前言
Firebase Cloud Storage 是一個強大的工具，能夠幫助開發者儲存和管理大型文件，並且提供穩定、安全的文件訪問方式。除了基本的文件上傳與下載功能，Cloud Storage 還可以與 Firebase Authentication 結合來實現用戶權限管理，並通過自動化處理來優化存儲和傳輸性能。在這篇文章中，我們將解釋如何使用 Firebase Cloud Storage 來管理大型文件和用戶生成內容 (UGC)，以及如何實現圖片和影片的自動壓縮與轉碼，以達到優化存儲成本與下載速度的效果。

1. 使用 Cloud Storage 與 Firebase Authentication 結合
Firebase Cloud Storage 支持與 Firebase Authentication 結合，讓文件上傳與下載可以根據用戶身份進行權限控制。這可以確保文件只有經過授權的用戶才能訪問，以提高安全性。

1.1 設置存儲規則
要限制不同用戶的文件訪問權限，首先，需要配置 Cloud Storage 的安全規則。這些規則決定了誰能夠上傳、下載、讀取和寫入存儲中的文件。常見的設置包括僅允許登錄的用戶上傳或下載文件，或者根據用戶的 UID 為不同的文件夾設置專屬的訪問權限。

範例：允許已登錄的用戶讀寫文件

service firebase.storage {
  match /b/{bucket}/o {
    match /{allPaths=**} {
      allow read, write: if request.auth != null;
    }
  }
}

這條規則表示，只有已通過 Firebase Authentication 登錄的用戶才能讀取和寫入 Cloud Storage 中的文件。

1.2 設置基於用戶的文件夾存取規則
如果你希望不同的用戶只能訪問他們自己的文件，可以將每個用戶的文件存儲在以其 UID 命名的文件夾中，並且僅允許用戶訪問自己對應的文件夾。

範例：限制用戶只能訪問自己的文件

service firebase.storage {
  match /b/{bucket}/o {
    match /users/{userId}/{allPaths=**} {
      allow read, write: if request.auth != null && request.auth.uid == userId;
    }
  }
}

這條規則確保只有用戶能夠讀取和寫入位於 /users/{userId}/ 目錄下的文件。

1.3 與 Firebase Authentication 的集成
在應用程式中，可以使用 Firebase Authentication 進行用戶身份驗證，並根據驗證結果控制文件的上傳與下載。

範例：使用 JavaScript 進行文件上傳

var storageRef = firebase.storage().ref();
var user = firebase.auth().currentUser;

if (user) {
  var userFolderRef = storageRef.child('users/' + user.uid + '/profilePicture.jpg');
  
  // 假設有一個檔案 input 元素供用戶上傳文件
  var file = document.getElementById('fileInput').files[0];

  userFolderRef.put(file).then(function(snapshot) {
    console.log('File uploaded successfully');
  });
}

2. 自動化圖片壓縮與轉碼
當處理用戶生成內容 (UGC) 尤其是圖片和影片時，直接存儲原始文件可能會浪費大量的存儲空間並影響下載速度。因此，對圖片和影片進行壓縮和轉碼是一個常見的優化策略。Firebase 提供了與 Cloud Functions 的結合，可以自動化處理文件的壓縮和轉碼，以減少存儲需求和提升性能。

2.1 使用 Cloud Functions 處理圖片壓縮
Cloud Functions 可以監聽 Cloud Storage 上的文件上傳事件，並在文件上傳後觸發自動壓縮或轉碼操作。這樣可以確保每次上傳的圖片都會被壓縮成適合的格式與大小，以節省存儲空間。

步驟：

1.安裝必要的庫 首先，需要在 Cloud Functions 中安裝 sharp 這個圖像處理庫來進行圖片壓縮與格式轉換。
npm install sharp

2.編寫 Cloud Function 當有新圖片上傳時，該 Cloud Function 會自動壓縮圖片並將結果存回 Cloud Storage。

const functions = require('firebase-functions');
const admin = require('firebase-admin');
const sharp = require('sharp');
const path = require('path');
const os = require('os');
const fs = require('fs');

admin.initializeApp();

exports.compressImage = functions.storage.object().onFinalize(async (object) => {
  const bucket = admin.storage().bucket(object.bucket);
  const filePath = object.name;
  const fileName = path.basename(filePath);
  const tempFilePath = path.join(os.tmpdir(), fileName);
  const compressedFilePath = path.join(os.tmpdir(), `compressed-${fileName}`);

