Настройка ограничений для интегрированных GPU в Ubuntu 17.04 больше не работает.

Question 1

Ранее я использовал Ubuntu MATE 16.04, но недавно перешёл на 17.04, потому что она поставлялась с обновлённым thermald, и я предположил, что это исправит ошибки как эта для меня. У меня были проблемы с thermald в Ubuntu 16.04, аналогичные описанным там, но учитывая, что говорилось, что это было исправлено в thermald (1.5.4-3), и Ubuntu 17.04 поставлялась с обновлённой версией по умолчанию, я предположил, что в целом она будет работать лучше для меня, с возможным исправлением по всей системе. Поэтому я установил 17.04, попробовал, всё работало хорошо, и я полностью мигрировал.
Однако через некоторое время я столкнулся с очень странной проблемой: система полностью игнорировала установленные ограничения CPU. В 16.04 это происходило только тогда, когда GPU Intel пытался работать на частоте, связанной с рабочим состоянием CPU, которая была выше установленных ограничений. Например, если я запущу:

sudo cat /sys/kernel/debug/dri/1/i915_ring_freq_table

Вот мой вывод:

Частота GPU (МГц)  Эффективная частота CPU (МГц)    Эффективная частота Ring (МГц)
650             800                         0
700             800                         0
750             1400                        0
800             1500                        0
850             1600                        0
900             1600                        0
950             1700                        0
1000            1800                        0
1050            1900                        0
1100            2000                        0

Таким образом, если я хочу, чтобы мой CPU работал на максимуме 1500 МГц и не превышал эту частоту, это означает, что GPU необходимо ограничить до 800 МГц и никогда не превышать её, так как они связаны, поскольку это интегрированный GPU в CPU.
В Ubuntu 16.04 я вручную устанавливал ограничения GPU, записывая в /sys/kernel/debug/dri/1/i915_max_freq значение, которое я хотел, чтобы было максимальным пределом частоты для моего GPU. Когда я ограничивал CPU до 1500 МГц, я также выполнял:

echo 800 | sudo tee /sys/kernel/debug/dri/1/i915_max_freq

И мой GPU оставался в пределах диапазона, не мешая рабочим частотам CPU.
Однако в Ubuntu 17.04, после установки ограничений, GPU всё равно повышается до 1100 МГц, что делает любые ограничения CPU бессмысленными и перегревает процессор.

~$ sudo cat /sys/kernel/debug/dri/1/i915_max_freq
800

Как видите, предел установлен и на месте. Теперь проверим frequency_info:

~$ sudo cat /sys/kernel/debug/dri/1/i915_frequency_info
PM IER=0x00000070 IMR=0xffffff8f ISR=0x00000000 IIR=0x00000000, MASK=0x0000002a
pm_intr_keep: 0x00000004
GT_PERF_STATUS: 0x000016cb
Соотношение p-state для рендеринга: 22
VID p-state для рендеринга: 203
Лимит p-state для рендеринга: 255
RPSTAT1: 0x00041610
RPMODECTL: 0x00000d92
RPINCLIMIT: 0x000019fa
RPDECLIMIT: 0x00003a98
RPNSWREQ: 1100МГц
CAGF: 1100МГц
RP CUR UP EI: 7165 (9171us)
RP CUR UP: 7006 (8967us)
RP PREV UP: 6725 (8608us)
Порог повышения: 85%
RP CUR DOWN EI: 1314 (1681us)
RP CUR DOWN: 1315 (1683us)
RP PREV DOWN: 23741 (30388us)
Порог снижения: 60%
Минимальная (RPN) частота: 650МГц
Номинальная (RP1) частота: 650МГц
Максимальная частота без разгона (RP0): 1100МГц
Максимальная частота с разгоном: 1100МГц
Текущая частота: 1100 МГц
Фактическая частота: 1100 МГц
Частота вхолостую: 650 МГц
Минимальная частота: 650 МГц
Частота ускорения: 1100 МГц
Максимальная частота: 1100 МГц
Эффективная (RPe) частота: 650 МГц
Текущая частота тактового сигнала CD: 400000 кГц
Максимальная частота тактового сигнала CD: 400000 кГц
Максимальная частота пикселя: 360000 кГц

