Go语言中构建可靠文件存储：原子性与持久性实践

package main

import (
    "fmt"
    "io/ioutil"
    "os"
    "path/filepath"
)

// Document 结构体，假设包含数据和文件路径生成逻辑
type Document struct {
    Data []byte
    Hash string // 假设这是文档内容的哈希值
}

// FileDirectory 根据哈希生成目录路径
// 采用类似Git的spoolDir格式：哈希值前两位作为父目录，后两位作为子目录
func (d Document) FileDirectory() string {
    if len(d.Hash) < 4 {
        return "data" // 默认目录或错误处理
    }
    return filepath.Join("data", d.Hash[0:2], d.Hash[2:4])
}

// TmpFile 生成临时文件路径，添加.tmp后缀
func (d Document) TmpFile() string {
    return filepath.Join(d.FileDirectory(), d.Hash+".tmp")
}

// File 生成最终文件路径
func (d Document) File() string {
    return filepath.Join(d.FileDirectory(), d.Hash)
}

// Save 方法：实现可靠的数据存储
func (d Document) Save() (hash string, err error) {
    // 1. 创建目标目录（如果不存在）
    // 0700 权限：文件所有者可读写执行，其他人无权限
    if err := os.MkdirAll(d.FileDirectory(), 0700); err != nil {
        return "", fmt.Errorf("创建目录失败: %w", err)
    }

    // 2. 创建临时文件
    tmpFilePath := d.TmpFile()
    file, err := os.Create(tmpFilePath)
    if err != nil {
        return "", fmt.Errorf("创建临时文件失败: %w", err)
    }
    defer func() {
        // 确保文件在函数退出前关闭
        if cerr := file.Close(); cerr != nil && err == nil {
            err = fmt.Errorf("关闭临时文件失败: %w", cerr)
        }
    }()

    // 3. 写入数据
    if _, err := file.Write(d.Data); err != nil {
        // 写入失败，尝试清理临时文件
        os.Remove(tmpFilePath) // 忽略删除错误，因为我们已在错误处理流程中
        return "", fmt.Errorf("写入数据到临时文件失败: %w", err)
    }

    // 4. 同步文件数据到持久存储
    if err := file.Sync(); err != nil {
        // 同步失败，尝试清理临时文件
        os.Remove(tmpFilePath)
        return "", fmt.Errorf("同步临时文件失败: %w", err)
    }

    // 5. 关闭文件
    // defer 确保了 file.Close() 会在函数返回前执行，但在这里显式关闭
    // 可以确保在 os.Rename 之前文件句柄已释放，避免潜在资源问题。
    if err := file.Close(); err != nil {
        os.Remove(tmpFilePath) // 如果关闭失败，也清理临时文件
        return "", fmt.Errorf("关闭临时文件失败: %w", err)
    }

    // 6. 原子性重命名临时文件为最终文件
    finalFilePath := d.File()
    if err := os.Rename(tmpFilePath, finalFilePath); err != nil {
        // 重命名失败，删除临时文件以避免残留
        os.Remove(tmpFilePath) // 忽略删除错误
        return "", fmt.Errorf("重命名文件失败: %w", err)
    }

    return d.Hash, nil
}

func main() {
    // 示例使用
    doc := Document{
        Data: []byte("This is some test data for a reliable store."),
        Hash: "e3b0c44298fc1c149afbf4c8996fb92427ae41e4649b934ca495991b7852b855", // 示例哈希
    }

    fmt.Printf("尝试保存文档，哈希: %s\n", doc.Hash)
    hash, err := doc.Save()
    if err != nil {
        fmt.Printf("保存文档失败: %v\n", err)
        return
    }
    fmt.Printf("文档成功保存，哈希: %s\n", hash)

    // 验证文件是否存在和内容
    finalPath := doc.File()
    content, err := ioutil.ReadFile(finalPath)
    if err != nil {
        fmt.