer la remise à zéro du contrôleur en donnant la valeur true au paramètre booléen reset_controller. disk Fixe le type de programmation des E/S disque («elevator») à la valeur définie par le paramètre elevator. De même, ALPM (Aggressive Link Power Management) à la valeur précisée par le paramètre alpm (reportez-vous à la Section 3.8, «Gestion directe de puissance par la liaison (ALPM)»), ASPM (Active State Power Management) à celle du paramètre aspm (reportez-vous à la Section 3.7, «Gestion de l'alimentation en état actif»), le quantum de programmation à celle du paramètre scheduler_quantum, le délai de déchargement du disque à celle du paramètre spindown, le temps de lecture anticipée du disque à celle du paramètre readahead, valeur qu'il est possible de multiplier par la constante indiquée par le paramètre readahead_multiply. En plus, ce greffon modifie les réglages de gestion d'énergie avancée et de délai de rotation pour les disques suivant l'utilisation en cours du disque. Le contrôle dynamique est contrôlé par le paramètre booléen dynamic ; il est activé par défaut. mounts Active ou désactive des protections au montage suivant la valeur booléenne du paramètre disable_barriers. script Ce greffon s'utilise pour exécuter un script externe lancé quand le profil est chargé ou déchargé. Le script est appelé par un argument pouvant prendre la valeur start ou stop (il dépend du moment où le script est appellé : pendant le chargement ou le déchargement du profil). Le nom du fichier de script est précisé au paramètre script. Notez que vous devez implémenter correctement l'action «stop» en inversant tous les réglages modifiés par l'action «start», autrement la permutation ne fonctionnera pas. Pour vous faciliter le travail, le script Bash d'aide nommé functions est installé par défaut et vous permet d'importer et d'utiliser diverses fonctions qui y sont définies. Notez que cette fonctionnalité est mise essentiellement à disposition pour des raisons de compatibilité ascendante ; il est recommandé de ne s'en servir qu'en dernier recours et de donner la préférence aux autres greffons s'ils portent sur les réglages souhaités. 15