观察 Linux 上程序的能源使用情况的最佳方法是什么？

Question

我正在做研究，想要一些有关我编写的两种算法的能耗的信息，但我没有钱购买专用设备。我计划运行这两个程序 5 分钟，并想测量它们的能耗比率（例如，程序 A 消耗的功率（瓦​​）是程序 B 的 1.2 倍）

我做了一些研究并找到了诸如

upower -d

但即使在阅读手册后我也不确定如何正确解释它，并且想知道是否还有其他比这更好的解决方案。

我在裸机笔记本电脑上使用以下发行版：

uname -a
Linux linuxbox 4.15.0-99-generic #100-Ubuntu SMP Wed Apr 22 20:32:56 UTC 2020 x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux

Answer 1

Linux 中有效利用能源的重要性日益增加。越来越多的基准类型测试将能源使用作为附加评估标准。

这个答案使用turbostat程序，它适用于大多数现代英特尔处理器、一些AMD处理器以及可能还有其他一些处理器。它在多个包中可用，虽然上游保证不依赖内核版本，但 Ubuntu 将其包装在一个非常非常严格的依赖包装器中。

我将使用 1 分钟而不是 5 分钟，但这里的建议是进行多次测试。

首先，测量可能更长时间的闲置能量。观察空闲能量消耗的稳定性，即噪音有多大。请注意，我实际上捕获并绘制了多个小时的空闲数据。有时，测试期间会发生一些 cron 作业或其他意外情况，因此最好多次运行测试，以便异常值更加明显。重新启动后至少等待 5 分钟（最好是 15 分钟），然后再进行任何测试，以使系统稳定下来。

哦，顺便检查一下你的计数器环绕限制：

doug@s18:~$ sudo ./turbostat --num_iterations 1
...
RAPL: 2759 sec. Joule Counter Range, at 95 Watts
...

未来的读者请注意：不需要上述检查，因为待处理的补丁将由 Turbostat 负责处理环绕。

闲置的：

doug@s18:~$ sudo ./turbostat --Summary --quiet --Joules --show Pkg_J --interval 60
Pkg_J
78.97
77.71
74.75
74.37
74.44
74.42
74.72
74.50
74.97
74.79
74.53
74.52
74.39
74.32
74.30
74.35
74.41
74.41
74.63
74.71

去掉前 2 个样本，平均值为 74.53 焦耳。

现在，在测试程序运行时获取能量数据。做到这一点的最好方法是测试特定的程序，并且它本身就是一个主题。假设能耗与时间恒定（否则我们应该采样并绘图），并且程序可以在某个循环中保持运行，以便轻松获取多个样本：

doug@s18:~$ sudo ./turbostat --Summary --quiet --Joules --show Pkg_J ~/c/consume 40 73 60 1
Ave. work percent: 44.343601
60.002474 sec
Pkg_J
174.13

那是：intel_cpufreqCPU 频率缩放驱动程序和ondemandCPU 频率缩放调节器。现在请performance州长来介绍一下变化：

doug@s18:~$ sudo ./turbostat --Summary --quiet --Joules --show Pkg_J ~/c/consume 40 73 60 1
Ave. work percent: 29.533655
60.002356 sec
Pkg_J
240.78

它不相关，但我使用的程序的参数意味着 40% 的工作/睡眠名义比率，但每个时间间隔要做的固定工作（因此 29% 仅用于性能）、73 赫兹工作/睡眠频率、60 秒。

方法2、多样本。如果程序可以循环运行（也许是从脚本中运行），则需要更多样本，以便可以识别和忽略异常值：

一经请求：

doug@s18:~$ sudo ./turbostat --Summary --quiet --Joules --show Pkg_J --interval 60
Pkg_J
188.11
178.26
178.68
179.42
180.86
183.31
183.31
186.55

平均：182.31 焦耳

表现：

doug@s18:~$ sudo ./turbostat --Summary --quiet --Joules --show Pkg_J --interval 60
Pkg_J
241.97
245.07
244.82
253.09
263.40
261.08
255.77
251.53

平均：252.09 焦耳

因此，对于这个 1 分钟的示例：
按需 = 182.31 - 74.53 = 107.78 焦耳（1.80 瓦）
性能 = 252.09 - 74.53 = 177.56 焦耳（2.96 瓦）

注意：这个答案是用能量（焦耳）写成的，但它也可以很容易地用功率（瓦特）写成。例子：

doug@s18:~$ sudo ./turbostat --Summary --quiet --show PkgWatt --interval 60
PkgWatt
3.07
3.08
3.12
3.24

现在这是处理器封装能量/功率，但是电源消耗呢？对于这台计算机，运行上述功能（按需）时的功耗为 38.84 瓦，不运行时为 36.83 瓦，与上面的 1.80 瓦相比，相差 2 瓦。

Answer 2

你见过吗powertop？htoppowertop 是一个类似于、 或的进程监视器top，但它为您提供每个进程的估计功耗（以瓦为单位）。您可以使用 csv 模式来--csv=output.csv收集 csv 格式的数据。在这里查看：

Powertop 信息和下载网站