一、方案背景：
在此前的项目中有个需求是用户需要通过前端页面上传大约1.5G的压缩包，存储到OSS，后提供给其他用户下载。于是我开始了大文件上传方案的探索。本文主要探究的是前端技术实现，后端给予相应的支持。
二、 原理探索之路
2.1大文件上传想要实现的目标
在此项目中，我想实现的目标是
-
能够
快速的将1.5G的文件上传到服务端， 由服务端进行存储，之后提供给其他设备下载。 -
能够支持在网络条件不好时实现
断点续传。 -
能够在不同用户上传同一个文件包时执行
秒传。
2.2 实现思路
-
spark-md5 计算文件的内容
hash，以此来确定文件的唯一性 -
将文件
hash发送到服务端进行查询，以此来确定该文件在服务端的存储情况，这里可以分为三种： 未上传、已上传、上传部分。（前提：分块大小固定） -
根据服务端返回的状态执行不同的上传策略：
-
已上传： 执行秒传策略，即快速上传（实际上没有对该文件进行上传，因为服务端已经有这份文件了），用户体验下来就是上传得飞快，嗖嗖嗖。。。
-
未上传、上传部分： 执行计算待上传分块的策略
-
-
并发上传还未上传的文件分块。
-
当传完最后一个文件分块时，向服务端发送合并的指令，即完成整个大文件的分块合并，实现在服务端的存储。
整体流程如下：
总结一下：将大文件通过切分成N个小文件，通过并发多个HTTP请求，实现快速上传；在每次上传前计算文件hash，带着这个文件hash去服务端查询该文件在服务端的存储状态，通过状态来判断需要上传的分块，实现断点续传、秒传。
三、实践之路
3.1 文件hash计算
本项目中计算文件hash的使用spark-md5。
import SparkMD5 from 'spark-md5'
const CHUNK_SIZE = 1024 * 1024 * 5 // 5M
// 对大文件进行分片
function sliceFile2chunk(file) {
const blobSlice = File.prototype.slice || File.prototype.mozSlice || File.prototype.webkitSlice
const fileChunks = []
if (file.size <= CHUNK_SIZE) {
fileChunks.push({ file })
} else {
let chunkStartIndex = 0
while (chunkStartIndex < file.size) {
fileChunks.push({ file: blobSlice(file, chunkStartIndex, chunkStartIndex + CHUNK_SIZE) })
chunkStartIndex = chunkStartIndex + CHUNK_SIZE
}
}
return fileChunks
}
function getFileHash(file) {
let hashProcess = 0
let fileHash = null
// 这里需要使用异步执行，保证获取到hash后执行下一步
return new Promise((resolve) => {
const fileChunks = sliceFile2Chunk(file)
const spark = new SparkMD5.ArrayBuffer()
let hadReadChunksNum = 0
const readFile = (chunkIndex) => {
const fileReader = new FileReader()
fileReader.readAsArrayBuffer(fileChunks[chunkIndex]?.file)
fileReader.onload = (e) => {
hadReadChunksNum++
spark.append(e.target.result)
if (hadReadChunksNum === fileChunks.length) {
hashProcess = 100
fileHash = spark.end()
fileReader.onload = null
resolve(fileHash)
} else {
hashProcess = Math.floor((hadReadChunksNum / fileChunks.length) * 100);
readFile(hadReadChunksNum)
}
}
}
readFile(0)
})
}
// await 用于表示这里是一个异步操作
const fileHash = await getFileHash(file)
const fileChunks = sliceFile2chunk(file)
这里将文件hash发送给服务端，获取服务端对该文件的存储状态
// 采用表单形式提交数据，不是必须这样
const fileInfo = new FormData()
fileInfo.append('fileHash', fileHash)
fileInfo.append('fileName', name)
// getFileStatusFn是向服务端请求的文件初始状态的 http 方法, await 标识这里是一个异步请求
const res = await getFileStatusFn(fileInfo)
3.2 根据服务端返回的状态执行不同的上传策略
根据服务端返回的状态，来计算出需要上传的文件分块，以分块下标来区分不同的块。
-
0 未上传
-
1 上传部分
-
2 上传完成
// 这里的 res 是文件在服务端的状态
function createWait2UploadChunks(res) {
if (res.data) {
const wait2UploadChunks = []
if (res.data.result === 0 ) {
// 3.1中得到的文件 chunks
fileChunks.forEach((item, index) => {
const chunk = formateChunk(item, index)
wait2UploadChunks.push(chunk)