Мы видим, что текущая и фактическая частота на полных максимумах – 1100 МГц.
Это также увеличивает частоту CPU, игнорируя лимит, потому что CPU не может снизиться, если GPU поднимается так высоко:

~$ sudo cpufreq-info 
cpufrequtils 008: cpufreq-info (C) Dominik Brodowski 2004-2009
Сообщите об ошибках и неполадках по адресу [email protected], пожалуйста.
анализируя CPU 0:
  драйвер: intel_pstate
  CPUs, работающие на одной аппаратной частоте: 0
  CPUs, частота которых должна согласовываться программно: 0
  максимальная задержка переключения: 0.97 мс.
  аппаратные ограничения: 800 МГц - 2.00 ГГц
  доступные режимы работы cpufreq: производительность, энергосбережение
  текущая политика: частота должна находиться в пределах от 1.50 ГГц до 1.50 ГГц.
                  Губернатор "энергосбережение" может решать, какую скорость использовать
                  в этом диапазоне.
  текущая частота CPU 2.00 ГГц (подтверждена вызовом к аппаратуре).
анализируя CPU 1:
  драйвер: intel_pstate
  CPUs, работающие на одной аппаратной частоте: 1
  CPUs, частота которых должна согласовываться программно: 1
  максимальная задержка переключения: 0.97 мс.
  аппаратные ограничения: 800 МГц - 2.00 ГГц
  доступные режимы работы cpufreq: производительность, энергосбережение
  текущая политика: частота должна находиться в пределах от 1.50 ГГц до 1.50 ГГц.
                  Губернатор "энергосбережение" может решать, какую скорость использовать
                  в этом диапазоне.
  текущая частота CPU 2.00 ГГц (подтверждена вызовом к аппаратуре).

Как видите, политика находится в диапазоне от 1.50 ГГц до 1.50 ГГц, но она увеличена до максимума из-за GPU.

После того, как мы завершаем графическое приложение:

sudo cat /sys/kernel/debug/dri/1/i915_frequency_info
PM IER=0x00000070 IMR=0xffffff8f ISR=0x00000000 IIR=0x00000000,
[...]
CAGF: 650МГц
[...]
Минимальная (RPN) частота: 650МГц
Номинальная (RP1) частота: 650МГц
Максимальная частота без разгона (RP0): 1100МГц
Максимальная частота с разгоном: 1100МГц
Текущая частота: 650 МГц
Фактическая частота: 650 МГц
Частота вхолостую: 650 МГц
Минимальная частота: 650 МГц
Частота ускорения: 1100 МГц
Максимальная частота: 1100 МГц
[...]

GPU вернулись к минимуму, и CPU теперь работает в пределах установленных ограничений:

sudo cpufreq-info 
cpufrequtils 008: cpufreq-info (C) Dominik Brodowski 2004-2009
Сообщите об ошибках и неполадках по адресу [email protected], пожалуйста.
анализируя CPU 0:
  драйвер: intel_pstate
  CPUs, работающие на одной аппаратной частоте: 0
  CPUs, частота которых должна согласовываться программно: 0
  максимальная задержка переключения: 0.97 мс.
  аппаратные ограничения: 800 МГц - 2.00 ГГц
  доступные режимы работы cpufreq: производительность, энергосбережение
  текущая политика: частота должна находиться в пределах от 1.50 ГГц до 1.50 ГГц.
                  Губернатор "энергосбережение" может решать, какую скорость использовать
                  в этом диапазоне.
  текущая частота CPU 1.12 ГГц (подтверждена вызовом к аппаратуре).
анализируя CPU 1:
  драйвер: intel_pstate
  CPUs, работающие на одной аппаратной частоте: 1
  CPUs, частота которых должна согласовываться программно: 1
  максимальная задержка переключения: 0.97 мс.
  аппаратные ограничения: 800 МГц - 2.00 ГГц
  доступные режимы работы cpufreq: производительность, энергосбережение
  текущая политика: частота должна находиться в пределах от 1.50 ГГц до 1.50 ГГц.
                  Губернатор "энергосбережение" может решать, какую скорость использовать
                  в этом диапазоне.
  текущая частота CPU 1.49 ГГц (подтверждена вызовом к аппаратуре).

