Kliendipoolne päritolupõhine privaatne failisüsteem: Põhjalik juhend isoleeritud salvestusruumi haldamiseks

Veeb on oluliselt arenenud, lihtsast dokumentide edastamisest keerukate veebirakendusteni, mis konkureerivad kohalike töölauarakendustega. See areng nõuab kliendipoolel robustseid ja turvalisi salvestusmehhanisme. Päritolupõhine privaatne failisüsteem (OPFS) on võimas lahendus isoleeritud salvestusruumi haldamiseks veebirakendustes, pakkudes olulisi jõudluse parandusi ja kõrgendatud turvalisust. See juhend annab põhjaliku ülevaate OPFS-ist, uurides selle funktsioone, eeliseid, kasutusjuhtumeid, rakendamist ja täiustatud võimalusi.

Mis on päritolupõhine privaatne failisüsteem (OPFS)?

Päritolupõhine privaatne failisüsteem (OPFS) on brauseri API, mis annab veebirakendustele juurdepääsu privaatsele failisüsteemile, mis on spetsiifiline nende päritolule. See tähendab, et igal veebisaidil või rakendusel on oma isoleeritud salvestusala, mis on teistele päritoludele kättesaamatu, suurendades turvalisust ja vältides andmekonflikte. OPFS on osa failisüsteemi juurdepääsu API-st (File System Access API), pakkudes jõudluslikumat ja paindlikumat viisi failide haldamiseks otse brauseris.

Erinevalt traditsioonilistest brauseri salvestusvõimalustest nagu localStorage või IndexedDB, pakub OPFS tõelist failisüsteemi liidest, mis võimaldab arendajatel suhelda failide ja kataloogidega sarnaselt kohalike rakendustega. See avab uusi võimalusi veebirakendustele, mis nõuavad ulatuslikke faili I/O operatsioone, nagu pilditöötlus, videotöötlus ja koostööpõhine dokumendiredigeerimine.

OPFS-i kasutamise peamised eelised

• Parem jõudlus: OPFS on loodud suure jõudlusega failijuurdepääsuks. Erinevalt IndexedDB-st, mis sageli hõlmab serialiseerimise ja deserialiseerimise lisakulu, võimaldab OPFS failide otsest manipuleerimist, mis viib oluliselt kiiremate lugemis- ja kirjutamisoperatsioonideni. See on eriti oluline rakenduste jaoks, mis käsitlevad suuri faile või nõuavad sagedasi andmete uuendusi.
• Kõrgendatud turvalisus: OPFS-i isoleeritud olemus tagab, et ühe päritolu andmetele ei pääse ligi teised päritolud. See hoiab ära saidiülese skriptimise (XSS) rünnakud ja volitamata juurdepääsu andmetele, muutes veebirakendused turvalisemaks. Iga päritolu saab oma eraldatud salvestusala, mis isoleerib andmeid veelgi.
• Otsene failide manipuleerimine: OPFS pakub failisüsteemi liidest, mis võimaldab arendajatel otse faile ja katalooge luua, lugeda, kirjutada ja kustutada. See lihtsustab arendusprotsessi ja annab suurema kontrolli andmehalduse üle. API toetab standardseid failisüsteemi operatsioone, mis teeb olemasolevate rakenduste teisaldamise või uute, keerukate failikäsitlusnõuetega rakenduste loomise lihtsamaks.
• Asünkroonsed operatsioonid: OPFS-i operatsioonid on asünkroonsed, tagades, et peamine lõim jääb reageerimisvõimeliseks ja kasutajaliides interaktiivseks isegi intensiivsete faili I/O operatsioonide ajal. Asünkroonsed API-d hoiavad ära kasutajaliidese lõime blokeerimise, pakkudes sujuvamat kasutajakogemust.
• Integratsioon WebAssembly'ga: OPFS integreerub sujuvalt WebAssembly'ga, võimaldades arendajatel käivitada suure jõudlusega koodi otse brauseris ja pääseda ligi failisüsteemile. See on eriti kasulik arvutusmahukate ülesannete jaoks, mis saavad kasu WebAssembly jõudlusest.
• Kvoodihaldus: Brauserid rakendavad tavaliselt OPFS-ile salvestuskvoote, võimaldades kasutajatel hallata igale päritolule eraldatud ruumi hulka. See hoiab ära ühe rakenduse liigsete salvestusressursside tarbimise. Kvoodihaldus tagab õiglase ressursside jaotuse ja hoiab ära rakenduste salvestusruumi monopoliseerimise.

