電源管理

関連記事

• サスペンドとハイバネート
• Display Power Management Signaling
• CPU 周波数スケーリング
• ハイブリッドグラフィック
• カーネルモジュール
• sysctl
• udev

このページでは Arch Linux における電源管理の全体的な外観を説明します。Arch Linux はシステムマネージャとして systemd を使っているため、この記事では systemd に焦点をあてています。

電源管理の設定を変更するのに使える設定箇所は複数存在します:

• カーネルパラメータ
• カーネルモジュール
• udev ルール

また、電源管理ツールが多数あります:

• systemd
• pm-utils
• Laptop Mode Tools
• TLP
• acpid

ノート: ひとつの設定箇所・ツールで設定した電力設定が他の設定箇所・ツールで上書きされる可能性もあるので注意してください。

ユーザースペースツール

以下のツールを使うことで手動で多数の設定を行うかわりになります。どのツールも多かれ少なかれ同じような動作をするので、衝突をさけるためにツールはどれか一つだけを実行してください。電源管理カテゴリを見ることで Archlinux にどんな電源管理の選択肢が存在するかわかります。

以下は省電力設定をするために作られた人気のあるスクリプトやツールです:

• acpid — ACPI の電源管理イベントを届けるデーモン。netlink をサポート。

http://sourceforge.net/projects/acpid2/ || acpid

• ftw — 節電のための udev ルールを設定するスクリプト。

https://github.com/supplantr/ftw || ftw-git^AUR

• Laptop Mode Tools — ノートパソコンの省電力設定をするユーティリティ。多少設定が要りますが省電力設定ユーティリティのデファクトスタンダードとされています。

https://github.com/rickysarraf/laptop-mode-tools || laptop-mode-tools^AUR

• pm-utils — サスペンドと電源状態設定のフレームワーク (今のところ大部分が開発途上)。

http://pm-utils.freedesktop.org/ || pm-utils

• Powerdown — 様々な設定によってコンピュータの消費電力を減らすスクリプト。

https://github.com/taylorchu/powerdown || powerdown-git^AUR

• powertop — 消費電力や電源管理の問題を診断して省電力設定を補助するツール。

https://01.org/powertop/ || powertop

• TLP — Linux 向けの先進的な電源管理。

http://linrunner.de/en/tlp/docs/tlp-linux-advanced-power-management.html || tlp

systemd による電源管理

ACPI イベント

systemd は電源関連の ACPI イベントを扱えます。/etc/systemd/logind.conf のオプションを使って設定できます:

• HandlePowerKey: パワーキーが押された時に行う動作を定めます。
• HandleSuspendKey: サスペンドキーが押された時に行う動作を定めます。
• HandleHibernateKey: ハイバネートキーが押された時に行う動作を定めます。
• HandleLidSwitch: フタが閉じられた時に行う動作を定めます。

定めることができる動作は ignore, poweroff, reboot, halt, suspend, hibernate, hybrid-sleep, lock, kexec のいずれかです。

オプションが設定されていない場合、systemd が使うデフォルトは: HandlePowerKey=poweroff, HandleSuspendKey=suspend, HandleHibernateKey=hibernate, HandleLidSwitch=suspend。

グラフィカルセットアップを走らせていなかったり i3 や awesome などシンプルなウィンドウマネージャしか使っていないシステムでは、これで ACPI イベントに反応するものとして使っている acpid デーモンを置き換えることが可能です。

ノート:

• 変更を適用するには systemctl restart systemd-logind を実行してください。
• Systemd は AC やバッテリの ACPI イベントを取り扱うことはできません、Laptop Mode Tools などのツールを使うには、依然として acpid が必要になります。
• 外付けモニターが接続されている場合、フタが閉じられても HandleLidSwitch オプションはアクションを実行しません。

警告: systemd バージョン 211 と 212 では、HandleLidSwitch オプションは NVIDIA バイナリドライバーがインストールされている環境では使用できません。この問題はバージョン 213 で修正されています。systemd のバグトラッカーや BBS のトピックを参照してください。

