音视频SDK接入的本地化存储方案设计

前阵子有个朋友问我，他们团队在做音视频SDK接入的时候，本地存储这块该怎么设计。聊完之后我觉得这个话题挺有意思的，因为本地存储看起来简单，但真的要做好其实涉及很多细节。刚好最近也在整理相关资料，就想着把这些问题系统地聊一聊。

其实不管是做直播、点播还是实时通讯，音视频数据最终都要落到本地存储里。这个环节如果没做好，后面会出现各种头疼的问题：比如用户手机存储空间被占满、读取速度慢导致播放卡顿、或者敏感数据泄露等等。所以今天我们就来聊聊，怎么设计一个靠谱的本地化存储方案。

为什么本地存储这么重要

在说具体方案之前，我想先聊清楚本地存储在整个音视频SDK里扮演的角色。很多人可能觉得，不就是把文件存到本地吗，有什么难的？但真正做过项目的同学应该都有体会，这里面的坑真的不少。

首先说说存储空间的问题。现在手机存储虽然越来越大，但用户安装的应用也越来越多。微信、抖音、王者荣耀这几个巨头加在一起就能吃掉几十G的空间。在这种背景下，如果你的SDK不做存储优化，用户分分钟给你打一星投诉。我见过最夸张的情况，一个视频编辑应用因为缓存没做好，用户反馈装了他们的SDK之后手机变卡了，这就是存储策略没设计好的典型案例。

然后是性能问题。音视频文件一般都不小，一个普通的短视频可能是几十MB，如果是高清的那就更大。如果存储方案设计得不好，读取速度跟不上，播放的时候就会一直转圈圈。用户可不会管你是因为什么加载慢，他们只会觉得是你SDK的问题。这对产品的口碑影响是很大的。

还有数据安全的问题。音视频内容有时候会涉及到用户的隐私，比如视频通话录制、个人照片视频之类的。如果这些数据没有做好保护，被其他应用或者恶意程序读取了，那事情就大了。所以存储方案必须考虑到安全层面的需求。

核心设计原则

基于上面这些问题，我认为一个合理的音视频本地化存储方案应该遵循几个核心原则。这些原则是在实践中总结出来的，不是凭空想出来的。

按需分配存储空间

这是第一个原则。很多开发者在设计存储方案的时候习惯一次性申请很大的空间，想着反正用户手机有的是地方。但这样做其实不太友好。更好的做法是根据实际使用情况动态分配空间。比如用户看了一个视频，就分配看这个视频需要的空间；用户看完之后把视频删了，空间就释放出来。这样既不会过度占用用户存储，也能保证核心功能的正常运行。

冷热数据分层管理

第二个原则是冷热数据要分开管理。什么叫冷热数据呢？热数据就是用户最近使用或者经常使用的数据，比如正在编辑的项目、最近观看的视频缓存；冷数据就是很久没用过的数据，比如三个月前下载的旧视频。把这两类数据混在一起管理会导致什么问题呢？热数据应该放在读写速度更快的位置，冷数据可以放在速度稍慢但容量更大的位置。如果不加区分地混在一起，热数据的访问速度就会被冷数据拖慢，用户体验就会打折扣。

安全与效率要平衡

第三个原则是安全性和效率要找到平衡点。毫无疑问，数据安全很重要，但如果为了安全把所有数据都加密，每次读写都要加解密一遍，性能开销就会很大。用户用起来就会觉得卡顿。所以要根据数据类型分级处理：敏感数据强加密，普通数据可以用轻量级加密或者不加密。这样既能保证关键数据的安全，又不会过度影响性能。

给用户选择权

第四个原则是要给用户选择的权利。有些用户手机存储空间紧张，他们希望SDK尽量少占地方；有些用户希望体验更流畅，不介意多占点存储空间。好的存储方案应该提供可配置的选项，让用户根据自己的需求做选择，而不是替用户做决定。这其实也是一个用户体验的问题。

存储架构设计

聊完了原则，接下来我们来看看具体怎么设计存储架构。这里我结合声网的实践经验，分享一个比较成熟的架构方案。

整体架构思路

一个完善的本地化存储体系通常会包含几个层次：最上层是业务逻辑层，中间是存储管理层，最下层是具体的数据存储实现。这种分层设计的好处是各层之间耦合度低，后期维护和扩展都比较方便。

业务逻辑层负责和上层应用交互，接收存储请求、返回存储结果。这一层需要处理一些业务相关的逻辑，比如判断某个文件是否应该缓存、缓存优先级是多少等等。

存储管理层是整个体系的核心，它负责调度具体的存储实现、管理存储空间、制定淘汰策略。这一层需要考虑的问题包括：当前存储空间还剩多少、新进来的数据应该存在哪里、哪些旧数据需要清理掉等等。

