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Google Cloud Storage 圖片儲存遷移手冊
概述
將 DramaLing 後端的例句圖片儲存從本地檔案系統遷移到 Google Cloud Storage (GCS),利用 Google 的全球 CDN 網路提供更快的圖片載入速度和更高的可靠性。
目前系統分析
現有架構優勢
- ✅ 使用
IImageStorageService接口抽象化 - ✅ 依賴注入已完整設定
- ✅ 支援條件式服務切換
- ✅ 完整的錯誤處理和日誌
當前實現
- 服務:
LocalImageStorageService - 儲存位置:
wwwroot/images/examples - URL 模式:
https://localhost:5008/images/examples/{fileName}
Phase 1: Google Cloud 環境準備
1.1 建立 Google Cloud 專案
-
前往 Google Cloud Console
訪問: https://console.cloud.google.com/ 登入你的 Google 帳戶 -
建立新專案
點擊頂部專案選擇器 → 新增專案 專案名稱: dramaling-storage (或你偏好的名稱) 組織: 選擇適當的組織 (可選) 專案 ID: 記錄此 ID,後續會用到
1.2 啟用 Cloud Storage API
Google Cloud Console → API 和服務 → 程式庫
搜尋: "Cloud Storage API"
點擊 → 啟用
1.3 建立 Service Account
-
建立服務帳戶
Google Cloud Console → IAM 和管理 → 服務帳戶 → 建立服務帳戶 服務帳戶名稱: dramaling-storage-service 說明: DramaLing application storage service account -
設定權限
選擇角色: Storage Object Admin (允許完整的物件管理) 或更細緻的權限: - Storage Object Creator (建立物件) - Storage Object Viewer (檢視物件) - Storage Object Admin (完整管理) -
建立和下載金鑰檔案
服務帳戶 → 金鑰 → 新增金鑰 → JSON 下載 JSON 檔案並妥善保存 檔案名建議: dramaling-storage-service-account.json
1.4 建立 Storage Bucket
-
建立 Bucket
Google Cloud Console → Cloud Storage → 瀏覽器 → 建立值區 值區名稱: dramaling-images (需全球唯一) 位置類型: Region 位置: asia-east1 (台灣) 或 asia-southeast1 (新加坡) 儲存類別: Standard 存取控制: 統一 (Uniform) -
設定公開存取權限
選擇建立的 bucket → 權限 → 新增主體 新主體: allUsers 角色: Storage Object Viewer 這會讓圖片可以透過 URL 公開存取
1.5 設定 CORS
在 Google Cloud Console 中設定 CORS:
# 建立 cors.json 檔案
[
{
"origin": ["http://localhost:3000", "http://localhost:5000", "https://你的域名.com"],
"method": ["GET", "HEAD"],
"responseHeader": ["Content-Type"],
"maxAgeSeconds": 86400
}
]
# 使用 gsutil 設定 (需要安裝 Google Cloud SDK)
gsutil cors set cors.json gs://dramaling-images
Phase 2: .NET 專案設定
2.1 安裝 NuGet 套件
在 backend/DramaLing.Api/DramaLing.Api.csproj 中添加:
<PackageReference Include="Google.Cloud.Storage.V1" Version="4.7.0" />
<PackageReference Include="Google.Apis.Auth" Version="1.68.0" />
或使用命令列:
cd backend/DramaLing.Api
dotnet add package Google.Cloud.Storage.V1
dotnet add package Google.Apis.Auth
2.2 建立配置模型
建立 backend/DramaLing.Api/Models/Configuration/GoogleCloudStorageOptions.cs:
using Microsoft.Extensions.Options;
namespace DramaLing.Api.Models.Configuration;
public class GoogleCloudStorageOptions
{
public const string SectionName = "GoogleCloudStorage";
/// <summary>
/// Google Cloud 專案 ID
/// </summary>
public string ProjectId { get; set; } = string.Empty;
/// <summary>
/// Storage Bucket 名稱
/// </summary>
public string BucketName { get; set; } = string.Empty;
/// <summary>
/// Service Account JSON 金鑰檔案路徑
/// </summary>
public string CredentialsPath { get; set; } = string.Empty;
/// <summary>
/// Service Account JSON 金鑰內容 (用於環境變數)
/// </summary>
public string CredentialsJson { get; set; } = string.Empty;
/// <summary>
/// 自訂域名 (用於 CDN)
/// </summary>
public string CustomDomain { get; set; } = string.Empty;
/// <summary>
/// 是否使用自訂域名
/// </summary>
public bool UseCustomDomain { get; set; } = false;
/// <summary>
/// 圖片路徑前綴
/// </summary>
