Развенчиваем мифы про Linux: энергопотребление

Существует огромное множество мифов про Linux. Как правило, это происходит из-за того, что данная платформа крайне недружелюбна к пользователям и спустя более чем три десятилетия с момента появления всё никак не станет пригодной для нормального использования. Причин несостоятельности платформы Linux очень много: ненависть к закрытым драйверам производителей оборудования, зависимость от репозиториев, низкое качество софта для платформы, хамское отношение агрессивной части сообщества к людям, трезво смотрящим на Linux, и многие другие.

О недостатках и проблемах Linux можно говорить бесконечно. Но как насчёт мифов о данном семействе операционных систем? Почему я решил взяться за мифы именно про Linux? Правильно, потому что пользователей данной ОС очень мало, а это благоприятная почва для формирования мифов. Более того, агрессивная часть сообщества не гнушается применять софизмы и откровенно врать о том, какой Linux классный и прекрасный, чтобы ввести в заблуждение окружающих, в том числе пытаясь защитить «любимицу» от оправданной критики в какой-либо области.

Софизм начинается с того момента, когда комментатор в интернете начинает переводить Linux в серверный сегмент, хотя по факту он разрабатывался именно для настольного сегмента, а в серверы его притянули по большей части только потому, что это бесплатно и без особых обременений. Порой выгоднее заплатить дяде Ване из соседнего двора, чтобы тот с красными глазами ковырялся в Linux, поддерживая его работу, чем купить лицензии на серверную Windows.

Тем не менее даже весьма агрессивные комментаторы, пытающиеся выгородить Linux в иных областях, порой заводят речь о том, что Linux якобы использует очень мало ресурсов. Кстати, я тут установил в виртуальную машину Windows Server буквально за пять минут (скачивал образ дольше), а потом запустил игру. Увы, всё прекрасно играется и работает. Мы ещё не начали статью полноценно, а уже развеяли миф про Windows Server.

Собственно, так и рождаются мифы: приходит недовольный линуксоид и начинает рассказывать, какой Linux классный и хороший, нужно просто «правильно» использовать, а всё остальное — плохое и неправильное, попутно обвиняя пользователей во всех возможных проблемах.

Впрочем, давайте не будем распыляться. Если же ввести в поиск конкретные запросы, затрагивающие энергопотребление под управлением Linux, можно обнаружить целые ветки линуксоидов, всячески утверждающих, что их ноутбуки работают гораздо лучше и дольше именно под управлением Linux. Это говорит о том, что система должна физически потреблять меньше ресурсов, чем система под управлением Windows. Так ли это на самом деле? Вот это мы и выясним в текущем тестировании.

Тестирование и условия (ноутбук)

Начнём тестирование на старом ноутбуке, который оказался под рукой. Данное устройство примечательно тем, что у него отсутствуют встроенная клавиатура и дисплей. Начинка подходящая для Linux: дискретная видеокарта AMD Radeon HD 4330 и процессор Intel Pentium Dual Core T4400. Также я где-то потерял зарядное устройство, поэтому взял зарядку от другого, более мощного ноутбука. Почему я не взял в тестирование более мощный ноутбук? Да потому что он неисправен из-за короткого замыкания в процессоре.

Измерять мы будем полную мощность ноутбука ваттметром EMG-17. Первые результаты получены: под управлением Windows 7 ноутбук потребляет всего 22 Вт. Методика тестирования проста: запускаю операционную систему, жду, пока она полностью загрузится, а затем смотрю энергопотребление на рабочем столе в режиме бездействия. Почему в режиме бездействия? Правильно, потому что это очень стабильное, а главное — типичное состояние для многих персональных компьютеров.

Далее запускаю с флешки дистрибутив Linux под названием Chimbalix и получаю чуть больше 22 Вт потребления. Некоторые начнут возмущаться против фактических результатов, особенно линуксоиды, которые будут пытаться оправдывать Linux тем, что он не устанавливался, а запускался в Live CD режиме. Но тут такое дело, что нет разницы между запущенным с флешки Linux и полноценно установленным на HDD/SSD. Позже, когда начнём тестирование обычного компьютера, вы всё увидите сами.

