OpenHarmony 源码解析之分布式数据库_编程技术

OpenHarmony 源码解析之分布式数据库

1 简介

本文基于OpenHarmonyOS 3.0 LTS 来讲解分布式数据服务(Distributed Data Service，DDS) 提供不同设备间数据库数据分布式的能力。从架构上来说，分布式数据服务是开源鸿蒙底层服务的基础服务，与分布式任务调度同层。然而在使用分布式任务调度功能时，基本上都需要进一步要求数据交互功能，完成完整的分布式功能，因此在学习分布式任务调度的同时，不可避免的需要学习分布式数据服务相关的功能与底层服务。

本文在写作时，调试JS的DEMO时发现了更底层的方舟JS运行层的BUG，提交了ISSUE，并试图提交了PR。如果大家在运行DEMO时发现问题，请先尝试合并上述PR并重新全部编译系统并刷机再试。

1.1 分布式相关

《OpenHarmony 源码解析之分布式任务调度》
《OpenHarmony 源码解析之分布式数据库》

1.2 OpenHarmony架构图

2 基础知识

2.1 概述

先看开源鸿蒙官方文档对分布式数据服务的描述：

分布式数据服务(Distributed Data Service，DDS) 提供不同设备间数据库数据分布式的能力。通过结合帐号、应用和数据库三元组，分布式数据服务对数据进行隔离。在通过可信认证的设备间，分布式数据服务支持数据相互同步，为用户提供在多种终端设备上一致的数据访问体验。

目前开源鸿蒙还没有整合账号功能，因此测试的时候账号可以自由选择，填写一致即可。应用和数据库则必须保持一致，才能进行完整的分布式数据数据隔离，提供数据在多种终端设备上一致的访问体验。

2.2 源码结构

├── BUILD.gn
├── figures
│ ├── en-us_image_0000001162536643.png
│ └── zh-cn_image_0000001162536643.png
├── frameworks
│ ├── innerkitsimpl
│ │ └── distributeddatafwk # 框架层实现
│ │ ├── include
│ │ ├── src
│ │ └── test
│ └── jskitsimpl
│ └── distributeddata # JS接口实现
│ ├── include
│ └── src
├── interfaces
│ ├── innerkits # 内部接口，主要是头文件
│ │ ├── 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 # 适配实现
│ │ ├── account # 账号适配
│ │ ├── autils # 实用库，包括任务、线程、目录等
│ │ ├── broadcaster # 发送广播
│ │ ├── BUILD.gn
│ │ ├── communicator # 通讯适配
│ │ ├── dfx # 日志、统计、错误等相关处理
│ │ ├── include
│ │ ├── LICENSE
│ │ ├── permission # 权限
│ │ ├── security # 安全相关
│ │ ├── test
│ │ └── utils
│ ├── app # 用户程序实现
│ ├── libs
│ │ └── distributeddb
│ │ ├── BUILD.gn
│ │ ├── common
│ │ ├── communicator # 设备间通讯
│ │ ├── include
│ │ ├── interfaces
│ │ ├── storage # 存储实现，包括单版本KV、多版本KV、SQLITE3等
│ │ ├── syncer # 同步
│ │ └── test
│ ├── sa_profile
│ └── test
└── test

2.3 分布式数据服务架构设计图

2.4 数据同步

官方文档是这么描述的：

通过调用分布式数据服务接口实现分布式数据库创建、访问、订阅功能，服务接口通过操作服务组件提供的能力，将数据存储至存储组件，存储组件调用同步组件实现将数据同步，同步组件使用通信适配层将数据同步至远端设备，远端设备通过同步组件接收数据，并更新至本端存储组件。

2.5 分布式数据

最终一致性：是指某一设备成功增、删、改数据后，组网内设备可能读取不到本次更新数据，但在某个时间窗口之后组网内设备的数据能够达到一致状态。

强一致性对分布式数据的管理要求非常高，在服务器的分布式场景可能会遇到。因为移动终端设备的不常在线、以及无中心的特性，分布式数据服务不支持强一致，只支持最终一致性。

目前分布式数据的数据模型仅支持KV数据模型，不支持外键、触发器等关系型数据库中的技术点。虽然开源鸿蒙底层支持基于SQLITE3的关系型数据库，但是并不在分布式数据层面支持。

当前KV数据模型的限制：

设备协同数据库，Key最大支持896Byte，Value最大支持4MB。
单版本数据库，Key最大支持1KB，Value最大支持4MB。
每个程序最多支持同时打开16个DB。
当前流控机制针对KvStore的接口1秒最大访问1000次，1分钟最大访问10000次。
KvManager的接口1秒最大访问50次，1分钟最大访问500次。

2.6 使用前提

从开源鸿蒙的分布式数据源代码中，可以看到目前只有手机(phone)、穿戴式设备(wearable)、车载系统(ivi)会搭载，其它更轻量的设备可能暂时不支持，或者需要剪裁定制支持。

目前在两台标准设备的开源系统鸿蒙上，是默认集成了该功能，可以直接使用的。

开源鸿蒙的分布式数据如果只在单机使用，那么无需前提条件。如果需要其分布式功能，那么就需要设备之间完成组网;而组网的前提条件是完成设备认证。具体步骤，请参考OpenHarmony 源码解析之分布式任务调度。

3 编程接口

3.1 导入模块

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

下面各个接口大多有callback和promise两种异步方式，本文均以promise方式为例，callback方式大同小异，请自行查阅文档。

3.2 创建管理器

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

创建一个KVManager对象实例，用于管理数据库对象，并通过Promise方式返回，此方法为异步方法。

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 获取存储实例

kvManager.getKVStore
getKVStore(storeId: string, options: Options): Promise

通过指定Options和storeId，创建并获取KVStore数据库，并通过Promise方式返回，此方法为异步方法。

示例：

let kvStore;
try {
const options = {
createIfMissing : true,
encrypt : false,
backup : false,
autoSync : true, //手动同步、自动同步
kvStoreType : 1, //当前只能使用0(默认)：表示多设备协同数据库，1：单版本数据库
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、删除、同步

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