HACK#42　使用CPU省电（C、P状态）

本节介绍使用C状态和P状态的CPU省电方法。

C状态的使用方法

C状态是CPU空闲时的电力状态。通过设置为更深的C状态就可以减少电能消耗。C状态的层次越深入，C状态将停止更多CPU功能，因此C状态的层次越深，从空闲状态恢复的时间越长。ACPI中从C状态的恢复基本上是以中断为契机进行的。因此，降低中断频率可以让C状态持续更长时间，从而抑制电能消耗。

ACPI具有两个用来控制C状态的接口。

1.Processor寄存器块（P_BLK）的P_LVL2和P_LVL3寄存器。

2.定义块中定义的处理器的对象列表的_CST对象。

使用_CST的C状态控制对使用P_BLK的控制进行了扩展。它可以使用称为Functional固定硬件（FFH）接口的厂商固有接口。可以根据CPU架构使用C状态，如Intel公司的CPU使用的就是MWAIT命令等。从而可以使用ACPI中未定义的C状态。_CST对象针对各个状态分别定义了下列内容。

Linux中有用来控制包括x86在内的各种CPU空闲状态的cpuidle子系统。通过cpuidle子系统可以设置CPU空闲时的轮询（polling）方法和策略（governor）。从而可以将每个CPU的空闲状态的特性抽象化，使用CPU固有功能或ACPI的功能。

控制Linux的cpuidle的用户接口位于/sys/devices/system/cpu/cpuidle/下。各接口的说明如下所示。

Linux中现有策略列表如下。

menu策略从中断等情况预测可以休眠的时间，选择与该休眠时间相符的最深C状态。使用CPU负载、中断、I/O负载等进行预测。

基本上可以使用默认的cpuidle的策略来控制电能消耗。策略虽然有在运行中可以变更的接口，但切换的接口是面向开发者的，启动中不应进行切换。

每个CPU的C状态信息可以从/sys/devices/system/cpu/cpuN/cpuidle/stateM/下获取（N、M为整数。N为CPU编号，M为C状态的状态编号）。

除sysfs以外，还有可以通过proc文件系统参照的信息。其示例如下所示。/proc/acpi/processor/cpuN/power（N为CPU编号）。

cat/proc/acpi/processor/CPU0/power

active state：C0

max_cstate：C8

maximum allowed latency：2000000000 usec

states：

C1：type[C1]promotion[—]demotion[—]latency[001]

usage[00008972]duration[00000000000000000000]

C2：type[C2]promotion[—]demotion[—]latency[001]

usage[00339308]duration[00000000000238036741]

C3：type[C3]promotion[—]demotion[—]latency[017]

usage[05986201]duration[00000000089960255002]

cat/proc/acpi/processor/CPU0/info

processor id：0

acpi id：0

bus mastering control：yes

power management：yes

throttling control：no

limit interface：no

关于sched_mc_power_savings、sched_smt_power_savings

/sys/devices/system/cpu下存在sched_mc_power_savings、sched_smt_power_savings这些对进程调度程序进行调整的参数。它们可以在多核、同时多线程（Intel Hyper-threading等）的CPU中发挥作用。

sched_mc_power_savings

设置为0或1。设置为1时，进程调度程序尽量仅针对某个特定CPU套接字调度进程数。只有在运行中的所有内核都繁忙时，才能对位于其他CPU套接字的核进行进程调度。这在每个核具有各自的C状态，所有的核超过某个特定C状态才能进入更深C状态的CPU中有效。

sched_smt_power_savings

设置为0或1。设置为1时，进程调度程序尽量仅对位于某个特定内核的线程进行调度。只有在运行中的所有线程繁忙时，才对其他内核的线程进行调度。这与上述sched_mc_power_savings同样，对于每个线程具有各自的C状态的CPU有效。

Linux下x86 CPU中的C状态运行情况如下所示。

1.Linux下一旦变成空闲状态，就会调度idle进程，调用pm_idle函数。

2.在使用cpuidle子系统的系统下，pm_idle调用cpuidle_idle_call（）。

3.cpuidle_idle_call（）中通过cpuidle governor的select方法选择下一个状态。

4.每个状态各自调用登录的enter方法，迁移到所选择的状态。

想要确保CPU的bug和应答性时，有时需要限制C状态。这时通过使用max_cstate这一内核启动参数，就可以限制C状态的最大值。向max_cstate输入希望使用的最深层的C状态的值。将CI设置为最大值时，在/etc/grub.conf中设置max_cstate=1。

title Fedora（2.6.35.12-88.fc14.i686）

root（hd0，0）

kernel/boot/vmlinuz-2.6.35.12-88.fc14.i686 ro root=UUID=82f8f09d-b0d7-49ee-a57b-13e6484bd840 rd_NO_LUKS rd_NO_LVM rd_NO_MD rd_NO_DM LANG=ja_JP.UTF-8 KEYTABLE=jp106 rhgb quiet processor.max_cstate=1

initrd/boot/initramfs-2.6.35.12-88.fc14.i686.img

title Fedora（2.6.35.11-83.fc14.i686）

使用max_cstate后，可以在/proc/acpi/processor/CPUN/power（N为CPU编号）确认max_cstate已变更。

cat/proc/acpi/processor/CPU0/power

active state：C0

max_cstate：C1

maximum allowed latency：2000000000 usec

states：

C1：type[C1]promotion[—]demotion[—]latency[001]

usage[00000000]duration[00000000000000000000]