ThinkPad HDAPS - jak zprovoznit otřesové čidlo

16. 4. 2008 | Jan Drábek

Články - ThinkPad HDAPS - jak zprovoznit otřesové čidlo  

Pokud jste majiteli nějakého notebooku Lenovo nebo IBM, jistě vám neušlo, že tyto stroje jsou vybaveny otřesovým čidlem. Jsou proto schopny detekovat pád (i jiný pohyb) a v důsledku toho zaparkovat diskové hlavičky. Bohužel tato funkčnost potřebuje interakci ze strany operačního systému a ve výchozím stavu v Linuxu parkování hlaviček nefunguje.

Obsah

• Kompilace jádra s HDAPS patchem
  • Instalace obecně
• Kompilace jaderného modulu tp_smapi
• Kompilace HDAPSD
• Užitečné programy - GUI klienty
• Závěrem

Nejprve pár pojmů:

HDAPS

Harddisk active protection system - aktivní ochrana pevného disku.

HDAPSD

Démon sloužící k detekci pohybu a následnému zaparkování disku.

IBM uvolnila specifikaci k HDAPS a postupem času se našli programátoři, kteří vše překódovali, a tak bych vám v tomto článku chtěl ukázat "Jak na to". Pokud máte už nějaké zkušenosti s kompilací jádra, bude to jistě hračka. Pokud nemáte přiliš zkušeností, zkuste si spolu s tímto článek přečíst Kompilovanie jadra.

Kompilace jádra s HDAPS patchem

V linuxovém jádře je sice modul HDAPS, který dokáže detekovat pohyb notebooku (pouze u některých typů notebooků), ale už neexistuje cesta, jak přinutit disk, aby zaparkoval hlavičky. Kvůli tomuto omezení sáhneme po HDAPS patchi (který umožní výše zmíněné parkování hlaviček) a v druhé fázi po modulu tp_smapi - který podporuje více typů notebooků (na rozdíl od jaderného modulu hdaps).

Vyhledání patche pro vaši verzi jádra by neměl být problém, tedy pokud nepoužíváte nejnovější GIT verzi.

Většinu dění okolo HDAPS patchů a tp_smapi najdete na adrese news.gmane.org/gmane.linux.drivers.hdaps.devel.

Pro Linux 2.6.24 vám bude stačit patch z adresy article.gmane.org/gmane.linux.drivers.hdaps.devel/1094.

Pokud máte starší verzi jádra a nechcete ji měnit, porozhlédněte se na adrese whoopie.gmxhome.de/linux/patches/ (klíčová slova hdaps, disk, protect).

Pro potřeby tohoto článku budu pracovat s jádrem verze 2.6.24-r3, ale v případě dalších (především novějších) verzí by se postup neměl přiliš lišit.

Instalace obecně

Nejlepší je pro kompilaci a instalaci nového jádra používat postup vhodný pro vaši distribuci, který vám umožní vše provést elegantně a ve většině případů i automatizovaně, tj. s pomocí balíčkovacího systému. Pokud z nějakého důvodu chcete kompilovat a instalovat jádro ručně, budete nejspíš muset provést následující kroky:

1. Připravte si zdrojové kódy jádra.
2. Aplikujte patch (možná dostanete varování - většinou je lze ignorovat - pokud dostanete chyby, téměř není šance, že se vám jádro vůbec podaří zkompilovat - pak je tedy potřeba "začít od začátku" s jinou verzí patche).
3. Proveďte konfigurační změny nebo nahrajte starý konfigurační soubor.
4. Zkompilujte a nainstalujte moduly a jádro.
5. Aktualizujte zavaděč.
6. Restartujte počítač.

Návod ke kompilaci jádra a dalším zmíněným krokům najdete například v následujících článcích:

• Kompilovanie jadra - I
• Kompilovanie jadra - II
• patch

Pokud bude vše OK (jádro nabootuje), pak je první část hotova a můžete přejít k fázi druhé, tzn. instalaci modulu tp_smapi (spolu s modulem hdaps).