Вопрос: как заставить GPU Intel следовать установленному ограничению в Ubuntu 17.04, чтобы он прекратил вмешиваться в ограничение моего CPU, и почему он игнорирует ограничения, которые работали в 16.04?

Обновление: После некоторых изысканий я нашёл следующую информацию:

sudo cat /sys/kernel/debug/dri/0/i915_rps_boost_info
RPS включен? 1
GPU занят? да [1 запрос]
CPU ожидает? 0
Запрашиваемая частота 650
  мин жёсткий:650, мягкий:650; макс мягкий:700, жёсткий:1100
  бездействие:650, эффективный:650, ускорение:1100
Xorg [1221]: 591 ускорений
Ускорения ядра (анонимные): 8
Автокалибровка RPS (текущая "низкопотребляющая" оконная):
  Ср. увеличение: 0% [выше порога? 95%]
  Ср. снижение: 0% [ниже порога? 85%]

Что такое “RPS”, и может ли это быть причиной того, что GPU “ускоряется” до максимума, игнорируя установленные ограничения?

Question 2

Я нашёл решение и причину своей проблемы – это оказался RPS-ускорение, которое игнорировало установленный предел частоты GPU.
Вместо того чтобы устанавливать лимит через /sys/kernel/debug/dri/1/i915_max_freq, я переключился на установку его в /sys/class/drm/card1, параметры gt_max_freq_mhz и gt_boost_freq_mhz. После того как вы установите предел в i915_max_freq, он не будет ограничивать частоту ускорения, так что когда система запросит ускорение, она будет увеличиваться до лимита, указанного в gt_boost_freq_mhz, игнорируя то, что вы установили.
Выполнив:

echo 800 | sudo tee /sys/class/drm/card1/gt_max_freq_mhz   
echo 800 | sudo tee /sys/class/drm/card1/gt_boost_freq_mhz

Я установил ограничения как для обычных, так и для повышенных значений, и система больше не превышает предел GPU, что означает, что ограничение CPU также не будет затронуто в моём случае.

sudo cat /sys/kernel/debug/dri/1/i915_rps_boost_info
RPS включен? 1
GPU занят? да [32 запроса]
CPU ожидает? 0
Запрашиваемая частота 800
  мин жёсткий:650, мягкий:650; макс мягкий:800, жёсткий:1100
  бездействие:650, эффективный:650, ускорение:800
[...]

Шаги для применения этого решения:

1) Прочитать таблицу в /sys/kernel/debug/dri/0/i915_ring_freq_table (или /sys/kernel/debug/dri/1/i915_ring_freq_table в некоторых случаях:

sudo cat /sys/kernel/debug/dri/0/i915_ring_freq_table

Найдите частоту CPU, которая находится в пределах желаемого лимита CPU и посмотрите на частоту GPU, связанную с ней, это будет предел, который вам нужно установить на GPU.

2) Установите предел для частоты GPU, записывая в gt_max_freq_mhz и gt_boost_freq_mhz, расположенные в /sys/class/drm/card0 (может быть cardX в зависимости от ситуации, проверьте вручную, если необходимо):

echo [предел_частоты_GPU] | sudo tee /sys/class/drm/cardX/gt_max_freq_mhz /sys/class/drm/cardX/gt_boost_freq_mhz

Например:

echo 800 | sudo tee /sys/class/drm/card0/gt_max_freq_mhz /sys/class/drm/card0/gt_boost_freq_mhz

3) Проверьте, прошли ли ограничения (измените 0 на ваше значение X, если вы использовали cardX):

sudo cat /sys/kernel/debug/dri/0/i915_rps_boost_info

Ваши максимальные мягкие и ускоренные значения теперь должны быть изменены на то, что вы установили.
Имейте в виду, что ограничение частоты GPU может снизить вашу производительность OpenGL.