}, this)
}
if (res.data.result === 1) {
const restFileChunksIndex = []
// tagList 是服务端返回的已上传的文件块标识 类型是Array
res.data.tagList.forEach((item) => {
restFileChunksIndex.push(item.index)
}, this)
fileChunks.forEach((item, index) => {
if (!restFileChunksIndex.includes(index)) {
const chunk = formateChunk(item, index)
wait2UploadChunks.push(chunk)
}
})
}
if(res.data.result === 2) {
console.log('执行自定义的秒传操作')
}
return wait2UploadChunks
}
}
// 该函数式对文件块进行标准化，这里可以与后端做协商得出的，看后端需要什么样的数据
function formateChunk(item, index) {
const chunkFormData = new FormData()
chunkFormData.append("file", item.file);
chunkFormData.append("index", index);
chunkFormData.append("partSize", item.file.size);
chunkFormData.append("fileHash", fileHash);
return chunkFormData
}
// 入参是 3.2 得到的response， 出参事最终需要上传的分片
const wait2UploadChunks = createWait2UploadChunks(res)
3.3 并发上传还未上传的文件分块
这一步主要是将待上传的分块传输到服务端， 这里采用并发5(页面资源请求时，浏览器会同时和服务器建立多个TCP连接，在同一个TCP连接上顺序处理多个HTTP请求。所以浏览器的并发性就体现在可以建立多个TCP连接，来支持多个http同时请求。Chrome浏览器最多允许对同一个域名Host建立6个TCP连接，不同的浏览器有所区别。)个HTTP请求的方式进行上传，每当有一个请求完成后就新增一个分块传输请求,确保一直并发5个请求。
const currentHttpNum = 0
const maxHttpNum = 5
const hasUploadedChunkNum = 0
const nextChunkIndex = 4
const uploadProcess = 0
uploadFileChunks()
function uploadFileChunks() {
wait2UploadChunks.slice(0, maxHttpNum).forEach((item) => {
uploadFileChunk(item)
}, this)
}
async function uploadFileChunk(chunkFormData) {
try {
currentHttpNum++
const res = await uploadChunkFn(chunkFormData) // uploadChunkFn是执行文件上传的HTTP请求
currentHttpNum--
if (res.code === 200) {
if (hasUploadedChunkNum < wait2UploadChunks.length) {
hasUploadedChunkNum++
}
if (wait2UploadChunks.length > ++nextChunkIndex) {
uploadFileChunk(wait2UploadChunks[nextChunkIndex])
}
uploadProcess = Math.floor((hasUploadedChunkNum / wait2UploadChunks.length) * 100)
if (currentHttpNum <= 0) {
// 定义在 3.5
mergeChunks() // 第五步执行的函数
}
}
} catch (error) {
console.log(error);
}
}
3.4 向服务端发送合并的指令
当最后一个分块完成传输时，执行合并指令
async mergeChunks() {
try {
const res = await mergeChunkFn({ //mergeChunkFn 是HTTP请求
fileHash: fileHash,
})
} catch (error) {
console.log(error);
}
}
四、可优化点
4.1 hash计算优化
hash计算可以利用 web worker 协程来计算，这里提供一下worker的实现：
// worker.js
self.addEventListener('message', function (e) {
self.postMessage('You said: ' + e.data);
}, false);
self.close() // self代表子线程自身，即子线程的全局对象
// 主线程
const worker = new Worker('./worker.js') // 传入的是一个脚本
worker.postMessage('Hello World');
worker.onmessage = function (e) {
console.log(e.data);
}
4.2 分块大小合理化
本项目实测用的5M的分片，具体的环境信息如下：
-
网络带宽： 10M/s
-
服务器: 2台 4核32G
各位可根据自己的实际条件，根据网络情况， 合理去制定分块大小。
4.3 多个客户端上传同一个文件包来缩减上传时间
大家可以考虑一下如何通过多个客户端来同时上传一个文件，以此来实现更快的上传？
最后欢迎大家交流学习，优化方案，共同成长。留下你的赞