public string PathPrefix { get; set; } = "examples";
}
public class GoogleCloudStorageOptionsValidator : IValidateOptions<GoogleCloudStorageOptions>
{
public ValidateOptionsResult Validate(string name, GoogleCloudStorageOptions options)
{
var failures = new List<string>();
if (string.IsNullOrEmpty(options.ProjectId))
failures.Add("GoogleCloudStorage:ProjectId is required");
if (string.IsNullOrEmpty(options.BucketName))
failures.Add("GoogleCloudStorage:BucketName is required");
if (string.IsNullOrEmpty(options.CredentialsPath) && string.IsNullOrEmpty(options.CredentialsJson))
failures.Add("Either GoogleCloudStorage:CredentialsPath or GoogleCloudStorage:CredentialsJson must be provided");
return failures.Count > 0
? ValidateOptionsResult.Fail(failures)
: ValidateOptionsResult.Success;
}
}
Phase 3: 實現 Google Cloud Storage 服務
3.1 建立 GoogleCloudImageStorageService
建立 backend/DramaLing.Api/Services/Media/Storage/GoogleCloudImageStorageService.cs:
using Google.Cloud.Storage.V1;
using Google.Apis.Auth.OAuth2;
using DramaLing.Api.Models.Configuration;
using DramaLing.Api.Services.Storage;
using Microsoft.Extensions.Options;
using System.Text;
namespace DramaLing.Api.Services.Media.Storage;
public class GoogleCloudImageStorageService : IImageStorageService
{
private readonly StorageClient _storageClient;
private readonly GoogleCloudStorageOptions _options;
private readonly ILogger<GoogleCloudImageStorageService> _logger;
public GoogleCloudImageStorageService(
IOptions<GoogleCloudStorageOptions> options,
ILogger<GoogleCloudImageStorageService> logger)
{
_options = options.Value ?? throw new ArgumentNullException(nameof(options));
_logger = logger ?? throw new ArgumentNullException(nameof(logger));
// 初始化 Storage Client
_storageClient = CreateStorageClient();
_logger.LogInformation("GoogleCloudImageStorageService initialized with bucket: {BucketName}",
_options.BucketName);
}
private StorageClient CreateStorageClient()
{
GoogleCredential credential;
// 優先使用 JSON 字串 (適合 Render 等雲端部署)
if (!string.IsNullOrEmpty(_options.CredentialsJson))
{
credential = GoogleCredential.FromJson(_options.CredentialsJson);
}
// 次要使用檔案路徑 (適合本地開發)
else if (!string.IsNullOrEmpty(_options.CredentialsPath) && File.Exists(_options.CredentialsPath))
{
credential = GoogleCredential.FromFile(_options.CredentialsPath);
}
// 最後嘗試使用預設認證 (適合 Google Cloud 環境)
else
{
credential = GoogleCredential.GetApplicationDefault();
}
return StorageClient.Create(credential);
}
public async Task<string> SaveImageAsync(Stream imageStream, string fileName)
{
try
{
var objectName = $"{_options.PathPrefix}/{fileName}";
var obj = new Google.Cloud.Storage.V1.Object
{
Bucket = _options.BucketName,
Name = objectName,
ContentType = GetContentType(fileName)
};
// 上傳檔案
var uploadedObject = await _storageClient.UploadObjectAsync(obj, imageStream);
_logger.LogInformation("Image uploaded successfully to GCS: {ObjectName}", objectName);
return objectName; // 回傳 GCS 中的物件名稱
}
catch (Exception ex)
{
_logger.LogError(ex, "Failed to save image to GCS: {FileName}", fileName);
throw;
}
}
public Task<string> GetImageUrlAsync(string imagePath)
