NFS（network file system）

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了NFS（network file system）相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

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nfs（Network File System）

NFS（Network File System）即网络文件系统，是FreeBSD支持的文件 系统中的一种，它允许网络中的计算机之间通过TCP/IP网络共享资源。在NFS应用中，本地NFS的客户端可以像访问本地文件一样访问远端NFS服务器上的文件。
NFS适用于Linux于Unix之间的文件共享，不能实现Linux和Windows间的文件共享。
NFS是运行在应用层的协议，其监听于2049的tcp/udp套接字上，NFS只能基于IP进行认证。

应用场景

  • NFS作为所有前端web服务的共享存储，存储的内容一般包括网站用户上传的图片、附件、头像等，注意，网站的程序代码就不要放在NFS共享里了，因为网站程序是开发运维人员统一发布，不存在发布延迟问题，直接批量发布到web节点提供访问比共享到NFS里访问效率会更高些。
  • 多个机器共享一台CDROM或其他设备。这对于在多台机器中安装软件来说更加便宜与方便。
  • 在大型网络中，配置一台中心NFS服务器用来放置所有用户的home目录可能会带来便利。这些目录能被输出到网络以便用户不管在哪台工作站上登录，总能得到相同的home目录。
  • 不同客户端可在NFS上观看影视文件，节省本地空间。
  • 在客户端完成的工作数据，可以备份保存到NFS服务器上用户自己的路径下。

优点

  • 节省本地存储空间，将常用的数据存放在一台NFS服务器上且可以通过网络访问，那么本地终端将可以减少自身存储空间的使用。
  • 用户不需要在网络中的每个机器上都建有Home目录，Home目录可以放在NFS服务器上且可以在网络上被访问使用。
  • 一些存储设备如软驱、CDROM和Zip（一种高储存密度的磁盘驱动器与磁盘）等都可以在网络上被别的机器使用。这可以减少整个网络上可移动介质设备的数量。

NFS的工作原理

NFS是通过RPC协议来实现网络文件系统共享的。

RPC

RPC（Remote Procedure Call Protocol）远程过程调用协议，它是一种通过网络从远程计算机程序上请求服务，而跳过底层网络技术的协议。
RPC协议假定某些传输协议的存在，如TCP或UDP，为通信程序之间携带信息数据。在OSI网络通信模型中，RPC跨越了传输层和应用层。
RPC采用客户机/服务器模式。请求程序就是一个客户机，而服务提供程序就是一个服务器。
在这里插入图片描述
RPC工作机制：

  • 客户端程序发起基于TCP的RPC系统调用请求给服务端
  • 服务端监听在其套接字上，当收到客户端的系统调用请求后，将收到的请求的操作信息，通过本地的系统调用执行一遍，并且将结果返回给本地的服务进程。
  • 服务端的服务进程收到返回的结果后将其封装成响应报文，再通过RPC返回给客户端。
  • 客户端调用进程接收答复信息，获得进程结果，然后调用执行继续进行。

NFS工作机制

NFS服务器有四个进程：

  • nfsd
    • nfs的守护进程，监听在2049/tcp和2049/udp端口上
    • 不负责文件存储（由NFS服务器本地内核负责调度存储），用于理解客户端发起的rpc请求，并将其转交给本地内核，而后存储在指定的文件系统上
  • mountd
    • 用于验证客户端是否在允许访问此NFS文件系统的客户端列表中，在则允许访问（发放一个令牌，持令牌去找nfsd），否则拒绝访问
    • mountd的服务端口是随机的，由rpc服务（portmapper）提供随机端口号
  • idmapd
    • 实现用户帐号的集中映射，把所有的帐号都映射为NFSNOBODY，但是在访问时却能以本地用户的身份去访问
  • portmapper
    • NFS服务器的rpc服务，其监听于111/TCP和111/UDP套接字上，用于管理远程过程调用（RPC）

NFS工作流程：

  • 客户端发起对NFS文件的指令给内核，内核通过NFS模块得知此文件并不是本地系统的文件，而是在NFS服务端主机上的文件。
  • 客户端的内核通过RPC协议把操作指令（系统调用）封装成RPC请求发送给服务端通过portmapper进程监听TCP的111端口。
  • NFS服务端portmapper（RPC服务进程）收到请求后，让NFS客户端，去portmapper给mountd服务提供的端口上去验证（即去找mountd服务验证）。
  • mountd收到验证请求后，会验证发起请求的客户端，是否在允许访问此NFS文件系统的列表中，在则发放一个令牌，去找nfsd进程，否则拒绝访问。
  • 服务端nfsd进程收到客户端发送的请求后，会发起本地系统调用，向内核发起RPC协议中的操作指令。
  • 服务端内核执行nfsd请求的系统调用后，将结果返回给nfsd服务，nfsd进程收到内核返回的结果后将其封装成RPC请求报文并通过TCP/IP协议返回给客户端。

配置方法

NFS安装

yum -y install nfs-utils
systemctl start nfs-server

showmount命令测试NFS服务器的输出目录状态：

showmount 
		-a		//显示指定NFS服务器的所有客户端主机及其所连接的目录
		-d		//显示指定的NFS服务器中已被客户端连接的所有输出目录
		-e		//显示指定的NFS服务器上所有输出的共享目录

