基于Spring Boot的網(wǎng)絡(luò)云盤設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

肖盛文，曾玉林

(四川大學(xué)錦城學(xué)院 計(jì)算機(jī)與軟件學(xué)院，四川 成都 611731)

隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)和5G 網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展,傳統(tǒng)數(shù)據(jù)資源管理的方式已經(jīng)變得不再適用于當(dāng)下這個(gè)高速發(fā)展的社會(huì),而且伴隨著我國數(shù)據(jù)資源總量的增加和不斷拓寬,在有限的網(wǎng)絡(luò)帶寬下如何高效、快捷地利用和傳輸我國各地的數(shù)據(jù)資源也已成為一個(gè)重要課題。網(wǎng)絡(luò)云盤管理系統(tǒng)是一個(gè)由多門技術(shù)緊密相連、綜合交叉而形成的針對(duì)用戶信息管理的軟件，其主要作用是用戶利用電腦或者其他終端設(shè)備對(duì)信息的管理操作，為人們提供了一個(gè)便捷、安全、傳輸效率高的云存儲(chǔ)平臺(tái)系統(tǒng)。

1.功能需求

用戶功能：一是用戶可以隨時(shí)隨地通過網(wǎng)頁訪問網(wǎng)絡(luò)云盤系統(tǒng)，通過郵箱或者電話號(hào)碼，填寫個(gè)人信息，設(shè)置密碼進(jìn)行注冊。二是用戶通過注冊后，登錄密碼即可訪問系統(tǒng)。三是用戶登錄本系統(tǒng)后，可通過電腦、手機(jī)對(duì)云盤空間進(jìn)行編輯，可以在云盤中實(shí)現(xiàn)對(duì)文件夾的創(chuàng)建、刪除與命名。四是用戶隨時(shí)都可以選擇本地的文件，進(jìn)行文件的上傳、下載、分享、命名與刪除，其中文件上傳功能所支持的文件數(shù)據(jù)類型包含了所有文檔類型的數(shù)據(jù)，以及圖片類型的數(shù)據(jù)、音頻類型的數(shù)據(jù)、視頻類型的數(shù)據(jù)、壓縮文件類型的數(shù)據(jù)。

管理員功能：管理員擁有賬戶的登錄、注銷、頭像上傳的功能。管理員可以對(duì)用戶系統(tǒng)所有功能進(jìn)行設(shè)置，其中主要包括了對(duì)所有系統(tǒng)用戶的運(yùn)行權(quán)限設(shè)置，通過此功能可以給用戶設(shè)置或添加特定權(quán)限以方便用戶使用，也可以通過此功能限制非法用戶的登錄使用。管理員可以對(duì)用戶云盤空間進(jìn)行資源分配，設(shè)置云盤空間大小等。管理員系統(tǒng)能夠?qū)ψ杂脩舻南到y(tǒng)日志信息進(jìn)行實(shí)時(shí)管理，方便了系統(tǒng)管理員查看注冊用戶的系統(tǒng)運(yùn)行以及操作過程的記錄。管理員可以對(duì)用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行備份管理。

2.性能需求

網(wǎng)絡(luò)云盤管理系統(tǒng)的使用者主要為需要對(duì)數(shù)字信息進(jìn)行管理的用戶?；谏鐣?huì)上一些的座談以及市場調(diào)研等，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)云盤管理系統(tǒng)所需要的基本性能特點(diǎn)表現(xiàn)為響應(yīng)時(shí)間快、可修改性強(qiáng)、界面簡潔、方便新手用戶的使用。由于網(wǎng)絡(luò)云盤管理系統(tǒng)需要承受大量用戶的并發(fā)訪問，因此需要考慮“高并發(fā)技術(shù)”這一廣義的概念，在設(shè)計(jì)之初，就要貫穿整個(gè)項(xiàng)目，從服務(wù)器到數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)解決高并發(fā)帶來的問題[1]。

