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[Abp vNext 源码分析] - 23. 二进制大对象系统(BLOB)

一、简介

ABP vNext 在 v 2.9.x 版本当中添加了 BLOB 系统，主要用于存储大型二进制文件。ABP 抽象了一套通用的 BLOB 体系，开发人员在存储或读取二进制文件时，可以忽略具体实现，直接使用 IBlobContainer 或 IBlobContainer<T> 进行操作。官方的 BLOB Provider 实现有 Azure、AWS、FileSystem(文件系统存储)、Database(数据库存储)、阿里云 OSS，你也可以自己继承 BlobProviderBase 来实现其他的 Provider。

BLOB 常用于各类二进制文件存储和管理，基本就是对云服务的 OSS 进行了抽象，在使用当中也会有 Bucket 和 Object Key 的概念，在 BLOB 里面对应的就是 ContainerName 和 BlobName。

关于 BLOB 的官方使用指南，可以参考 https://docs.abp.io/en/abp/latest/Blob-Storing，本文的阅读前提是建立在你已经阅读过该指南，并有一定的使用经验。

二、源码分析

2.1 模块分析

看一个 ABP 的库项目，首先从他的 Module 入手，对应的 BLOB 核心库的 Module 就是 AbpBlobStoringModule 类，在其内部，只进行了两个操作，注入了 IBlobContainer 与 IBlobContainer<> 的实现。

public override void ConfigureServices(ServiceConfigurationContext context)
{
    context.Services.AddTransient(
        typeof(IBlobContainer<>),
        typeof(BlobContainer<>)
    );

    context.Services.AddTransient(
        typeof(IBlobContainer),
        serviceProvider => serviceProvider
            .GetRequiredService<IBlobContainer<DefaultContainer>>()
    );
}

从上述代码可以看出来，IBlobContainer 的默认实现还是基于 BlobContainer<T> 的。那么为啥会有个泛型的 Container，从简介中可以看到 OSS 里面对应的 Bucket 其实就是一个 IBlobContainer。假如你会针对某云的多个 Bucket 进行操作，那么就需要类型化的 BlobContainer 了。

在这里可以看到，IBlobContainer 的实现是一个工厂方法，这一点在后面会进行解释。

2.2 BLOB 容器

2.2.1 容器的定义

每个容器就是一个 OSS 的 Bucket，开发人员在对 BLOB 进行操作时，会注入 IBlobContainer/IBlobContainer<T>，通过接口提供的 5 种方法进行操作，这五个方法分别是 保存对象、删除对象、判断对象是否存在、获取对象、获取对象(不存在返回 NULL)。

public interface IBlobContainer
{
    // 保存对象
    Task SaveAsync(
        string name,
        Stream stream,
        bool overrideExisting = false,
        CancellationToken cancellationToken = default
    );

    // 删除对象
    Task<bool> DeleteAsync(
        string name,
        CancellationToken cancellationToken = default
    );

    // 判断对象是否存在
    Task<bool> ExistsAsync(
        string name,
        CancellationToken cancellationToken = default
    );

    // 获取对象
    Task<Stream> GetAsync(
        string name,
        CancellationToken cancellationToken = default
    );

    // 获取对象(不存在返回 NULL)
    Task<Stream> GetOrNullAsync(
        string name,
        CancellationToken cancellationToken = default
    );

    //TODO: Create shortcut extension methods: GetAsArraryAsync, GetAsStringAsync(encoding) (and null versions)
}

泛型的 BLOB 容器也是集成自该接口，内部没有任何特殊的方法。

public interface IBlobContainer<TContainer> : IBlobContainer
    where TContainer: class
{

}

2.2.2 容器的实现

容器的两种实现都存放在 BlobContainer.cs 文件当中，标注容器实现内部都会有一个 ContainerName，用于标识不同的容器，并且和其他的组件作为 关联键 进行绑定。每个容器都会关联 BlobContainerConfiguration、IBlobProvider 两个组件，它们分别提供了容器的配置信息和容器的具体实现 Provider，在容器构造的时候根据 ContainerName 分别进行初始化。

public class BlobContainer : IBlobContainer
{
    protected string ContainerName { get; }