Потом взял флешку с надписью Linux, а там у меня остался один из худших дистрибутивов Linux под названием CachyOS. Почему я считаю этот дистрибутив одним из худших? Правильно, потому что его даже установить невозможно, если нет доступа к репозиториям в интернете. А ещё он недобросовестно рекламируется на официальном сайте, вводя потенциальных пользователей в заблуждение. Уровень потребления ресурсов в режиме бездействия оказался прежним. Разве что CachyOS запускался очень долго, и это меня напрягло. Но чего ещё было ожидать от одного из худших дистрибутивов Linux?

CachyOS настолько плоха, что даже на ноутбуке с дискретной Radeon HD 4330 ужасно тормозит при открытии меню. Такую же проблему я наблюдал и на интегрированной Radeon 3100 в полноценном компьютере. А ведь дистрибутив Chimbalix вполне нормально работает на этом же железе и не тормозит.

Тестирование (ПК)

На ноутбуке Linux показал идентичный уровень потребления, как и под управлением Windows. Даже немного больше. Говорить о явном преимуществе одной системы над другой не приходится. Поэтому запускаем полноценный компьютер, на котором доступно гораздо больше операционных систем для объективного сравнения.

Важно отметить, что я не провожу тесты сразу, а сначала немного использую компьютер после включения, чтобы начинка блока питания, системная плата и прочие комплектующие «прогрелись» до рабочего состояния и мы не получили отклонений по вине «холодного» БП или чего-то ещё.

Под управлением CachyOS компьютер потребляет 97–98 Вт, а при открытии меню приложений потребление возрастает до внушительных 123 Вт. Вот вам и «игровой» Linux. Одно меню приложений жрёт так, что не любая игра потребляет столько ресурсов. А потом некоторые удивляются, почему у Linux такая плохая репутация в мире. Если бы это был единичный случай, я бы слова не сказал, но похожую скверную ситуацию я наблюдаю в разных дистрибутивах.

А теперь проверяем Chimbalix как с флешки, так и установленный на HDD. В обоих случаях потребление на уровне 96 Вт — не сильно меньше, чем было у CachyOS. Однако эти результаты доказывают, что нет разницы в том, как Linux был запущен. В любом случае используются одни и те же драйверы, которые вшиты в монолитное ядро.

А вот и конфигурация компьютера: Athlon 7550 с двумя ядрами, AMD Radeon 3100, 4 гигабайта оперативной памяти и два жёстких диска на восемь операционных систем.

Проверяем дистрибутив Fedora. Потребляет так же, как и Chimbalix, но имеет проблемы с производительностью на экране выключения или перезагрузки.

Linux Mint работает аналогично. Тут я уже заметил, что ваттметр немного округляет числа в пределах погрешности до половины ватта. Поэтому мы всегда имеем 96,1 Вт вместо 95,9 или 96,3 Вт.

Nobara страдает такими же проблемами, как и прочие дистрибутивы с рабочим окружением KDE. Слишком уж оно неоптимизированное и тормозное местами.

Дистрибутив Linux под названием Garuda я также отношу к разряду худших. Но, в отличие от ущербного CachyOS, Garuda относится к худшим из-за крайне плохого интерфейса операционной системы, а не пустоты «из коробки». Он настолько плохо оптимизирован, что открытие любого окна приводит к жутким тормозам. Буквально слайд-шоу начинается, если что-либо открыть.

Дальше у нас Windows XP. Тут мы уже имеем значительно более низкое потребление — на уровне 88,6 Вт. Компьютер под управлением Windows XP потребляет практически на 8 Вт меньше, чем любой из дистрибутивов Linux.

Там ещё драйвер на мышку устанавливать принялась операционная система. Впрочем, это не сильно повлияло на энергопотребление, настолько отлично оптимизирована Windows XP. Даже экран завершения работы практически не нагрузил ПК.

Дальше на очереди у нас Windows 7. Снова драйверы автоматически устанавливаются на мышку — всё ради лучшей работы и пользовательского опыта. Это вам не монолитный и раздутый проблемами Linux.

«Семёрка» потребляет даже меньше, чем потребляла XP. Разрыв в пользу Windows увеличился до 12 Вт по сравнению с Linux. Это уже больше десяти процентов разницы. Даже предыдущий результат уже нельзя было списать на погрешность, а тут и подавно не выйдет, даже если очень хочется защитить «дряхлого пингвина».

Windows 10 показала такое же отличное управление железом, как и «семёрка». Важно отметить: ни одна версия Windows не продемонстрировала проблем с производительностью интерфейса, как это было в разных дистрибутивах Linux.

