Ruhezustand

Der Ruhezustand, auch Hibernation (englisch wörtlich für „Winterschlaf“) oder Suspend-to-Disk (vom englischen für „Auslagern auf Festplatte“) genannt, sind zwei Teile einer Energiesparfunktion moderner Rechner (wie beispielsweise PCs) und wird insbesondere bei Notebooks verwendet, weil dort die Einsparung von Strom für den Betrieb ohne Netz am wichtigsten ist, um die Akku-Laufzeit zu erhöhen.

Technische Einzelheiten

Beim Ruhezustand wird der Rechner vom Nutzer in einen stromlosen Zustand versetzt, um später an gleicher Stelle weiterarbeiten zu können. Im Bereitschaftsbetrieb hingegen werden lediglich alle nicht benötigten Teile des Rechners (wie etwa die Festplatte) so weit wie möglich heruntergefahren oder abgeschaltet, um die Stromaufnahmen weitestgehend zu reduzieren und gleichzeitig möglichst schnell wieder alle benötigten Teile hochzufahren. Sowohl dieses Versetzen in den Ruhezustand als auch das Reaktivieren erfordert meist erheblich weniger Zeit als ein komplettes Herunterfahren des Rechners (allerdings auch deutlich mehr Zeit als beim Bereitschaftsbetrieb). Zudem können Benutzereingaben nach Arbeitsunterbrechungen an genau dem Punkt fortgesetzt werden, an dem zuvor aufgehört wurde. Das Wiedereinschalten des Rechners aus dem Ruhezustand stellt jedoch keinen Neustart dar, wie er gelegentlich nach Softwareaktualisierungen oder Sicherheitsupdates erforderlich wird.

Die technische Umsetzung erfolgt über den ACPI-Zustand „S4“ („suspend to disk“). Wechselt der Rechner in diesen Zustand, wird der Inhalt des Arbeitsspeichers auf die Festplatte geschrieben, und alle Systemkomponenten werden ausgeschaltet. Beim Einschalten des Rechners wird das auf der Festplatte gespeicherte Abbild wieder in den Arbeitsspeicher (RAM) geladen. Außerdem müssen ggf. die internen Zustände der Peripheriegeräte/Hardware wiederhergestellt werden.

Im Gegensatz zum Standby-Modus schaltet sich der Computer im Ruhezustand vollständig ab und toleriert eine totale Abtrennung vom Stromnetz, sodass zum Beispiel bei Verwendung einer Steckerleiste mit Netzschalter keine weiteren Stromkosten anfallen.

Viele Betriebssysteme wie Linux, Windows und Mac OS bieten die Möglichkeit der Aktivierung des Ruhezustandes an; üblicherweise ist die Option zunächst deaktiviert.

Bezeichnungen

Je nach Betriebssystem und Sprachversion sind die Bezeichnungen für Ruhezustand und Standbymodus unterschiedlich. So kann „Ruhezustand“ in Mac OS etwas anderes bedeuten als in Windows.

technisch	OS X dt.	OS X en.	Windows dt.	Windows en.
suspend to RAM (S3)	Ruhezustand	Sleep	Standbymodus	Stand By
suspend to disk (S4)	Ruhezustand	Hibernate	Ruhezustand	Hibernate
suspend to RAM and disk	Ruhezustand	Safe Sleep	Energie sparen (hybrider Standbymodus ab Vista)	Stand By (hybrider Standbymodus ab Vista)

„Safe Sleep“ beinhaltet sowohl suspend-to-RAM als auch suspend-to-disk: der Computer speichert seinen Zustand sowohl auf der Festplatte als auch im Hauptspeicher, die Festplattenkopie wird nur dann benutzt, wenn während des Ruhezustands die Stromversorgung ausfällt, beispielsweise durch eine leere Batterie.

