Karta dźwiękowa w trybie powersave

Kilka dni temu, na forum DUG'a, jeden z użytkowników miał problem z dźwiękiem. Udało się tę niedogodność wprawdzie poprawić ale został tam poruszony temat trybu powersave, czyli oszczędzania energii, jaki może posiadać karta dźwiękowa. Na dobrą sprawę, nigdy mi nawet do głowy nie przyszło, by te karty mogły przełączać sobie stan i zjadać mniej prądu, tak jak to robią, np. karty WiFi. Oczywiście, postanowiłem zgłębić to zagadnienie i ustalić na ile przydatna jest ta funkcja i czy da radę bez problemów słuchać muzyki lub oglądać filmy po jej aktywowaniu.

Karta dźwiękowa na module snd_hda_intel

Ta karta dźwiękowa, która znajduje się w moim laptopie, działa na module kernela snd_hda_intel i to głównie w oparciu o niego jest pisany ten post. Jeśli ktoś posiada kartę na module snd_ac97_codec , to niech rzuci okiem na ten link.

W każdym razie, by włączyć tryb powersave w danej karcie, potrzebny jest nam odpowiednie urządzenie (które będzie wspierać taką opcję), dodatkowo będziemy musieli odpowiednio skonfigurować sam moduł odpowiedzialny za obsługę karty dźwiękowej.

Moduł najlepiej ładować od razu na starcie systemu, dlatego też trzeba go dopisać do pliku /etc/modules :

snd_hda_intel

Musimy teraz ustalić jakie parametry ma ten moduł i czy w ogóle wspiera tryb powersave. Do tego celu posłuży nam narzędzie systool , które znajduje się w pakiecie sysfsutils . Wydajemy zatem poniższe polecenie:

# systool -v -m snd_hda_intel | grep power
    power_save          = "0"
    power_save_controller= "Y"

Parametr power_save definiuje ile czasu musi upłynąć aby sterownik przełączył kartę w tryb mniejszego zużycia energii od momentu, w którym przechodzi ona w stan bezczynności (IDLE). Z kolei zaś power_save_controller odpowiada za wyłączenie również kontrolera, co przekłada się na jeszcze większą oszczędność energii. Zatem moduł posiada opcje umożliwiające przełączenie karty dźwiękowej w tryb powersave. Musimy zatem odpowiednio ustawić te dwa powyższe parametry.

Opcje dla modułu definiujemy, np. w pliku /etc/modprobe.d/sound.conf , przykładowo:

options snd-hda-intel power_save=10 power_save_controller=Y

Po restarcie maszyny, sprawdzamy czy moduł został załadowany, a parametry ustawione na pożądane wartości:

# journalctl -b -u systemd-modules-load.service | grep snd_hda_intel
Oct 05 18:20:23 morfikownia systemd-modules-load[352]: Inserted module 'snd_hda_intel'

# systool -v -m snd_hda_intel | grep power
    power_save          = "10"
    power_save_controller= "Y"

Zatem urządzenie zostało z powodzeniem skonfigurowane do pracy w trybie powersave.

Powersave i PulseAudio

PulseAudio nie wpływa w żaden sposób na to jak działa tryb powersave karty dźwiękowej. Mylący może być stan sink'u, który można podejrzeć via pacmd :

$ pacmd list-sinks | egrep -i "state|suspend"
        state: RUNNING
        suspend cause:

Ten powyższy stan może zmienić wartość z RUNNING (jakaś aplikacja odtwarza dźwięk) na IDLE (zakończenie odtwarzania) oraz po jakichś 5s na stan SUSPENDED , czyli zamknięcie urządzenia ALSA. Jak widać, w zależności od tego czy są odtwarzane dźwięki, zmienia się się stan sink'u ale to nie jest to samo co tryb powersave karty dźwiękowej.

W opcjach modułu ustawialiśmy jedynie czas, po którym sterownik sygnalizuje możliwość przejścia w tryb powersave, a robi to dopiero gdy stan sink'u jest ustawiony na SUSPENDED . Reasumując, po 5s od zaprzestania odtwarzania dźwięku przez aplikacje, sterownik przełączy kartę w stan powersave po 10 następnych sekundach. Przynajmniej taka jest teoria.

Stany oszczędzania energii

Zaglądając do plików /proc/asound/card0/codec\#* możemy podejrzeć szereg parametrów naszej karty dźwiękowej. Są tam min. dane dotyczące aktualnego trybu pracy urządzenia:

$ cat /proc/asound/card0/codec\#0 | grep -i power
  Power states:  D0 D1 D2 D3 CLKSTOP EPSS
  Power: setting=D0, actual=D0

W dokumentacji kernela możemy wyczytać, że urządzenia PCI mają zdefiniowane cztery stany połączeń: D0, D1, D2, D3 . Im wyższy numer, tym mniej prądu pobiera urządzenie w takim stanie, czyli w powyższym przypadku, stan D0 oznacza, że karta dźwiękowa pracuje na pełnym zasilaniu. Czytając dalej podlinkowaną dokumentację, możemy dopatrzeć się także informacji na temat tego, że tylko D0 oraz D3 są wymagane przy implementacji, a pozostałe dwa opcjonalne. Różnica między tymi czterema stanami polega nie tylko na ilości pobieranego prądu ale także tkwi w czasach opóźnienie między przełączeniem się urządzenia ze stanu powersave do stanu pełnego zasilania. Krótko mówiąc, im wyższy numer, tym więcej czasu to zajmuje.

Problemy z trybem powersave

Nie każda karta dźwiękowa jest w stanie przełączyć się w stan powersave, nawet jeśli wyraźnie włączymy taką opcję w module kernela. Objawia się to brakiem przełączania między stanami D0-D3 i karta cały czas pracuje w stanie D0 . Jako, że tryb powersave może powodować więcej problemów niż przynieść pożytku (wystarczy popatrzeć na bezprzewodowe karty sieciowe WiFi), to zwykle takie wynalazki są domyślnie wyłączone w konfiguracji kernela ( CONFIG_SND_HDA_POWER_SAVE_DEFAULT=0 ).

Jeśli mamy jakieś problemy z dźwiękiem i podejrzewamy przy tym, że może być winny tryb powersave, to warto wiedzieć, że mamy możliwość konfigurowania parametrów modułu w locie, przykładowo, by wyłączyć tryb oszczędzania energii, wpisujemy w terminal poniższe polecenie:

# echo "0" > /sys/module/snd_hda_intel/parameters/power_save