S3 存储

这一课你将能做到

1. 创建 S3 桶、上传下载文件，并配置生命周期规则自动归档到 Glacier
2. 说出 S3 各存储类别的区别（Standard、IA、Intelligent-Tiering、Glacier），并给出选型建议
3. 给本站配置一个用户头像/文件上传方案，用预签名 URL 实现前端直传 S3

为什么要学

S3 是 AWS 的「基石服务」，几乎是一切云上存储的起点。本站如果迁到 AWS，用户头像、课程资料、代码附件都需要一个高可用、低成本的存储方案。S3 的 99.999999999%（11 个 9）持久性让它成为对象存储的行业标杆。面试中「S3 存储类别怎么选」「怎么实现前端直传」「生命周期规则怎么配」是高频问题。

人话：S3 就是一个无限容量的网盘，但你不能把它当硬盘用。它是「对象存储」——你扔进去一个文件，它给你一个 key（文件名），你通过 HTTP API 存取。不能像本地磁盘一样改文件的一部分，只能整个覆盖。

先建立图像

S3 存储类别对比：

存储类别	检索时间	持久性	适用场景	本站建议
Standard	毫秒级	11个9	频繁访问的热数据	用户头像、最新附件
Standard-IA	毫秒级	11个9	不常访问但需快速取回	30天前的课程资料
One Zone-IA	毫秒级	11个9（单AZ）	可重建的数据	中间缓存文件
Intelligent-Tiering	毫秒级	11个9	访问模式未知	本站首选（自动分层）
Glacier Instant	毫秒级	11个9	长期归档但需即时取回	备份
Glacier Flexible	分钟-小时级	11个9	长期备份	日志归档
Glacier Deep Archive	小时级	11个9	合规存档（7-10年）	审计日志

S3 架构图：

┌─────────────┐     ┌─────────────┐     ┌─────────────┐
│   用户/前端  │────→│  预签名URL   │────→│   S3 桶     │
│             │     │(临时授权)   │     │(codenav-*) │
└─────────────┘     └─────────────┘     └──────┬──────┘
                                                │
                                        ┌───────┴───────┐
                                        │  生命周期规则  │
                                        │ 30天→IA      │
                                        │ 90天→Glacier │
                                        │ 365天→Deep   │
                                        └───────────────┘

跟着做

步骤 1：创建 S3 桶

# 创建桶（区域唯一名）
aws s3 mb s3://codenav-uploads-2024 --region ap-southeast-1

# 开启版本控制（防误删）
aws s3api put-bucket-versioning --bucket codenav-uploads-2024 --versioning-configuration Status=Enabled

# 设置默认加密（SSE-S3）
aws s3api put-bucket-encryption --bucket codenav-uploads-2024 --server-side-encryption-configuration '{"Rules":[{"ApplyServerSideEncryptionByDefault":{"SSEAlgorithm":"AES256"}}]}'

步骤 2：上传和下载文件

# 上传文件
aws s3 cp ./avatar.jpg s3://codenav-uploads-2024/avatars/user1.jpg

# 下载文件
aws s3 cp s3://codenav-uploads-2024/avatars/user1.jpg ./downloaded.jpg

# 列出桶内容
aws s3 ls s3://codenav-uploads-2024/avatars/

# 同步整个目录
aws s3 sync ./static s3://codenav-uploads-2024/static/

步骤 3：配置生命周期规则

创建 lifecycle.json：

{
  "Rules": [
    {
      "ID": "MoveToIA",
      "Status": "Enabled",
      "Filter": {"Prefix": "attachments/"},
      "Transitions": [
        {"Days": 30, "StorageClass": "STANDARD_IA"},
        {"Days": 90, "StorageClass": "GLACIER"},
        {"Days": 365, "StorageClass": "DEEP_ARCHIVE"}
      ]
    },
    {
      "ID": "DeleteOldVersions",
      "Status": "Enabled",
      "Filter": {"Prefix": ""},
      "NoncurrentVersionTransitions": [
        {"NoncurrentDays": 30, "StorageClass": "GLACIER"}
      ],
      "NoncurrentVersionExpiration": {"NoncurrentDays": 90}
    }
  ]
}

aws s3api put-bucket-lifecycle-configuration --bucket codenav-uploads-2024 --lifecycle-configuration file://lifecycle.json

步骤 4：配置 CORS 允许前端直传

aws s3api put-bucket-cors --bucket codenav-uploads-2024 --cors-configuration '{
  "CORSRules": [
    {
      "AllowedOrigins": ["https://codenav.example.com"],
      "AllowedMethods": ["GET", "PUT", "POST"],
      "AllowedHeaders": ["*"],
      "MaxAgeSeconds": 3000
    }
  ]
}'

步骤 5：生成预签名 URL（前端直传）

后端 Java 代码（Spring Boot）：

// 注入 AmazonS3 client
@Autowired
private AmazonS3 s3Client;

public String generatePresignedUrl(String fileName, String contentType) {
    Date expiration = new Date(System.currentTimeMillis() + 3600_000); // 1小时有效
    GeneratePresignedUrlRequest request = new GeneratePresignedUrlRequest("codenav-uploads-2024", "avatars/" + fileName)
            .withMethod(HttpMethod.PUT)
            .withExpiration(expiration);
    request.addRequestParameter("Content-Type", contentType);
    URL url = s3Client.generatePresignedUrl(request);
    return url.toString();
}