OPFS-i kasutusjuhtumid

OPFS sobib hästi laiale valikule rakendustele, mis nõuavad tõhusat ja turvalist failisalvestust kliendipoolel. Siin on mõned silmapaistvad kasutusjuhtumid:

• Pildi- ja videotöötlus: Veebipõhised pildi- ja videoredaktorid saavad kasutada OPFS-i suurte meediumifailide lokaalseks salvestamiseks ja töötlemiseks, parandades jõudlust ja vähendades sõltuvust serveripoolsest töötlemisest. Näiteks saab fototöötlusrakendus salvestada pildi vaheversioone OPFS-i, võimaldades kasutajatel muudatusi tagasi võtta ja uuesti teha ilma originaalfaili uuesti alla laadimata. Kujutage ette stsenaariumi, kus videoredaktor peab rakendama keerulisi filtreid suurele videofailile. OPFS võimaldab redaktoril salvestada videosegmente ja rakendada filtreid lokaalselt, vähendades oluliselt latentsust ja parandades redigeerimiskogemust.
• Koostööpõhine dokumendiredigeerimine: Rakendused nagu veebipõhised dokumendiredaktorid saavad kasutada OPFS-i dokumendiandmete lokaalseks salvestamiseks, võimaldades reaalajas koostööd ja võrguühenduseta juurdepääsu. OPFS saab salvestada mustandeid, versioone ja kasutajaspetsiifilisi seadeid otse brauserisse.
• Mängud: Veebipõhised mängud saavad kasutada OPFS-i mänguvarade salvestamiseks, mängu edenemise salvestamiseks ja andmete lokaalseks vahemällu salvestamiseks, parandades jõudlust ja pakkudes sujuvamat mängukogemust. Näiteks võiks mäng salvestada tekstuure, mudeleid ja heliefekte OPFS-i, vähendades laadimisaegu ja parandades mängu üldist reageerimisvõimet.
• Võrguühenduseta rakendused: OPFS-i saab kasutada progressiivsete veebirakenduste (PWA) loomiseks, mis töötavad võrguühenduseta, võimaldades kasutajatel andmetele juurde pääseda ja nendega suhelda isegi ilma internetiühenduseta. OPFS saab salvestada rakenduse andmeid, võimaldades kasutajatel jätkata tööd ka siis, kui nad on võrguühenduseta. Kujutage ette ülesannete haldamise rakendust, mis võimaldab kasutajatel luua ja hallata ülesandeid. Salvestades ülesannete andmed OPFS-i, saab rakendus sujuvalt toimida isegi siis, kui kasutaja ei ole internetiga ühendatud.
• Andmete visualiseerimine: Rakendused, mis visualiseerivad suuri andmekogumeid, saavad kasutada OPFS-i andmete lokaalseks salvestamiseks ja töötlemiseks, parandades jõudlust ja vähendades serverite koormust. Näiteks saab andmeanalüüsi tööriist salvestada CSV-faile või JSON-andmeid OPFS-i ja teostada arvutusi lokaalselt, pakkudes kiiremat andmetöötlust ja visualiseerimist.
• Tarkvaraarenduse tööriistad: Veebipõhised IDE-d või koodiredaktorid saavad kasutada OPFS-i projektifailide lokaalseks salvestamiseks, pakkudes kiiremat ja reageerimisvõimelisemat kodeerimiskogemust. See võib olla eriti kasulik rakendustele, mis toetavad koostööpõhist kodeerimist või võrguühenduseta arendust.

OPFS-i rakendamine: Praktiline juhend

OPFS-i rakendamine hõlmab failisüsteemi juurdepääsu API (File System Access API) kasutamist, mis pakub vajalikke meetodeid failisüsteemiga suhtlemiseks. Järgmised sammud kirjeldavad põhiprotsessi:

1. Juurdepääsu taotlemine failisüsteemile

OPFS-ile juurdepääsemiseks peate brauserilt taotlema kataloogi viite (directory handle). Seda saab teha meetodiga navigator.storage.getDirectory().

            
async function getOPFSDirectory() {
  try {
    const root = await navigator.storage.getDirectory();
    return root;
  } catch (error) {
    console.error("Error accessing OPFS directory:", error);
    return null;
  }
}

            

              
                Copy
              
            
          

See funktsioon hangib päritolu privaatse failisüsteemi juurkataloogi. Seejärel saate seda kataloogi viidet kasutada failide ja alamkataloogide loomiseks.