Kompilace jaderného modulu tp_smapi

Modul tp_smapi není (snad jen prozatím) přímo v jádře (vývojáři k němu mají určité výhrady). Můžete jej tedy stáhnout ve formě zdrojových kódů, ze sourceforge.net.

Pokud něco kompilujete proti linuxovému jádru, je většinou potřeba mít zdrojové kódy jádra nalinkované do /usr/src/linux, což učiníme asi takto:

ln -s /usr/src/<prislusna_verze_jadra> /usr/src/linux

Rozbalíme zdrojové kódy do adresáře /usr/src (ale výběr adresáře je na vás):

cd /usr/src
gunzip -c /home/<vase_prihlasovaci_jmeno>/tp_smapi-0.36.tgz | \
tar -xvf -
cd tp_smapi-0.36

Poznámka: Pokud jste updatovali BIOS a EC (embedded microcontroller) na verzi vyšší než 2.0 (včetně), musíte provést jednu nepříliš čistou úpravu v kódu (ve verzi 0.37 by to mělo být snad opraveno). V souboru hdaps.c je potřeba zakomentovat řádek 362 s return -EIO (nezapomeňte, že v C jsou komentáře označeny pomocí // na začátku řádku).

Nyní zkompilujeme a nainstalujeme modul s podporou HDAPS:

make install HDAPS=1

Pokud vše proběhlo bez chyb, načtěte ho:

modprobe hdaps

Pokud chcete modul natahovat automaticky při startu, přidejte jej do souboru /etc/modules.autoload.d/kernel-2.6 (nebo podobného, který slouží stejné funkci ve vaší distribuci).

Kompilace HDAPSD

Tímto není vše hotovo, zbývá si zkompilovat démona, který bude číhat na pohyb čidla, a ve chvíli, kdy se to stane, bleskurychle zaparkuje hlavičky disku. Pár příkladů:

• Debian: nainstalujte balíček hdapsd z testingu (nebo unstable).
• *buntu: nainstalujte taktéž balíček hdapsd (z repozitáře universe).
• Gentoo: nainstalujte app-laptop/hdapsd.
• openSUSE: nainstalujte balíček hdapsd z openSUSE Build service.

Taky je tu možnost si hdapsd zkompilovat ze zdrojových kódů. hdapsd je potřeba spustit při každém startu, a tudíž je dobré mít rovnou i skripty v /etc/init.d/ nebo /etc/rc.d/, jejichž vytvoření je však daleko nad rámec tohoto článku.

Po nainstalování můžete v konfiguračním souboru někde v /etc/ (můžete najít příkazem find /etc | grep hdaps).

V konfiguraci jsou volby:

• DISK - zde se definuje chráněný disk
• THRESHOLD - práh pohybu, při kterém se má parkovat (při malých číslech se bude parkovat jen při nepatrném otřesu, ideální čísla jsou někde nad číslem 10)
• OPTIONS - zde můžete přidat volbu -a (pokud budete pracovat s klávesnicí nebo myší, bude démon tolerantnější vůči pohybu).

Po nakonfigurování nastavte ve vaší distribuci spouštění démona hdapsd při startu systému.

Užitečné programy - GUI klienty

Démon sice nejde ovládat nějakým grafickým prográmkem, ale alespoň můžete vidět stav zařízení.

khdapsmonitor

Jak značí k v názvu, tento program bude pro KDE, najdete jej na kde-apps.org.

khdapsmon

Také program pro KDE, velmi podobný programu khdapsmonitor, domovská stránka oakcourt.dyndns.org/projects/khdapsmon/ (dočasně nefukční).

gkhdaps

Aplet pro GKrellM, zobrazuje aktuální pozici. K dispozici na adrese mulliner.org/collin/gkibm-acpi.php.

gnome-tilt

Gnome aplet, také ukazuje aktuální pozici, sourceforge.net.

hdaps-gl

3D animace pohybu vašeho Thinkpadu, najdete na adrese sourceforge.net.

