基於 HarmonyOS Next 的跨裝置分散式檔案傳輸系統

SameX發表於2024-11-16
分散式

本文旨在深入探討華為鴻蒙HarmonyOS Next系統（截止目前API12）的技術細節，基於實際開發實踐進行總結。
主要作為技術分享與交流載體，難免錯漏，歡迎各位同仁提出寶貴意見和問題，以便共同進步。
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在智慧裝置的跨裝置應用中，檔案傳輸需求越來越多。透過 HarmonyOS Next 的 Distributed Service Kit (分散式管理服務)，可以在區域網內構建高效、穩定的分散式檔案傳輸系統，從而實現跨裝置檔案共享、斷點續傳及許可權管理。本篇文章將帶大家深入瞭解如何設計和實現這樣一個跨裝置的分散式檔案傳輸系統，並探討效能最佳化的技巧。

1. 需求分析

在跨裝置檔案傳輸的典型場景中，使用者通常期望系統具備以下特性：

  • 區域網內的多裝置檔案共享：檔案在多個裝置間傳輸、共享，確保不同裝置能方便獲取檔案。
  • 斷點續傳：為提升傳輸的穩定性，確保在網路不穩定或中斷時能夠恢復傳輸，避免重新傳輸已完成的部分。
  • 許可權管理：對檔案訪問許可權進行控制，防止非授權裝置訪問檔案。

HarmonyOS Next 的分散式管理服務提供了 MDNS 和多播支援，可用於裝置的發現和檔案傳輸，結合許可權控制策略可實現一個安全、靈活的跨裝置檔案傳輸系統。

2. 系統架構設計

為實現一個高效的跨裝置分散式檔案傳輸系統，我們可以將其設計為以下幾個模組：

2.1 分散式檔案傳輸系統的模組劃分

模組 功能說明
檔案發現模組 基於 MDNS 服務發現區域網中的檔案提供裝置，便於使用者選擇傳輸目標。
檔案傳輸模組 使用 Socket 多播協議或 HTTP 完成檔案塊的傳輸，實現大檔案的分塊傳輸。
斷點續傳模組 對檔案傳輸進度進行跟蹤和儲存，以便網路中斷後重新連線時繼續傳輸。
許可權控制模組 對傳輸檔案和接收檔案的裝置進行許可權驗證，確保安全傳輸。

2.2 檔案資料分塊與多播傳輸方案

在大檔案傳輸場景下，將檔案按塊分割並逐步傳輸可以提高效率。使用多播可以將檔案塊同時傳輸給多個裝置，減少網路負載。這一方案特別適用於區域網環境，並能顯著降低頻寬佔用。

2.3 檔案許可權管理與訪問控制機制

檔案許可權管理確保只有授權裝置可以訪問檔案，防止未授權裝置讀取資料。透過裝置認證和加密策略，可以有效地保障傳輸安全，適合對隱私性要求較高的場景。

3. 實現方案

3.1 檔案發現與傳輸

在實現檔案發現時，可以藉助 HarmonyOS Next 中的 MDNS 服務來發布和發現檔案服務，便於其他裝置訪問。

import { mdns } from '@kit.NetworkKit';
import { http } from '@kit.NetworkKit';

// 建立 MDNS 服務用於檔案共享裝置的發現
let serviceType = "_file_transfer._tcp";
let discoveryService = mdns.createDiscoveryService(getContext(), serviceType);

// 監聽 MDNS 服務發現的檔案傳輸裝置
discoveryService.on('serviceFound', (deviceInfo) => {
    console.log("發現檔案傳輸裝置: ", deviceInfo.serviceName);
    // 連線並獲取檔案列表
});

// 啟動裝置發現
discoveryService.startSearchingMDNS();

在以上程式碼中，createDiscoveryService 方法用於查詢區域網內的檔案傳輸裝置，從而完成檔案共享裝置的發現。

3.2 多播檔案傳輸

多播協議適合於將檔案資料同時傳輸給多個裝置。利用 Distributed Service Kit 提供的多播功能，可以最佳化頻寬效率，特別適用於檔案分塊傳輸。

import { socket } from '@kit.NetworkKit';