    protected BlobContainerConfiguration Configuration { get; }

    protected IBlobProvider Provider { get; }

    protected ICurrentTenant CurrentTenant { get; }

    protected ICancellationTokenProvider CancellationTokenProvider { get; }

    protected IServiceProvider ServiceProvider { get; }

    // ... 其他代码。
}

可以看到这里还注入了 ICurrentTenant，注入该对象的主要作用是用来处理多租户的情况，如果当前容器启用了多租户，那么会手动 Change()。下面以 SaveAsync() 方法为例。

public virtual async Task SaveAsync(
    string name,
    Stream stream,
    bool overrideExisting = false,
    CancellationToken cancellationToken = default)
{
    // 变更当前租户信息，当启用了多租户时，会使用当前租户进行变更。
    using (CurrentTenant.Change(GetTenantIdOrNull()))
    {
        // 根据 ContainerName 取得对应的标准化容器名称和对象名称。
        var (normalizedContainerName, normalizedBlobName) = NormalizeNaming(ContainerName, name);

        // 使用 ContainerName 匹配的 Provider 存储对象数据。
        await Provider.SaveAsync(
            new BlobProviderSaveArgs(
                normalizedContainerName,
                Configuration,
                normalizedBlobName,
                stream,
                overrideExisting,
                CancellationTokenProvider.FallbackToProvider(cancellationToken)
            )
        );
    }
}

这里有两个地方需要单独分析，第一个是 NormalizeNaming() 的作用，第二个是 BlobProviderSaveArgs 对象。

2.2.3.1 名称标准化对象

IBlobNamingNormalizer(BLOB 名称标准化对象)，主要用于将一个字符串进行标准化处理，防止 Provider 无法处理这种名称。各大 OSS 都对容器的名称或对象的名称有命名要求，比如必须全部小写，不能有哪些特殊符号等等。

protected virtual (string, string) NormalizeNaming(string containerName,  string blobName)
{
    // 从当前的配置信息中获取对应的标准化器，如果不存在任何标准化工具对象，则直接返回原始名称。
    if (!Configuration.NamingNormalizers.Any())
    {
        return (containerName, blobName);
    }

    using (var scope = ServiceProvider.CreateScope())
    {
        // 获取所有的标准化器，并依次进行名称的标准化处理。
        foreach (var normalizerType in Configuration.NamingNormalizers)
        {
            var normalizer = scope.ServiceProvider
                .GetRequiredService(normalizerType)
                .As<IBlobNamingNormalizer>();

            containerName = normalizer.NormalizeContainerName(containerName);
            blobName = normalizer.NormalizeBlobName(blobName);
        }

        return (containerName, blobName);
    }
}
2.2.3.2 BLOB 上下文

在 BLOB 里面，ABP 分别为每个操作都定义了一个 ***Args 对象，它就是一个上下文对象，用于在整个调用周期中传递参数。

2.2.3.3 BLOB 配置信息

每个 BLOB 容器都会有一个 BlobContainerConfiguration 用于存储配置信息，它主要有以下几个重要的属性。

public class BlobContainerConfiguration
{
    // 当前 BLOB 容器对应的 Provider 类型。
    public Type ProviderType { get; set; }

    // 当前 BLOB 容器是否启用了多租户。
    public bool IsMultiTenant { get; set; } = true;

    // 当前 BLOB 容器的名称标准化对象。
    public ITypeList<IBlobNamingNormalizer> NamingNormalizers { get; }

    // 当前 BLOB 容器的属性。
    [NotNull] private readonly Dictionary<string, object> _properties;

    // 当尝试获取某些配置属性，但是不存在时，会从这个 Configuration 拿取数据。
    [CanBeNull] private readonly BlobContainerConfiguration _fallbackConfiguration;

    public BlobContainerConfiguration(BlobContainerConfiguration fallbackConfiguration = null)
    {
        NamingNormalizers = new TypeList<IBlobNamingNormalizer>();
        _fallbackConfiguration = fallbackConfiguration;
        _properties = new Dictionary<string, object>();
    }

    [CanBeNull]
    public T GetConfigurationOrDefault<T>(string name, T defaultValue = default)
    {
        return (T) GetConfigurationOrNull(name, defaultValue);
    }

    [CanBeNull]
    public object GetConfigurationOrNull(string name, object defaultValue = null)
    {
        return _properties.GetOrDefault(name) ??
                _fallbackConfiguration?.GetConfigurationOrNull(name, defaultValue) ??
                defaultValue;
    }

