Penyimpanan terbatas

Penyimpanan terbatas membatasi akses aplikasi ke penyimpanan eksternal. Di Android 11 atau yang lebih tinggi, aplikasi yang menargetkan API 30 atau yang lebih tinggi harus menggunakan penyimpanan terbatas. Sebelumnya di Android 10, aplikasi dapat memilih tidak menggunakan penyimpanan terbatas.

Pembatasan akses aplikasi

Tujuan penyimpanan terbatas adalah untuk melindungi privasi data aplikasi dan pengguna. Hal ini mencakup perlindungan informasi pengguna (seperti metadata foto), mencegah aplikasi mengubah atau menghapus file pengguna tanpa izin yang jelas, dan melindungi dokumen pengguna yang sensitif yang didownload ke folder Download atau folder lainnya.

Aplikasi yang menggunakan penyimpanan terbatas dapat memiliki tingkat akses berikut (akses sebenarnya bergantung pada penerapan).

  • Akses baca dan tulis ke file mereka sendiri tanpa izin
  • Akses baca ke file media aplikasi lain dengan izin READ_EXTERNAL_STORAGE
  • Akses Tulis ke file media aplikasi lain hanya diizinkan dengan izin langsung pengguna (pengecualian diberikan kepada Galeri Sistem dan aplikasi yang memenuhi syarat untuk akses Semua File)
  • Tidak ada akses baca atau tulis ke direktori data aplikasi eksternal aplikasi lain

Menggunakan penyimpanan terbatas dengan FUSE

Android 11 atau yang lebih tinggi mendukung Filesystem in Userspace (FUSE), yang memungkinkan modul MediaProvider memeriksa operasi file di ruang pengguna dan membatasi akses ke file berdasarkan kebijakan untuk mengizinkan, menolak, atau mengedit akses. Aplikasi dalam penyimpanan terbatas yang menggunakan FUSE mendapatkan fitur privasi penyimpanan terbatas dan kemampuan untuk mengakses file menggunakan jalur file langsung (memastikan API File berfungsi di aplikasi).

Android 10 menerapkan aturan penyimpanan terbatas pada akses file oleh MediaProvider, tetapi tidak untuk akses jalur file langsung (misalnya, menggunakan File API dan NDK API) karena upaya yang diperlukan dalam mencegat panggilan kernel. Akibatnya, aplikasi dalam penyimpanan terbatas tidak dapat mengakses file menggunakan jalur file langsung. Pembatasan ini memengaruhi kemampuan developer aplikasi untuk beradaptasi karena memerlukan perubahan kode yang signifikan untuk menulis ulang akses File API ke MediaProvider API.

FUSE dan SDCardFS

Dukungan Android 11 untuk FUSE tidak terkait dengan penghentian penggunaan SDCardFS, tetapi memberikan alternatif untuk Media Store bagi perangkat yang sebelumnya menggunakan SDCardFS. Perangkat:

  • Meluncurkan dengan Android 11 atau yang lebih tinggi menggunakan kernel 5.4 atau yang lebih tinggi tidak dapat menggunakan SDCardFS.
  • Mengupgrade ke Android 11 atau yang lebih tinggi dapat menghosting FUSE di atas SDCardFS untuk mencegat operasi file dan memenuhi tujuan privasi.

Penyesuaian performa FUSE

Android sebelumnya mendukung FUSE di Android 7 atau yang lebih rendah, yang mana penyimpanan eksternal dipasang sebagai FUSE. Karena masalah performa dan kebuntuan dengan penerapan FUSE tersebut, Android 8 memperkenalkan SDCardFS. Android 11 memperkenalkan kembali dukungan untuk FUSE menggunakan implementasi libfuse yang lebih baik dan lebih teruji yang dapat disesuaikan untuk mengatasi masalah performa di Android 7 atau yang lebih lama.

Penyesuaian FUSE mencakup penyesuaian berikut:

  • Melewati FUSE untuk direktori Android/data dan Android/obb guna meningkatkan performa aplikasi game yang mengandalkan direktori ini.
  • Pengoptimalan (seperti menyesuaikan rasio baca-depan dan kotor sistem file FUSE) untuk menjaga performa baca dan pemutaran media yang lancar.
  • Menggunakan cache tulis balik FUSE.
  • Meng-cache izin untuk mengurangi IPC ke server sistem.
  • Pengoptimalan untuk aplikasi dengan akses Semua File untuk mempercepat operasi massal.