Windows

Unter Windows Vista und 7 gibt es auf den ersten Blick nur noch den Modus „Energie sparen“, der standardmäßig als hybrider Modus konzipiert ist. Das bedeutet, er nutzt die Vorteile des Standbymodus und des Ruhezustandes in einer Funktion. Der Modus versetzt das System dabei in den Standby-Modus (in der Regel der Zustand „S3“ – „suspend to RAM“) und schreibt zusätzlich den Inhalt des Arbeitsspeichers auf die Festplatte und/oder in stationären ReadyDrive- und ReadyBoost-Flashspeicher. Trennt man den PC nun vom Stromnetz ab und schaltet ihn später wieder ein, so fährt der Rechner so hoch, als wäre er in den Ruhezustand versetzt worden. Ohne Netztrennung wird der Vorteil der erheblich schnelleren Reaktivierung des Rechners aus dem Standby-Modus genutzt. Es ist jedoch auch möglich, unter Vista und 7 den herkömmlichen Ruhezustand wieder zu aktivieren.

Unter den Microsoft-Betriebssystemen Windows ME, Windows 2000, Windows XP, Windows Vista und Microsoft Windows 7 wird die Datei hiberfil.sys standardmäßig im Wurzelverzeichnis der Systempartition gespeichert. Die Datei hiberfil.sys hat die gleiche Größe wie der Hauptspeicher. Der Ruhezustand wird unter 32-Bit-Betriebssystemen lediglich bis zu einer Hauptspeichergröße von maximal 4 GiB unterstützt.

Linux

Eine erste Implementierung für Hibernation-Funktionalität in Linux entwickelten Gabor Kuti und Pavel Machek für die Linux-Kernel-Version 2.2, Ende der 90er-Jahre. Daraus entstand in der Kernel-Version 2.4 das bis heute teilweise verwendete Kernel-Modul swsusp. Später wurden die Module suspend2, pmdisk und uswsusp von swsusp abgeleitet. Obwohl von den Kernelentwicklern heute nur noch uswsusp gepflegt wird, verwenden einige Linux-Distributionen auch in aktuellen Ausgaben noch eines der anderen genannten Module.

Alle für die Hibernation-Funktionalität zuständigen Kernelmodule funktionieren in gleicher Weise:

1. Der Anwender oder ein Script ruft den Hibernation-Befehl auf. (Sowohl in Kommandozeile als auch von eine grafischen Benutzeroberfläche aufrufbar.)
2. Allen laufenden Prozessen wird ein suspend-Signal gesendet. Damit sie ihre Tätigkeit kontrolliert anhalten können.
3. Alle Geräteschnittstellen werden eingefroren, damit sie den Systemzustand nicht mehr verändern können.
4. Ein Speicherabbild des gesamten Arbeitsspeichers wird auf die Swap-Partition geschrieben. (Ist die Swap-Partition zu klein, wird das Vorbereiten der Hibernation mit einer Fehlermeldung abgebrochen.)
5. Alle Geräteschnittstellen werden wieder aktiviert.
6. Das System wird normal runtergefahren und ausgeschaltet.

Beim erneuten Hochfahren des Systems, wird zuerst wie üblich der ganze Kernel geladen. Dieser prüft vor dem Einbinden der Swap-Partition, ob ein Hibernation-Image darauf gespeichert ist. Findet er ein solches, wird dieses in den Speicher zurück geschrieben. Dies geschieht an Stelle der Initialisierung der System-Dienste. (Daemons)

Mac OS

Macs ab Baujahr Mitte 1999 schalten im Ruhezustand die Lüfter, die externen Geräte und PCI-Karten ab (sogenanntes deep sleep, englisch für den „Tiefschlaf“). Der Modus „safe sleep“ ist erst in neueren Macs möglich, x86-Macs verwenden ihn alle, bei den letzten PowerPC-Macs kann er gegebenenfalls in der Open Firmware statt des normalen „sleep“ aktiviert werden. Die Wahl zwischen Sleep und Safe-Sleep kann generell nicht über die Systemeinstellungen geregelt werden, sondern je nach Geräte-Typ (Desktop-Computer/Laptop) und Baujahr schon vom Werk her vordefiniert wird. Es ist jedoch möglich, diese Einstellung über ein Terminal-Kommando zu ändern. Der RAM-Inhalt wird dabei in einer Datei gespeichert und zusätzlich vorgehalten. Sollte es während des Ruhezustandes zu einem Stromausfall kommen, so wird dieser nach einem Neustart automatisch wiederhergestellt.

Weblinks

• Microsoft Knowledge Base Artikel 929658: Die Option „Ruhezustand“ steht in Windows Vista nicht zur Verfügung
• Anleitung zum Umschalten zwischen „Sleep“ und „Safe Sleep“ auf Macs (Flash benötigt)