Go语言中构建可靠数据存储：实现文件持久化与原子性

file.Write(document.Data) // 数据写入文件缓冲区
if err := file.Sync(); err != nil { // 强制将缓冲区数据写入磁盘
    return "", err
}

package main

import (
    "crypto/sha256"
    "encoding/hex"
    "fmt"
    "io/ioutil"
    "os"
    "path/filepath"
)

// Document 结构体，模拟文档数据和文件路径信息
type Document struct {
    Data      []byte
    HashValue string // 预先计算或在Save方法中计算
    BaseDir   string
}

// FileDirectory 返回文档存储的目录路径
// 采用类似Git的spoolDir格式，使用哈希值的前几位作为目录结构
func (d Document) FileDirectory() string {
    if len(d.HashValue) < 4 {
        return filepath.Join(d.BaseDir, "misc") // 哈希值不足时使用默认目录
    }
    return filepath.Join(d.BaseDir, d.HashValue[0:2], d.HashValue[2:4])
}

// TmpFile 返回临时文件的完整路径
func (d Document) TmpFile() string {
    return filepath.Join(d.FileDirectory(), d.HashValue+".tmp")
}

// File 返回最终文件的完整路径
func (d Document) File() string {
    return filepath.Join(d.FileDirectory(), d.HashValue)
}

// Hash 计算文档数据的SHA256哈希值
func (d Document) Hash() string {
    hasher := sha256.New()
    hasher.Write(d.Data)
    return hex.EncodeToString(hasher.Sum(nil))
}

// Save 方法：实现可靠的数据持久化
func (d Document) Save() (hash string, err error) {
    // 1. 确保目标目录存在，并设置合适的权限
    // 0700 表示目录所有者可读、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
    // os.O_EXCL 确保文件不存在时才创建，避免覆盖；0600 为文件所有者读写权限
    tmpFilePath := d.TmpFile()
    file, err := os.OpenFile(tmpFilePath, os.O_RDWR|os.O_CREATE|os.O_EXCL, 0600)
    if err != nil {
        return "", fmt.Errorf("创建临时文件失败: %w", err)
    }

    // 使用defer确保文件句柄最终被关闭。
    // 如果在关闭时发生错误，且当前函数没有其他错误，则更新函数的错误返回值。
    defer func() {
        if closeErr := file.Close(); closeErr != nil && err == nil {
            err = fmt.Errorf("关闭文件失败: %w", closeErr)
        }
    }()

    // 3. 将数据写入临时文件
    if _, writeErr := file.Write(d.Data); writeErr != nil {
        os.Remove(tmpFilePath) // 写入失败，尝试清理临时文件
        return "", fmt.Errorf("写入数据到临时文件失败: %w", writeErr)
    }

    // 4. 强制将数据同步到物理存储
    if syncErr := file.Sync(); syncErr != nil {
        os.Remove(tmpFilePath) // 同步失败，尝试清理临时文件
        return "", fmt.Errorf("同步文件到磁盘失败: %w", syncErr)
    }

    // 5. 原子性重命名临时文件为最终文件
    finalFilePath := d.File()
    if renameErr := os.Rename(tmpFilePath, finalFilePath); renameErr != nil {
        // 重命名失败时，必须清理临时文件，以防留下不完整的垃圾文件
        os.Remove(tmpFilePath) // 忽略清理错误，但生产环境建议记录日志