2. Failide ja kataloogide loomine

Kui teil on kataloogi viide, saate faile ja katalooge luua vastavalt meetoditega getFileHandle() ja getDirectoryHandle().

            
async function createFile(directoryHandle, fileName) {
  try {
    const fileHandle = await directoryHandle.getFileHandle(fileName, { create: true });
    return fileHandle;
  } catch (error) {
    console.error("Error creating file:", error);
    return null;
  }
}

async function createDirectory(directoryHandle, directoryName) {
  try {
    const directoryHandleNew = await directoryHandle.getDirectoryHandle(directoryName, { create: true });
    return directoryHandleNew;
  } catch (error) {
    console.error("Error creating directory:", error);
    return null;
  }
}

            

              
                Copy
              
            
          

Valik create: true tagab, et fail või kataloog luuakse, kui seda veel ei eksisteeri.

3. Failidesse kirjutamine

Andmete faili kirjutamiseks peate looma FileSystemWritableFileStream-i meetodiga createWritable(). Seejärel saate kasutada meetodit write() andmete voogu kirjutamiseks.

            
async function writeFile(fileHandle, data) {
  try {
    const writableStream = await fileHandle.createWritable();
    await writableStream.write(data);
    await writableStream.close();
  } catch (error) {
    console.error("Error writing to file:", error);
  }
}

            

              
                Copy
              
            
          

Meetod write() aktsepteerib erinevat tüüpi andmeid, sealhulgas stringe, puhvreid ja vooge.

4. Failidest lugemine

Andmete failist lugemiseks saate kasutada meetodit getFile(), et saada File-objekt, ja seejärel kasutada meetodeid text() või arrayBuffer() faili sisu lugemiseks.

            
async function readFile(fileHandle) {
  try {
    const file = await fileHandle.getFile();
    const contents = await file.text(); // Või file.arrayBuffer()
    return contents;
  } catch (error) {
    console.error("Error reading file:", error);
    return null;
  }
}

            

              
                Copy
              
            
          

5. Failide ja kataloogide kustutamine

Faili või kataloogi kustutamiseks saate kasutada meetodit removeEntry().

            
async function deleteFile(directoryHandle, fileName) {
  try {
    await directoryHandle.removeEntry(fileName);
  } catch (error) {
    console.error("Error deleting file:", error);
  }
}

async function deleteDirectory(directoryHandle, directoryName) {
  try {
    await directoryHandle.removeEntry(directoryName, { recursive: true });
  } catch (error) {
    console.error("Error deleting directory:", error);
  }
}

            

              
                Copy
              
            
          

Valik recursive: true on vajalik kataloogi kustutamiseks, mis sisaldab faile või alamkatalooge.

OPFS-i täiustatud funktsioonid

OPFS pakub mitmeid täiustatud funktsioone, mis võivad veebirakenduste jõudlust ja funktsionaalsust veelgi parandada.

1. Sünkroonsed juurdepääsuviited (Synchronization Access Handles)

Sünkroonsed juurdepääsuviited pakuvad mehhanismi failide sünkroonseks kasutamiseks OPFS-is. See võib olla kasulik jõudluskriitiliste operatsioonide puhul, kus asünkroonne lisakulu on ebasoovitav. Siiski on ülioluline kasutada sünkroonseid juurdepääsuviiteid ettevaatlikult, kuna need võivad peamise lõime blokeerida ja kasutajakogemust halvendada, kui neid ei kasutata läbimõeldult.

            
// Sünkroonsete juurdepääsuviidete kasutamise näide (kasutage ettevaatusega!)
//See näide on ainult demonstreerimiseks ja seda tuleks kasutada arvestades
//peamise lõime blokeerimise potentsiaali.
async function exampleSyncAccessHandle(fileHandle) {
  try {
    const syncAccessHandle = await fileHandle.createSyncAccessHandle();
    const buffer = new Uint8Array(1024);
    const bytesRead = syncAccessHandle.read(buffer, { at: 0 });
    console.log(`Read ${bytesRead} bytes`);
    syncAccessHandle.close();
  } catch (error) {
    console.error("Error using SyncAccessHandle:", error);
  }
}

            

              
                Copy
              
            
          

Tähtis: Sünkroonsed operatsioonid võivad blokeerida peamise lõime, mis viib kasutajaliidese hangumiseni. Kasutage neid säästlikult ja ainult lühikeste, mitteblokeerivate ülesannete jaoks. Kaaluge spetsiaalse töötlõime (worker thread) kasutamist arvutusmahukate sünkroonsete operatsioonide jaoks, et vältida peamise lõime blokeerimist.