3.系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境

網(wǎng)絡(luò)云盤管理系統(tǒng)采用BS 架構(gòu)，主要應(yīng)用于windows 系統(tǒng)上，運(yùn)用Spring Boot、mybatis、mvc 框架來進(jìn)行設(shè)計(jì)，編譯環(huán)境采用JDK1.8、maven3.6，數(shù)據(jù)庫采用MySQL5.7，服務(wù)器代理工具采用Nginx1.9。

4.系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)：數(shù)據(jù)庫管理著網(wǎng)盤系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息，其在遇到高并發(fā)大量數(shù)據(jù)的請(qǐng)求時(shí)，對(duì)數(shù)據(jù)庫的優(yōu)化可以大大增加系統(tǒng)性能。MYSQL 一個(gè)數(shù)據(jù)庫表的日均承載并發(fā)數(shù)據(jù)量通常是百萬數(shù)量級(jí)，如果數(shù)據(jù)量再往上增長，其性能就一定會(huì)出現(xiàn)大幅度的下降，所以為了有效地減輕數(shù)據(jù)庫在高并發(fā)情況下的運(yùn)行壓力，本項(xiàng)目采用分庫設(shè)計(jì)，其根據(jù)用戶表中的id 進(jìn)行水平切分，以5 萬為分界線，具體設(shè)計(jì)如下[2]：

用戶信息表user Infor 用來存儲(chǔ)系統(tǒng)用戶和管理員的所有相關(guān)信息，字段名包含了用戶id、用戶創(chuàng)建時(shí)間、用戶修改時(shí)間、用戶名、用戶密碼、用戶性別、用戶郵箱、用戶電話、用戶頭像、用戶狀態(tài)碼以及用戶權(quán)限id。系統(tǒng)文件夾表System Folder 用來存儲(chǔ)用戶所創(chuàng)建文件夾的相關(guān)信息，字段名包含了文件夾id、文件夾創(chuàng)建和修改的時(shí)間、文件名、父級(jí)文件夾id、用戶id以及文件夾狀態(tài)碼。其中父級(jí)文件夾id 用于關(guān)聯(lián)自身文件夾id、用戶id 用于關(guān)聯(lián)用戶表中用戶id。系統(tǒng)文件表System File用來存儲(chǔ)系統(tǒng)用戶所上傳文件的各種相關(guān)數(shù)據(jù)信息，字段名包含了文件的id、文件的創(chuàng)建與最后一次修改時(shí)間、文件的名稱、文件狀態(tài)、文件大小、所屬的文件夾id、所屬的用戶id、文件的存儲(chǔ)路徑、文件的md5 值。系統(tǒng)權(quán)限表System Permissions用來存儲(chǔ)用戶的權(quán)限信息，字段名包含了權(quán)限id、用戶等級(jí)、硬盤空間大小、用戶簽到天數(shù)。五是系統(tǒng)日志記錄表，用來存儲(chǔ)用戶操作記錄的信息，字段名包含了日志id、日志創(chuàng)建與修改的時(shí)間、用戶名、用戶操作信息。文件分享表用來存儲(chǔ)用戶分享文件的信息，字段名包含了文件分享id、文件創(chuàng)建與修改的時(shí)間、分享時(shí)間、接收密碼、分享狀態(tài)、分享文件名、分享文件的類型、所屬用戶的id。七是數(shù)據(jù)庫備份表，擁有的字段有數(shù)據(jù)id、數(shù)據(jù)創(chuàng)建時(shí)間與修改時(shí)間、備份文件名、備份用戶名。

登錄攔截設(shè)計(jì)：為了防止非法用戶登錄系統(tǒng)進(jìn)行破壞，網(wǎng)絡(luò)云盤系統(tǒng)設(shè)置了登錄攔截。第一步在類Login Interceptor 類中實(shí)現(xiàn)Handler Interceptor 接口，重寫preHandle 方法，獲取登錄時(shí)所有的session 信息，如果關(guān)于用戶的信息全部為空，則判斷為非法用戶，強(qiáng)制將頁面按照重定向轉(zhuǎn)移到登陸頁面；若該信息值不為空，則予以放行。第二步是向配置類中添加攔截器信息，并設(shè)置不需要經(jīng)過攔截器的請(qǐng)求和前端頁面。