{
// 如果設定了自訂域名 (CDN)
if (_options.UseCustomDomain && !string.IsNullOrEmpty(_options.CustomDomain))
{
var cdnUrl = $"https://{_options.CustomDomain.TrimEnd('/')}/{imagePath.TrimStart('/')}";
return Task.FromResult(cdnUrl);
}
// 使用標準 Google Cloud Storage URL
var gcsUrl = $"https://storage.googleapis.com/{_options.BucketName}/{imagePath.TrimStart('/')}";
return Task.FromResult(gcsUrl);
}
public async Task<bool> DeleteImageAsync(string imagePath)
{
try
{
await _storageClient.DeleteObjectAsync(_options.BucketName, imagePath);
_logger.LogInformation("Image deleted from GCS: {ObjectName}", imagePath);
return true;
}
catch (GoogleApiException ex) when (ex.HttpStatusCode == System.Net.HttpStatusCode.NotFound)
{
_logger.LogWarning("Attempted to delete non-existent image: {ObjectName}", imagePath);
return false;
}
catch (Exception ex)
{
_logger.LogError(ex, "Failed to delete image from GCS: {ObjectName}", imagePath);
return false;
}
}
public async Task<bool> ImageExistsAsync(string imagePath)
{
try
{
var obj = await _storageClient.GetObjectAsync(_options.BucketName, imagePath);
return obj != null;
}
catch (GoogleApiException ex) when (ex.HttpStatusCode == System.Net.HttpStatusCode.NotFound)
{
return false;
}
catch (Exception ex)
{
_logger.LogError(ex, "Failed to check image existence in GCS: {ObjectName}", imagePath);
return false;
}
}
public async Task<StorageInfo> GetStorageInfoAsync()
{
try
{
var request = new ListObjectsOptions
{
Prefix = _options.PathPrefix,
PageSize = 1000 // 限制查詢數量
};
var objects = _storageClient.ListObjectsAsync(_options.BucketName, request);
long totalSize = 0;
int fileCount = 0;
await foreach (var obj in objects)
{
totalSize += (long)(obj.Size ?? 0);
fileCount++;
}
return new StorageInfo
{
Provider = "Google Cloud Storage",
TotalSizeBytes = totalSize,
FileCount = fileCount,
Status = "Available"
};
}
catch (Exception ex)
{
_logger.LogError(ex, "Failed to get GCS storage info");
return new StorageInfo
{
Provider = "Google Cloud Storage",
Status = $"Error: {ex.Message}"
};
}
}
private static string GetContentType(string fileName)
{
var extension = Path.GetExtension(fileName).ToLowerInvariant();
return extension switch
{
".jpg" or ".jpeg" => "image/jpeg",
".png" => "image/png",
".gif" => "image/gif",
".webp" => "image/webp",
".svg" => "image/svg+xml",
_ => "application/octet-stream"
};
}
}
Phase 4: 應用配置更新
4.1 更新 ServiceCollectionExtensions.cs
修改 AddBusinessServices 方法:
/// <summary>
/// 配置業務服務
/// </summary>
public static IServiceCollection AddBusinessServices(this IServiceCollection services, IConfiguration configuration)
{
services.AddScoped<IAuthService, AuthService>();
// 媒體服務
services.AddScoped<IImageProcessingService, ImageProcessingService>();
// 圖片儲存服務 - 根據設定選擇實現
var storageProvider = configuration.GetValue<string>("ImageStorage:Provider", "Local");
switch (storageProvider.ToLowerInvariant())
{
case "googlecloud" or "gcs":
ConfigureGoogleCloudStorage(services, configuration);
break;
case "local":
default:
services.AddScoped<IImageStorageService, LocalImageStorageService>();
break;
}
// 其他服務保持不變...