Penyesuaian di atas dapat menghasilkan performa yang sebanding antara perangkat FUSE dan non-FUSE. Misalnya, pengujian Pixel 2 yang dioptimalkan menggunakan FUSE dan Pixel 2 menggunakan Media Store menemukan performa operasi baca berurutan yang sebanding (misalnya, pemutaran video) antara akses jalur file dan Media Store. Namun, penulisan berurutan sedikit lebih buruk dengan FUSE, dan pembacaan serta penulisan acak bisa hingga dua kali lebih lambat.

Pengukuran performa dapat berubah dari perangkat ke perangkat dan di antara kasus penggunaan tertentu. Karena API MediaProvider memberikan performa yang paling konsisten, developer aplikasi yang mengkhawatirkan performa harus menggunakan API MediaProvider untuk aplikasi mereka.

Memitigasi dampak performa FUSE

Dampak performa FUSE hanya terbatas pada pengguna berat file yang disimpan di penyimpanan bersama eksternal. Penyimpanan pribadi eksternal (yang mencakup direktori android/data dan android/obb) dilewati oleh FUSE, sedangkan penyimpanan internal (seperti /data/data, tempat banyak aplikasi menyimpan data agar tetap dienkripsi dan aman) tidak di-mount FUSE.

  • Aplikasi yang merupakan pengguna ringan penyimpanan eksternal bersama sering berinteraksi dengan sejumlah kecil file (biasanya kurang dari 100 file). Aplikasi ini diuntungkan dari pengoptimalan yang ada pada operasi baca dan tulis umum dan tidak akan mengalami dampak performa terkait FUSE di Android 11.

  • Aplikasi yang banyak menggunakan penyimpanan eksternal bersama biasanya melakukan operasi file massal, seperti mencantumkan atau menghapus direktori dengan 1.000 file, atau membuat atau menghapus direktori dengan satu juta file di sistem file. Operasi file massal mungkin terpengaruh oleh FUSE di Android 11, tetapi jika aplikasi tersebut memenuhi syarat untuk izin MANAGE_EXTERNAL_STORAGE, aplikasi tersebut akan mendapatkan manfaat dari pengoptimalan performa yang disertakan dalam update Oktober 2020.

Untuk menghindari overhead performa FUSE, aplikasi dapat menyimpan data di penyimpanan pribadi eksternal atau menggunakan API massal di class ContentProvider untuk melewati FUSE dan mendapatkan jalur yang dioptimalkan untuk performa. Selain itu, update MediaProvider pada Oktober 2020 mencakup pengoptimalan performa untuk pengelola file dan aplikasi serupa (seperti pencadangan/pemulihan, antivirus) yang memiliki izin MANAGE_EXTERNAL_STORAGE.

Privasi lebih penting daripada performa

Di perangkat yang telah dioptimalkan untuk FUSE, sebagian besar perjalanan penting pengguna memiliki performa yang sama antara Android 10 dan Android 11. Namun, saat menguji tolok ukur melalui serangkaian operasi file, Android 11 mungkin berperforma lebih buruk daripada Android 10. Untuk pola akses file yang berperforma lebih buruk di Android 11 (misalnya, pembacaan atau penulisan acak), sebaiknya gunakan API MediaProvider untuk memberi aplikasi mode akses non-FUSE, yang merupakan opsi terbaik dan berperforma konsisten.

Update MediaProvider dan FUSE

Perilaku komponen sistem MediaProvider berbeda di antara rilis Android.

  • Di Android 10 dan yang lebih rendah, SDCardFS adalah sistem file dan MediaProvider menyediakan antarmuka ke koleksi file (misalnya, gambar, video, file musik, dll.). Saat membuat file menggunakan File API, aplikasi dapat meminta MediaProvider untuk memindai file dan mencatatnya dalam database.

  • Di Android 11 atau yang lebih baru, SDCardFS tidak digunakan lagi dan MediaProvider menjadi handler sistem file (untuk FUSE) untuk penyimpanan eksternal, sehingga membuat sistem file di penyimpanan eksternal dan database MediaProvider konsisten. Sebagai handler ruang pengguna untuk sistem file FUSE, MediaProvider dapat mencegat panggilan kernel dan memastikan operasi file aman untuk privasi.

Di Android 11 dan yang lebih tinggi, MediaProvider juga merupakan komponen sistem modular (modul Mainline) yang dapat diupdate di luar rilis Android. Artinya, masalah performa, privasi, atau keamanan yang ditemukan di MediaProvider dapat diperbaiki dan dikirimkan melalui jaringan nirkabel dari Google Play Store atau mekanisme lain yang disediakan partner. Apa pun dalam cakupan yang diharapkan dari handler FUSE juga dapat diupdate, sehingga memungkinkan update untuk memperbaiki regresi dan bug performa FUSE.