現在のバージョンの systemd では、Handle* オプションは（デスクトップ環境のパワーマネージャなどの）プログラムによって "inhibited" (一時的にオフ) にされない限りシステム全体に適用されます。停止されなければ、systemd がシステムをサスペンドした状態で終わることができ、立ち上がった時に他のパワーマネージャによってもう一度停止されます。

警告: 現在、最新の KDE と GNOME の電源マネージャは "inhibited" コマンドを実行します。Xfce や、acpid など他のプログラムで ACPI イベントを管理したい場合は、Handle オプションを ignore に設定する必要があります。

サスペンドとハイバネート

systemd はカーネルに入っているサスペンド・レジューム機能を使ってサスペンド (suspend to RAM)・ハイバネート・ハイブリッドサスペンドを行うコマンドを提供しています。また、サスペンドの前後の行動をカスタマイズするフックを追加する仕組みも存在します。

ノート: systemd はデフォルトのカーネルバックエンドに加えて、他のサスペンドバックエンド (Uswsusp や TuxOnIce) を使ってコンピュータをサスペンドしたりハイバネートすることもできます。例えば Uswsusp#With systemd を見て下さい。

systemctl suspend は何も設定しなくても動きますが、あなたの環境で systemctl hibernate を使うにはサスペンドとハイバネート#ハイバネーションの指示に従う必要があります。

スリープフック

systemctl suspend, systemctl hibernate, systemctl hybrid-sleep が実行された時、Systemd はマシンをスリープ状態にするのに pm-utils を使いません; カスタムフックを含む、pm-utils フックは実行されません。ただし、こうしたイベントでカスタムスクリプトを動かすための仕組みを systemd は2つ提供しています。

サスペンド/リジューム サービスファイル

サービスファイルを suspend.target, hibernate.target, sleep.target にフックすることでサスペンド・ハイバネート前後に行うアクションを設定できます。ユーザー・システムアクションを行うにはファイルを分割する必要があります。ユーザーサービスファイルを作動させるには、# systemctl enable suspend@<user> && systemctl enable resume@<user>。例:

/etc/systemd/system/suspend@.service

[Unit]
Description=User suspend actions
Before=sleep.target

[Service]
User=%I
Type=forking
Environment=DISPLAY=:0
ExecStartPre= -/usr/bin/pkill -u %u unison ; /usr/local/bin/music.sh stop ; /usr/bin/mysql -e 'slave stop'
ExecStart=/usr/bin/sflock

[Install]
WantedBy=sleep.target

/etc/systemd/system/resume@.service

[Unit]
Description=User resume actions
After=suspend.target

[Service]
User=%I
Type=simple
ExecStartPre=/usr/local/bin/ssh-connect.sh
ExecStart=/usr/bin/mysql -e 'slave start'

[Install]
WantedBy=suspend.target

root アクションでは (# systemctl enable root-suspend で有効にしてください):

/etc/systemd/system/root-resume.service

[Unit]
Description=Local system resume actions
After=suspend.target

[Service]
Type=simple
ExecStart=/usr/bin/systemctl restart mnt-media.automount

[Install]
WantedBy=suspend.target

/etc/systemd/system/root-suspend.service

[Unit]
Description=Local system suspend actions
Before=sleep.target

[Service]
Type=simple
ExecStart=-/usr/bin/pkill sshfs

[Install]
WantedBy=sleep.target

サービスファイルについてのヒント (詳しくは man systemd.service):

• Type=oneshot の場合、複数の ExecStart= 行を使うことができます。それ以外の場合は使える ExecStart は一行だけです。ExecStartPre を使ったりコマンドをセミコロンで分割することでコマンドを追加することができます（最初の例を見て下さい -- セミコロンの前後にはスペースが必要です）。
• コマンドの前に '-' を付けるとエラーが起こっても（終了ステータスが0以外でも）無視され、コマンドは成功したとして扱われます。
• サービスファイルのトラブルシューティングのときにエラーを見つけるには journalctl を使うのがベストです。

サスペンド/レジューム サービスファイルの統合

サスペンド/レジューム サービスファイルを統合すれば、様々なフェイズ（スリープ・レジューム）やターゲット（サスペンド・ハイバネート・ハイブリッドスリープ）でやることをひとつのフックで行うことができます。

例と説明:

/etc/systemd/system/wicd-sleep.service

[Unit]
Description=Wicd sleep hook
Before=sleep.target
StopWhenUnneeded=yes

[Service]
Type=oneshot
RemainAfterExit=yes
ExecStart=-/usr/share/wicd/daemon/suspend.py
ExecStop=-/usr/share/wicd/daemon/autoconnect.py

[Install]
WantedBy=sleep.target

• RemainAfterExit=yes: 起動後、明示的に止められるまでサービスは常時 active になります。
• StopWhenUnneeded=yes: active のとき、サービスは sleep.target が停止した後に止められます。
• sleep.target は suspend.target, hibernate.target, hybrid-sleep.target から呼ばれ sleep.target 自身は StopWhenUnneeded サービスなので、タスクごとにフックが正しく起動・停止することが保証されています。

/usr/lib/systemd/system-sleep のフック

Systemd は /usr/lib/systemd/system-sleep/ 内の全ての実行可能ファイルを実行するときに、２つの引数を渡します:

• 引数 1: pre か post。マシンが停止するときと起動するとき。
• 引数 2: suspend か hibernate か hybrid-sleep。呼び出されるものによる。

pm-utils とは対照的に、systemd はスクリプトを（一つずつではなく）同時に実行します。

カスタムスクリプトの出力は systemd-suspend.service, systemd-hibernate.service, systemd-hybrid-sleep.service によって記録されます。出力を見るには systemd の journal を使って下さい:

# journalctl -b -u systemd-suspend

ノート: カスタムスクリプトを使うかわりに sleep.target, suspend.target, hibernate.target, hybrid-sleep.target を使ってユニットをスリープステートロジックにフックさせることもできます。

カスタムスリープスクリプトの例:

/usr/lib/systemd/system-sleep/example.sh

#!/bin/sh
case $1/$2 in
  pre/*)
    echo "Going to $2..."
    ;;
  post/*)
    echo "Waking up from $2..."
    ;;
esac

スクリプトを実行可能にするのを忘れないで下さい:

# chmod a+x /usr/lib/systemd/system-sleep/example.sh

詳しくは man 7 systemd.special や man 8 systemd-sleep を見て下さい。

省電力設定

ノート: ノートパソコン#電源管理ではノートパソコンでの電源管理（特にバッテリー状態の監視）を説明しています。

このセクションでは省電力機能を使用するのに必要な設定を扱います。コンピュータが AC 電源またはバッテリーで動作しているかに関わらず、ここに記載されているほとんど全ての機能には使用する価値があります。パフォーマンスへの影響は軽微ですが、大抵壊れているハードウェアやドライバーのためにデフォルトでは有効になっていません。電力の使用量を減らすことは熱を減らすことでもあり、動的なオーバークロックによって、最近の Intel や AMD の CPU ではパフォーマンスの向上につながることもあります。

udev ルールなどを使ってスクリプトや省電力設定を自分で作成したい場合は以下の設定を参考にすることができます。

ノート: 以下で記述しているルールのほとんどは TLP などのツールで管理することもでき、ツールを使いながら自分でも管理するのは不得策です。

オーディオ

デフォルトでは、オーディオの省電力機能はほとんどのドライバーで無効になっています。power_save パラメータを設定することで有効にすることができます。アイドルモードに移行するまでの時間を秒数で指定します。1秒後にサウンドカードをアイドル状態にするには、Intel の場合、以下を作成:

/etc/modprobe.d/audio_powersave.conf

options snd_hda_intel power_save=1

ac97 の場合は以下を使って下さい:

options snd_ac97_codec power_save=1

ノート: サウンドカードの電源状態を変更すると壊れたハードウェアでポップノイズがまじったり著しい遅延が発生することがあります。

バックライト

バックライトを見て下さい。

Bluetooth

Bluetooth を完全に無効化するには、btusb と bluetooth モジュールをブラックリストに入れてください。

一時的にだけ bluetooth をオフにするには、rfkill を使用します:

# rfkill block bluetooth

もしくは udev ルールを使って:

/etc/udev/rules.d/50-bluetooth.rules

# disable bluetooth
SUBSYSTEM=="rfkill", ATTR{type}=="bluetooth", ATTR{state}="0"

または rfkill パッケージに入っている rfkill-block@bluetooth.service を有効化してください。

ウェブカメラ

内蔵のウェブカメラを使わない場合、uvcvideo モジュールをブラックリストに入れてください。

カーネルパラメータ

このセクションでは /etc/sysctl.d/ の設定を使います。このディレクトリはカーネルの sysctl パラメータと対応するディレクトリです。詳しくは The New Configuration Files や、より正確な systemd の sysctl.d man ページ を見て下さい。

NMI watchdog の無効化

NMI watchdog はカーネルパニックを引き起こすハードウェアのハングアップをキャッチするデバッグ機能です。システムによっては大量の割り込みが発生するため、消費電力の増加につながっていることがあります:

/etc/sysctl.d/disable_watchdog.conf

kernel.nmi_watchdog = 0

もしくは起動の初期で完全に無効化するにはカーネル行に nmi_watchdog=0 を追加してください。

ライトバック時間

仮想メモリのダーティなライトバック時間を増やすことでディスク I/O がまとめられて、断続的なディスクの書き込みが減って、消費電力が抑えられます。この値を60秒に設定するには (デフォルトは5秒です):

/etc/sysctl.d/dirty.conf

vm.dirty_writeback_centisecs = 6000

ジャーナルをサポートしているファイルシステム (ext4 や btrfs など) でジャーナルコミットでも同じことをするには、fstab でオプションとして commit=60 を使用します。

I/O パフォーマンスや省電力に影響する他のパラメータは sysctl#仮想メモリ を参照。

Laptop Mode

ラップトップモードの'ノブ'についてはカーネルドキュメントを見て下さい。"このノブの適切な値は5秒です。"

/etc/sysctl.d/laptop.conf

vm.laptop_mode = 5

ネットワークインターフェイス

Wake-on-LAN は便利な機能ですが、利用しない場合はサスペンド中にマジックパケットが来るのを待つのに無駄な電力を消耗するだけです。全ての Ethernet インターフェイスで Wake-on-LAN を無効化:

/etc/udev/rules.d/70-disable_wol.rules

ACTION=="add", SUBSYSTEM=="net", KERNEL=="eth*", RUN+="/usr/bin/ethtool -s %k wol d"

全ての無線インターフェイスで省電力機能を有効にするには:

/etc/udev/rules.d/70-wifi-powersave.rules

ACTION=="add", SUBSYSTEM=="net", KERNEL=="wlan*", RUN+="/usr/bin/iw dev %k set power_save on"

上記の例では、%k がマッチするデバイスのカーネル名を示します。例えば、ルールが wlan0 に適用可能とわかった場合、%k は wlan0 に置き換えられます。特定のインターフェイスにだけルールを適用するには、パターン eth* と修飾子 %k を適当なインターフェイスの名前に置き換えて下さい。詳しくは、Writing udev rules を参照。

ここで、設定ファイルの名前は重要です。systemd v197 から 80-net-name-slot.rules によって永続的なデバイス名が導入されたため、デバイスに enp2s0 というような名前で呼ばれるようになる前に適用されるように、ネットワークの powersave ファイルは辞書順で 80-net-name-slot.rules よりも前に来る名前を付けなくてはなりません。

バスパワーの管理

Active State Power Management

コンピュータが ASPM をサポートしているという信頼が得られなかった場合、起動時に無効化されます:

$ lspci -vv | grep ASPM.*abled\;

ASPM は BIOS によって扱われるため、ASPM が無効化される理由は以下の通りです [1]:

1. BIOS が何らかの理由で ASPM を無効化した (コンフリクトが起こるから？)。
2. PCIE が L0s 以外の ASPM を必要とする (L0s は無効化され L1 だけが有効化される)。
3. ASPM について BIOS がプログラムされていない。
4. BIOS にバグが存在する。

コンピュータが ASPM をサポートしていると信じられる場合は、pcie_aspm=force カーネルパラメータを使うことで強制的にオンにすることができます。

警告:

