Morfitronik Security & Privacy

Regulacja obrotów wentylatora w zależności od zmian temperatury w ThinkPad T430

Ostatnia aktualizacja: 2020-02-28
Morfik

Ostatnio udało mi się nabyć dość niedrogo laptop Lenovo, a konkretnie był to model ThinkPad T430. Maszyna jakby nie patrzeć jest bardzo kompatybilna z linux i w zasadzie nie mogę jej nic zarzucić, przynajmniej póki co. Niemniej jednak, jest pewien szkopuł, który mnie zaczął ździebko irytować od praktycznie samego początku jak tylko podłączyłem ten komputer do prądu. Chodzi o wentylator chłodzący radiator procesora, który no troszkę daje o sobie znać i to mimo faktu, że temperatura CPU jest w granicach 40 stopni. Przeglądając opcje w BIOS nie natrafiłem na nic co mogło by te obroty wyregulować. Na szczęście w przypadku laptopów Lenovo można programowo zdefiniować obroty wiatraka posługując się narzędziem thinkfan.

Moduł thinkpad_acpi i parametr fan_control

Zanim jednak zajmiemy się samym oprogramowaniem thinkfan , musimy sobie odpowiednio skonfigurować system. Ze wstępnych ustaleń wynika, że zarządzanie wentylatorem pod linux w tym ThinkPad T430 zajmuje się moduł kernela thinkpad_acpi . Standardowo jednak ten moduł nie jest skonfigurowany w taki sposób, aby było można ręcznie dostosować obroty wiatraka w zależności od temperatury procesora, co pokazuje poniższa rozpiska wartości parametrów samego modułu:

# systool -v -m thinkpad_acpi
Module = "thinkpad_acpi"
...
  Parameters:
    ...
    fan_control         = "N"
    ...

Jak można zauważyć, wyżej mamy fan_control="N" . Trzeba zatem wartość tego parametru przepisać i ustawić ją na "Y" . W tym celu trzeba stworzyć konfigurację dla modułu w pliku /etc/modprobe.d/thinkpad.conf i dorzucić w nim tę poniższą linijkę:

options thinkpad_acpi fan_control=1

Po uzupełnieniu powyższego pliku trzeba będzie zresetować maszynę, by nowe ustawienia modułu zostały zaaplikowane.

Na necie można się spotkać także z zaleceniem/wymogiem przestawienia opcji experimental na "Y" . Nie wiem czy to dobry pomysł. Jeśli z jakiegoś powodu nie będziemy mogli sterować obrotami wentylatora, to sprawdźmy czy czasem aby na pewno napisaliśmy ten parametr prawidłowo. Ja z początku wpisałem fancontrol zamiast fan_control i po tej drobnej poprawce wszystko już zaczęło ładnie śmigać.

Konfiguracja thinkfan

Mając przygotowany moduł kernela, możemy przejść do konfiguracji narzędzia thinkfan . Jeśli nie mamy go jeszcze zainstalowanego, to znajduje się on w pakiecie thinkfan (przynajmniej na Debianie). Z procesem instalacyjnym raczej nie powinno być problemów, zatem przejdźmy od razu do pliku /etc/thinkfan.conf . Konfiguracja w zasadzie składa się z trzech części.

Wybór wentylatora

Po pierwsze, musimy określić wentylator, na którym zamierzamy operować. Póki co możemy zdefiniować tylko jedno urządzenie (choć nic nie stoi na przeszkodzie, by stworzyć kilka plików konfiguracyjnych i uruchomić demona kilka razy). By określić pożądane urządzenie potrzebny nam będzie odpowiedni sterownik ( tp_fan lub pwm_fan ) oraz ścieżka do pliku w katalogu /proc/ lub /sys/ . To z którego sterownika skorzystamy, zależy głównie od naszych preferencji. Niemniej jednak, każdy z tych sterowników konfiguruje się nieco inaczej. Poniżej jest przykładowa konfiguracja dla obu sterowników, którą trzeba dodać do pliku /etc/thinkfan.conf (wybrać należy sobie jeden wpis):

tp_fan /proc/acpi/ibm/fan
pwm_fan /sys/devices/platform/thinkpad_hwmon/hwmon/hwmon3/pwm1

O ile w przypadku sterownika tp_fan ścieżka zawsze będzie ta sama, tj. /proc/acpi/ibm/fan , o tyle w przypadku pwm_fan odpowiednią ścieżkę trzeba sobie ustalić ręcznie przy pomocy tego poniższego polecenia:

# find /sys -type f -name "pwm?"
/sys/devices/platform/thinkpad_hwmon/hwmon/hwmon3/pwm1

Wybór czujnika/czujników temperatury

Z reguły w każdym komputerze jest dostępnych wiele czujników temperatury. W przypadku, gdy w pliku /etc/thinkfan.conf nie określimy żadnego czujnika temperatury, to thinkfan będzie operował na najwyższych wartościach temperatury jakie uda mu się pozyskać z systemu. Tego typu zachowanie może niekoniecznie być pożądane i przydałoby się określić te czujniki, które nas interesują najbardziej, czyli procesor lub bezpośrednio jego rdzenie.

