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So sparen Sie Strom mit Linux

26.03.2018 | 13:09 Uhr |

Ein Notebook mit Linux benötigt leider oft etwas Nachhilfe, bis es stromsparend konfiguriert ist. Wir verraten die besten Tricks.

Auf Notebooks bereitet Linux unterwegs wenig Vergnügen, denn die Laufzeiten hinken beim Betrieb des freien Systems meist deutlich hinter jenen der anderen Betriebssysteme her. Der Grund der vergleichsweise schlechten Eigenschaften des Linux-Kernels als Energiesparer liegt im Entwicklungsmodell. Es ist zumeist Sache der Hardwarehersteller, Treibercode für neue Chips und Systemkomponenten einzureichen. Den Hardwareherstellern, auch jenen, die sich wie Intel rege am Linux-Kernel beteiligen, geht es dabei um die zeitige und grundlegende Unterstützung von Prozessoren, Grafikchips, WLAN-Chips und Schnittstellen. Und natürlich um Leistung, schließlich ist Linux meist auf Servern anzutreffen. Stromsparfunktionen fallen, weil überall die Zeit zur Treiberentwicklung knapp bemessen ist, oft unter den Tisch.

ACPI bleibt ein Ärgernis

Ein weiterer Grund für den unterschiedlichen Stromverbrauch liegt in der Firmware von Notebooks und Platinen: Die Schnittstelle ACPI (Advanced Configuration and Power Interface) ist für die meisten Stromsparmöglichkeiten eines PC-Systems verantwortlich. Obwohl es sich dabei um einen Standard handelt, hat hier jeder Hersteller viele Freiheiten, seine eigenen Funktionen und Energiespartechniken umzusetzen. Unter Windows ist dies selten ein Problem, denn dort übernehmen nachinstallierte Treiber – geliefert vom Hardwarehersteller – das Zusammenspiel von Geräten und System per ACPI. Unter Linux muss der Kernel diese Aufgabe übernehmen und das nicht immer standardkonforme Verhalten von Windows imitieren.

Dass Linux mit Windows und Co. mithalten könnte, zeigen Chromebooks, deren Chrome- OS ebenfalls mit Linux-Kernel läuft, aber für jedes Chromebook-Modell speziell angepasst ist. Chromebooks halten sogar oft länger durch als vergleichbare Windows-Notebooks. Aber auch bei regulären Linux-Distributionen gibt es einen ganzen Maßnahmenkatalog, um mehr Laufzeit aus einer Akkuladung herauszukitzeln. Viele Feineinstellungen und Stromsparfunktionen sind aus Kompatibilitätsgründen nach der Installation eines Linux-Systems noch nicht aktiviert. Die folgenden Schritte sind unabhängig von der verwendeten Linux-Distribution und der Desktopumgebung wirksam und verwenden deshalb selten grafische Mittel, sondern das Terminal auf niedriger, systemnaher Ebene. Neben bekannten Methoden wie der Optimierung des Systems mittels Powertop und TLP gibt es auch andere Detaileinstellungen.

Tipp: So verlängern Sie die Akku-Leistung bei Smartphone und Notebook

Messungen: Energiebedarf im Blick

Bevor es an die Optimierung geht, ist ein Blick auf den Energiebedarf eines Linux-Systems aufschlussreich. Denn so lässt sich feststellen, ob eine Maßnahme tatsächlich etwas bringt. Ein wichtiges Messinstrument ist unabhängig von der verwendeten Linux-Distribution sowie der Desktopumgebung, sondern im Terminal ohne weitere Hilfsmittel verfügbar:

cat /sys/class/power_supply/BAT?/power_now  

Dieser Befehl gibt bei abgezogenem Netzteil einen Wert in Mikrowatt aus. Das entspricht dem aktuellen Energiebedarf des Linux-Systems und der Last, die gerade am Akku anliegt.

Um daraus verständlichere Watt-Werte zu machen, teilt man den angezeigten Wert durch 1 000 000. Der Wert von 8 730 000 entspräche beispielsweise 8,73 Watt.

Powertop: Das Kommandozeilentool zeigt den aktuellen Energiebedarf an.
Vergrößern Powertop: Das Kommandozeilentool zeigt den aktuellen Energiebedarf an.