• ASPM を強制するとフリーズやパニックが発生することがあります。ASPM が動作しなかったときにオプションを戻す手段があるか確認してください。
• ASPM をサポートしていないシステムで強制させると消費電力が逆に上昇することがあります。

powersave に調整するには次を実行 (以下のコマンドは ASPM が有効になっていないと機能しません):

echo powersave | tee /sys/module/pcie_aspm/parameters/policy

デフォルトでは以下のようになります:

$ cat /sys/module/pcie_aspm/parameters/policy

[default] performance powersave

PCI Runtime Power Management

/etc/udev/rules.d/pci_pm.rules

ACTION=="add", SUBSYSTEM=="pci", ATTR{power/control}="auto"

デバイスの電源管理

USB を含む、(ほぼ) 全てのデバイスの電源管理を有効化:

/etc/udev/rules.d/dev_power_save.rules

# Various subsystems runtime power management (by bus or class)
ACTION=="add", SUBSYSTEMS=="*", TEST=="power/control", ATTR{power/control}="auto"

# Various subsystems power saving (by module)
ACTION=="add", SUBSYSTEMS=="*", TEST=="parameters/power_save", ATTR{parameters/power_save}="1" 

影響を受けるデバイスを表示するには:

ls /sys/bus/*/devices/*/power/control
ls /sys/class/*/*/power/control
ls /sys/module/*/parameters/power_save

USB を除く全てのシステムで電源管理を有効にするには、最初のルールをサブシステムごとのルールに置き換えます (/sys/bus/some_subsystem, /sys/class/some_subsystem):

ACTION=="add", SUBSYSTEM=="some_subsystem", TEST=="power/control", ATTR{power/control}="auto"

USB の自動サスペンド

Linux カーネルは USB デバイスが使用されていないときに USB デバイスを自動的にサスペンドさせることができます。これによって電力を相当カットできるときもありますが、USB の省電力機能に対応していない USB デバイスではおかしな挙動が起こる可能性もあります (特に USB マウスやキーボード)。ホワイトリストとブラックリストでフィルタリングする udev ルールを使うことで問題は軽減されます。

最も単純であまり役に立たない、全ての USB デバイスで自動サスペンドを有効にする例:

/etc/udev/rules.d/50-usb_power_save.rules

ACTION=="add", SUBSYSTEM=="usb", TEST=="power/control", ATTR{power/control}="auto"

自動サスペンドが動作するデバイスにだけ自動サスペンドを有効にするには、ベンダーとプロダクト ID でマッチングを行います (lsusb を使って値を取得):

/etc/udev/rules.d/50-usb_power_save.rules

# whitelist for usb autosuspend
ACTION=="add", SUBSYSTEM=="usb", TEST=="power/control", ATTR{idVendor}=="05c6", ATTR{idProduct}=="9205", ATTR{power/control}="auto"

もしくは、USB 自動サスペンドが使えないデバイスをブラックリストに入れて、他の全てのデバイスで自動サスペンドを有効にするには:

/etc/udev/rules.d/50-usb_power_save.rules

# blacklist for usb autosuspend
ACTION=="add", SUBSYSTEM=="usb", ATTR{idVendor}=="05c6", ATTR{idProduct}=="9205", GOTO="power_usb_rules_end"

ACTION=="add", SUBSYSTEM=="usb", TEST=="power/control", ATTR{power/control}="auto"
LABEL="power_usb_rules_end"

自動サスペンドに入るデフォルトのアイドル遅延時間は usbcore カーネルモジュールの autosuspend パラメータによって制御されています。遅延時間をデフォルトの2秒から5秒に設定するには:

/etc/modprobe.d/usb-autosuspend.conf

options usbcore autosuspend=5

power/control と同じように、power/autosuspend 属性を設定することで遅延時間はデバイスごとに細かく設定することができます。

USB の電源管理に関する詳細は Linux カーネルドキュメントを見て下さい。

SATA Active Link Power Management

ノート: This adds latency when accessing a drive that has been idle, so it is one of the few settings that may be worth toggling based on whether you are on AC power.

