2.3　数据模型

如果说存储引擎相当于存储系统的发动机，那么，数据模型就是存储系统的外壳。存储系统的数据模型主要包括三类：文件、关系以及随着NoSQL技术流行起来的键值模型。传统的文件系统和关系数据库系统分别采用文件和关系模型。关系模型描述能力强，产业链完整，是存储系统的业界标准。然而，随着应用在可扩展性、高并发以及性能上提出越来越高的要求，大而全的关系数据库有时显得力不从心，因此，产生了一些新的数据模型，比如键值模型，关系弱化的表格模型，等等。

2.3.1　文件模型

文件系统以目录树的形式组织文件，以类UNIX操作系统为例，根目录为/，包含/usr、/bin、/home等子目录，每个子目录又包含其他子目录或者文件。文件系统的操作涉及目录以及文件，例如，打开/关闭文件、读写文件、遍历目录、设置文件属性等。POSIX（Portable Operating System Interface）是应用程序访问文件系统的API标准，它定义了文件系统存储接口及操作集。POSIX主要接口如下所示。

●Open/close：打开/关闭一个文件，获取文件描述符；

●Read/write：读取一个文件或者往文件中写入数据；

●Opendir/closedir：打开或者关闭一个目录；

●Readdir：遍历目录。

POSIX标准不仅定义了文件操作接口，而且还定义了读写操作语义。例如，POSIX标准要求读写并发时能够保证操作的原子性，即读操作要么读到所有结果，要么什么也读不到；另外，要求读操作能够读到之前所有写操作的结果。POSIX标准适合单机文件系统，在分布式文件系统中，出于性能考虑，一般不会完全遵守这个标准。NFS（Network File System）文件系统允许客户端缓存文件数据，多个客户端并发修改同一个文件时可能出现不一致的情况。举个例子，NFS客户端A和B需要同时修改NFS服务器的某个文件，每个客户端都在本地缓存了文件的副本，A修改后先提交，B后提交，那么，即使A和B修改的是文件的不同位置，也会出现B的修改覆盖A的情况。

对象模型与文件模型比较类似，用于存储图片、视频、文档等二进制数据块，典型的系统包括Amazon Simple Storage（S3），Taobao File System（TFS）。这些系统弱化了目录树的概念，Amazon S3只支持一级目录，不支持子目录，Taobao TFS甚至不支持目录结构。与文件模型不同的是，对象模型要求对象一次性写入到系统，只能删除整个对象，不允许修改其中某个部分。