數(shù)據(jù)訪問層設(shè)計(jì)：User Dao 接口中，定義了根據(jù)用戶的id查詢用戶所有信息的方法；根據(jù)用戶姓名查詢用戶所有信息的方法；對(duì)用戶信息添加、編輯，根據(jù)用戶id 刪除用戶信息，查詢用戶總條數(shù)的方法。File Dao 接口中，定義了數(shù)據(jù)文件的添加、編輯，查詢的方法；根據(jù)文件id 獲取特定文件，刪除特定文件，獲取所有文件，獲取指定目錄下的文件的方法；查詢文件的MD5 值，根據(jù)文件類型來查詢所有文件，批量更新文件，獲取文件總數(shù)量，獲取文件大小的方法。Folder Dao 接口中，定義了對(duì)文件夾的添加、編輯，查詢所有文件夾的方法；根據(jù)id 和指定文件夾名稱進(jìn)行查詢的方法；根據(jù)id 和指定文件夾名稱進(jìn)行刪除的方法；獲取所有指定文件夾下的所有文件夾列表，獲取所有指定文件夾下的子文件夾列表，批量修改文件夾，批量刪除文件夾，獲取文件夾數(shù)量的方法。Log Dao 接口中，定義了日志添加、編輯，查詢所有日志記錄，根據(jù)日志id 刪除單條日志，批量刪除日志的方法。Permissions Dao 接口中，定義了用戶權(quán)限的添加、編輯的方法。Share Dao 接口中，定義了文件分享信息的添加、編輯，根據(jù)id 查詢分享文件的方法；根據(jù)id 刪除分享文件的信息，查詢分享文件的列表，查詢分享次數(shù)，查詢分享文件是否過期的方法。

業(yè)務(wù)層設(shè)計(jì)：本層主要負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)訪問層的操作，通過調(diào)用Dao 層里的方法，把需要分頁顯示的數(shù)據(jù)封裝為一個(gè)分頁實(shí)體對(duì)象。將該層類對(duì)象注入IOC 容器，通過模塊控制層調(diào)用相應(yīng)的方法。

模塊控制層：本層主要功能是用于負(fù)責(zé)具體的各個(gè)業(yè)務(wù)管理模塊流程的控制，在此通過調(diào)用各個(gè)具體業(yè)務(wù)層的接口來進(jìn)行流程控制。在各個(gè)業(yè)務(wù)模塊控制類中接收前端發(fā)送的請(qǐng)求，并調(diào)用業(yè)務(wù)層相對(duì)應(yīng)的方法，把數(shù)據(jù)以json 鍵值對(duì)的形式返回給前端[1]。

