OpenHarmony 源碼解析之分布式數(shù)據(jù)庫

作者：卞紹雷 2021-12-14 10:16:00

本文基于OpenHarmonyOS 3.0 LTS 來講解分布式數(shù)據(jù)服務(wù)(Distributed Data Service，DDS) 提供不同設(shè)備間數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)分布式的能力。

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1 簡介

本文基于OpenHarmonyOS 3.0 LTS 來講解分布式數(shù)據(jù)服務(wù)(Distributed Data Service，DDS) 提供不同設(shè)備間數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)分布式的能力。從架構(gòu)上來說，分布式數(shù)據(jù)服務(wù)是開源鴻蒙底層服務(wù)的基礎(chǔ)服務(wù)，與分布式任務(wù)調(diào)度同層。然而在使用分布式任務(wù)調(diào)度功能時，基本上都需要進一步要求數(shù)據(jù)交互功能，完成完整的分布式功能，因此在學(xué)習(xí)分布式任務(wù)調(diào)度的同時，不可避免的需要學(xué)習(xí)分布式數(shù)據(jù)服務(wù)相關(guān)的功能與底層服務(wù)。

本文在寫作時，調(diào)試JS的DEMO時發(fā)現(xiàn)了更底層的方舟JS運行層的BUG，提交了ISSUE，并試圖提交了PR。如果大家在運行DEMO時發(fā)現(xiàn)問題，請先嘗試合并上述PR并重新全部編譯系統(tǒng)并刷機再試。

1.1 分布式相關(guān)

《OpenHarmony 源碼解析之分布式任務(wù)調(diào)度》
《OpenHarmony 源碼解析之分布式數(shù)據(jù)庫》

1.2 OpenHarmony架構(gòu)圖

#星光計劃2.0# OpenHarmony 源碼解析之分布式數(shù)據(jù)庫-鴻蒙HarmonyOS技術(shù)社區(qū)

2 基礎(chǔ)知識

2.1 概述

先看開源鴻蒙官方文檔對分布式數(shù)據(jù)服務(wù)的描述：

分布式數(shù)據(jù)服務(wù)(Distributed Data Service，DDS) 提供不同設(shè)備間數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)分布式的能力。通過結(jié)合帳號、應(yīng)用和數(shù)據(jù)庫三元組，分布式數(shù)據(jù)服務(wù)對數(shù)據(jù)進行隔離。在通過可信認證的設(shè)備間，分布式數(shù)據(jù)服務(wù)支持數(shù)據(jù)相互同步，為用戶提供在多種終端設(shè)備上一致的數(shù)據(jù)訪問體驗。

目前開源鴻蒙還沒有整合賬號功能，因此測試的時候賬號可以自由選擇，填寫一致即可。應(yīng)用和數(shù)據(jù)庫則必須保持一致，才能進行完整的分布式數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)隔離，提供數(shù)據(jù)在多種終端設(shè)備上一致的訪問體驗。

2.2 源碼結(jié)構(gòu)

