用intel_pstate驱动的电池性能差

Question

编辑: Ubuntu (mate) 20.04，intel_pstate驱动。电脑是我正在使用的一个掠夺者刀片隐形超级本(2019年初)，与英特尔核心i7 i7-8565U。

我遇到了奇怪的行为(极端减速)，而仅在电池动力，即使当我已经设置了TLP的交流模式。如果我将cpufrequtils设置为性能模式(特别是如果我是多线程的话)，那么问题就更严重了！

我们将从单线程(即只有主线程)开始。我正在运行一个级联的OPENCV滤波器(高斯模糊等)从文件或摄像头的视频帧。如果首先将所有帧加载到内存中并不重要(也就是说，这不是磁盘或设备I/O问题)。下面列出了单个循环(一个帧)的处理时间。这不是复杂的代码。基本上，它所做的是：

Filter filters[400]
while( cap.read(frame) )
{
 for( int i=0; i<400; ++i )
 {
  filters[i].dofilter(frame);
 }
}

其中过滤器我.dofilter只是调用例如cv::GaussianBlur、resize()等，目标cv::Mat预先分配(我不做任何额外的分配)

这是只使用CPU (也就是说，它不使用OPENCV、透明的openCL或任何东西)。

单螺纹

AC  + powersave:    71 msec (variance 70.5-71.5)
AC  + performance:  67 msec (variance 66.5-67.5)
BAT + powersave:    95 msec (variance 84.0-115.0)  *1
BAT + performance:  104 msec (variance 76.0-202.0) *2

1* Note: spikes to 110+ about every 5 sec
2* Note:  most ~96, with few spikes low to 80s and high to 120s

方法:每次运行10次，持续60秒(每次约600帧，10次运行=6000次)，随机排序(使热、电池电压等不混淆)。

我对每个循环使用相同的输入帧(换句话说，并不是因为每次处理的图像内容不同)。它实际上是处理完全相同的输入每一时间步骤。我可以看到每帧处理时间立即改变，如果我拔出或插入AC适配器或设置电源保存/性能使用cpufrequtils。

我完全不知所措。

我使用的是掠夺者刀片隐形超级本，与英特尔核心i7 i7-8565U。Ubuntu (伙伴) 20.04，intel_pstate驱动程序。

因此，我有三个具体的问题：

1)到底发生了什么事？

2)如何设置TLP (核参数？)迫使它像在AC上一样运行(当然电池可以提供足够的cpu/内存绑定的单核程序，就像在AC上那样快)？它甚至都没做那么多！

( 3)电池电源是否有任何秘密或奇怪的设置？特别是与多线程有关？这个问题是高度并行的--基本上有8个独立的过滤器链，我可以并行运行。通常是我做的。当我在AC上做这件事时，它是这样的：

多线程(8个线程)

AC  + powersave:    28.6 msec (variance 26.8-31.1)
AC  + performance:  28.8 msec (variance 26.6-31.2)
BAT + powersave:    39 msec (variance 36.0-64.0)   *3
BAT + performance:  176 msec (variance 39.0-202.0) *4

3* Note: this is very tame compared to if I run with webcam -- then it spikes heavily between 40 and 90

4* Note: will update at 40 msec for a few frames, then go to 180 msec for a long time, then burst at 40 for a few.

该软件是通过线程池多线程的。我检查了锁，即使在极端多线程的情况下也不会花时间等待锁(这实际上是我花的时间最多的地方，因为我认为这是最初的问题……)。我在2~8个线程上得到了类似的结果。在有更多线程(特别是在性能模式下)的电池上变得更慢，在有更多线程的AC上速度更快。

编辑:即使我禁用TLP，问题也会发生。我还没有尝试切换到旧的acpi频率调节器(认为这会有效吗？)

编辑2:在单线程模式下，htop只显示一个固定的CPU核心(也就是说，它没有使用openmp或其他东西来矢量化和使用更多的内核)。

Answer 1

问题是intel_pstate驱动程序。

我通过引导内核参数切换到原始的ACPI驱动程序。具体来说，在/etc/ DEFAULT /grub中，我将默认的引导行更改为：

GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="quiet splash intel_pstate=disable acpi=force"

(记得update-grub之后)。

现在，即使没有任何更改(即默认的“按需”)：

多线程(8个线程)

BAT + ondemand:     38.5 (37.5 ~ 40.0)
BAT + performance:  31.8 (30.1 ~ 35.0) *1

我看到一些很小的尖峰，每隔几秒钟35次，但这是合理的.

具有讽刺意味的是，正常工作负载期间的功耗(浏览、EMACS、wifi等)实际上，ACPI驱动程序的使用也比intel_pstate更好(平均为590 mA vs 660 mA)。一个愉快的(但令人担忧的)副作用。

编辑:一个缺点是，当不使用intel_pstate驱动程序时，挂起(睡眠模式)似乎会消耗更多的能量。大约每12小时10% ..。

Answer 2

这是我的内核make“只下降”-benchmarks(即。只有make，当没有什么可做的-几秒钟)。

我花了一段时间才意识到make中的-j选项；我不需要重新启动就可以更改Turbo和SMT/超线程设置:它们可以通过/sys访问。

我的TDP是28W。它不是笔记本电脑，而是i5-8259 U。它通常(就像现在一样)消耗3.5W-5W。以下是我注意到的一些结果，重点放在我身体上的瓦茨身上。

time make -j10 -O O=../make-out/

TB+HT,mitigations=off

-j8:    4.8s    57W (max.)
-j4:   12.3s    20W (-35W)  
no-j:  21.7s    19W (max.)
-j4II:  6.4s    45W

用焦耳就更准确了。我想57W包括风扇。两个-j4结果表明:总能量(Ws=Joule)基本保持不变。

TB no, HT yes
-j10:  7.7s  22W

最后一个测试我记下了：

TB 25-35-1sec "tau", HT yes, mitig.=off
-j10:  5.2s  40W

这个涡轮增压设置是从BIOS -它似乎有助于限制"57W最大值“。从第一轮开始。

但是在sysfs中将75 %(%)写入intel_pstate/max_perf_pct，我现在找到了一种更好的方法来增强它，但它只提供了3.0GHz，而不是3.8GHz。

现在我用35W得到了5.5秒(最大)。44W)，而50W左右的4.8s。在25W时，没有提升是6.7秒。

更多的激活核和更高的CPU频率可以在时间和瓦特上产生巨大的差异。GPU甚至可以添加到其中(在exampl中)和风扇。

我现在没有问题，如果电池有太多的安培，除了变得空(非常)很快。但我的测量结果表明，这种差异可能是巨大的，有些节流可能会起作用--通常是温度造成的。

但是有剃须刀刀片超薄电池！