一是驗(yàn)證碼控制器，在前端發(fā)送驗(yàn)證碼請(qǐng)求時(shí)，調(diào)用驗(yàn)證碼生成器來生成驗(yàn)證碼，將驗(yàn)證碼的信息存入session，并將驗(yàn)證碼的圖片以字節(jié)流的形式傳給前端進(jìn)行驗(yàn)證。二是用戶管理控制器，用于實(shí)時(shí)控制管理系統(tǒng)中用戶的登錄，注冊，注銷，以及用戶的CRUD 操作，接收對(duì)用戶操作的請(qǐng)求，并調(diào)用業(yè)務(wù)層中的方法對(duì)用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。三是文件下載控制器，用于用戶下載他人分享的文件，先根據(jù)下載鏈接查詢出需要下載的文件，再調(diào)用response 為其添加頭信息，指定這個(gè)文件大小，在瀏覽器中能夠顯示下載進(jìn)度，最后把文件以流的形式發(fā)送到前端。四是文件上傳控制器，用于控制文件的上傳，從前端獲取文件對(duì)象，首先判斷文件大小是否大于總空間大小，如果文件大于總空間大小，則直接返回錯(cuò)誤信息；如果文件大小小于內(nèi)存空間大小，則計(jì)算文件的MD5 值，根據(jù)計(jì)算的MD5 值與該用戶數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)所有的文件MD5 值進(jìn)行比較，判斷其是否已經(jīng)存在，如果存在，則報(bào)出錯(cuò)誤信息；如果不存在，則開始上傳，并將文件的信息存入數(shù)據(jù)庫。五是文件顯示控制器。先從session 里獲取用戶信息，再根據(jù)用戶信息查詢其擁有的文件，首先查詢該用戶根目錄下所有的文件以及文件夾信息，如果不是根目錄，再根據(jù)文件夾id 查詢其子目錄文件夾以及文件信息。六是文件CRUD 控制器，對(duì)于查詢請(qǐng)求，根據(jù)文件名字進(jìn)行模糊匹配或者根據(jù)文件類型進(jìn)行查詢；對(duì)于添加請(qǐng)求，首先判斷其是文件或是文件夾的添加，再調(diào)用業(yè)務(wù)層中的方法。對(duì)于刪除請(qǐng)求，首先要判斷待刪除的是文件還是文件夾類型，如果是文件類型，則直接刪除；如果是文件夾類型，則直接遞歸刪除其子文件夾下的所有文件以及文件夾。七是文件分享控制器，顯示分享頁面時(shí)，首先判斷分享的文件是否已經(jīng)刪除或者分享時(shí)間過期，如果刪除或是過期則返回錯(cuò)誤信息。如果是加密分享，則需要輸入分享密碼才能顯示。八是日志控制器，用于對(duì)日志信息的控制管理，接收查詢?nèi)罩拘畔⒌恼?qǐng)求，通過調(diào)用業(yè)務(wù)層里對(duì)應(yīng)的方法，把日志信息封裝為一個(gè)分頁對(duì)象；接收刪除日志的請(qǐng)求，將待刪除日志的id 存入一個(gè)數(shù)組，通過數(shù)組遍歷依次刪除對(duì)應(yīng)的日志信息。九是權(quán)限控制器，用于對(duì)用戶權(quán)限的CRUD 操作。

5.系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

在用戶文件上傳和下載的過程中，如果文件上傳和下載的體量過大，由于網(wǎng)速帶寬不能滿足當(dāng)下的需求，所以網(wǎng)絡(luò)云盤系統(tǒng)在文件上傳和下載時(shí)引入多線程機(jī)制，首先在主線程中把傳送的文件名稱發(fā)送給服務(wù)器，然后將待上傳或下載的文件分為多個(gè)子模塊，再建立多個(gè)子線程，每個(gè)子線程負(fù)責(zé)傳輸其中一塊數(shù)據(jù)，最終待所有線程執(zhí)行完畢，把所有資源結(jié)合起來。這樣，用戶在上傳和下載大體量的文件時(shí)，不僅提高系統(tǒng)效率，還大大增加了用戶的體驗(yàn)感[3]。因?yàn)榇鎯?chǔ)空間有限，所以需要最大限度地使用云盤空間，為了防止重復(fù)的文件上傳到云盤，在上傳文件時(shí)，會(huì)對(duì)文件進(jìn)行MD5 加密得到相應(yīng)的密文，通過用戶id 查詢數(shù)據(jù)庫中相對(duì)應(yīng)的密文進(jìn)行比較，如果驗(yàn)證相等，則提示用戶上傳文件在云盤空間中已存在，不用再次上傳[4]。

6.結(jié)語

本文的網(wǎng)絡(luò)云盤實(shí)現(xiàn)了管理數(shù)字信息等功能，為用戶提供了一個(gè)方便、安全且高效的云存儲(chǔ)平臺(tái)，有效地解決用戶對(duì)于數(shù)字化信息管理這一需求。從高并發(fā)角度，數(shù)據(jù)加密角度對(duì)系統(tǒng)優(yōu)化，提高了系統(tǒng)的安全性能以及用戶體驗(yàn)感。展望未來，對(duì)于數(shù)字化資源管理的需求將越來越大，所以針對(duì)網(wǎng)絡(luò)云盤管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)是非常具有意義的。