前端 JavaScript：

// 1. 从后端获取预签名 URL
const response = await fetch('/api/upload/presigned?fileName=avatar.jpg&contentType=image/jpeg');
const { url } = await response.json();

// 2. 直接上传到 S3（不经过后端服务器）
await fetch(url, {
  method: 'PUT',
  body: file,
  headers: { 'Content-Type': 'image/jpeg' }
});

步骤 6：用 CloudFront 加速访问

# 创建 CloudFront 分发，源站指向 S3
aws cloudfront create-distribution --origin-domain-name codenav-uploads-2024.s3.ap-southeast-1.amazonaws.com --default-root-object index.html

讲清楚要点

1. 桶名全局唯一：S3 的命名空间是全球的，不是按账号隔离。命名要加随机后缀或公司域名。
2. 版本控制：开启后删除/覆盖不会真删，会生成旧版本。配合 MFA Delete 可以防止恶意删除。但版本控制会增加存储成本，要配生命周期规则清理旧版本。
3. 预签名 URL：让客户端直接上传/下载 S3，不经过后端服务器，减轻后端压力。URL 有过期时间，过期后失效。
4. S3 一致性模型：2020 年后 S3 是强一致性的，PUT 后立即可读，覆盖写后立即可读最新版本。
5. 事件通知：S3 可以配置事件（ObjectCreated、ObjectRemoved），触发 Lambda、SQS、SNS。比如用户上传头像后自动用 Lambda 压缩。

你可能会懵的地方

• S3 和 EBS 有什么区别？ S3 是对象存储，通过 HTTP API 访问，不能挂载为文件系统。EBS 是块存储，挂载到 EC2 当硬盘用，可以格式化成 ext4/xfs。S3 便宜持久，EBS 高性能但贵。

• S3 能当数据库用吗？ 不能。S3 没有查询能力，只能按 key 取整个对象。要查询得配合 Athena（Serverless SQL）或把元数据存 DynamoDB。

• S3 的文件夹是什么？ S3 没有真正的文件夹，key 里的 / 只是前缀。avatars/user1.jpg 的 key 就是完整字符串，AWS 控制台为了展示才显示成文件夹。

• 怎么限制 S3 桶只能被特定 VPC 访问？ 用 VPC Endpoint（Gateway Endpoint for S3），让流量走 AWS 内网，不经过互联网。再配合桶策略限制 aws:SourceVpce。

• S3 静态网站托管和 CloudFront 有什么区别？ S3 静态网站托管是 HTTP 服务，不支持 HTTPS（自定义域名）。CloudFront 是 CDN，支持 HTTPS、自定义域名、缓存、边缘计算。生产环境用 CloudFront + S3。

错法对照

错法	问题	正解
把 S3 桶设为公开读写	任何人都能上传/删除，被当免费网盘	默认私有，用预签名 URL 或 CloudFront OAC
不用版本控制	误删/覆盖后无法恢复	开启版本控制，配生命周期清理旧版本
所有文件都放 Standard	冷数据浪费钱	配生命周期规则，自动降级到 IA/Glacier
前端直传不设文件类型限制	用户上传恶意文件	预签名 URL 里限制 Content-Type，后端校验扩展名
把大文件放 Glacier 但经常取	检索费比存储费贵	Glacier 只放真正不常访问的数据

卡点急救

1. 上传大文件失败：单文件超过 5GB 必须用分段上传（Multipart Upload）。AWS CLI 的 aws s3 cp 会自动处理，SDK 需要显式启用。
2. CloudFront 回源 403：S3 桶策略没允许 CloudFront 的 Origin Access Control（OAC）。更新桶策略，允许 cloudfront.amazonaws.com 服务主体访问。
3. 预签名 URL 报 SignatureDoesNotMatch：Content-Type 不匹配，或 URL 过期，或系统时间不对（AWS 要求时间差在 15 分钟内）。

面试常问

• S3 的存储类别怎么选？ 看访问频率和检索时间要求。热数据用 Standard，温数据用 Standard-IA 或 Intelligent-Tiering，冷数据用 Glacier。Intelligent-Tiering 适合访问模式不确定的场景，自动分层，每月每对象收少量监控费。

• S3 怎么实现高可用？ S3 本身就是多 AZ 冗余的（11 个 9 持久性）。跨区域容灾用 Cross-Region Replication（CRR），自动同步到另一个 Region 的桶。

• S3 事件通知有哪些用途？ 图片上传后自动压缩（Lambda），日志文件到达后触发 ETL（Glue/EMR），文件删除后同步清理数据库记录（SQS + 消费者）。

自测三问

1. S3 Standard 和 Glacier Deep Archive 的检索时间分别是多少？成本差多少倍？
2. 预签名 URL 的原理是什么？为什么能减轻后端压力？
3. 开启版本控制后，删除一个文件会发生什么？存储成本怎么变？

小结一句话

S3 是云上对象存储的标杆，桶名全球唯一、默认私有、版本控制防误删、生命周期自动省钱、预签名 URL 实现直传。

延伸

• AWS S3 官方文档
• S3 存储类别详解
• 下一课：RDS 数据库——学会给本站搭一个高可用的 MySQL。