Ради интереса проверил уровень энергопотребления в BIOS. Вышло целых 123 Вт. Иронично получилось, потому что CachyOS потребляла столько же при открытии и взаимодействии с меню приложений. Коротко об оптимизации дистрибутивов Linux, предназначенных для игр: можно «играть», нагружая ПК, не запуская полноценные игры (да и не может CachyOS ничего запустить «из коробки»), а просто открывая меню с ярлыками для запуска установленного в систему ПО.

Результаты и заключение

Пришло время подвести итоги. Windows и Linux действительно оказались близки по уровню энергопотребления на тестовом ноутбуке. Но вот на полноценном компьютере Linux потребляет ресурсов значительно больше, чем любая Windows. Да, ваттметр, которым я проводил измерения, округляет значения с погрешностью примерно до половины ватта, поэтому цифры могут показаться искусственными. Но таков принцип работы измерительного прибора, и с этим ничего не поделать.

Можно пытаться оправдать Linux тем, что эти результаты собраны в простое, когда системой никто не пользуется. Кто-то скажет, что правильно измерять, запустив браузер, игру или ещё что-то. Но вот в чём проблема: софт для Linux и Windows неодинаков, объективность тестирования будет утеряна, так как результат будет зависеть не от самой операционной системы, а от конкретного прикладного ПО и его настроек.

Да, есть ещё нюанс с фоновыми службами, которые могут активироваться сами во время работы, и это влияет на энергопотребление. Но тут есть и такой момент: современные дистрибутивы Linux без разрешения пользователя автоматически обращаются к репозиториям в интернете в поисках обновлений. Некоторые дистрибутивы даже занимаются принудительной установкой обновлений без уведомления и разрешения пользователя (unattended-upgrades), что порой приводит к поломкам ОС. Linux не такой уж белый и пушистый, каким его пытаются выставить. Особенно если взглянуть на инциденты, происходящие по вине принудительных обновлений Linux через службу unattended-upgrades, когда десятки тысяч серверов оказываются неработоспособными из-за одного кривого обновления, установленного автоматически.

Даже если закрыть глаза на автоматические обновления, есть и другой нюанс. Можно услышать мнение, что в Windows много служб: дефрагментация дисков, телеметрия и прочие, а в Linux якобы нет ничего такого. Но, во-первых, служба, отвечающая за дефрагментацию, работает редко и значительно улучшает работу с файловой системой в целом. Для Linux это скорее недостаток, чем преимущество — то, что нет адекватного контроля над такими службами ввиду их отсутствия или сложности в обращении.

Во-вторых, если человек достаточно усерден и опытен, чтобы установить и использовать крайне недружелюбный Linux, то такой человек без проблем сможет отключить всякую телеметрию и прочие ненужные службы Windows. После чего «форточка» будет стоять как вкопанная, пока пользователь не даст команду. Так что рассказы вроде «перешёл на Linux — и сразу потребление энергии значительно снизилось» можно смело относить к разряду сказок для одурманивания неопытных людей.

Может быть, где-то в мире существует уникальная конфигурация ноутбука, при которой Linux действительно сможет показать более низкий уровень энергопотребления. Вероятность этого ненулевая. Но практические тесты показали, что в протестированном ноутбуке наступил паритет в плане нагрузки и, как следствие, энергопотребления. А на полноценном компьютере Linux оказался значительно более «прожорливым», чем Windows. И это не погрешность, а реальные результаты. Более того, были протестированы две дружелюбные к Linux конфигурации с видеокартами AMD Radeon.

Да и не стоит забывать про отвратительную оптимизацию большинства дистрибутивов Linux, когда при открытии меню приложений или экрана с опциями завершения работы компьютер и ноутбук «взрывались» от нагрузки. На современном железе это не будет так заметно, но это не значит, что нагрузка внезапно исчезнет при переходе на гораздо более мощное железо. Она просто будет замаскирована и поглощена вычислительными ресурсами.

Бонус (современный ноутбук)

Я уже хотел заканчивать статью, но посмотрел на свой современный ноутбук и решил провести дополнительный тест. Конфигурация современного ноутбука следующая: Intel Core i7-10875H, 64 GB ОЗУ и NVIDIA GeForce RTX 3060 Mobile 6 GB. Этот ноутбук, в отличие от старых компьютеров, способен потянуть уже любые, даже самые паршивые в плане оптимизации дистрибутивы Linux.