Podobnie jak w przypadku sterownika wentylatora, musimy wybrać sterownik czujnika temperatury oraz podać odpowiedni plik w katalogu /proc/ lub /sys/ . Jeśli chodzi o sterowniki to mamy do wyboru tp_thermal , hwmon , atasmarti oraz nv_thermal . Z reguły będą nas interesować tylko te dwa pierwsze sterowniki, bo atasmarti odnosi się do temperatury dysku twardego odczytanej ze SMART (trzeba podać ścieżkę typu /dev/sda ), zaś nv_thermal odnosi się do kart graficznych Nvidia (potrzebne ID szyny PCI odczytane z lspci ). Jako, że nas tutaj interesuje głównie temperatura głównego CPU, to w /etc/thinkfan.conf musimy określić sobie albo tp_thermal :

tp_thermal  /proc/acpi/ibm/thermal

albo hwmon :

hwmon /sys/devices/platform/coretemp.0/hwmon/hwmon1/temp1_input
hwmon /sys/devices/platform/coretemp.0/hwmon/hwmon1/temp2_input
hwmon /sys/devices/platform/coretemp.0/hwmon/hwmon1/temp3_input

Jeśli nie wiemy jakie czujniki temperatur ma nasz ThinkPad, to możemy albo podejrzeć wyjście polecenia sensors (potrzebny pakiet lm-sensros ):

# sensors

acpitz-acpi-0
Adapter: ACPI interface
temp1:        +39.0°C  (crit = +104.0°C)

thinkpad-isa-0000
Adapter: ISA adapter
fan1:           0 RPM
temp1:        +39.0°C
temp2:         +0.0°C
temp3:         +0.0°C
temp4:         +0.0°C
temp5:         +0.0°C
temp6:         +0.0°C
temp7:         +0.0°C
temp8:         +0.0°C

coretemp-isa-0000
Adapter: ISA adapter
Package id 0:  +41.0°C  (high = +87.0°C, crit = +105.0°C)
Core 0:        +37.0°C  (high = +87.0°C, crit = +105.0°C)
Core 1:        +43.0°C  (high = +87.0°C, crit = +105.0°C)

albo też skorzystać z poniższego polecenia:

# find /sys -type f -name "temp*_input"
/sys/devices/platform/thinkpad_hwmon/hwmon/hwmon3/temp6_input
/sys/devices/platform/thinkpad_hwmon/hwmon/hwmon3/temp3_input
/sys/devices/platform/thinkpad_hwmon/hwmon/hwmon3/temp7_input
/sys/devices/platform/thinkpad_hwmon/hwmon/hwmon3/temp4_input
/sys/devices/platform/thinkpad_hwmon/hwmon/hwmon3/temp8_input
/sys/devices/platform/thinkpad_hwmon/hwmon/hwmon3/temp1_input
/sys/devices/platform/thinkpad_hwmon/hwmon/hwmon3/temp5_input
/sys/devices/platform/thinkpad_hwmon/hwmon/hwmon3/temp2_input
/sys/devices/virtual/thermal/thermal_zone0/hwmon0/temp1_input
/sys/devices/platform/coretemp.0/hwmon/hwmon1/temp3_input
/sys/devices/platform/coretemp.0/hwmon/hwmon1/temp1_input
/sys/devices/platform/coretemp.0/hwmon/hwmon1/temp2_input

W tym przypadku moduł coretemp-isa jest w stanie podać nam dokładne wskazania temperatury dla konkretnych rdzeni CPU oraz ogólnie dla całego procesora. Są to te trzy ostatnie wpisy wyżej i to je określiłem w konfiguracji thinkfan . Jeśli interesują nas też i inne czujniki, to również trzeba je dodać do konfiguracji w pliku /etc/thinkfan.conf .

W tym powyższym przykładzie monitorowaniu zostaną poddane trzy czujniki. Jeśli wskazania któregoś z nich przekroczą 40 stopni, to wtedy wentylator powinien się załączyć. Z kolei wentylator wyłączy się dopiero w momencie, gdy wszystkie trzy czujniki zejdą poniżej 38 stopni.

