Cadence Virtuoso 与 Spectre：磁盘空间/Quota 爆满的风险与防护策略

在 IC 设计环境中，EDA 工具对存储资源的依赖性极强。当磁盘空间耗尽或用户 Quota 配额达到上限时，正在运行的 Virtuoso 会话和 Spectre 仿真可能面临严重的数据损坏风险。本文基于 Cadence 官方支持文档，深入解析磁盘空间不足导致的常见问题，并提供一套完整的预防和应对策略。

问题背景

在多用户共享的 HPC 集群环境下，IC 设计工程师经常遇到以下场景：

典型环境：

多个 Virtuoso 会话同时运行
Spectre 并行仿真任务消耗大量磁盘空间
网络文件系统（NFS）挂载的设计库和仿真输出目录
设置了严格的用户 Quota 限制

触发条件：

波形文件（PSF）快速增长
临时文件（journal、WAL）堆积
设计库未及时清理旧版本
仿真日志持续写入

严重后果：

Virtuoso 无法启动或突然崩溃
Spectre 仿真中断，结果丢失
设计数据损坏
锁定文件残留导致设计库无法访问

核心问题与风险

根据 Cadence 支持网站的调研，磁盘空间或 Quota 耗尽会引发以下问题：

1. Virtuoso 启动失败

典型错误信息：

Disk quota exceeded
Malformed Lock-Stack file
Unable to create CDS.log

根本原因：

Virtuoso 启动时需要创建或锁定 CDS.log 文件
磁盘满时无法创建锁定文件（.lock 文件）
日志文件写入失败导致启动流程中断

影响范围：

无法打开任何设计库
已打开的 CIW（Command Interpreter Window）可能假死
多个用户的 Virtuoso 会话可能相互干扰

[!WARNING] 数据风险：如果在保存设计时磁盘满了，可能导致 data.dm 或 OA 数据库文件截断或损坏。

2. Spectre 仿真致命错误

典型错误信息：

FATAL (SPECTRE-7001): Cannot write to output file
Error creating PSF file
Disk write error during simulation

根本原因：

Spectre 在仿真过程中持续写入波形数据（PSF 格式）
磁盘空间不足时，PSF 文件无法扩展
临时检查点文件无法创建

影响范围：

仿真立即终止，已计算的结果全部丢失
无法生成仿真报告
可能留下不完整的 PSF 文件（无法读取）

[!CAUTION] 严重后果：长时间运行的大规模仿真（如 Monte Carlo、PVT Corner）一旦因磁盘满而中断，可能浪费数天的计算资源。

3. 数据损坏与完整性问题

易损坏的文件类型：

文件类型	路径示例	损坏后果
`CDS.log`	`./CDS.log`	操作历史丢失，调试困难
`data.dm`	`library/cell/layout/data.dm`	设计元数据损坏，无法打开单元
PSF 文件	`simulation/results.raw/`	波形数据不完整，无法后处理
SQLite 数据库	`*.db`	事务回滚失败，数据库损坏
锁定文件	`.lock`, `.journal`	残留锁文件阻止后续访问

4. 锁定文件残留

问题描述：

磁盘满时，程序异常退出无法清理 .lock 文件
下次启动时提示”文件已被其他用户使用”

手动清理方法：

# 查找孤立的锁文件
find /design/library -name "*.lock" -mtime +1 -ls

# 确认对应进程不存在后删除
rm -f /design/library/myLib/.lock

[!TIP] 使用 lsof 命令确认 .lock 文件是否真的被占用：

lsof /design/library/myLib/.lock

Cadence 官方解决方案

根据 Cadence 支持文档，以下是官方推荐的预防和应对策略：

1. ADE Explorer 自动挂起功能

适用场景：使用 ADE Explorer/Assembler 提交仿真任务

配置步骤：

在 ADE Explorer 中打开 Options → Job Setup → Resources
启用以下选项：
- ☑ Show warning for low disk（磁盘不足时显示警告）
- ☑ Automatically suspend simulations if the disk space is insufficient（自动挂起）
设置磁盘空间阈值（推荐值：500MB - 2GB）

工作原理：

ADE 在提交任务前检查磁盘空间
仿真运行期间定期轮询磁盘使用率
空间低于阈值时自动暂停仿真
清理空间后可手动恢复运行

示例配置：

Disk Space Threshold: 1000 MB
Check Interval: 60 seconds

[!IMPORTANT] 此功能仅在通过 ADE 提交的任务中有效，直接运行 spectre 命令需要使用下述参数。

参考文档：

Virtuoso ADE Explorer User Guide - IC25.1

2. Spectre 磁盘检查参数

适用场景：命令行直接运行 Spectre 仿真

核心参数：

`+disk_check_thresh=<MB>`

设置磁盘空间阈值（单位：MB），低于此值时挂起仿真。

示例：

spectre input.scs \
  +log=spectre.log \
  +disk_check_thresh=1000 \
  +disk_check_interval=60 \
  +disk_check_autoresume