    // ... 其他代码。
}

在后续各种 Provider 里面定义的配置项，本质上就是对 _properties 字典进行操作。

2.2.3 容器的构造与初始化

BLOB 容器并不是通过 IoC 容器直接解析构造的，而是通过 IBlobContainerFactory 工厂进行创建，与容器相关的配置对象和 BLOB Provider 也是在这个时候进行构造赋值。

public class BlobContainerFactory : IBlobContainerFactory, ITransientDependency
{
    protected IBlobProviderSelector ProviderSelector { get; }

    protected IBlobContainerConfigurationProvider ConfigurationProvider { get; }

    protected ICurrentTenant CurrentTenant { get; }

    protected ICancellationTokenProvider CancellationTokenProvider { get; }

    protected IServiceProvider ServiceProvider { get; }

    public BlobContainerFactory(
        IBlobContainerConfigurationProvider configurationProvider,
        ICurrentTenant currentTenant,
        ICancellationTokenProvider cancellationTokenProvider,
        IBlobProviderSelector providerSelector,
        IServiceProvider serviceProvider)
    {
        ConfigurationProvider = configurationProvider;
        CurrentTenant = currentTenant;
        CancellationTokenProvider = cancellationTokenProvider;
        ProviderSelector = providerSelector;
        ServiceProvider = serviceProvider;
    }

    public virtual IBlobContainer Create(string name)
    {
        // 根据容器的名称，获取对应的配置。
        var configuration = ConfigurationProvider.Get(name);

        // 构造一个新的容器对象。
        return new BlobContainer(
            name,
            configuration,
            // 一样的是根据容器名称，获得匹配的 Provider 类型。
            ProviderSelector.Get(name),
            CurrentTenant,
            CancellationTokenProvider,
            ServiceProvider
        );
    }
}

那么这个工厂方法是在什么时候调用的呢？跳转到工厂方法的实现，发现会被一个静态扩展方法所调用，重要的是这个方法是一个泛型方法，这样就与开头的类型化 BLOB 容器相对应了。

public static class BlobContainerFactoryExtensions
{
    public static IBlobContainer Create<TContainer>(
        this IBlobContainerFactory blobContainerFactory
    )
    {
        // 通过 GetContainerName 方法获取容器的名字。
        return blobContainerFactory.Create(
            BlobContainerNameAttribute.GetContainerName<TContainer>()
        );
    }
}

GetContainerName() 方法也很简单，如果容器类型没有指定 BlobContainerNameAttribute 特性，那么就会默认使用类型的 FullName 作为名称。

public static string GetContainerName(Type type)
{
    var nameAttribute = type.GetCustomAttribute<BlobContainerNameAttribute>();

    if (nameAttribute == null)
    {
        return type.FullName;
    }

    return nameAttribute.GetName(type);
}

最后的最后，看一下这个类型化的 BLOB 容器。

public class BlobContainer<TContainer> : IBlobContainer<TContainer>
    where TContainer : class
{
    private readonly IBlobContainer _container;

    public BlobContainer(IBlobContainerFactory blobContainerFactory)
    {
        _container = blobContainerFactory.Create<TContainer>();
    }

    // ... 其他代码。
}

对应的是模块初始化的工厂方法：

context.Services.AddTransient(
    typeof(IBlobContainer),
    serviceProvider => serviceProvider
        .GetRequiredService<IBlobContainer<DefaultContainer>>()

这里的 DefaultContainer 就指定了该特性，所以本质上一个 IBlobContainer 就是一个类型化的容器，它的泛型参数是 DefaultContainer。

[BlobContainerName(Name)]
public class DefaultContainer
{
    public const string Name = "default";
}
2.2.3.1 BLOB 的配置提供者

BLOB 容器工厂使用 IBlobContainerConfigurationProvider 来匹配对应容器的配置信息，实现比较简单，直接注入了 AbpBlobStoringOptions 并尝试从它的 BlobContainerConfigurations 中获取配置对象。

public class DefaultBlobContainerConfigurationProvider : IBlobContainerConfigurationProvider, ITransientDependency
{
    protected AbpBlobStoringOptions Options { get; }

    public DefaultBlobContainerConfigurationProvider(IOptions<AbpBlobStoringOptions> options)
    {
        Options = options.Value;
    }

    public virtual BlobContainerConfiguration Get(string name)
    {
        return Options.Containers.GetConfiguration(name);
    }
}