Regulacja czujników temperatury

Temperatura poszczególnych układów czy urządzeń wewnątrz obudowy laptopa może się dość drastycznie różnić. Dlatego też thinkfan ma opcję regulacji czujników temperatury. Dla przykładu weźmy sobie dysk twardy oraz główny procesor. Zakresy temperatur, w których te urządzenia mogą pracować jest powiedzmy od 0-100°C dla CPU, natomiast dla dysku będzie to od 0-55°C. W spoczynku te dwa urządzenia będą mieć zbliżoną temperaturę około 35-40°C. Niemniej jednak, jeśli zaczniemy utylizować dość mocno procesor, to jego temperatura może wzrosnąć nam i do 70°C (i więcej). W przypadku intensywnego wykorzystania dysku twardego, jego temperatura może wzrosnąć do 45-50°C.

Pojawia się tutaj problem różnicy temperatur i interpretacji wartości przez thinkfan -- nie wie on z jakim urządzeniem ma do czynienia i jakie temperatury pracy są dla niego odpowiednie. Procesor przy 45-50°C może pracować bez problemu i nawet nie trzeba kręcić wiatrakiem na full w takich warunkach ale gdyby dysk już złapał taką temperaturę, to trzeba by podkręcić nieco obroty, by wymusić przepływ powietrza w obudowie laptopa, co powinno schłodzić dysk. Dlatego też przy każdym czujniku temperatury w pliku /etc/thinkfan.conf możemy podać korektę, tak by thinkfan zaczął mocniej obracać wentylatorem, gdy temperatura dysku wzrośnie do 45°C, a temperatura procesora do 60°C. Poniżej jest przykład korekty:

tp_thermal /proc/acpi/ibm/thermal (0, 10, 15, 2, 10, 5, 0, 3, 0, 3)

W tym przypadku korekta ma wiele wartości, bo sam plik /proc/acpi/ibm/thermal ma ich sporo. Liczba wartości w nawiasie musi się zgadzać z tym co jest w pliku. Jeśli w pliku by była jedna wartość, to w nawiasie precyzujemy tylko jedną liczbę. Same liczby zaś mogą być dodatnie lub ujemne.

Regulacja obrotów wentylatora

Z reguły dobór czujnika temperatury i wentylatora odbywa się bez większych problemów i raczej nie będzie potrzeby określania ich. Oczywiście nic nie stoi na przeszkodzie by to zrobić ręcznie. Niemniej jednak, trzeba jeszcze powiązać prędkość obrotów wentylatora ze wskazaniami czujników temperatury. Trzeba mieć jednak na uwadze, że tutaj ma ogromne znaczenie to, z jakiego sterownika wentylatora korzystamy, tj. czy mamy w użyciu tp_fan czy też pwm_fan . Dla każdego z nich wartości, które trzeba zdefiniować są inne. Poniżej przykładowa konfiguracja.

Dla sterownika tp_fan :

(0,	0,	20)
(1,	18,	55)
(2,	48,	60)
(3,	58,	65)
(4,	63,	70)
(5,	68,	75)
(6,	73,	80)
(7,	78,	32767)

Dla sterownika pwm_fan :

(0, 	0,	20)
(36,	18,	55)
(72,	48,	60)
(109,	58,	65)
(145,	63,	70)
(182,	68,	75)
(218,	73,	80)
(255,	78,	32767)

Powyżej znajduje się moja konfiguracja pracy wentylatora. Mamy w zasadzie 8 trybów pracy (oznaczone numerkami w pierwszej kolumnie). Druga z trzecią kolumną precyzują zakres temperatur, w których danych tryb pracy wentylatora będzie obowiązywał. W tej powyższej konfiguracji wentylator włączy się jedynie w momencie, gdy temperatura procesora przekroczy 20 stopni. Innymi słowy wiatrak będzie obracał się cały czas na wolnych obrotach wymuszając przepływ powietrza przez obudowę. Ten stan rzeczy jest lepszy według mnie niż ciągłe wyłączanie i załączanie wentylatora, co może ździebko irytować. Sam wiatrak zaś będzie zwiększał obroty wraz ze wzrostem temperatury, osiągając w ostatnim trybie około 5,4K obrotów na minutę.

Dodatkowo warto ustawić w drugiej kolumnie nieco niższe wartości niż w trzeciej kolumnie w poprzednim wierszu. Czyli jak mamy w drugim trybie 18-55°C, to w trzecim dajemy 48-60°C. Zapobiegnie to ciągłemu przełączaniu trybów wentylatora, gdy temperatura będzie na granicy 50 stopni.

Warto tutaj jeszcze zaznaczyć fakt, że domyślne ustawienia częstotliwości procesora umożliwiają mu pracę z 3,3 GHz i można pokusić się o obniżenie tej częstotliwości maksymalnej do 2,5 GHz. W takiej sytuacji i przy takich ustawieniach wentylatora, temperatura procesora nie powinna przekroczyć 60°C. W efekcie wiatrak nie powinien nam się dawać zbytnio we znaki.