// 建立多播 Socket
let multicast = socket.constructMulticastSocketInstance();
let addr = { address: '239.255.0.1', port: 12345, family: 1 };

// 加入多播組
multicast.addMembership(addr).then(() => {
    console.log('成功加入多播組');
}).catch((err) => {
    console.error('加入多播組失敗: ', err);
});

// 傳送檔案塊
multicast.send({ data: "file data chunk", address: addr }).then(() => {
    console.log('檔案塊傳送成功');
}).catch((err) => {
    console.error('檔案塊傳送失敗: ', err);
});

在這個示例中，多播 Socket 用於向多個裝置傳送檔案資料塊。每次傳送的資料塊大小可依據網路情況調節，以最佳化傳輸速度。

3.3 檔案斷點續傳

為了確保傳輸的穩定性和可靠性，我們可以在系統中實現斷點續傳。透過在本地記錄檔案塊的傳輸進度，在網路中斷或裝置掉線時可以從上次中斷的點繼續傳輸。

let fileProgress = {};  // 記錄每個檔案的傳輸進度

// 模擬斷點續傳的傳輸函式
function sendFileChunk(chunkIndex, totalChunks, fileData) {
    if (chunkIndex < totalChunks) {
        // 傳送當前塊
        sendFileData(chunkIndex, fileData[chunkIndex]).then(() => {
            fileProgress[chunkIndex] = true;  // 記錄該塊傳輸完成
            sendFileChunk(chunkIndex + 1, totalChunks, fileData);  // 傳送下一塊
        }).catch((err) => {
            console.error('塊傳輸失敗, 儲存進度: ', chunkIndex);
            // 失敗後保留進度，稍後重新嘗試
        });
    }
}

function sendFileData(chunkIndex, data) {
    return new Promise((resolve, reject) => {
        // 具體資料傳送邏輯
        console.log(`傳送塊: ${chunkIndex}`);
        resolve();
    });
}

在這個斷點續傳實現中，fileProgress 記錄了檔案傳輸的每個塊進度。傳輸中斷後可透過檢查未傳輸的塊編號繼續傳輸，確保檔案完整性。

4. 最佳化建議

4.1 檔案傳輸速度最佳化

  • 多執行緒傳輸：對於較大的檔案，可以使用多執行緒同時傳輸多個資料塊，從而加快傳輸速度。可以透過在每個執行緒中處理不同的檔案塊來提升併發度。
  • 傳輸塊大小調節：根據當前網路條件動態調整每次傳輸的資料塊大小，確保傳輸速度與網路穩定性之間的平衡。

4.2 檔案許可權控制與加密策略

在檔案傳輸過程中，許可權控制和資料加密尤為重要。可以使用 AES 或 RSA 加密演算法對傳輸資料進行加密，同時為每個裝置設定唯一的認證令牌以驗證其身份。這樣可以有效防止資料在傳輸過程中的洩露。

最佳化策略 說明
多執行緒傳輸 提高傳輸速度，將檔案資料分塊並透過多執行緒傳送。
動態資料塊調節 根據網路情況調整資料塊大小，確保在高頻寬環境下快速傳輸。
資料加密與認證 使用 AES/RSA 加密資料，同時為裝置提供唯一認證令牌。

5. 總結

透過 HarmonyOS Next 的 Distributed Service Kit，我們可以在區域網內構建高效的分散式檔案傳輸系統。利用 MDNS 服務實現檔案的釋出與發現，透過 Socket 多播協議進行高效的資料傳輸，並結合斷點續傳機制確保傳輸的穩定性。此外，透過許可權管理和加密傳輸，我們可以在檔案傳輸過程中保障資料的安全。

HarmonyOS Next 的分散式服務管理為跨裝置檔案傳輸系統提供了豐富的技術支援，開發者可以藉助這些功能實現安全、穩定的檔案共享系統。未來，分散式檔案傳輸的應用場景將更加廣泛，期待更多基於 HarmonyOS Next 的創新應用在各個領域中湧現。

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