这里的 BlobContainerConfigurations 对象，核心就是一个键值对，键就是 BLOB 容器的名称，值就是容器对应的配置对象。

public class BlobContainerConfigurations
{
    private BlobContainerConfiguration Default => GetConfiguration<DefaultContainer>();

    private readonly Dictionary<string, BlobContainerConfiguration> _containers;

    public BlobContainerConfigurations()
    {
        _containers = new Dictionary<string, BlobContainerConfiguration>
        {
            // 添加默认的 BLOB 容器。
            [BlobContainerNameAttribute.GetContainerName<DefaultContainer>()] = new BlobContainerConfiguration()
        };
    }

    // ... 其他代码

    public BlobContainerConfigurations Configure(
        [NotNull] string name,
        [NotNull] Action<BlobContainerConfiguration> configureAction)
    {
        Check.NotNullOrWhiteSpace(name, nameof(name));
        Check.NotNull(configureAction, nameof(configureAction));

        configureAction(
            _containers.GetOrAdd(
                name,
                () => new BlobContainerConfiguration(Default)
            )
        );

        return this;
    }

    public BlobContainerConfigurations ConfigureAll(Action<string, BlobContainerConfiguration> configureAction)
    {
        foreach (var container in _containers)
        {
            configureAction(container.Key, container.Value);
        }

        return this;
    }

    // ... 其他代码
}

在使用过程中，我们在模块里面调用的 Configure() 方法，就会在字典添加一个新的 Item，并为其赋值。而 ConfigureAll() 就是遍历这个字典，为每个 BLOB 容器调用委托，以便进行配置。

2.2.3.2 BLOB 的 Provider 选择器

在构造 BLOB 容器的时候，BLOB 容器工厂通过 IBlobProviderSelector 来选择对应的 BLOB Provider，具体选择哪一个是根据 BlobContainerConfiguration 里面的 ProviderType 决定的。

public virtual IBlobProvider Get([NotNull] string containerName)
{
    Check.NotNull(containerName, nameof(containerName));

    // 获得当前 BLOB 容器对应的配置信息。
    var configuration = ConfigurationProvider.Get(containerName);

    if (!BlobProviders.Any())
    {
        throw new AbpException("No BLOB Storage provider was registered! At least one provider must be registered to be able to use the Blog Storing System.");
    }

    foreach (var provider in BlobProviders)
    {
        // 通过配置信息匹配对应的 Provider。
        if (ProxyHelper.GetUnProxiedType(provider).IsAssignableTo(configuration.ProviderType))
        {
            return provider;
        }
    }

    throw new AbpException(
        $"Could not find the BLOB Storage provider with the type ({configuration.ProviderType.AssemblyQualifiedName}) configured for the container {containerName} and no default provider was set."
    );
}

上面的 BlobProviders 其实就是直接从 IoC 解析的 IEnumerable<IBlobProvider> 对象，我还找了半天是哪个地方进行赋值的。当 ABP 框架自动之后，会自动将已经实现的 BLOB Provider 注入到 IoC 容器中，如果某个容器在使用时指定了对应的配置参数，则会匹配对应的 BLOB Provider。

2.3 Provider 的实现

2.3.1 File System

文件系统作为 BLOB 的最简化实现，本质就是通过文件夹进行租户隔离动作，所有操作都会将数据持久化到硬盘上。核心代码就一个文件 FileSystemBlobProvider，在这个文件内部定义了具体的执行逻辑，我们这里大概看一下 SaveAsyn() 的实现。

public override async Task SaveAsync(BlobProviderSaveArgs args)
{
    var filePath = FilePathCalculator.Calculate(args);

    if (!args.OverrideExisting && await ExistsAsync(filePath))
    {
        throw new BlobAlreadyExistsException($"Saving BLOB '{args.BlobName}' does already exists in the container '{args.ContainerName}'! Set {nameof(args.OverrideExisting)} if it should be overwritten.");
    }

