Um estudo sobre o desempenho do Sistema Operacional Linux em diferentes perfis de gerenciamento de energia. Bruno Squizato Faiçal Douglas Rodrigues Luis Hideo Vasconcelos Nakamura Prof: Dr. Marcos José Santana Profa.: Dra. Regina Helena Carlucci Santana Maio 2009 Projeto e Avaliação de Sistemas Operacionais ICMC USP – Universidade de São Paulo

Sistemas Operacionais Roteiro Introdução Motivação Objetivos Gerenciamento de Energia Conceito ACPI Perfis de Energia Estudo Ambiente (para a próxima semana) Ferramentas (tentativa para a próxima semana) Avaliação (tentativa para o dia 02/06) Resultados (para o dia 09/06 – resultados parciais) Projeto e Avaliação de Sistemas Operacionais ICMC USP – Universidade de São Paulo

Sistemas Operacionais Roteiro Introdução Motivação Objetivos Gerenciamento de Energia Conceito ACPI Perfis de Energia Estudo Ambiente (para a próxima semana) Ferramentas (tentativa para a próxima semana) Avaliação (tentativa para o dia 02/06) Resultados (para o dia 09/06 – resultados parciais) Projeto e Avaliação de Sistemas Operacionais ICMC USP – Universidade de São Paulo

Sistemas Operacionais Motivação Interesse sobre o gerenciamento de energia. Aumento exponencial de laptops/notebooks assim como os recentes netbooks. Atual preocupação com o meio ambiente envolvendo a economia de energia. Pesquisa entre a relação ‘Desempenho x Consumo de Energia’ no sistema operacional Linux. Projeto e Avaliação de Sistemas Operacionais ICMC USP – Universidade de São Paulo

Sistemas Operacionais Roteiro Introdução Motivação Objetivos Gerenciamento de Energia Conceito ACPI Perfis de Energia Estudo Ambiente (para a próxima semana) Ferramentas (tentativa para a próxima semana) Avaliação (tentativa para o dia 02/06) Resultados (para o dia 09/06 – resultados parciais) Projeto e Avaliação de Sistemas Operacionais ICMC USP – Universidade de São Paulo

Sistemas Operacionais Objetivos Avaliar o desempenho do sistema operacional Linux em diferentes perfis de energia analisando a relação ‘Desempenho x Consumo de Energia’. A partir da avaliação dos resultados obtidos, realizar uma análise através de métricas e obter conclusões. Projeto e Avaliação de Sistemas Operacionais ICMC USP – Universidade de São Paulo

Sistemas Operacionais Roteiro Introdução Motivação Objetivos Gerenciamento de Energia Conceito ACPI Perfis de Energia Estudo Ambiente (para a próxima semana) Ferramentas (tentativa para a próxima semana) Avaliação (tentativa para o dia 02/06) Resultados (para o dia 09/06 – resultados parciais) Projeto e Avaliação de Sistemas Operacionais ICMC USP – Universidade de São Paulo

Gerenciamento de Energia Conceitos Mudança de Paradigma Desktops x Notebooks/Netbooks Evolução das Baterias Cádmio-níquel Níquel Íon lítio Baterias Inteligentes Hardware Inteligentes CPU (OnDemand – Diminuem a frequência, economizando energia). Discos Rígidos (Diminuem a rotação até mesmo estacionam as cabeças em modo ocioso.) Interfaces de redes (Power Save Polling) Monitor de Vídeo Projeto e Avaliação de Sistemas Operacionais ICMC USP – Universidade de São Paulo

Gerenciamento de Energia Conceitos Dispositivos Li et al (1994) Lorch e Smith(1998) Monitor de vídeo 68% 39% CPU 12% 18% Disco rígido 20% Modem 6% Som 2% Memória 0,5% 1% Outros 22% Consumo de energia de várias partes de um computador laptop. (Tanenbaum, 2003) *Os vilões permanecem os mesmos (Vídeo, CPU, Disco). Projeto e Avaliação de Sistemas Operacionais ICMC USP – Universidade de São Paulo

Sistemas Operacionais Roteiro Introdução Motivação Objetivos Gerenciamento de Energia Conceito ACPI Perfis de Energia Estudo Ambiente (para a próxima semana) Ferramentas (tentativa para a próxima semana) Avaliação (tentativa para o dia 02/06) Resultados (para o dia 09/06 – resultados parciais) Projeto e Avaliação de Sistemas Operacionais ICMC USP – Universidade de São Paulo