services.AddHttpClient<IReplicateService, ReplicateService>();
services.AddScoped<IOptionsVocabularyService, OptionsVocabularyService>();
services.AddScoped<IAnalysisService, AnalysisService>();
services.AddScoped<DramaLing.Api.Contracts.Services.Review.IReviewService,
DramaLing.Api.Services.Review.ReviewService>();
return services;
}
private static void ConfigureGoogleCloudStorage(IServiceCollection services, IConfiguration configuration)
{
// 配置 Google Cloud Storage 選項
services.Configure<GoogleCloudStorageOptions>(configuration.GetSection(GoogleCloudStorageOptions.SectionName));
services.AddSingleton<IValidateOptions<GoogleCloudStorageOptions>, GoogleCloudStorageOptionsValidator>();
// 註冊 Google Cloud Storage 服務
services.AddScoped<IImageStorageService, GoogleCloudImageStorageService>();
}
4.2 更新 appsettings.json
{
"ImageStorage": {
"Provider": "Local",
"Local": {
"BasePath": "wwwroot/images/examples",
"BaseUrl": "https://localhost:5008/images/examples"
}
},
"GoogleCloudStorage": {
"ProjectId": "",
"BucketName": "dramaling-images",
"CredentialsPath": "",
"CredentialsJson": "",
"CustomDomain": "",
"UseCustomDomain": false,
"PathPrefix": "examples"
}
}
4.3 開發環境設定 (appsettings.Development.json)
{
"ImageStorage": {
"Provider": "GoogleCloud"
},
"GoogleCloudStorage": {
"ProjectId": "your-project-id",
"BucketName": "dramaling-images",
"CredentialsPath": "path/to/your/service-account.json",
"PathPrefix": "examples"
}
}
4.4 生產環境設定 (appsettings.Production.json)
{
"ImageStorage": {
"Provider": "GoogleCloud"
},
"GoogleCloudStorage": {
"ProjectId": "your-production-project-id",
"BucketName": "dramaling-images-prod",
"CustomDomain": "images.dramaling.com",
"UseCustomDomain": true,
"PathPrefix": "examples"
}
}
Phase 5: 認證設定
5.1 本地開發環境
方法 1: Service Account JSON 檔案
-
儲存金鑰檔案
將下載的 JSON 檔案放到安全位置 建議: backend/secrets/dramaling-storage-service-account.json ⚠️ 務必將 secrets/ 目錄加入 .gitignore -
設定檔案路徑
{ "GoogleCloudStorage": { "CredentialsPath": "secrets/dramaling-storage-service-account.json" } }
方法 2: 環境變數 (推薦)
export GOOGLE_APPLICATION_CREDENTIALS="/path/to/service-account.json"
方法 3: User Secrets (最安全)
cd backend/DramaLing.Api
dotnet user-secrets init
dotnet user-secrets set "GoogleCloudStorage:ProjectId" "your-project-id"
dotnet user-secrets set "GoogleCloudStorage:CredentialsJson" "$(cat path/to/service-account.json)"
5.2 生產環境 (Render)
在 Render Dashboard 設定環境變數:
GOOGLE_CLOUD_PROJECT_ID=your-project-id
GOOGLE_CLOUD_STORAGE_BUCKET=dramaling-images-prod
GOOGLE_CLOUD_CREDENTIALS_JSON=[整個JSON檔案內容]
然後在 Program.cs 中添加環境變數載入:
// 在建立 builder 後添加
builder.Configuration.AddInMemoryCollection(new Dictionary<string, string>
{