Závěrem

Pokud vše funguje, už chybí jen zvolat "A je to!", ale nezapomínejte na to, že ani taková ochrana není blbuvzdorná a absolutně spolehlivá, a proto bude lepší, když svůj notebook odložíte před návštěvou horské dráhy. Pokud byste nějaké části článku udělali jinak, ozvěte se v komentářích (budu rád za vaše reakce).

Diskuse k tomuto článku

[Jan Kundrát (jkt)]

Kdyz uz se v clanku zminuje Gentoo, stalo by za to i uvest, ze rucni kompilace modulu zde nejsou treba, staci emerge tp_smapi hdapsd.

Take by stalo za to zminit, ze hdapsd pomerne zere baterku, a ze mnohem lepsi reseni je disk, ktery je sam vybaveny cidlem a parkuje se bez interakce s OS.

[disorder]

hdapsd pomerne zere baterku

to nie je pravda

[Jan Drábek]

taky si nemyslím ;)

[Jan Drábek]

Take by stalo za to zminit, ze hdapsd pomerne zere baterku, a ze mnohem lepsi reseni je disk, ktery je sam vybaveny cidlem a parkuje se bez interakce s OS.

Jo, čidlo přímo v disku by bylo lepší... A jestli myslíte problémy častých přerušení v powertop, tak existuje verze, která je optimalizovaná.

[Jan Drábek]

V době, kdy jsem to psal nebyli v gentoo akutální verze, taky jsem chtěl článek víc zobecnit.

[Karel Zak]

Mne s novou x61 hdaps nechodi (i kdyz ve WinXP s original lenovo softwarem to chodilo). Skoda

# modprobe hdaps

FATAL: Error inserting hdaps (/lib/modules/2.6.24.4-64.fc8/kernel/drivers/hwmon/hdaps.ko): No such device

[none]

najskuor ti chyba make install alebo depmod -ae a potom ... lebo takto sa ti to tvari ze tam bud vuobec nie je ... alebo ho neregistruje ...

[disorder]

zjavne pouzivas hdaps z kernelu, ten nefunguje

[Jan Drábek]

Přesně tak! Je potřeba nainstalovat tp_smapi.

[Shinigami]

Tohle me tvrdil taky a mam pocit ze pomohlo doinstalovat a natahnout modul pro smapi.

[mess]

V Archu se mi stalo po instalaci tp_smapi to samé. Moduly se mi nainstalovaly do /lib/modules/<verze jádra>/extra a modprobe pořád tvrdošíjně zaváděl ten původní rozbitý modul hdaps. Řešení je použít insmod - čili zavádění modulů by vypadalo asi takhle:

modprobe tp_smapi
insmod /lib/modules/<verze jádra>/extra/hdaps.ko

[Pax]

vo vseobecnej odbornej literature je to akcelerometer, ak by niekto hladal datasheet-y na podobne hracky :)

[anonym]

Tento referat se spis hodi do sekce hardware a ne jako clanek

[----]

-1

[.]

-2

[kijkgj]

+10

[Zdenek.Z]

=7

[opilypes]

+1

[Zdenek.Z]

*32

[disorder]

pouzivam gnome-hdaps-applet

[Jose.]

No nevím, parkovat hlavičky v případě detekce pádu už je tak nějak s křížkem po funuse. Na to by byla potřeba rychlá GPS nebo taky detektor změny gravitačního pole :)

[Ondroid]

Co je na tom nepochopitelného ? Akcelerometr detekuje volný pád - zrychlení. A než dojde k opačnému a daleko silnějšímu zrychlení nárazem do podlahy, tak jsou hlavičky už zaparkovány.

[Jose.]

Akcelerometrem nejde detekovat volný pád, trochu fyziky by to chtělo.

[Jose.]

Doplním : šel by detekovat přechod ze stabilní polohy do volného pádu, což ale bude mít ten neblahý efekt, že HD se bude snažit parkovat hlavičky kdykoliv pohnete laptopem se zrychlením přibližně odpovídajícím gravitačnímu zrychlení, což v reálu bude skoro pořád.

[vladaf]

Myslim, ze b to chtelo min machrovani. Vlez do vytahu a zkus uriznout lano. Je pravda, ze nepoznas, jestli nahodou nezmizela zemska tize.