    DirectoryHelper.CreateIfNotExists(Path.GetDirectoryName(filePath));

    var fileMode = args.OverrideExisting
        ? FileMode.Create
        : FileMode.CreateNew;

    await Policy.Handle<IOException>()
        .WaitAndRetryAsync(2, retryCount => TimeSpan.FromSeconds(retryCount))
        .ExecuteAsync(async () =>
        {
            using (var fileStream = File.Open(filePath, fileMode, FileAccess.Write))
            {
                await args.BlobStream.CopyToAsync(
                    fileStream,
                    args.CancellationToken
                );

                await fileStream.FlushAsync();
            }
        });
}

很简单，通过 FilePathCalculator 计算出来文件的具体路径，然后结合配置参数来判断文件是否存在，以及是否进入后续操作。通过 Polly 提供的重试机制来创建文件。

2.3.2 DataBase

数据库 Provider 是利用数据库的 BLOB 类型，将这些大型对象存储到数据库当中，不太建议这样操作。这里不再进行详细介绍，基本大同小异。

2.3.3 各类 OSS (腾讯云为例)

OSS 作为云厂商的标配，基本概念和操作都与 ABP 的 BLOB 相匹配，集成起来也还是比较简单，就是将各个 OSS 的 SDK 塞进来就行。这里注意点的是，每个 BLOB Provider 都会编写一个基于 BlobContainerConfiguration 类型的静态方法，取名都叫做 UseXXX()，并在里面对具体的配置进行赋值。

public static class TencentCloudBlobContainerConfigurationExtensions
{
    public static TencentCloudBlobProviderConfiguration GetTencentCloudConfiguration(
        this BlobContainerConfiguration containerConfiguration)
    {
        return new TencentCloudBlobProviderConfiguration(containerConfiguration);
    }

    public static BlobContainerConfiguration UseTencentCloud(
        this BlobContainerConfiguration containerConfiguration,
        Action<TencentCloudBlobProviderConfiguration> tencentCloudConfigureAction)
    {
        containerConfiguration.ProviderType = typeof(TencentCloudBlobProvider);
        containerConfiguration.NamingNormalizers.TryAdd<TencentCloudBlobNamingNormalizer>();

        tencentCloudConfigureAction(new TencentCloudBlobProviderConfiguration(containerConfiguration));

        return containerConfiguration;
    }
}

可能会对这个 TencentCloudBlobProviderConfiguration 有一些好奇，其实就是个套娃，因为直接传入了 BlobContainerConfiguration 对象，里面的各种属性本质上就是对配置项的那个 Dictionary<string,object> 进行操作。

public class TencentCloudBlobProviderConfiguration
{
    public string AppId
    {
        get => _containerConfiguration.GetConfigurationOrDefault<string>(TencentCloudBlobProviderConfigurationNames.AppId);
        set => _containerConfiguration.SetConfiguration(TencentCloudBlobProviderConfigurationNames.AppId, value);
    }

    public string SecretId
    {
        get => _containerConfiguration.GetConfigurationOrDefault<string>(TencentCloudBlobProviderConfigurationNames.SecretId);
        set => _containerConfiguration.SetConfiguration(TencentCloudBlobProviderConfigurationNames.SecretId, value);
    }

    // ... 其他代码

    public TencentCloudBlobProviderConfiguration(BlobContainerConfiguration containerConfiguration)
    {
        _containerConfiguration = containerConfiguration;
    }
}

腾讯云的 BLOB Provider 仓库：https://github.com/EasyAbp/Abp.BlobStoring.TencentCloud

2.4 回顾

  1. 开发人员可以在模块的 ConfigureService() 阶段为所有容器或者特定容器指定参数。
  2. ABP vNext 框架会注入所有的 BLOB Provider，并注入默认的 IBlobContainer<DefaultContainer> 容器和其他的类型化容器实现。
  3. 当需要使用 BLOB 时，开发人员注入了 IBlobContainer 或 IBlobContainer<T>。
  4. BLOB 容器的工厂会根据容器的名称匹配对应的 BLOB Provider 和配置对象。
  5. BLOB Provider 根据 **Args 参数内部附带的配置对象，读取对应的配置信息进行自定义的操作。

三、总结

小型项目直接集成 FileSystem 即可，中大型项目可以使用各种 OSS Provider，BLOB 系统可以简化开发人员对于大量二进制文件的管理操作。最近工作相当杂乱繁忙，下半年希望有时间继续学习更新吧。

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