最下层是具体的数据存储实现，这部分可以有多种选择，比如文件存储、数据库存储、键值存储等等。具体用哪种实现，要根据数据类型和访问特点来决定。

目录结构设计

目录结构设计是存储方案里很基础但很重要的部分。一个清晰的目录结构不仅便于管理，也能在出问题的时候更容易定位。下面是一个推荐的目录结构示例：

目录名称	用途说明	数据特点
cache	临时缓存目录	可随时清理，占用空间波动大
files	持久化文件目录	需要长期保存，重要性高
database	结构化数据存储	数据量适中，需要快速查询
config	配置文件目录	数据量小，访问频繁

这里要特别注意cache目录的处理。很多应用把临时文件都堆在cache目录里，但从来不清理，结果这个目录越来越大。正确的做法是定期清理cache目录里的过期文件，或者在系统发出存储空间警告的时候主动清理。

另外，不同平台对应用存储目录的限制也不一样。比如iOS的沙盒机制要求应用只能访问自己的目录，而Android在早期版本对存储目录的限制比较宽松，新版本则越来越严格。在设计目录结构的时候要考虑这些平台差异。

文件管理策略

文件管理涉及到的内容比较多，我挑几个重点来说说。

首先是文件命名规范。一个好的文件名应该能反映出文件的类型、来源、时间等信息。比如可以用”类型_时间戳_随机字符串”这样的格式来命名。这样做的好处是，即使不看文件内容，通过文件名也能知道这个文件大概是什么来历。而且这种命名方式天然支持排序，按时间排序就能看到文件的创建顺序。

然后是元数据管理。音视频文件通常有一些元数据信息，比如时长、分辨率、文件大小、创建时间等等。这些信息最好单独存储在一个索引文件或者数据库里，而不是直接从文件里读取。原因有两个：一是这样查询效率高，不用每次都去读文件头；二是元数据有时候需要在文件本身之外做关联，比如按时间排序、按大小筛选之类的，用数据库来管理这些需求会更方便。

还有就是文件生命周期管理。每个文件都应该有明确的生命周期，比如用户主动下载的视频是长期保存，播放缓存是短期保存，编辑产生的临时文件是用完就删。在存储文件的时候就要确定它的生命周期，然后根据这个生命周期来决定后续的处理策略。

性能优化策略

存储方案的性能直接影响用户体验。这部分我们来聊聊怎么优化存储性能。

缓存淘汰策略

当存储空间有限的时候，就需要有策略来决定哪些数据该留下、哪些该删除。常见的淘汰策略有几种：

• LRU（最近最少使用）：这是最常用的策略，把最近最少使用的数据删掉。优点是实现简单，缺点是没有考虑数据大小，大文件可能会被误删。
• LFU（最近最不常使用）：删除使用频率最低的数据。优点是能保留热门数据，缺点是需要维护访问频率统计，有一定开销。
• 按时间过期：给每个数据设置一个过期时间，过期就删除。这种策略适合处理那些时效性强的数据，比如新闻缓存、临时分享链接之类的。

实际应用中，这几种策略往往会组合使用。比如可以先用LRU淘汰旧数据，当空间仍然紧张时，再用LFU淘汰冷门数据。另外，对于大文件可以设置更高的淘汰优先级，因为删掉一个大文件能释放更多空间。

读写性能优化

读写性能优化可以从几个方面入手。首先是IO方式的选择。传统的同步IO在读写大文件时会阻塞线程，影响响应速度。对于音视频这种大文件，建议使用异步IO或者内存映射的方式来处理。

然后是缓存机制。对于经常读取的数据，可以在内存里做一个缓存，这样下次再读的时候就直接从内存取，不用访问磁盘。缓存的大小要根据设备内存情况动态调整，在低端设备上要更保守一些。

还有就是预读取。对于视频播放这类场景，可以预测用户下一步可能看哪个片段，提前把数据读到缓存里。这样用户拖动进度条的时候就不用等待加载了。当然预读取也要有度，过度预读取会浪费带宽和存储空间。

数据库选型

如果需要存储结构化的元数据，选对数据库也很重要。目前移动端常用的数据库有几个选择：

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数据库类型	适用场景	优缺点
SQLite	结构化数据存储，查询需求复杂	成熟稳定，功能强，但写入性能一般
Realm	需要高性能读写的场景	速度快，API友好，但社区版功能有限
LevelDB/RocksDB	键值存储，频繁写入	写入性能极佳，但查询功能弱
MMKV	轻量键值存储	性能好，mmap实现，但不支持复杂查询