├── BUILD.gn 
├── figures 
│   ├── en-us_image_0000001162536643.png 
│   └── zh-cn_image_0000001162536643.png 
├── frameworks 
│   ├── innerkitsimpl 
│   │   └── distributeddatafwk # 框架層實現(xiàn) 
│   │       ├── include 
│   │       ├── src 
│   │       └── test 
│   └── jskitsimpl 
│       └── distributeddata    # JS接口實現(xiàn) 
│           ├── include 
│           └── src 
├── interfaces 
│   ├── innerkits                # 內(nèi)部接口，主要是頭文件 
│   │   ├── app_distributeddata  
│   │   │   ├── BUILD.gn 
│   │   │   └── include 
│   │   └── distributeddata 
│   │       ├── BUILD.gn 
│   │       └── include 
│   └── jskits                   # JS接口，BUILD用 
│       └── distributeddata 
│           └── BUILD.gn 
├── LICENSE 
├── OAT.xml 
├── ohos.build 
├── README.md 
├── README_zh.md 
├── services 
│   └── distributeddataservice 
│       ├── adapter              # 適配實現(xiàn) 
│       │   ├── account          # 賬號適配 
│       │   ├── autils           # 實用庫，包括任務(wù)、線程、目錄等 
│       │   ├── broadcaster      # 發(fā)送廣播 
│       │   ├── BUILD.gn 
│       │   ├── communicator     # 通訊適配 
│       │   ├── dfx              # 日志、統(tǒng)計、錯誤等相關(guān)處理 
│       │   ├── include 
│       │   ├── LICENSE 
│       │   ├── permission        # 權(quán)限 
│       │   ├── security          # 安全相關(guān) 
│       │   ├── test 
│       │   └── utils 
│       ├── app                   # 用戶程序?qū)崿F(xiàn) 
│       ├── libs 
│       │   └── distributeddb 
│       │       ├── BUILD.gn 
│       │       ├── common 
│       │       ├── communicator  # 設(shè)備間通訊 
│       │       ├── include 
│       │       ├── interfaces 
│       │       ├── storage   # 存儲實現(xiàn)，包括單版本KV、多版本KV、SQLITE3等 
│       │       ├── syncer    # 同步 
│       │       └── test 
│       ├── sa_profile 
│       └── test 
└── test

2.3 分布式數(shù)據(jù)服務(wù)架構(gòu)設(shè)計圖

2.4 數(shù)據(jù)同步

官方文檔是這么描述的：

通過調(diào)用分布式數(shù)據(jù)服務(wù)接口實現(xiàn)分布式數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建、訪問、訂閱功能，服務(wù)接口通過操作服務(wù)組件提供的能力，將數(shù)據(jù)存儲至存儲組件，存儲組件調(diào)用同步組件實現(xiàn)將數(shù)據(jù)同步，同步組件使用通信適配層將數(shù)據(jù)同步至遠端設(shè)備，遠端設(shè)備通過同步組件接收數(shù)據(jù)，并更新至本端存儲組件。

2.5 分布式數(shù)據(jù)

最終一致性：是指某一設(shè)備成功增、刪、改數(shù)據(jù)后，組網(wǎng)內(nèi)設(shè)備可能讀取不到本次更新數(shù)據(jù)，但在某個時間窗口之后組網(wǎng)內(nèi)設(shè)備的數(shù)據(jù)能夠達到一致狀態(tài)。

強一致性對分布式數(shù)據(jù)的管理要求非常高，在服務(wù)器的分布式場景可能會遇到。因為移動終端設(shè)備的不常在線、以及無中心的特性，分布式數(shù)據(jù)服務(wù)不支持強一致，只支持最終一致性。

目前分布式數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)模型僅支持KV數(shù)據(jù)模型，不支持外鍵、觸發(fā)器等關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中的技術(shù)點。雖然開源鴻蒙底層支持基于SQLITE3的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，但是并不在分布式數(shù)據(jù)層面支持。

當前KV數(shù)據(jù)模型的限制：

設(shè)備協(xié)同數(shù)據(jù)庫，Key最大支持896Byte，Value最大支持4MB。
單版本數(shù)據(jù)庫，Key最大支持1KB，Value最大支持4MB。
每個程序最多支持同時打開16個DB。
當前流控機制針對KvStore的接口1秒最大訪問1000次，1分鐘最大訪問10000次。
KvManager的接口1秒最大訪問50次，1分鐘最大訪問500次。

2.6 使用前提

從開源鴻蒙的分布式數(shù)據(jù)源代碼中，可以看到目前只有手機(phone)、穿戴式設(shè)備(wearable)、車載系統(tǒng)(ivi)會搭載，其它更輕量的設(shè)備可能暫時不支持，或者需要剪裁定制支持。

目前在兩臺標準設(shè)備的開源系統(tǒng)鴻蒙上，是默認集成了該功能，可以直接使用的。

開源鴻蒙的分布式數(shù)據(jù)如果只在單機使用，那么無需前提條件。如果需要其分布式功能，那么就需要設(shè)備之間完成組網(wǎng);而組網(wǎng)的前提條件是完成設(shè)備認證。具體步驟，請參考OpenHarmony 源碼解析之分布式任務(wù)調(diào)度。