Если вы не хотите использовать первое решение, вы можете попробовать альтернативное ниже.

Существует ещё одно возможное альтернативное решение, которое не сработало для меня из-за ограничений BIOS, но может подойти кому-то другому, это ограничение предела мощности пакета, как было предложено @spandruvada из intel в теме о проблеме thermald на github.

Сначала вы видите текущее значение, прочитав /sys/class/powercap/intel-rapl/intel-rapl:0/constraint_0_power_limit_uw:

sudo cat /sys/class/powercap/intel-rapl/intel-rapl:0/constraint_0_power_limit_uw

Затем вы пытаетесь изменить значение предела, выполнив:

echo [сниженное_значение_мощности] | sudo tee /sys/class/powercap/intel-rapl/intel-rapl:0/constraint_0_power_limit_uw

Например, в моем случае у меня было 35000000 в качестве начального значения, и я хотел изменить его на 30000000:

echo 30000000 | sudo tee /sys/class/powercap/intel-rapl/intel-rapl:0/constraint_0_power_limit_uw

Если после попытки записи вы получите “Нет доступных данных”, значит, оно просто отключено (что можно проверить, прочитав /sys/class/powercap/intel-rapl/intel-rapl:0/enabled, будет 0, если оно отключено), или оно заблокировано BIOS. Если вы не можете включить его, записав 1 в опцию “enable”, проверьте dmesg на предмет сообщения об ошибке (после попытки записи в constraint_0_power_limit_uw:

dmesg | grep powercap
[29580.025164] powercap intel-rapl:0: пакет заблокирован BIOS, только мониторинг

Если вы видите “заблокировано BIOS”, вам нужно будет включить это вручную в BIOS, если вы не можете это сделать, значит, вы не можете управлять этим, и этот метод не для вас. Насколько я понимаю, если у вас это включено и работает, thermald должен автоматически настраивать эти значения для вас, без необходимости их изменения вручную.

Вопрос на github с этим предложением
Если вы хотите использовать этот метод вручную, более подробную информацию об этом здесь.

Question 3

Я использую intel_gpu_frequency, предоставляемый: intel-gpu-tools

intel_gpu_frequency -i для блокировки частоты на минимуме

или используя 800 МГц в качестве примера

intel_gpu_frequency -s 800 для блокировки частоты на абсолютном значении (МГц)

Вот страницы man Ubuntu для программы:
https://manpages.ubuntu.com/manpages/xenial/man1/intel_gpu_frequency.1.html

Question 4

На момент Ubuntu 24.04:

Дополнительная сложность: я заметил, что номер карты переключается между 0 и 1 от загрузки к загрузке на более или менее случайной основе; так что вы не можете жестко задать значение нуля или одного.

“0” в параметре “gt0” является “TILE” (что бы это ни значило), согласно источникам драйвера. У карт может быть больше чем одна из них, видимо. Если ваш CPU имеет плитки, вы, вероятно, знаете, что это такое и сколько у вас есть, так что отрегулируйте цикл “j” соответственно. У меня одна плитка.

#!/bin/bash
echo  Ограничение частоты GPU
gpuLimit=650

for (( i=0; i<=1; i++ ))
do
    if test -d /sys/class/drm/card$i/gt; then
        for (( j=0; j<4; j++ ))
        do
            if test -f /sys/class/drm/card$i/gt/gt$j/rps_min_freq_mhz; then
                echo "Установка Card$i gt$j"
                echo $gpuLimit > /sys/class/drm/card$i/gt/gt$j/rps_max_freq_mhz
                echo $gpuLimit > /sys/class/drm/card$i/gt/gt$j/rps_boost_freq_mhz
            fi

        done
    fi
done

Настройка ограничений для интегрированных GPU в Ubuntu 17.04 больше не работает.

Вопрос или проблема

Ответ или решение

1. Причины проблемы

2. Решение проблемы

Шаги для установки ограничений:

3. Дополнительные альтернативы

Заключение