对于音视频元数据存储这种场景，SQLite通常是够用的。但如果元数据量很大、写入很频繁，可以考虑Realm或者MMKV这样的高性能方案。如果只需要简单的键值存储，MMKV是个不错的选择，它的性能比传统的SharedPreferences好很多。

安全方案设计

数据安全是不可忽视的问题，尤其是涉及用户隐私的音视频内容。

存储加密

存储加密有两种方式：全盘加密和文件级加密。全盘加密是对整个存储目录进行加密，这种方式实现简单，但灵活性差。文件级加密是对每个文件单独加密，可以设置不同的加密策略，更灵活但实现也更复杂。

加密算法推荐使用AES-256，这是目前安全性比较高的对称加密算法。密钥的管理是个难点，通常的做法是用用户设备相关的特征作为密钥的一部分，比如设备ID、用户密码等，这样即使密钥被提取出来，在其他设备上也无法解密。

另外要注意加密带来的性能开销。对于音视频这种大文件，建议采用分块加密的方式，每次只加解密用户当前需要的部分，而不是一次性加解密整个文件。这样可以减少内存占用和等待时间。

访问控制

除了加密，访问控制也很重要。要防止其他应用读取你的存储数据。在Android上，可以通过设置文件的访问权限来控制，比如用MODE_PRIVATE模式创建文件。在iOS上，沙盒机制天然提供了一定的隔离保护，但还是要小心处理剪贴板、URL Scheme等数据泄露渠道。

还有一些细节需要注意。比如在屏幕上展示敏感信息的时候，要考虑录屏和截屏的风险；在内存中处理敏感数据时，使用完要及时清零，不要让数据长时间留在内存里。

平台适配要点

不同平台在存储方面有不同的特性和限制，适配的时候要特别注意。

Android平台

Android存储机制经历了好几次大的变化。在Android 10之前，应用可以自由访问外部存储；在Android 10及之后，Google引入了Scoped Storage，限制应用访问外部存储。Android 11又进一步收紧了政策。如果你的SDK要支持低版本的Android，可能需要做兼容性处理。

另外，Android的存储空间碎片化问题也比较严重。不同厂商、不同机型的存储性能差异很大，有些低端机型的IO性能可能只有高端机型的几分之一。在设计存储方案的时候要对这种情况有预期，做好降级策略。

iOS平台

iOS的沙盒机制比较严格，每个应用都只能访问自己的目录。虽然这限制了灵活性，但也减少了安全风险。iOS的存储管理相比Android要简单一些，因为设备型号少，测试工作量也相对小一些。

iOS有一个需要注意的点是iCloud备份。如果用户开启了iCloud备份，存在应用Documents目录下的数据会被自动上传到云端。这本身是好事，但如果你的数据比较敏感，可能需要排除某些文件不上传，或者对敏感数据进行额外加密。

实践中的经验教训

最后聊一些在实践中总结的经验教训吧，这些都是踩坑换来的。

第一，存储空间监控要做在前面。不要等用户手机存储空间告警了才去清理，那样会很被动。应该实时监控可用空间，当低于某个阈值的时候就主动清理不重要的缓存。很多用户反馈应用卡顿，其实不是因为应用本身有问题，而是因为存储空间不足导致系统性能下降。

第二，迁移方案要提前准备好。应用升级的时候有时候会涉及到存储格式的变更，比如从旧版本升级到新版本时，旧的存储结构可能不兼容了。如果没做好迁移，用户升级后数据就丢失了，这会严重影响用户信任度。建议在产品迭代中把存储迁移作为必测项。

第三，日志记录要完善。存储相关的问题往往很难复现，因为涉及到用户特定的使用习惯和数据。如果日志记录不完善，出了问题根本找不到原因。建议在关键路径上增加日志，比如文件创建、删除、读取失败等情况，这样可以帮助快速定位问题。

第四，测试要覆盖边界条件。存储相关的bug往往出现在边界条件下，比如存储空间刚用完的时候、文件路径特别长的时候、并发访问的时候等等。测试用例要覆盖这些场景，不要只测正常情况。

小结一下

好了，聊了这么多关于音视频SDK本地化存储的内容。其实核心观点就是几个：空间管理要动态、性能优化要全面、安全防护要分级、平台适配要细致。这些都是实践中总结出来的经验，希望能给正在做这方面工作的同学一些参考。

存储方案的设计不是一蹴而就的，需要在产品的迭代中不断优化。用户的设备在变化，系统版本在更新，使用场景也在演变。好的存储方案要能适应这些变化，持续给用户提供稳定的体验。这篇文章提到的一些方法和思路，不一定适合所有场景，大家可以根据自己的实际情况做调整。

如果在这个过程中遇到什么问题，也可以和声网的技术支持团队交流，他们在这块有比较丰富的实践经验。好了，今天就先聊到这里，希望对大家有帮助。