山东容弗：电力软件体验度提升 SCD差异化比较性能优化

作为电力领域的软件产品服务公司，常常要面对电力用户大量复杂的数据和图形处理工作，软件产品性能和体验频遭诟病的情况时有发生。在此结合具体的案例，阐述一下电力行业如何进行软件优化从而满足客户需求。

基于由于电力行业的行业特性，应用软件产生或消费对应的数据量巨大，且数据结构复杂度高，各项信息元素交织绑定，相互的关联关系隐含在不同的数据字段中。以SCD文件为例，其内部结构由常见的Header、Substation、Communication、IED、DataTypeTemplates等元素组成。 Header元素下包含了SCD文件自身信息和历史版本信息;Substation元素下存储着变电站的基本信息、一次设备及设备间拓扑关系;Communication元素下存储着变电站相关设备的组网和通信配置连接信息;IED元素下存储了变电站相关所有的设备信息;DataTypeTemplates则主要存储了文件中使用到的数据类型模板。Communication和IED元素是SCD文件中最重要也是占比最大的两部分，实际关注的信息往往交织存储在这两部分中。信息的交织关联，加上部分设计厂商对IEC61850标准的理解不同，客观上注定了SCD文件的复杂性。

SCD文件的信息量很大，以蟠龙智能变电站建设SCD文件为例，其文件大小(未压缩时)为120M，其中包含虚回路总量为100453条。由于单条虚回路相互关联的IED设备虚端子并不是直接保存在LN中的，加上SCD文件自身的复杂性，实际查询时每个虚端子将触发一部分记录的查询，整体全部虚端子触发的关联查询量巨大。

实际应用中，根据SCD差异化比较功能业务层面的检测要求，需要完成整个SCD文件所有虚回路信息的比对，这就要求短时间内完成大量信息的提取和比对，对软件性能设计是一个考验。尤其在大型SCD文件对比时，该性能问题凸显，用户也对该场景提出了性能优化的诉求。

在收到用户对SCD比较性能优化的要求后，我司成立了专项小组进行性能攻关。小组结合SCD文件、虚信号存储特征以及SCD可视化工具的实际设计情况，选择了以较小内存牺牲换取较大的运行时间的解决思路。经过识别，性能的瓶颈在于大量的虚端子信息访问。由于虚端子信息庞大，完全进行信号的两层缓存势必占用庞大的内存，以往处理过程中对虚端子仅保留了一层缓存，而不像IED基本信息那样设计了两层缓存。考虑到用户办公电脑配置普遍不高，小组在第二层缓存信息的存储上做了大量分析，最终选定了五个关键字段作为第二层缓存的基本信息。经过测试，第二层缓存信息的加入大幅度提升了访问速度，在SCD文件解析环节性能提升了400%-700%，且该比例随着SCD文件的增大而愈发明显，改进效果让人欣喜。小组再接再厉继续优化，针对缓存字段的特殊性，通过增加少量运算，在保证速度基本不变的前提下将第二层缓存的五个关键字段整合为四个，缓存条目数量也下降至原来的40%，最终将新加缓存的内存量控制在程序整体的18%以内，达到了预期目标。

在优化软件性能的路途上，软件功能的强大和性能经常产生矛盾，“空间换时间”和“时间换空间”则是两个经常需要权衡的方向，在保障功能完整的前提下尽可能的提升响应速度和用户体验永远是我们追求的目标。