Gerenciamento de Energia ACPI ACPI – Advanced Configuration and Power Interface (ACPI) - Interface Avançada de Configuração e Energia. Desenvolvido por: Hewlett-Packard Corporation Intel Corporation Microsoft Corporation Phoenix Technologies Ltd. Toshiba Corporation Possui uma especificação que estabelece para a industria uma interface comum que possibilitam os sistemas operacionais robustos implementar configurações de placas mães e funções de gerenciamento de energia para dispositivos e sistemas inteiros. Projeto e Avaliação de Sistemas Operacionais ICMC USP – Universidade de São Paulo

Gerenciamento de Energia ACPI ACPI envolve a já existente coleção de códigos de gerenciamento de energia da BIOS (APIs, PNPBIOS APIs, Multiprocessor Specification [MPS] tables, etc) dentro de um bem definido gerenciamento de energia e especificação de configuração de interface. OSPM – Operating System-directed configuration and Power Management. É o termo para o sistema que implementa a interface ACPI. Existem 3 componentes em tempo de execução para ACPI: ACPI System Description Tables ACPI Registers ACPI System Firmware Projeto e Avaliação de Sistemas Operacionais ICMC USP – Universidade de São Paulo

Gerenciamento de Energia ACPI Projeto e Avaliação de Sistemas Operacionais ICMC USP – Universidade de São Paulo

Gerenciamento de Energia ACPI “APCI não é um especificação de software, nem uma especificação de hardware.” “APCI é uma especificação de interface compromissada com ambos, elementos de software e hardware.” Divisão em estados: Estados Globais do Sistema. (Global System State) Estados de Energia do Dispositivo (Device Power State) Estados Adormecidos (Sleeping State) Estados de Energia do Processador (Processor Power State) Estados de Performance de Dispositivos e Processador (Device and Processor Performance State Definitions) Projeto e Avaliação de Sistemas Operacionais ICMC USP – Universidade de São Paulo

Gerenciamento de Energia ACPI Projeto e Avaliação de Sistemas Operacionais ICMC USP – Universidade de São Paulo

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Sistemas Operacionais Perfis de Energia OSMP/ACPI permite ao Sistema Operacional controlar e gerenciar os dispositivos de formar a economizar energia de acordo configurações pré-definidas (Perfis ou Planos de Energia) No Linux geralmente existem 5 perfis de freqüências para o processador. performance – configura o processador para a mais alta freqüência disponível, não economizando energia. powersave – configura o processador para a menor freqüência disponível, economizando o máximo de energia. userspace – a freqüência e controlada pelo usuário ou por um aplicativo a nível de usuário. ondemand – a freqüência e controlada dinamicamente pelo núcleo (kernel) e pode alternar entre as várias diferentes freqüências suportadas pelo processador, a troca de freqüência é feita conforme o aumento ou diminuição de demanda. conservative – semelhante ao perfil ondemand porém a freqüência varia entre as várias diferentes freqüências de forma mais conservadora, ou seja as trocas de freqüências não são imediatas. Projeto e Avaliação de Sistemas Operacionais ICMC USP – Universidade de São Paulo

Sistemas Operacionais Perfis de Energia Para determinar quais perfis de gerenciamento de energia do sistema Linux estão disponíveis basta a seguinte linha de comando: # cat /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/scaling_available_governors Para altera o perfil atual devemos executar a seguinte linha de comando: # echo conservative > /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/scaling_governor Aonde a logo após o comando echo deve ser escrita a palavra correspondente ao perfil desejado. Para visualizar as freqüências disponíveis: cat /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/scaling_available_frequencies *Lembrando: usuário deve ser root e o kernel deve ter sido compilado para aceitar a entrada cpufreq no sysfs. Projeto e Avaliação de Sistemas Operacionais ICMC USP – Universidade de São Paulo

Perfis de Energia - acpid O daemon acpid é responsável por fica aguardando eventos ACPI e executar ações de acordo com configurações pré-definidas. As ações são tomadas de acordo com os arquivos de configurações, como por exemplo o arquivo laptop-mode.conf que define o várias configurações sobre eventos relacionados a um laptop oriundos da ACPI. Exemplos de eventos: Botão “Power” pressionado. Tampa do notebook fechada. Níveis de energia da bateria. Alteração do modo de energia AC ou BATTERY. Projeto e Avaliação de Sistemas Operacionais ICMC USP – Universidade de São Paulo

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