/etc/udev/rules.d/hd_power_save.rules

ACTION=="add", SUBSYSTEM=="scsi_host", KERNEL=="host*", ATTR{link_power_management_policy}="min_power"

警告: デバイスによっては SATA Active Link Power Management でデータが消失する可能性があります (例: Lenovo T440s はこの問題を抱えていることが知られています 。

ハードディスクドライブ

設定できるドライブのパラメータについては hdparm を見て下さい。

多数のプログラムがディスクに頻繁に書き込みをおこなう場合は省電力は効率的ではありません。全てのプログラムを調査して、いつどのようにプログラムがディスクに書き込むを行うのか調べるのがディスクの使用量を減らす道です。iotop を使えばどのプログラムがディスクに頻繁に書き込みしているかわかります。他のヒントはソリッドステートドライブ#SSD の読み書きを最小化するヒントを見て下さい、ほとんどのヒントは SSD に限ったものではありません。

noatime オプションを設定するなどの小さなことも馬鹿にできません。十分な RAM がある場合、swappiness を無効化したり制限することでディスクへの書き込みが減る可能性があります。

CD/DVD のスピンダウン

udisks を使用してしばらくしてから CD/DVD ロムをスピンダウンさせるには:

# udisks --inhibit-polling /dev/sr0

ツールとスクリプト

スクリプトと udev ルールを使う

systemd ユーザーは systemctl suspend や systemctl hibernate でサスペンドとハイバネートを行うことができ、/etc/systemd/logind.conf で acpi イベントを処理することができるので、pm-utils と acpid を削除するということに興味を引かれるかもしれません。systemd が行えないことがたったひとつだけ存在します (systemd-204 現在): システムが AC 電源またはバッテリーで動作しているのかで別れる電源管理です。このギャップをなくすには、AC アダプタが抜き差しされたときにスクリプトを実行する udev ルールを作成します:

/etc/udev/rules.d/powersave.rules

SUBSYSTEM=="power_supply", ATTR{online}=="0", RUN+="/path/to/your/script true"
SUBSYSTEM=="power_supply", ATTR{online}=="1", RUN+="/path/to/your/script false"

ノート: pm-powersave が使用しているのと同じスクリプトを使うことができます。実行可能属性を付与して別の所に保存する必要があります (例えば /usr/local/bin/)。

powersave スクリプトのサンプル: powerdown, powersave。

上記の udev ルールはちゃんと動作するはずですが、電源設定がサスペンドやハイバネートをした後に更新されない場合、以下の内容で /usr/lib/systemd/system-sleep/ にスクリプトを追加してください:

/usr/lib/systemd/system-sleep/00powersave

#!/bin/sh

case $1 in
    pre) /path/to/your/script false ;;
    post)       
	if cat /sys/class/power_supply/AC0/online | grep 0 > /dev/null 2>&1
	then
    		/path/to/your/script true	
	else
    		/path/to/your/script false
	fi
    ;;
esac
exit 0

忘れずに実行可能属性を付与してください。

ノート: あなたのノートパソコンでは AC0 が異なっている可能性があります。その場合は変更してください。

これで pm-utils はもう必要なくなりました。設定によっては、他のパッケージの依存パッケージになっている可能性はあります。それでも削除したい場合は、pacman -Rdd pm-utils を実行してください。

電源設定の表示

以下のスクリプトは USB や PCI デバイスの電源設定などのプロパティを表示します。全ての設定を見るには root 権限が必要なので注意して下さい。

#!/bin/bash

for i in $(find /sys/devices -name "bMaxPower")
do
	busdir=${i%/*}
	busnum=$(<$busdir/busnum)
	devnum=$(<$busdir/devnum)
	title=$(lsusb -s $busnum:$devnum)

	printf "\n\n+++ %s\n  -%s\n" "$title" "$busdir"

	for ff in $(find $busdir/power -type f ! -empty 2>/dev/null)
	do
		v=$(cat $ff 2>/dev/null|tr -d "\n")
		[[ ${#v} -gt 0 ]] && echo -e " ${ff##*/}=$v";
		v=;
	done | sort -g;
done;

printf "\n\n\n+++ %s\n" "Kernel Modules"
for mod in $(lspci -k | sed -n '/in use:/s,^.*: ,,p' | sort -u)
do
	echo "+ $mod";
	systool -v -m $mod 2> /dev/null | sed -n "/Parameters:/,/^$/p";
done

参照

• ThinkWiki:How to reduce power consumption
• Ubuntu Wiki's Power Saving Tweaks