Ebenfalls in der Shell arbeitet der Energiemonitor Powertop von Intel, der eine Menge mehr Daten anzeigt. Das Tool eignet sich für alle modernen x86-Prozessoren und liegt in den Standard-Paketquellen aller wichtigen Linux-Distributionen bereit. In Debian, Ubuntu und Konsorten ist es mit dem Befehl

sudo apt-get install powertop  

schnell installiert. Nach dem Aufruf mit root-Recht

sudo powertop  

sammelt das Tool einige Sekunden Daten und zeigt dann einen Statusbericht mit geschätztem Strombedarf, CPU-Modi und eine Liste aller Prozessnamen, die den Stromsparmodus durch Hardwareanfragen unterbrechen. So lassen sich auch Prozesse ausfindig machen, welche Stromsparfunktionen verhindern und etwa auf Laptops für laute Lüftergeräusche im Leerlauf sorgen. Ursprünglich hat Intel das Open-Source-Programm Powertop entwickelt – es funktioniert aber auch auf sämtlichen CPUs von AMD und sogar für ARM-Prozessoren wurde es portiert.

Energiebedarf ohne weitere Hardware messen.
Vergrößern Energiebedarf ohne weitere Hardware messen.

Eine Reihe von Empfehlungen zur Systemkonfiguration liefert Powertop auf der Seite „Einstellbarkeit“ (oder „Abstimmbare Optionen“). Die Anzeigeseite wechseln Sie mit der Tab-Taste. Auf dieser Seite erscheinen dann aktivierte und deaktivierte Stromsparfunktionen. Temporär für die aktuelle Sitzung und bis zum nächsten Neustart, aktiviert ein Druck auf die Return-Taste eine einzelne Option. Um alle vorgeschlagenen zusätzlichen Stromsparfunktion für diese Sitzung in einem Gang einzuschalten, dient folgendes Kommando:

sudo powertop --auto-tune  

Soll dies immer automatisch aktiviert werden, so kann ein Cronjob helfen. Nach der Eingabe von

sudo crontab -e  

tragen Sie in der Cronjob-Konfiguration die neue Zeile

@reboot /usr/sbin/powertop --autotune  

ein, um diesen Befehl bei jedem Systemstart auszuführen.

Desktop: Ruhezustand und Schlafzustand

Während der Arbeit am Rechner gibt es immer wieder mal längere Unterbrechungen. Der Ruhezustand (Suspend) beziehungsweise der tiefere Schlafzustand (Hibernation) sind signifikante Stromsparmechanismen. Abhängig vom Notebookmodell und vom verwendeten Desktop kann es aber passieren, dass der Rechner aus diesen Zuständen nicht mehr aufwachen will. Wie gut Ruhezustand und Standby funktionieren, ist von der Desktopumgebung abhängig. Generell machen große, ausgereifte Umgebungen wie Gnome, Unity, KDE und Mate weniger Probleme als die weniger verbreiteten Arbeitsumgebungen XFCE und LXDE, die aber gerade für ältere Notebooks eine gute Wahl wären.

Energie sparen mit TLP: Die Einstellungssammlung hat eine zentrale Konfigurationsdatei.
Vergrößern Energie sparen mit TLP: Die Einstellungssammlung hat eine zentrale Konfigurationsdatei.

Damit der Rechner nicht unvermittelt stehen bleibt und sich nur noch durch einen Neustart wieder aus dem Schlaf erwecken lässt, sollte man die Ruhezustände zunächst testen, damit es nach Arbeitspausen nicht zu unangenehmen Überraschungen kommt. Das Kommando

systemctl suspend  

versetzt den Rechner in den Ruhezustand („Bereitschaft“) und

systemctl hibernate  

testet den Schlafzustand. Nur wenn das System aus diesen Zuständen wieder problemlos erwacht, sollten Sie diese in den Energieeinstellungen der Desktopumgebung tatsächlich aktivieren.

TLP: Sammlung nützlicher Einstellungen

Zahlreiche Feineinstellungen eines Linux-Systems zum Betrieb mit möglichst wenig Energiebedarf fasst das Projekt „Linux Advanced Power Management“ (TLP) zusammen. Dabei handelt es sich um Konfigurationstipps, die auf dem Wiki zu Linux auf den beliebten Thinkpad-Geräten entstanden sind. Allerdings unterstützt TLP nicht nur Thinkpads, sondern die Modelle aller Hersteller, auf welchen Linux läuft. Die Konfiguration von TLP ist nicht nur im Web in deutscher Sprache dokumentiert , sondern liegt als fertiges installierbares Paket in allen Linux-Distributionen vor. Die Installation von TLP, die in Debian, Ubuntu und Linux Mint mittels des Befehls