[alpha]

Myslim, ze by to chtelo vic logiky. Kdyz vlezes do vytahu tak na to lano nedosahnes, protoze vytahy maji strop.

[vlastagf]

...

[Ondroid]

Tak víc fyziky ? V tomhle případě není podstatná detekce volného pádu ale zrychlení. Přechod z klidu do volného pádu zrychlení je a není důvod proč by to akcelerometr neměl zaregistrovat.

[dayvee]

problem je v tom, co rika Jose., kdykoliv trosku rychlejc pohnes s bookem, bude si to myslet, ze to pada ... a zaparkuje hlavicky ... coz ale konec koncu neni tak uplne od veci

[Ondroid]

Nevím jak to je ale předpokládal bych, že ten algoritmus co vyhodnocuje zrychlení nebude až tak úplně hloupej a pokyn k parkování disku dá, až když disku opravdu něco hrozí a ne při každém pohybu notebookem.

[Kyosuke]

Trocha fyziky je taková, že trojosý akcelerometr ve stojícím notebooku naměří vektor <0,0,-10> m/s^2, zatímco v padajícím notebooku naměří <0,0,0> m/s^2. Bylo experimentálně zjištěno, že i po lobotomii pochopí polovina cvičených opic souvislost této skutečnosti s detekcí volného pádu za méně než 3,1416 minut (bez lobotomie již za 2,7183 minut).

[guzii'n]

Podle mojich zkušeností ntbk nedetekuje samotný pád, ale spíše naklonění. Pokud si jej položíte na kolena a nakloníte ho dopředu tak, jako kdyby vám sklouzl z noh a padal LCDkem dolu, tak se disk zastaví. Také v případě menších či větších vibrací, ale jejich detekce je konfigurovatelná ( v originál driverech )

[boar]

Mno jak rychle se zaparkujou hlavicky ? ta detekce je pomerne slusna, proste to detekuje v podstate veksery pohybovy zmeny ... takze ve chvili, kdy notebok zacne padat, tak sou zaparkovany hlavicky.

[Marble]

Vždyť detektor změny gravitačního pole tam je. Říká se mu akcelerometr. A pokud ti notebook spadne z rozumné výšky (nějaký metr), tak je na parkování myslím času dost. Naopak na otřesy je to IMO spíš kontraproduktivní. Mám za to, že parkování se aktivuje snížením údaje akcelerometru (notebook začne padat a akcelerometr nevidí gravitační zrychlení); v případě dopadu už by bylo skutečně pozdě. :)

[Michal Wirth]

A nevite nekdo jak je to s notebooky od HP? Mam 6510b a to ma cidlo take, ve win funguje, pod linuxem jsem to zatim nezkousel. Mate nekdo s tim zkusenosti?

[Heron]

Pěkná hračka.

[disorder]

http://youtube.com/watch?v=8rmNKf52y-U

[Libor Chocholaty]

Myslim, ze hezci by bylo, kdyby se na obrazovce otacel obraz notebooku opacne. Pak by se pohybovalo notebookem, ale obrazek by byl stale ve stejne poloze, vzhledem k zemi.

[dayvee]

tak si sezen zdrojaky toho zobrazovace a trosku si s tim pohraj ... inverze nebude slozita

[Jiří J.]

Přiznám se, že jsem článek nestudoval, neboť jsem již HDAPS rozjel asi před rokem na Gentoo. Pokud však jedu na baterii a notebook nemá tendenci ke spadnutí, vypínám jej - kvůli velkému počtu probouzeni CPU z C3 (až o 60 / sec více - docela rozdíl mít v konzoli 4 nebo 64 wake-upů)..
tp_smapi tuhle tendenci nemá, takže jej používám k udržování baterie mezi 30-80% (tedy myslím, notebook už jsem dlouho neviděl).

Ostatně - viz. Thinkwiki:
http://www.thinkwiki.org/wiki/Tp_smapi#Installation_in_Gentoo
http://www.thinkwiki.org/wiki/HDAPS#GUI_monitoring

... ale co, pěkný článek.