  // 下載文件到臨時目錄
  await bucket.file(filePath).download({destination: tempFilePath});

  // 壓縮圖片
  await sharp(tempFilePath)
    .resize(800) // 調整圖片大小
    .toFile(compressedFilePath);

  // 上傳壓縮後的圖片
  await bucket.upload(compressedFilePath, {
    destination: `compressed/${fileName}`
  });

  // 刪除臨時文件
  fs.unlinkSync(tempFilePath);
  fs.unlinkSync(compressedFilePath);

  console.log('Image compressed and uploaded successfully');
});

2.2 影片轉碼處理
影片的轉碼處理與圖片的壓縮類似，不過處理影片時，我們可以使用 FFmpeg 這類工具來轉換影片格式和降低分辨率。FFmpeg 可以被安裝在 Cloud Functions 中，並在每次上傳影片後自動觸發轉碼操作。

步驟：

1.安裝 FFmpeg 你可以使用預編譯的 FFmpeg 套件或者手動安裝 FFmpeg，並在 Cloud Function 中調用該工具進行影片轉碼。

2.使用 Cloud Functions 進行影片轉碼

const { exec } = require('child_process');
const ffmpegPath = '/path/to/ffmpeg'; // 確保 FFmpeg 安裝在可訪問的位置

exports.transcodeVideo = functions.storage.object().onFinalize(async (object) => {
  const filePath = object.name;
  const fileName = path.basename(filePath);
  const tempFilePath = path.join(os.tmpdir(), fileName);
  const outputFilePath = path.join(os.tmpdir(), `transcoded-${fileName}.mp4`);

  // 下載原始影片
  await bucket.file(filePath).download({destination: tempFilePath});

  // 使用 FFmpeg 進行轉碼
  await new Promise((resolve, reject) => {
    exec(`${ffmpegPath} -i ${tempFilePath} -vcodec libx264 ${outputFilePath}`, (error, stdout, stderr) => {
      if (error) {
        reject(error);
      } else {
        resolve(stdout);
      }
    });
  });

  // 上傳轉碼後的影片
  await bucket.upload(outputFilePath, {
    destination: `transcoded/${fileName}.mp4`
  });

  // 刪除臨時文件
  fs.unlinkSync(tempFilePath);
  fs.unlinkSync(outputFilePath);

  console.log('Video transcoded and uploaded successfully');
});

3. 優化存儲成本與下載速度
3.1 設置存儲類別
Firebase Cloud Storage 提供了不同的存儲類型，包括標準存儲、近線存儲 (Nearline Storage) 和冷存儲 (Coldline Storage)。這些存儲類型的成本和存取速度不同，適用於不同的數據存儲需求。

• 標準存儲：適合頻繁存取的文件，如用戶上傳的圖片、文件。
• 近線存儲：適合不常存取但需要快速恢復的文件，成本比標準存儲低。
• 冷存儲：適合長期不存取的文件，存取次數極低，但需要長期保留的數據。
• 範例：自動將較舊的文件移動到近線或冷存儲。透過編寫 Cloud Function，定期將不常存取的文件從標準存儲移動到成本更低的近線或冷存儲中來存儲成本。

3.2 使用 CDN 提升下載速度
通過將 Cloud Storage 與 CDN (內容分發網絡) 結合，能夠提高文件的下載速度。Firebase Hosting 內建支援 Google 的 CDN 網路，將文件快取到全球的節點，減少用戶下載文件的延遲。

設置範例：啟用 Firebase Hosting 的 CDN

• 在 Firebase Hosting 中啟用 public 目錄並上傳文件。
• 設置 firebase.json 配置文件，將存儲的靜態文件與 Firebase Hosting 的 CDN 相集成。

總結
Firebase Cloud Storage 提供了強大的文件管理功能。透過與 Firebase Authentication 的結合，我們可以根據用戶權限控制文件的上傳與訪問。另外，如果透過 Cloud Functions，自動化處理圖片壓縮與影片轉碼不僅能節省存儲成本，還能提高用戶體驗。最後，利用不同的存儲類別和 CDN 來進一步優化存儲和傳輸性能，讓應用在處理用戶生成內容 (UGC) 時更加高效。

如果有任何疑問，歡迎在留言區討論！