sudo apt install tlp  

schon erledigt ist, aktiviert ein grundlegendes Set an Stromsparfunktionen. Auch Fedora und Open Suse Leap stellen TLP in ihren Standard-Paketquellen bereit. Bevor die Methoden des Pakets aktiv werden, ist noch ein Neustart notwendig. Ein Vorteil von TLP ist die zentrale Verwaltung aller Energiesparoptionen in einer einzigen Konfigurationsdatei. Diese finden Sie auf allen Distributionen unter „/etc/default/ tlp“ mit englischsprachigen Kommentaren zu jeder Einstellung. Experimentelle Optionen, die möglicherweise in Konflikt mit Voreinstellungen geraten könnten, die bereits über die Distribution gesetzt sind, sind mit einer Raute (#) auskommentiert. Dazu gibt es eine ausführliche deutsche Erklärung jeder Einstellung im Wiki der TLP-Entwickler unter http://thinkwiki.de/TLP_Einstellungen .

Siehe auch: Die besten Akku-Apps für Android

Auf einen Blick: Akkuoptimierung

1. Energieeinstellungen der Desktopumgebung überprüfen

2. Paket „TLP“ installieren und neu starten

3. Mit Powertop Einstellungen kontrollieren

4. Alte Bluetooth-Versionen bei Bedarf abschalten

Bluetooth: Alte Chips abschalten

Bluetooth soll „blaumachen“: Vor Version 4.0 des Protokolls verbrät Bluetooth bis zu zwei Watt.
Vergrößern Bluetooth soll „blaumachen“: Vor Version 4.0 des Protokolls verbrät Bluetooth bis zu zwei Watt.

Maßgebliche Sende- und Empfangseinheit ist bei Notebooks üblicherweise der WLAN-Chipsatz. Trotzdem verlangt auch Bluetooth Energie, bei alten Bluetooth-Versionen vor Version 4.0 des Protokolls sogar nicht mal wenig: Ein bis zwei Watt verlangt ein aktivierter Bluetooth-Chip der früheren Generationen, selbst wenn gar kein Gerät verbunden ist. Zunächst lohnt sich ein Blick auf das verwendete Bluetooth-Protokoll, den das Kommando

hciconfig -a  

erlaubt. In der Ausgabe ist die Bluetooth-Version in Zeile „HCI Version“ angegeben. Handlungsbedarf besteht nur, wenn eine ältere Version als Bluetooth 4.0 zum Einsatz kommt. Falls generell keine Bluetooth-Peripherie verbunden werden soll, kann man über einen Rechtsklick und „Ausschalten“ auf dem Bluetooth-Symbol in der Taskleiste diese Funktion komplett deaktivieren. Die Bios- beziehungsweise Uefi-Einstellungen vieler Notebooks können diese Funktion ebenfalls dauerhaft abschalten.

Neue Kernel alleine helfen nicht

In den letzten Jahren sind Kompatibilitätsprobleme zwischen typischer Notebookhardware und dem Linux-Kernel seltener geworden. Man könnte meinen, dass mit neuen Kernels auch weitere Stromsparfunktionen Einzug halten und ein früher Wechsel auf einen neueren Kernel hilft. Dem ist aber nicht so. Zwischen Kernel 3.18 und 4.15 hat sich bei der Energieaufnahme über diesen Zeitraum von zwei Jahren kaum etwas getan. Im Gegenteil: Es gab einige Regressionen, die zwischenzeitlich einzelne Kernel-Versionen etwas stromhungriger gemacht hatten. Nun will Red Hat die ungenutzten Kernel-seitigen Energiesparfunktionen zur Chefsache machen und die Fortschritte in den kommenden Fedora-Versionen vorstellen.

Bis diese Anstrengungen Früchte tragen und durch Upstreampatches in andere Linux-Distributionen einfließen, werden aber noch Monate vergehen. Für Anwender bedeutet das: Die Optimierungen an einem installierten Linux-System bleiben auf Notebooks auf weitere Sicht wichtiger als der Einsatz einer stets neuesten Kernel-Version.