[Jan Drábek]

Mě wakeupy nezajímají, u mě nemají reálný vliv na spotřebu.

[disorder]

oni by aj mali, lenze by si musel obmedzit vsetky ine zdroje preruseni (= nerealne)

[Jiří J.]

Dle účelu. Pokud si chcete hrát s OpenOffice.org v KDE a k tomu streamovat rádio, tak v podstatě neuspoříte nic. Pokud vám však stačí monitorování wifin v okolí ve framebufferové konzoli bez X, tam už je ten rozdíl možná i pocítit...

[disorder]

a preco by taky stoj mal odniekial padat? a wifi ma tiez pekny pocet preruseni :)

[Jiří J.]

V mé reakci jsem trochu odběhl od tématu - reagoval jsem na situace, kdy se vyplatí hlídat si wakeupy, ne přímo na HDAPS.
A airodump-ng mi bez channel hopu přidal (asi před půl rokem) "jen" +- 20 interruptů... oproti X+fluxbox (+50) to ještě docela jde...
Testoval jsem to na 2.6.22.x, slackwarovský (ručně konfigurovaný) 2.6.17.13 měl jen tak prozajímavost 360 interruptů bez X (se stejným userspace)..
Myslím, že na měření jsem používal PowerTOP..

[disorder]

360 uz je vela, tam sa to strati (prilis kratky cas straveny v C3/C4 bez prerusenia)

[Jiri]

Jak se to chova, kdyz je notes pod velkou zatezi? Ma ten demon nejakou velkou prioritu? Co kdyz je pod zatezi sbernice?

Jde mi o to, ze bych chtel vedet, zda se nemuze, pripadne s jakou pravdepodobnosti se muze stat, ze se hlavicky budou parkovat se zpozdenim, treba prave v okamziku dopadu nebo az po nem. Samozrejme tohle je dotaz obecny, ne specificky k Linuxu. Predpokladam, ze u Windows to bude reseno velmi podobne.

Osobne bych taky radeji duveroval diskum, co maji akcelerometr v sobe, nez takovemuto reseni.

[DNA]

kamarád na tom paří neverball, ale musí se hrát ve stoje a vypadá to dost legračně (mimoto po tom bolí svaly, takže člověk i posiluje :) )

[Zdenek.Z]

Neverball na tom nemá chybu Zkoušel jsem i jeden letecký simulátor, ale to se už kloudně nedá.

[mhepp]

Zdravim...

Prosimvas, nemate nekdo HDPAS_protection patch pro 2.6.23.17 jadro? Patch pro 2.6.23.8 jsem nasel, ale nejede -- nejde aplikovat, pak jsou az pro 2.6.24, coz je zase jadro, ve kterem mi nejede wifi (intel 3945).

[Jan Drábek]

Spíš bych řešil, proč nejede ta wifina, mě na stejném jádře stejná wifina jede - jaderný ovladač iwlwifi (tedy nikoliv iwlwifi kompilovaný externě ani ipw3945!

[Jan Grmela]

Ale vždyť iwlwifi je v jádře až od 2.6.24 (zdroj), to asi nebude vanilkové jádro, ne?

[Jan Drábek]

Ano, možná to není z mého příspěvku přímo patrné, ale to přesně jsem chtěl říct.

[xm]

Byl bych radši, kdyby se v článku používál správný výraz akcelerometr, než "otřesové čidlo". Za prvé to mnohem lépe vystihuje funkčnost onoho čidla (to čidlo měří zrychlení v určitém směru, nikoliv jen nicneříkající "otřesy") a za druhé je to běžně používaný odborný termín.

Btw. ví někdo kolika osý je ten akcelerometr v noteboocích IBM? Je tříosý?

[Zdenek.Z]

IMHO dvouosý, protože hdaps-pivot mi vypisuje údaje ve stylu:

(x,y) position: (2,2)
keyboard=0 mouse=0
(x,y) position: (2,1)
keyboard=0 mouse=0
(x,y) position: (1,1)
keyboard=0 mouse=0

A hdaps-gl zobrazuje jen naklonění doleva/doprava a dopředu/dozadu. Nahoru dolů nereaguje. Navíc se ten hdaps ovladač chová jako dvouosý joystick.