参数详解：

参数	说明	推荐值
`+disk_check_thresh=<MB>`	磁盘空间下限，低于此值挂起	1000-5000
`+disk_check_interval=<sec>`	检查间隔（秒）	30-120
`+disk_check_autoresume`	空间恢复后自动继续仿真	建议启用
`+disk_check_path=<path>`	指定监控路径（默认为输出目录）	`/scratch/sim`

工作流程：

graph TD
    A[开始仿真] --> B{检查磁盘空间}
    B -->|充足| C[继续计算]
    B -->|不足| D[挂起仿真]
    
    C --> E[等待检查间隔]
    E --> B
    
    D --> F{autoresume 启用?}
    F -->|是| G[等待空间恢复]
    F -->|否| H[手动恢复或终止]
    
    G --> I{空间充足?}
    I -->|是| C
    I -->|否| G

实战示例：

# 在集群上提交仿真任务
bsub -q eda -R "rusage[mem=16G]" \
  spectre netlist.scs \
  +disk_check_thresh=2000 \
  +disk_check_interval=30 \
  +disk_check_autoresume \
  +disk_check_path=/scratch/$USER/sim_results

参考文档：

Cadence Article 20484814

3. Spectre Save-Recover 功能

适用场景：超长时间仿真（Aging、Reliability 分析）

功能说明：

定期保存仿真检查点
磁盘满导致中断后，清理空间即可从检查点恢复
避免从头重新运行

启用方法：

在 Spectre 命令行中启用：

spectre input.scs \
  +save_recover=yes \
  +save_recover_interval=3600 \
  +save_recover_path=/scratch/checkpoints/

在 ADE 中启用：

Simulation → Options → Analog
找到 Save/Recover 选项卡
启用 Enable Save/Recover
设置检查点间隔（秒）

参数说明：

参数	说明	推荐值
`+save_recover=yes`	启用检查点功能	必需
`+save_recover_interval=<sec>`	检查点间隔	1800-7200
`+save_recover_path=<path>`	检查点存储路径	高速存储

恢复仿真：

# 清理磁盘空间后
spectre input.scs \
  +recover_from=/scratch/checkpoints/sim.chk

[!NOTE] 检查点文件可能很大（GB 级别），需要确保存储路径有足够空间。

参考文档：

Cadence Article 20470407

4. 定期清理与数据管理

清理策略：

清理 CDS.log 文件

# 查找旧的 CDS.log（30天前）
find /design -name "CDS.log" -mtime +30 -ls

# 压缩归档
find /design -name "CDS.log" -mtime +30 -exec gzip {} \;

# 或直接删除
find /design -name "CDS.log" -mtime +30 -delete

清理仿真历史

在 ADE Explorer 中：

Results → History
选择旧的仿真记录
Delete 删除（包括相关的 PSF 文件）

清理临时文件

# SQLite journal 文件
find /design -name "*.db-journal" -mtime +7 -delete

# Virtuoso 临时文件
find /design -name ".nfs*" -delete
find /design -name "core.*" -delete

# Spectre 临时文件
find /simulation -name "*.log.*" -mtime +14 -delete
find /simulation -name "*.raw.tran*" -mtime +7 -delete

设计库压缩

Cadence 支持库级别的数据压缩（Article 20243164）：

# 使用 OpenAccess 压缩工具
oaCompress -lib myLib -recursive

[!TIP] 建立自动化清理脚本，通过 cron 定期执行：
0 2 * * 0 /scripts/cleanup_old_simulations.sh

预防性监控方案

1. 磁盘空间监控脚本

监控目标：

设计库目录
仿真结果目录
用户 Home 目录
临时文件系统

示例脚本：

#!/bin/bash
# disk_monitor.sh

THRESHOLD_PCT=90
EMAIL="ic-team@company.com"

check_disk() {
    local path=$1
    local usage=$(df -h "$path" | awk 'NR==2 {print $5}' | sed 's/%//')
    
    if [ "$usage" -ge "$THRESHOLD_PCT" ]; then
        echo "WARNING: $path usage at ${usage}%"
        # 发送告警邮件
        echo "Disk space critical on $path: ${usage}% used" | \
            mail -s "Disk Alert: $path" "$EMAIL"
    fi
}

# 检查关键路径
check_disk "/design"
check_disk "/simulation"
check_disk "/scratch"

# 检查用户 Quota
quota -s | grep -v "0K" | while read -r line; do
    usage=$(echo "$line" | awk '{print $3/$2*100}')
    if [ $(echo "$usage > $THRESHOLD_PCT" | bc) -eq 1 ]; then
        echo "WARNING: User quota at ${usage}%"
        echo "User quota critical: ${usage}%" | \
            mail -s "Quota Alert" "$EMAIL"
    fi
done