3 編程接口

3.1 導(dǎo)入模塊

import distributedData from '@ohos.data.distributedData';

下面各個接口大多有callback和promise兩種異步方式，本文均以promise方式為例，callback方式大同小異，請自行查閱文檔。

3.2 創(chuàng)建管理器

distributedData.createKVManager 
createKVManager(config: KVManagerConfig, callback: AsyncCallback<KVManager>): void 
createKVManager(config: KVManagerConfig): Promise<KVManager>

創(chuàng)建一個KVManager對象實例，用于管理數(shù)據(jù)庫對象，并通過Promise方式返回，此方法為異步方法。

示例：

let kvManager; 
try { 
    const kvManagerConfig = { 
        bundleName : 'com.example.datamanagertest', 
        userInfo : { 
            userId : '0', 
            userType : 0 
        } 
    } 
    distributedData.createKVManager(kvManagerConfig).then((manager) => { 
        console.log("createKVManager success"); 
        kvManager = manager; 
    }).catch((err) => { 
        console.log("createKVManager err: "  + JSON.stringify(err)); 
    }); 
} catch (e) { 
    console.log("An unexpected error occurred. Error:" + e); 
}

3.3 獲取存儲實例

kvManager.getKVStore 
getKVStore<T extends KVStore>(storeId: string, options: Options): Promise<T>

通過指定Options和storeId，創(chuàng)建并獲取KVStore數(shù)據(jù)庫，并通過Promise方式返回，此方法為異步方法。

示例：

let kvStore; 
try { 
    const options = { 
        createIfMissing : true, 
        encrypt : false, 
        backup : false, 
        autoSync : true, //手動同步、自動同步 
        kvStoreType : 1, //當前只能使用0(默認)：表示多設(shè)備協(xié)同數(shù)據(jù)庫，1：單版本數(shù)據(jù)庫 
        securityLevel : 3, 
    }; 
    kvManager.getKVStore('storeId', options).then((store) => { 
        console.log("getKVStore success"); 
        kvStore = store; 
    }).catch((err) => { 
        console.log("getKVStore err: "  + JSON.stringify(err)); 
    }); 
} catch (e) { 
    console.log("An unexpected error occurred. Error:" + e); 
}

3.4 存、取、刪除、同步

kvStore.put(key: string, value: Uint8Array | string | number | boolean): Promise<void> 
kvStore.get(key: string): Promise<Uint8Array | string | boolean | number> 
kvStore.delete(key: string): Promise<void> 
kvStore.sync(deviceIdList: string[], mode: SyncMode, allowedDelayMs?: number): void

3.5 注冊事件通知回調(diào)

SubscribeType 描述訂閱類型。

0: SUBSCRIBE_TYPE_LOCAL 表示訂閱本地數(shù)據(jù)變更。
1: SUBSCRIBE_TYPE_REMOTE 表示訂閱遠端數(shù)據(jù)變更。
2: SUBSCRIBE_TYPE_ALL 表示訂閱遠端和本地數(shù)據(jù)變更。

kvStore.on(event: 'dataChange', type: SubscribeType, observer: Callback<ChangeNotification>): void 
kvStore.on(event: 'syncComplete', syncCallback: Callback<Array<[string, number]>>): void

4 小結(jié)

以上步驟，均已在DevEco Studio 3.0.0.600 x64中編寫成功，并且在兩臺Hi3516D設(shè)備間成功運行，附代碼(分布式任務(wù)調(diào)度和分布式數(shù)據(jù)測試.zip)。

再次提醒，分布式數(shù)據(jù)底層依賴ARK JS引擎，目前發(fā)現(xiàn)字符串處理有BUG，如運行出現(xiàn)問題，請先合并PR，然后重新編譯全系統(tǒng)并刷機后再運行DEMO。

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責(zé)任編輯：jianghua 來源：鴻蒙社區(qū)

鴻蒙 HarmonyOS 應(yīng)用

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