2. Failisüsteemi vaatleja API (File System Observer API)

Failisüsteemi vaatleja API võimaldab teil jälgida muudatusi failides ja kataloogides OPFS-is. See võib olla kasulik andmete sünkroonimiseks kliendi ja serveri vahel või reaalajas koostööfunktsioonide rakendamiseks. Vaatleja API pakub mehhanismi teadete saamiseks, kui faile luuakse, muudetakse või kustutatakse OPFS-is.

Kahjuks on praeguse seisuga failisüsteemi vaatleja API endiselt eksperimentaalne ja pole brauserites laialdaselt toetatud. Enne selle API kasutamist tootmiskeskkondades on oluline kontrollida brauseri ühilduvust.

3. Integratsioon voogudega (Streams)

OPFS integreerub sujuvalt voogude API-ga (Streams API), võimaldades teil andmeid tõhusalt failidesse ja failidest voogedastada. See võib olla eriti kasulik suurte failide käsitlemisel või voogedastusmeediarakenduste rakendamisel. Voogedastus võimaldab teil töödelda andmeid tükkidena, selle asemel et laadida kogu fail korraga mällu, mis võib parandada jõudlust ja vähendada mälukasutust.

            
async function streamFile(fileHandle, writableStream) {
  try {
    const file = await fileHandle.getFile();
    const readableStream = file.stream();
    await readableStream.pipeTo(writableStream);
  } catch (error) {
    console.error("Error streaming file:", error);
  }
}

            

              
                Copy
              
            
          

Turvalisuse kaalutlused

Kuigi OPFS pakub võrreldes traditsiooniliste brauseri salvestusvõimalustega paremat turvalisust, on oluline olla teadlik potentsiaalsetest turvariskidest ja rakendada asjakohaseid ettevaatusabinõusid.

• Andmete puhastamine: Puhastage alati kasutaja sisend enne selle failidesse kirjutamist, et vältida koodi süstimise rünnakuid. Veenduge, et kõik OPFS-i kirjutatud andmed on korralikult valideeritud ja turvatud (escaped), et vältida pahatahtliku koodi täitmist.
• Kvoodihaldus: Jälgige salvestuskvoote, et vältida rakenduste liigsete salvestusressursside tarbimist. Rakendage mehhanisme kasutajate teavitamiseks, kui nad lähenevad oma salvestuspiirangutele, ja nende suunamiseks ruumi vabastama.
• Saidiülene skriptimine (XSS): Kuigi OPFS isoleerib andmeid päritolu järgi, on XSS-rünnakud endiselt võimalikud, kui rakendus on haavatav. Rakendage tugevaid XSS-kaitsemehhanisme, et vältida pahatahtlike skriptide süstimist teie rakendusse.
• Andmete krüpteerimine: Tundlike andmete puhul kaaluge andmete krüpteerimist enne nende OPFS-i kirjutamist. See lisab täiendava turvakihi ja kaitseb andmeid volitamata juurdepääsu eest.

Brauseri ühilduvus

OPFS-i toetavad enamik kaasaegseid brausereid, kuid enne selle rakendamist tootmisrakendustes on oluline kontrollida brauseri ühilduvust. Saate kasutada ressursse nagu Can I Use, et kontrollida OPFS-i ja seotud API-de praegust toetuse taset.

Hea tava on pakkuda ka varumehhanisme brauseritele, mis OPFS-i не toeta. See võib hõlmata alternatiivsete salvestusvõimaluste, nagu IndexedDB või localStorage, kasutamist või vanematele brauseritele piiratud funktsionaalsuse pakkumist.

Jõudluse optimeerimise näpunäited

OPFS-i jõudluse maksimeerimiseks kaaluge järgmisi optimeerimisnõuandeid:

• Kasutage asünkroonseid operatsioone: Kasutage alati asünkroonseid operatsioone, et vältida peamise lõime blokeerimist.
• Minimeerige faili I/O: Vähendage faili I/O operatsioonide arvu, vahemällu salvestades andmeid ja pakettidena kirjutades.
• Kasutage vooge: Kasutage vooge suurte failide tõhusaks käsitlemiseks.
• Optimeerige failistruktuuri: Korraldage faile ja katalooge viisil, mis minimeerib kataloogide läbimiste arvu.
• Profileerige oma koodi: Kasutage brauseri arendustööriistu oma koodi profileerimiseks ja jõudluse kitsaskohtade tuvastamiseks.