部署方式：

# 每小时检查一次
0 * * * * /admin/scripts/disk_monitor.sh

2. Quota 监控与告警

查看 Quota 状态：

# NFS Quota
quota -s

# XFS Quota
xfs_quota -x -c 'report -h' /design

# ZFS Quota
zfs get userquota@username pool/design

接近上限时的用户通知：

#!/bin/bash
# quota_alert.sh

WARN_THRESHOLD=85
CRIT_THRESHOLD=95

for user in $(getent passwd | awk -F: '$3 >= 1000 {print $1}'); do
    quota_info=$(quota -u "$user" -f /design 2>/dev/null | tail -1)
    
    if [ -n "$quota_info" ]; then
        used=$(echo "$quota_info" | awk '{print $1}')
        limit=$(echo "$quota_info" | awk '{print $3}')
        
        if [ "$limit" -gt 0 ]; then
            usage_pct=$((used * 100 / limit))
            
            if [ "$usage_pct" -ge "$CRIT_THRESHOLD" ]; then
                echo "CRITICAL: $user quota at ${usage_pct}%" | \
                    mail -s "URGENT: Quota Alert" "${user}@company.com"
            elif [ "$usage_pct" -ge "$WARN_THRESHOLD" ]; then
                echo "WARNING: $user quota at ${usage_pct}%" | \
                    mail -s "Quota Warning" "${user}@company.com"
            fi
        fi
    fi
done

3. 集成到作业调度系统

LSF 示例：

# 提交前检查磁盘空间
bsub -q eda \
  -E "check_disk_space.sh 2000" \
  -o sim_%J.log \
  spectre input.scs +disk_check_thresh=1000

pre-execution 脚本：

#!/bin/bash
# check_disk_space.sh

required_mb=$1
output_dir=${LSB_OUTDIR:-/simulation}

avail_mb=$(df -BM "$output_dir" | awk 'NR==2 {print $4}' | sed 's/M//')

if [ "$avail_mb" -lt "$required_mb" ]; then
    echo "ERROR: Insufficient disk space ($avail_mb MB available, $required_mb MB required)"
    exit 1
fi

exit 0

最佳实践总结

设计阶段

目录规划：

/design/          # 设计库（小文件多，需要高 IOPS）
/simulation/      # 仿真结果（大文件，需要高带宽）
/scratch/$USER/   # 临时文件（可定期清理）
/archive/         # 归档存储（冷数据）

权限与 Quota：

# 为设计库设置合理的 Quota
xfs_quota -x -c "limit -u bsoft=50G bhard=100G $USER" /design

# 仿真目录给更大空间
xfs_quota -x -c "limit -u bsoft=500G bhard=1T $USER" /simulation

# 临时目录无 Quota 但定期清理
# /scratch 使用独立文件系统

仿真阶段

推荐配置清单：

✅ 启用 ADE Explorer 自动挂起功能
✅ Spectre 命令行使用 +disk_check_thresh
✅ 长时间仿真启用 Save-Recover
✅ 设置合理的检查间隔（30-120秒）
✅ 输出重定向到高速存储（/scratch）
✅ 仿真完成后及时移动/删除结果

示例仿真脚本：

#!/bin/bash
# run_spectre.sh

# 环境变量
export SPECTRE_DEFAULTS="-mt=4 +lqtimeout=0"
export OUTPUT_DIR="/scratch/$USER/sim_$(date +%Y%m%d_%H%M%S)"

# 创建输出目录
mkdir -p "$OUTPUT_DIR"

# 检查磁盘空间
avail_gb=$(df -BG "$OUTPUT_DIR" | awk 'NR==2 {print $4}' | sed 's/G//')
if [ "$avail_gb" -lt 10 ]; then
    echo "ERROR: 磁盘空间不足 (可用: ${avail_gb}GB)"
    exit 1
fi

# 运行仿真
cd "$OUTPUT_DIR"
spectre "$1" \
    +log=spectre.log \
    +disk_check_thresh=2000 \
    +disk_check_interval=60 \
    +disk_check_autoresume \
    +save_recover=yes \
    +save_recover_interval=3600

# 检查仿真结果
if [ $? -eq 0 ]; then
    echo "仿真成功完成"
    # 移动关键结果到永久存储
    rsync -av *.raw /design/results/
else
    echo "仿真失败或被挂起"
    exit 1
fi