Trzeba także zwracać uwagę na wartości modułów, z których korzystamy. W przypadku tp_fan mamy numery trybów 0-7, natomiast w przypadku hwmon mamy wartości od 0-255 stopniowane (przynajmniej w moim przypadku co 36 punków), zatem tryb 1 w tp_fan odpowiada wartości 36 w hwmon, tryb 2 odpowiada zaś 72 , itd.

Problem w tym, że jeśli zapomnimy ustawić wyższych wartości, a będziemy jednocześnie korzystać z hwmon, to nasz wiatrak może się w ogóle nie włączyć -- potrzebne są wartości zbliżone do faktycznych wartości przełączających tryb wentylatora. Jeśli teraz mamy 1-7 i korzystamy z hwmon , to system potraktuje je jako 0 i wentylatora nie włączy nawet, gdy ten będzie miał 100°C. Zatem warto zwrócić uwagę na to jaki sterownik mamy w użyciu.

Monitorowanie temperatury z thinkfan

Gdy już dostosujemy sobie konfigurację thinkfan , to trzeba uruchomić demona, który będzie nam tym wentylatorem zarządzał w zależności o zmian temperatury. W pakiecie thinkfan była zawarta usługa dla systemd ale zanim ją włączymy, to wypadałoby najpierw przetestować cały mechanizm i sprawdzić czy aby działa on prawidłowo. W tym celu przechodzimy do terminala i wpisujemy w nim jak root to poniższe polecenie:

# thinkfan -n

Ma ono za zadanie uruchomić thinkfan i wypisać wszelkie komunikaty na konsoli. Na ekranie powinny nam zacząć przeskakiwać linijki podobne do tych poniżej:

sleeptime=5, tmax=40, last_tmax=40, biased_tmax=40 -> fan="level 1"
sleeptime=5, tmax=38, last_tmax=40, biased_tmax=38 -> fan="level 0"

Jeśli tak się dzieje, to powinniśmy być także w stanie usłyszeć różnicę w pracy wentylatora. Jeśli nie słyszymy, to prawdopodobnie mamy określoną złą ścieżkę do wentylatora w pliku /etc/thinkfan.conf i jak najszybciej przydałoby się proces thinkfan zabić, bo w takiej sytuacji procesor może się nam spalić jeśli popracuje nieco intensywniej przez dłuższy czas. Jeśli natomiast słyszymy zmiany prędkości obrotu wiatraka, to znaczy, że thinkfan realizuje swoje zadanie prawidłowo. Możemy zatem włączyć usługę, którą będzie uruchamiana wraz z każdym startem laptopa:

# systemctl start thinkfan.service
# systemctl enable thinkfan.service

Od tej pory wentylator w naszym ThinkPad T430 powinien już nieco ciszej się zachowywać. Jeśli jednak w dalszym ciągu dość mocno hałasuje, to trzeba mu dobrać nieco inne wartości w pliku /etc/thinkfan.conf ale należy uważać. Może i procesor jest w stanie wytrzymać 100°C ale dysk, który siedzi zaraz obok w zamkniętej obudowie, już takiej temperatury nie wytrzyma. Im wyżej podniesiemy progi temperatur, tym rzadziej wentylator będzie się załączał i równocześnie temperatura wewnątrz obudowy laptopa wzrośnie, a więc i dysk twardy będzie się dodatkowo nagrzewał, zwłaszcza, gdy mamy do czynienia z dyskiem magnetycznym. W przypadku HDD temperatura mocno wpływa na błędy odczytu i zapisu danych z racji rozszerzania się ścieżek i sektorów.

Zamiana modułów i zmiana ścieżek

Czasami ścieżki do plików, które trzeba określić w pliku /etc/thinkfan.conf stają się błędne po restarcie maszyny. Dzieje się tak ze względu na obecność kilku modułów, które odpowiedzialne są za dostarczanie informacji o czujnikach. W tym powyżej opisanym przykładzie mieliśmy do czynienia z dwoma modułami: thinkpad_acpi oraz coretemp . Jeśli nie określimy w jakiej kolejności te moduły będą ładowane na starcie systemu, to raz jeden może zostać załadowany jako pierwszy, a innym razem ten drugi. Owocować to będzie ciągłą zamianą ścieżek, przez co my będziemy musieli je ręcznie dostosować w pliku konfiguracyjnym. Jeśli mamy więcej modułów niż jeden, to określmy ich kolejność w pliku /etc/modules :

thinkpad_acpi
coretemp

Komentarze

Zawartość wpisu