Да, в некоторых дистрибутивах невозможно установить официальные качественные драйверы на видеокарту по вине разработчиков ядра Linux, ненавидящих закрытые драйверы. Разработчики ядра просто ломают совместимость с уже существующими драйверами при выпуске каждой новой версии Linux. Поэтому мы проведём первый тест с открытыми драйверами из мира Linux, запустив чистый Chimbalix с использованием драйвера Nouveau. Энергопотребление получилось на уровне 47 Вт, что, если честно, многовато для системы без активности.

Дальше у нас один из худших дистрибутивов под названием CachyOS. И вот очередная причина, доказывающая, что это один из худших дистрибутивов Linux. Система полностью копирует загрузочный образ в оперативную память при запуске, если её достаточно, тем самым тратя время пользователя на эту лишнюю операцию вместо того, чтобы просто запуститься. Почему эта операция вредна? Да потому что она расходует оперативную память и увеличивает время загрузки. Кто-то возразит, мол, это нужно, чтобы после запуска система работала лучше. Но ирония ситуации в том, что как пользователь я не вижу разницы. Система одинаково плоха как без кэширования, так и с ним. Ложка сахара сомнительного качества не исправит бочку дёгтя.

Так как в данном дистрибутиве уже прибили гвоздями к ядру модифицированный официальный драйвер NVIDIA, энергопотребление уже больше похоже на нормальное. Правда, ужасная оптимизация интерфейса операционной системы никуда не исчезла. Да, мой ноутбук с лёгкостью переваривает и выплёвывает даже такой ужас в плане оптимизации, но платить приходиться резко увеличивающимся энергопотреблением даже при открытии меню приложений.

А ещё прибитый гвоздями модифицированный драйвер NVIDIA поставлен в кастрированном виде. Видеокарта застряла на базовом лимите мощности 80 Вт, а это значит, что не работает служба драйвера, управляющая питанием. Ноутбук под управлением CachyOS просто не способен увеличивать лимиты мощности GPU при переключении режимов специальной кнопкой. Вот вам и «игровой» Linux.

Вот так должен работать Linux здорового человека — на примере Chimbalix. Нажимаю кнопку и получаю лимит мощности 115 Вт для GPU RTX 3060 Mobile. Да, для того чтобы это работало, нужно загружаться в режиме systemd и проследить, чтобы служба nvidia-powerd не была отключена. Но даже если она отключена, её можно легко включить в диспетчере задач без танцев с терминальным бубном. Это называется пользовательским опытом. Хотя до уровня Windows это всё же недотягивает.

И да, под управлением Chimbalix с установленным официальным драйвером NVIDIA мы имеем не только рабочие функции увеличения лимитов мощности GPU, но и лишь слегка повышенное энергопотребление — всего на один ватт. Но тут важно отметить, что сейчас загружен дистрибутив, переживший три переустановки с сохранением домашнего каталога и установленного с помощью Installer-SH набора софта. Сейчас операционная система находится в «грязном» состоянии, и это могло повлиять на энергопотребление.

Сразу переходим к Windows 10 и получаем самое низкое энергопотребление среди прочих ОС. Да, разница невелика, практически на уровне погрешности, но всё же. Миф о том, что Linux якобы меньше использует ресурсы и ноутбук сможет проработать дольше, чем под управлением Windows, в очередной раз не подтвердился.

И не смотрите на загрузочное меню: перечисленных там систем давно нет. Я просто забыл обновить загрузчик, чтобы вычистить лишний мусор из списка. Сделаю это прямо сейчас, а то так и будут в списке висеть несуществующие ОС.

Пора внести собранные результаты в наглядную таблицу с графиками. Даже на современном ноутбуке с видеокартой NVIDIA мы получили паритет между Windows и Linux при условии, что установлен правильный и качественный драйвер видеокарты. Драйвер, привязанный к ядру дистрибутива CachyOS, назвать качественным сложно, потому что «линуксоиды» его частично сломали. Но хуже всех показал себя открытый драйвер Nouveau из мира open source. С таким уж точно про экономию энергии можно забыть.

Пожалуй, на этом можно завершить данное тестирование и сравнение. К сожалению или к счастью, мне не удалось подтвердить миф о том, что Linux якобы потребляет меньше ресурсов, а значит, ноутбуки с ним проработают дольше. Увы.

Благодарю за внимание, больше интересных статей в блоге Hard-Workshop.