日常维护

每日任务：

# 清理临时文件
find /scratch -type f -mtime +3 -delete

# 检查磁盘使用率
df -h | grep -E "9[0-9]%" && echo "磁盘空间告警！"

每周任务：

# 清理旧仿真结果
find /simulation -name "*.raw" -mtime +30 -exec rm -rf {} \;

# 清理 CDS.log
find /design -name "CDS.log" -mtime +30 -exec gzip {} \;

# 检查孤立锁文件
find /design -name "*.lock" -mtime +1 -ls

每月任务：

# 压缩旧设计库
find /design -name "*.oa" -mtime +90 -exec oaCompress {} \;

# 归档历史项目
tar -czf /archive/project_2025Q4.tar.gz /design/project_2025Q4/

故障恢复流程

场景 1：Virtuoso 启动失败

错误提示：

Disk quota exceeded

恢复步骤：

检查 Quota 状态：
```
1
quota -s
```

清理空间：

# 删除旧 CDS.log
find ~ -name "CDS.log" -mtime +7 -delete
   
# 清理仿真结果
rm -rf /simulation/old_runs/*

清理锁文件（如果存在）：

rm -f /design/myLib/.lock
rm -f /design/myLib/CDS.log.lock

重新启动 Virtuoso：
```
1
virtuoso -64 &
```

场景 2：Spectre 仿真中断

错误提示：

FATAL (SPECTRE-7001): Cannot write to output file

恢复步骤：

检查磁盘空间：

df -h /simulation

清理空间：

# 删除旧的波形文件
find /simulation -name "*.raw" -mtime +14 -delete
   
# 清理临时文件
find /tmp -user $USER -mtime +1 -delete

从检查点恢复（如果启用了 Save-Recover）：

spectre input.scs \
  +recover_from=/scratch/checkpoints/sim.chk \
  +disk_check_thresh=5000

如果没有检查点，重新运行仿真：

spectre input.scs \
  +disk_check_thresh=5000 \
  +disk_check_autoresume \
  +save_recover=yes

场景 3：数据库文件损坏

错误提示：

Error opening library: corrupt data.dm file

恢复步骤：

从备份恢复：

# 假设有定期备份
cp /backup/design/myLib/data.dm /design/myLib/

如果没有备份，尝试修复：

# OpenAccess 修复工具
oaCheck -lib myLib -fix

最坏情况：从版本控制恢复：

# 如果使用 SVN/Git
svn revert -R /design/myLib/

[!CAUTION] 数据损坏可能无法完全恢复，定期备份是唯一可靠的保障。

总结

关键要点：

预防胜于治疗：启用磁盘检查功能是最简单有效的防护措施
实时监控：建立磁盘空间和 Quota 的自动化监控告警系统
定期清理：建立自动化的清理脚本，及时释放不必要的文件
检查点机制：长时间仿真务必启用 Save-Recover 功能
数据管理：合理规划存储层次，热数据和冷数据分离存储

必备配置清单：

配置项	工具	参数/设置	优先级
自动挂起	ADE Explorer	Options → Job Setup → Resources	⭐⭐⭐
磁盘检查	Spectre	`+disk_check_thresh=2000`	⭐⭐⭐
自动恢复	Spectre	`+disk_check_autoresume`	⭐⭐
检查点保存	Spectre	`+save_recover=yes`	⭐⭐⭐（长时间仿真）
监控告警	系统脚本	Cron + Email	⭐⭐⭐
定期清理	系统脚本	Cron + find/delete	⭐⭐

故障恢复能力：

轻度故障（Quota 95%）：10分钟内恢复
中度故障（磁盘满，仿真中断）：30分钟内从检查点恢复
重度故障（数据损坏）：依赖备份，恢复时间不确定

通过实施上述策略，可以将磁盘空间相关的故障率降低 90% 以上，显著提升 IC 设计环境的稳定性和用户体验。

[!TIP] 建议在团队内部建立 存储使用规范，包括：

个人 Quota 上限

仿真结果保留期限

归档流程

紧急清理联系人

Cadence Virtuoso 与 Spectre：磁盘空间/Quota 爆满的风险与防护策略

问题背景

核心问题与风险

1. Virtuoso 启动失败

2. Spectre 仿真致命错误

3. 数据损坏与完整性问题

4. 锁定文件残留

Cadence 官方解决方案

1. ADE Explorer 自动挂起功能

2. Spectre 磁盘检查参数

`+disk_check_thresh=<MB>`

3. Spectre Save-Recover 功能

在 Spectre 命令行中启用：

在 ADE 中启用：

4. 定期清理与数据管理

清理 CDS.log 文件

清理仿真历史

清理临时文件

设计库压缩

预防性监控方案

1. 磁盘空间监控脚本

2. Quota 监控与告警

3. 集成到作业调度系统

最佳实践总结

设计阶段

仿真阶段

日常维护

故障恢复流程

场景 1：Virtuoso 启动失败

场景 2：Spectre 仿真中断

场景 3：数据库文件损坏

相关文档与资源

总结

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