Grafikchip: Framebuffer optimieren

Auf Notebooks mit Intel-Chipsatz und einem integrierten Grafikchip kann eine Kompression des Grafikspeichers den Energiebedarf des Systems messbar senken – etwa um 0,5 bis 0,7 Watt. Die Kompression ist standardmäßig unter Linux nicht aktiviert, denn auf bestimmten CPUs kann es auf Desktops mit 3D-Beschleunigung (Gnome, Unity, KDE, Mate mit Compositor) zu sichtbaren Pixelfehlern beim Neuzeichnen des Bildschirminhalts kommen. Einen Versuch wert ist diese Stromsparoption aber allemal, die als Kernel-Parameter über den Bootloader gesetzt wird. Dazu öffnen Sie die Konfigurationsdatei „/etc/default/grub“ des Bootloaders Grub 2 mit einem beliebigen Texteditor und mit root-Recht:

sudo nano /etc/default/grub  

Dort finden Sie eine Zeile, die mit „GRUB_ CMDLINE_LINUX_DEFAULT=“ beginnt, und ergänzen die vorhandenen Bootparameter in Anführungszeichen um die zusätzlichen Angaben. Bei Ubuntu lautet die resultierende Zeile wie folgt:

GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="quiet splash i915.i915_enable_fbc=1"  

Nach dem Speichern der Datei wartet der Bootloader noch auf eine Aktualisierung, damit dieser die Änderungen übernimmt. Dazu dient in Debian, Ubuntu und Linux Mint das Kommando

sudo update-grub2  

und bei Fedora und Open Suse Folgendes:

sudo grub2-mkconfig -o /boot/grub2/grub.cfg  

Danach ist ein Neustart fällig, um die neue Option zu testen. Sollten sich Grafikfehler zeigen, so muss die gesetzte Option „ i915.i915_enable_fbc=1“ aus der Grub2-Konfiguration wieder heraus und der Bootloader abermals aktualisiert werden.

Hardware: Zustand des Akkus überprüfen

Die Akkus von Notebooks altern schneller als der Rest der Hardware und verlieren mit der Zeit an Kapazität. Wie es um den Akku bestellt ist, zeigt bei einem komplett aufgeladenen Notebook der Vergleich der erreichten Ladekapazität mit der vom Hersteller angegebenen Kapazität. Beides ist in den abrufbaren Leistungsdaten des Akkus hinterlegt: Bei einem Ladezustand von hundert Prozent ruft der Befehl

cat /sys/class/power_supply/BAT?/energy_now  

die effektiv erreichte Akkukapazität ab. Das Kommando

cat /sys/class/power_supply/BAT?/energy_full_design  

zeigt die vom Hersteller angegebene maximale Ladung eines fabrikneuen Akkus an. Teilt man den ersten Wert durch den zweiten und multipliziert das Ergebnis mit hundert, so erhält man einen Wert in Prozent, zu welchem der Akku noch maximal aufgeladen werden kann. Fällt dieser Wert nach einigen Jahren unter 50 Prozent, so wird die Arbeit mit dem Notebook nicht mehr viel Vergnügen bereiten, da die Laufzeit auch mit allen Tricks erheblich eingeschränkt ist. Der Kauf eines neuen Akkus ist ratsam.

Hinweis: Auf einigen Notebookmodellen, beispielsweise auf Geräten von Dell, muss „energy_now“ durch „charge_now“ ersetzt werden und „energy_full_design“ durch „charge_full_design“, um die Werte abzufragen.

Angepasstes Xubuntu von Tuxedo

Der Linux-Hardware-Spezialist Tuxedo , ein OEM aus dem bayrischen Königsbrunn, wirbt gerne mit den besonders langen Laufzeiten seiner Notebooks. Daran hat weniger exotische Hardware einen Anteil, denn die stammt oft von taiwanischen Hersteller Clevo, sondern die Pflege gemäß den Einstellungen, wie sie auch unser Artikel vorschlägt. Tuxedo liefert seine Notebooks mit einem angepassten Xubuntu-System aus, das auf die Eigenheiten der Hardware abgestimmt ist. Mittlerweile gibt es diese Xubuntu-Variante auch in einer allgemeinen Ausgabe für PCs anderer Hersteller. Dieses Linux-System zieht zwar nicht alle Register bei Stromsparfunktionen, schlägt sich aber ausgesprochen gut im Vergleich mit einem Xubuntu von der Stange auf der gleichen Maschine.

In der Linux-Distribution Tuxedos sind einige Stromsparfunktionen bereits aktiviert.
Vergrößern In der Linux-Distribution Tuxedos sind einige Stromsparfunktionen bereits aktiviert.

Die Installation von „Tuxedo Xubuntu“ ist ungewöhnlich: Anstatt eines ISO-Images gibt es den bootfähigen, minimalen und textbasierten Installer „WebFAI“, der das System von Tuxedo-Servern herunterlädt und eine OEM-Installation mit festem Partitionsschema einrichtet. Das Installationsmedium für alle Rechner steht als „ WebFAI-PC “ als ZIP-Datei zum Download bereit (44 MB). „WebFAI-Notebook“ funktioniert dagegen nur auf Tuxedo-Geräten.

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