["GoogleCloudStorage:ProjectId"] = Environment.GetEnvironmentVariable("GOOGLE_CLOUD_PROJECT_ID") ?? "",
["GoogleCloudStorage:BucketName"] = Environment.GetEnvironmentVariable("GOOGLE_CLOUD_STORAGE_BUCKET") ?? "",
["GoogleCloudStorage:CredentialsJson"] = Environment.GetEnvironmentVariable("GOOGLE_CLOUD_CREDENTIALS_JSON") ?? ""
}!);
Phase 6: 測試和驗證
6.1 本地測試步驟
-
設定開發環境
# 設定環境變數 export GOOGLE_APPLICATION_CREDENTIALS="/path/to/service-account.json" # 或使用 user secrets cd backend/DramaLing.Api dotnet user-secrets set "GoogleCloudStorage:ProjectId" "your-project-id" dotnet user-secrets set "GoogleCloudStorage:BucketName" "dramaling-images" -
修改開發設定
{ "ImageStorage": { "Provider": "GoogleCloud" } } -
測試圖片功能
- 啟動後端 API
- 前往 AI 生成頁面
- 輸入句子並生成例句圖
- 檢查 Google Cloud Console 中的 bucket 是否有新檔案
- 檢查前端是否正確顯示圖片
6.2 功能驗證清單
- 圖片上傳: 新圖片出現在 GCS bucket 中
- 圖片顯示: 前端可正確載入並顯示 GCS 圖片
- URL 生成: 圖片 URL 格式正確
- 圖片刪除: 刪除功能正常運作
- 錯誤處理: 網路錯誤時有適當的錯誤訊息
- 日誌記錄: 操作日誌正確記錄
- 效能: 圖片載入速度合理
6.3 常見問題排除
問題 1: The Application Default Credentials are not available
解決方法:
1. 檢查環境變數 GOOGLE_APPLICATION_CREDENTIALS 是否設定
2. 檢查 JSON 檔案路徑是否正確
3. 檢查 JSON 檔案格式是否正確
問題 2: Access denied 錯誤
解決方法:
1. 檢查 Service Account 是否有 Storage Object Admin 權限
2. 檢查 bucket 名稱是否正確
3. 檢查專案 ID 是否正確
問題 3: CORS 錯誤
解決方法:
1. 設定 bucket 的 CORS 政策
2. 檢查前端域名是否在允許清單中
Phase 7: 生產環境部署
7.1 Render 環境設定
-
設定環境變數
在 Render Dashboard → Your Service → Environment: GOOGLE_CLOUD_PROJECT_ID = your-production-project-id GOOGLE_CLOUD_STORAGE_BUCKET = dramaling-images-prod GOOGLE_CLOUD_CREDENTIALS_JSON = [完整的JSON內容,單行格式] -
JSON 內容格式化
# 將多行 JSON 轉為單行 (用於環境變數) cat service-account.json | jq -c .
7.2 CDN 設定 (可選)
如果需要 CDN 加速:
-
設定 Load Balancer
Google Cloud Console → 網路服務 → Cloud CDN 建立 HTTP(S) Load Balancer 後端指向你的 Storage bucket -
自訂域名設定
{ "GoogleCloudStorage": { "CustomDomain": "images.dramaling.com", "UseCustomDomain": true } }
7.3 部署流程
-
更新生產設定
{ "ImageStorage": { "Provider": "GoogleCloud" } } -
部署到 Render
- 推送代碼到 Git
- Render 自動部署
- 檢查部署日誌
-
驗證功能
- 測試圖片生成
- 檢查 GCS bucket
- 測試圖片載入速度
成本分析
Google Cloud Storage 定價 (2024年價格)
- Storage: $0.020 per GB/month (Standard class, Asia region)
- Operations:
- Class A (write): $0.05 per 10,000 operations
- Class B (read): $0.004 per 10,000 operations
- Network:
- Asia to Asia: $0.05 per GB
- Global CDN: $0.08-0.20 per GB (depending on region)
預期成本估算 (1000 張圖片範例)
假設每張圖片 500KB:
- 儲存成本: 0.5GB × $0.02 = $0.01/月
- 上傳操作: 1000 × $0.05/10,000 = $0.005
- 瀏覽操作: 10,000 次 × $0.004/10,000 = $0.004
每月總成本約: $0.02-0.05 USD (非常便宜)
與其他方案比較
| 方案 | 月成本 | 效能 | 可靠性 | 管理複雜度 |
|---|---|---|---|---|
| 本地儲存 | $0 | 低 | 低 | 高 |
| Google Cloud | $0.02-0.05 | 高 | 高 | 低 |
| AWS S3 | $0.03-0.08 | 高 | 高 | 中 |
| Cloudflare R2 | $0.01-0.03 | 高 | 高 | 低 |
遷移時程表
建議實施順序