[disorder]

http://lenovoblogs.com/insidethebox/?p=71

[xm]

Hmm, ta jejich výmluva, proč používají jen dvouosý akcelerometr, je úsměvná. Prej "Star Trek scenerio", haha, dovedu si představit mnoho různých crash případů, kdy by zareagoval jen na akceleraci v z-ové ose. A co se týče toho, že tříosé akcelerometry jsou méně citlivé, tak to je úplný nesmysl. Jediný relevantní důvod je cena

Ale faktem je, že já bych uvítal tříosý akcelerometr stejně jen na hraní

[xm]

Ještě doplnění - tím "na hraní" nemyslím na hraní her, ale jakože jsem hračička

[disorder]

we use our current 2D sensor is that it is more accurate than most commonly used 3D sensors at protecting the hard drive. This is because it detects smaller accelerations than the 3D sensors. Ideally you want a sensor that is more sensitive to small changes than to big changes. This way it can react to smaller drops and bumps (accelerations).

[xm]

Já to četl, vždyť jsem napsal že to je nesmysl

O akcelerometry (a gyroskopy) jsem se docela zajímal (kvůli modelům letadel) a nevšiml jsem si toho, že by platilo, že dvouosé jsou více citlivé než tříosé (ono by to obecně bylo nesmyslné vzhledem k technologii co se používá, není prostě důvod, aby ty tříosé byly méně citlivé). Ale faktem je, že ty tříosé jsou dražší, to né že ne.

[disorder]

most commonly used? vaznejsich dovodov tam bude isto viac, inak by urcite postacil aj 3d, s ktorym by sa dalo narabat ako s 2d

[Stanislav Schattke]

Nesetkal uz se nekdo s nefunkcnosti na R60e. V dmesg se mi objevuje pri pokusu cteni:

[12258.028000] thinkpad_ec: thinkpad_ec_read_data: 0x161F reports error :(0x11:0x00)->0x80 [12258.028000] hdaps: read RETVAL=0x80

[Jan Drábek]

Zkuste mrknout na tohle vlákno: http://forum.ubuntuusers.de/topic/112980/

[Stanislav Schattke]

V tom foru jsem byl i pred tim google mi to nasel ale jelikoz neumim nemecky tak jsem to jen proletel. Ted je mi to uz jasne kdyz jsem si precetl posledni zapisek (neni ani moc nutne umet nemecky). R60e to e znamena economy a tak tam accelerometer neni implementovan. :(. Diky za nakopnuti

[Jan Drábek]

hmm, to jsem netušil, jsem rád že jsem vzal ičko a ne ečko i když radši bych téčko

[ph]

Netusite jestli to funguje i na toshibe nb?

[Tesla]

hmm tymto sa da pekne merat rychlost pohybu takyto merac maju aj telefony buhuzial nemam nic podobne ale velmi rad by som to vyskusal v lietadle... tie udaje by mohli byt zaujimave myslim :)

[xm]

Můžeš měřit jedině zrychlení (od toho je to akcelerometr), nikoliv rychlost. Sice se dá z toho rychlost odvozovat, ale vzhledem k tomu, jak velké chyby by tam v průběhu času vznikaly (načítají se), tak by to moc valný smysl IMHO nemělo.

To už je lepší počítat rychlost z údajů získaných z GPS. Případně úplně nejlepší řešení je ty informace z GPS a akcelerometru kombinovat, tak se dá dosáhnout zpřesnění (viz Kalmanovo filtrování). Taková metoda se používá v inerciálních navigačních systémech v autopilotech letadel (případně modelů letadel - viz třeba projekt Paparazzi - svobodné opensource UAV), tam se kombinují údaje z elektronických gyroskopů, akcelerometrů, GPS a případně i elektronického kompasu a barometru (výškoměru).

[kerny]

teoreticky by thinkpady mohly najit vyuziti jako macbooky, powerbooky a nokie jakozto svetelny mec XD -