基于文件语义实现S3接口语义的注意事项

本文标题中提到的文件语义，指的是POSIX规范。
S3指的是AWS提供的对象存储服务以及相关接口。为方便描述，下文中以对象语义替代S3接口语义。
文件语义和对象语义存在比较多的差异。

对象语义不支持文件语义的部分特性，比如：

• 目录的操作，创建、删除、修改名称。
• 文件的部分操作，追加写、随机写、修改名称等。
• 文件的元数据，比如：
  • 时间字段，即crtime/ctime/mtime/atime。
  • 用户和组，即uid/gid。
  • 权限，即UGO和ACL。
  • 文件的扩展属性。
  • 硬链接。
  • 软链接。
  • 锁。

文件语义不支持对象语义的部分特性，比如：

• Etag，文件语义中没有定义相关信息。
• 生命周期管理。
• 桶策略。
• 多版本。
• 对象的元数据，即：
  • 系统元数据，即标准HTTP头部。
  • 用户自定义元数据，即命名为x-amz-meta-*的HTTP头部。
  • 对象tagging，即命名为x-amz-tagging的HTTP头部。

部分存在差异的语义，比如：

• WORM，文件语义和对象语义的实现，由于前述差异，具体实现和保护范围可能存在一定的差异。
• 文件的创建。依据对象语义，保存对象的操作是一个原子行为，包含数据、元数据一并写入，要么成功、要么失败，只要上传对象的接口返回了成功，即表示对象创建成功。而依据文件语义，保存文件的操作，涉及打开、写入数据、写入元数据、关闭文件等操作，并不是原子行为，写入数据的过程中可能会被中断，但由于文件打开成功，因此会出现数据不一致的现象。
• 目录，对象语义对目录的支持非常有限，而文件语义则提供了丰富的API。

对象语义中，使用对象来表示客户的数据，在存储和管理对象时，放弃了目录的概念，所有的对象均以展平的形式存储，在使用文件语义实现对象语义时，需要对目录做特殊的处理。
在文件语义中，/有特殊含义，表示目录的分隔符，因此一般不允许在目录名或者文件名中使用。
而AWS S3定义的规范中，/是普通字符，允许在对象名中使用。

做个实验，登录Linux环境的控制台，执行如下命令，输出如下：

$ ll a.py
-rw-r--r-- 1 jackie docker 138 3月  29 21:47 a.py
$ mkdir a.py
mkdir: cannot create directory ‘a.py’: File exists
$ mkdir a.py/
mkdir: cannot create directory ‘a.py/’: File exists

依据对象语义，a.py和a.py/是不同的对象，但在文件语义下，a.py存在，则阻塞目录a.py的创建操作。

依据文件语义，删除目录即类似rm -rf /path/to/delete时，目录和目录下的所有的文件、目录均会被删除。
考虑到本操作并不是一个原子操作，因此使用文件语义实现对象语义的删除操作时，会有比较多的注意事项。

思考点

• 删除目录时，目录下的对象，需要一并删除。假如对象数量比较多时，则删除操作将比较耗时。
• 目录下假如存在未合并的多段对象，是否一并删除。
• 目录下假如仅有一个对象，使用对象语义的删除接口，将该对象删除时，目录是否需要被删除。
• 先上传目录，上传一个对象至该目录下，使用对象语义的删除接口，将该对象删除时，目录是否需要被删除。
• 手工上传的目录，在列举对象时，是否作为一个对象在列举结果中出现。
• 如前所述，文件主义并不支持对象主义的Etag，因此在实现上传对象的操作时，需要计算并保留Etag值。
  • 保存对象的数据的操作，计算MD5值的操作，二者需要保持进度一致，避免MD5值计算结果不正确，或者耗时过久，影响上传操作的性能。
  • Etag保存的位置。
• 对象元数据的保存位置，依据语义，需要和数据一起保存。
  • 元数据保存的位置。
  • 操作的原子性。
• 对象语义写入对象时，文件的元数据，应当如何填值。如前述，不支持的元数据，如下：
  • 时间字段，即crtime/ctime/mtime/atime。
  • 用户和组，即uid/gid。
  • 权限，即UGO和ACL。