Näited ja koodilõigud

Siin on mõned praktilised näited ja koodilõigud, mis demonstreerivad OPFS-i kasutamist erinevates stsenaariumides:

Näide 1: Tekstifaili salvestamine ja laadimine

            
async function saveTextFile(directoryHandle, fileName, text) {
  const fileHandle = await createFile(directoryHandle, fileName);
  if (fileHandle) {
    await writeFile(fileHandle, text);
    console.log(`Fail "${fileName}" on edukalt salvestatud.`);
  }
}

async function loadTextFile(directoryHandle, fileName) {
  const fileHandle = await directoryHandle.getFileHandle(fileName);
  if (fileHandle) {
    const text = await readFile(fileHandle);
    console.log(`Fail "${fileName}" on edukalt laaditud.`);
    return text;
  } else {
    console.log(`Faili "${fileName}" ei leitud.`);
    return null;
  }
}

// Kasutus:
const rootDirectory = await getOPFSDirectory();
if (rootDirectory) {
  await saveTextFile(rootDirectory, "myFile.txt", "Tere, OPFS!");
  const fileContents = await loadTextFile(rootDirectory, "myFile.txt");
  console.log("Faili sisu:", fileContents);
}

            

              
                Copy
              
            
          

Näide 2: Failide loomine ja loetlemine kataloogis

            
async function createAndListFiles(directoryHandle, fileNames) {
  for (const fileName of fileNames) {
    await createFile(directoryHandle, fileName);
  }

  const files = [];
  for await (const entry of directoryHandle.values()) {
    if (entry.kind === 'file') {
      files.push(entry.name);
    }
  }

  console.log("Failid kataloogis:", files);
}

// Kasutus:
const rootDirectory = await getOPFSDirectory();
if (rootDirectory) {
  await createAndListFiles(rootDirectory, ["file1.txt", "file2.txt", "file3.txt"]);
}

            

              
                Copy
              
            
          

Alternatiivid OPFS-ile

Kuigi OPFS pakub olulisi eeliseid failide salvestamisel ja manipuleerimisel, on oluline olla teadlik alternatiivsetest salvestusvõimalustest ning nende tugevustest ja nõrkustest.

• LocalStorage: Lihtne võtme-väärtuse salvestus väikeste andmemahtude jaoks. Piiratud salvestusmaht ja sünkroonne juurdepääs võivad olla suuremate andmekogumite puhul jõudluse kitsaskohad.
• SessionStorage: Sarnane localStorage'ile, kuid andmeid säilitatakse ainult brauseriseansi ajaks.
• IndexedDB: Võimsam andmebaasilaadne salvestusvõimalus struktureeritud andmete jaoks. Pakub asünkroonset juurdepääsu ja suuremat salvestusmahtu kui localStorage, kuid selle kasutamine võib olla keerulisem.
• Küpsised (Cookies): Väikesed tekstifailid, mis salvestatakse kasutaja arvutisse. Kasutatakse peamiselt jälgimiseks ja autentimiseks, kuid neid saab kasutada ka väikeste andmemahtude salvestamiseks.

Salvestusvõimaluse valik sõltub teie rakenduse konkreetsetest nõuetest. Rakenduste jaoks, mis nõuavad tõhusat ja turvalist failisalvestust, on OPFS sageli parim valik. Lihtsamate kasutusjuhtumite jaoks võib piisata localStorage'ist või IndexedDB-st.

Kokkuvõte

Kliendipoolne päritolupõhine privaatne failisüsteem (OPFS) on oluline edasiminek brauseri salvestusvõimalustes, pakkudes veebirakendustele turvalist, isoleeritud ja suure jõudlusega failisüsteemi. OPFS-i abil saavad arendajad luua võimsamaid ja reageerimisvõimelisemaid veebirakendusi, mis konkureerivad kohalike töölauarakendustega. Kuna brauserite toetus OPFS-ile kasvab, on see saamas kaasaegse veebiarenduse standardkomponendiks.

Mõistes OPFS-i põhimõtteid, rakendamist ja täiustatud funktsioone, saavad arendajad avada uusi võimalusi uuenduslike ja kaasahaaravate veebikogemuste loomiseks, mis kasutavad ära brauserikeskkonna täit potentsiaali. Alates pildi- ja videotöötlusest kuni koostööpõhise dokumendiredigeerimise ja võrguühenduseta rakendusteni annab OPFS arendajatele võimaluse luua veebirakendusi, mis on nii jõudsad kui ka turvalised. Veebi arenedes mängib OPFS üha olulisemat rolli veebiarenduse tuleviku kujundamisel.