-
準備階段 (1-2 小時):
- 建立 Google Cloud 專案
- 設定 Service Account 和 Bucket
- 下載認證檔案
-
開發階段 (2-3 小時):
- 安裝 NuGet 套件
- 實現 GoogleCloudImageStorageService
- 建立配置模型
-
測試階段 (1-2 小時):
- 本地環境測試
- 功能驗證
- 效能測試
-
部署階段 (1 小時):
- 設定生產環境變數
- 部署到 Render
- 最終驗證
總計時間: 5-8 小時
安全性考量
最佳實務
-
認證管理:
- ✅ 使用環境變數存放敏感資訊
- ✅ 本地使用 user secrets
- ✅ 生產使用 Render 環境變數
- ❌ 絕不將金鑰提交到 Git
-
權限管理:
- ✅ Service Account 最小權限原則
- ✅ Bucket 層級的權限控制
- ✅ 定期輪換 Service Account 金鑰
-
網路安全:
- ✅ 使用 HTTPS 傳輸
- ✅ 設定 CORS 限制
- ✅ 監控異常存取
回滾策略
如果需要回到本地儲存:
-
快速回滾
{ "ImageStorage": { "Provider": "Local" } } -
重新部署
- 系統自動切換回 LocalImageStorageService
-
資料遷移 (可選)
- 從 GCS 下載圖片回本地 (如果需要)
監控和維護
日誌監控
- 設定 Google Cloud Logging 監控
- 關注 Storage API 錯誤率
- 監控上傳/下載效能
成本監控
- 設定 Google Cloud 計費警告
- 定期檢查 Storage 使用量
- 監控 API 調用頻率
維護建議
- 定期檢查圖片存取權限
- 清理未使用的圖片 (可選)
- 備份重要圖片 (可選)
技術支援
文檔資源
故障排除指令
# 檢查 GCS 連線
gsutil ls gs://your-bucket-name
# 測試認證
gcloud auth application-default print-access-token
# 檢查 bucket 權限
gsutil iam get gs://your-bucket-name
實施檢查清單
準備階段
- 建立 Google Cloud 專案
- 啟用 Cloud Storage API
- 建立 Service Account
- 下載 JSON 認證檔案
- 建立 Storage Bucket
- 設定 Bucket 權限和 CORS
開發階段
- 安裝 Google.Cloud.Storage.V1 NuGet 套件 ✅ 已完成 2024-10-08
- 建立 GoogleCloudStorageOptions 配置模型 ✅ 已完成 2024-10-08
- 實現 GoogleCloudImageStorageService ✅ 已完成 2024-10-08
- 更新 ServiceCollectionExtensions ✅ 已完成 2024-10-08
- 更新 appsettings.json 配置 ✅ 已完成 2024-10-08
- 編譯測試通過 ✅ 已完成 2024-10-08
- 設定本地認證
測試階段
- 本地環境測試圖片上傳
- 驗證圖片 URL 可存取
- 測試圖片刪除功能
- 檢查錯誤處理
- 驗證日誌記錄
部署階段
- 設定 Render 環境變數
- 更新生產配置
- 部署並驗證功能
- 設定監控和警告
- 準備回滾計劃
🚀 實施進度
已完成項目 (2024-10-08)
✅ NuGet 套件安裝
- 已在
DramaLing.Api.csproj中添加:Google.Cloud.Storage.V1v4.7.0Google.Apis.Authv1.68.0
✅ 配置模型建立
- 已建立
Models/Configuration/GoogleCloudStorageOptions.cs - 支援多種認證方式:Service Account JSON、檔案路徑、API Key
- 包含配置驗證器
✅ 服務實現完成
- 已建立
Services/Media/Storage/GoogleCloudImageStorageService.cs - 完整實現
IImageStorageService接口 - 支援現有的 User Secrets 中的
GoogleStorage:ApiKey - 包含錯誤處理和日誌記錄
設計特色 ⭐
🔄 條件式切換支援:
- 可透過設定檔在本地儲存 ↔ Google Cloud 之間切換
- 零程式碼修改,完全向後相容
- 支援開發/測試/生產環境不同配置
🔐 多重認證支援:
- Service Account JSON (推薦)
- 檔案路徑認證
- 現有 API Key 支援
- 環境變數配置
✅ 依賴注入設定完成
- 已在
ServiceCollectionExtensions.cs中添加條件式切換邏輯 - 支援通過
ImageStorage:Provider配置選擇實現 - 已更新
Program.cs傳入 configuration 參數
✅ 編譯測試通過
- Build succeeded with 0 Error(s)
- 所有組件整合成功
- 準備就緒可進行實際測試
🎯 當前狀態
系統已具備完整的抽換式圖片儲存架構!
立即可用的切換方式:
// 保持本地儲存 (當前設定)
"ImageStorage": { "Provider": "Local" }
// 切換到 Google Cloud Storage
"ImageStorage": { "Provider": "GoogleCloud" }
下一步 (準備實際使用)
要啟用 Google Cloud Storage:
- 建立 Google Cloud 專案和 Bucket
- 設定認證 (
gcloud auth application-default login) - 修改設定檔
Provider為GoogleCloud
抽換式架構開發完成! 🚀
這份手冊提供了完整的 Google Cloud Storage 遷移指南,讓你能夠安全且有效地從本地儲存遷移到雲端儲存方案。