客户端挂载NFS文件系统方式：

mount -t nfs SERVER:/path/to/sharedfs /path/to/mount_point

开机自动挂载方式：
在/etc/fstab文件中添加格式如下：

SERVER:/PATH/TO/EXPORTED_FS /mnt_point nfs defaults,_netdev 0 0

exportfs        //维护exports文件导出的文件系统表的专用工具
-a      //输出在/etc/exports文件中所设置的所有目录
-r      //重新读取/etc/exports文件中的设置，并使其立即生效，无需重启服务
-u      //停止输出某一目录
-v      //在输出目录时将目录显示到屏幕上

检查输出目录所使用的选项：
在配置文件/etc/exports中，即使在命令行中只设置了一两个选项，但在真正输出目录时，实际上还带有很多默认的选项。通过查看/var/lib/nfs/etab文件，可以看到具体使用了何选项：

/etc/exports文件的编写格式

nfs的主配置文件是/etc/exports，在此文件中，可以定义NFS系统的输出目录（即共享目录）、访问权限和允许访问的主机等参数。该文件默认为空，没有配置输出任何共享目录，这是基于安全性的考虑，如此即使系统启动了NFS服务也不会输出任何共享资源。
exports文件中每一行提供了一个共享目录的设置，其命令格式为：

<输出目录> [客户端1(选项1,选项2,...)] [客户端2(选项1,选项2,...)]

其中，除输出目录是必选参数外，其他参数均是可选项。另外，格式中的输出目录和客户端之间、客户端与客户端之间都使用空格分隔，但客户端与选项之间不能有空格。
客户端是指网络中可以访问这个NFS共享目录的计算机。客户端的指定非常灵活，可为单个主机的IP或域名，亦可为某个子网或域中的主机等。
客户端常用的参数格式（可用通配符）：

客户端说明
192.168.0.1指定IP地址的主机
192.168.0.*或192.168.0.0/24指定子网中的所有主机
*所有主机

选项用来设置共享目录的访问权限、用户映射等。exports文件中的选项比较多，一般可分为三类：

  • 访问权限选项（用于控制共享目录的访问权限）
  • 用户映射选项
    • 默认情况下，当客户端访问NFS服务器时，若远程访问的用户是root用户，则NFS服务器会将其映射成一个本地的匿名用户（该用户为nfsnobody），并将其所属的用户组也映射成匿名用户组（该用户组也为nfsnobody），如此有助于提高系统的安全性。
  • 其他选项

访问权限选项：

访问权限选项说明
ro设置输出目录只读
rw设置输出目录可读可写

用户映射选项

用户映射选项说明
all_squash将远程访问的所有普通用户及所属组都映射为匿名用户或用户组(nfsnobody)
no_all_squash不将远程访问的所有普通用户及所属用户组都映射为匿名用户或用户组(默认设置)
no_all_squash将root用户及所属用户组都映射为匿名用户或用户组(默认设置)
no_root_squash不将root用户及所属用户组都映射为匿名用户或用户组
anonuid=xxx将远程访问的所有用户都映射为匿名用户，并指定该匿名用户为本地用户帐户(UID=xxx)
anongid=xxx将远程访问的所有用户组都映射为匿名用户组，并指定该匿名用户组为本地用户组(GID=xxx)

常用的其他选项：

其他选项说明
secure限制客户端只能从小于1024的TCP/IP端口连接NFS服务器(默认设置)
insecure允许客户端从大于1024的TCP/IP端口连接NFS服务器
sync将数据同步写入内存缓冲区或磁盘中，效率较低，但可保证数据一致性
async将数据先保存在内存缓冲区中，必要时才写入磁盘
wdelay检查是否有相关的写操作，如果有则这些写操作一起执行，可提高效率(默认设置)
no_wdelay若有写操作则立即执行，应与sync配置使用
subtree_check若输出目录是一个子目录，则NFS服务器将检查其父目录的权限(默认设置)
no_subtree_check即使输出目录是一个子目录，NFS服务亦不检查其父目录的权限，可提高效率
nohide若将一个目录挂载到另一个目录之上，则原来的目录通常就被隐藏起来或看起来像空的一样。要禁用这种行为，需启用hide选项

实例

要求

开放/nfs/shared目录，供所有用户查阅资料
开放/nfs/upload目录为192.168.247.0/24网段的数据上传目录，并将所有用户及所属的用户组都映射为nfs-upload，其UID与GID均为300

配置步骤

服务端

安装启动nfs并关闭防火墙和selinux

[root@localhost ~]# dnf -y install nfs-utils
[root@localhost ~]# systemctl start nfs-server
[root@localhost ~]# ss -anlt
State      Recv-Q     Send-Q           Local Address:Port            Peer Address:Port     Process     
LISTEN     0          128                    0.0.0.0:20048                0.0.0.0:*                    
LISTEN     0          128                    0.0.0.0:51797                0.0.0.0:*                    
LISTEN     0          128                    0.0.0.0:22                   0.0.0.0:*                    
LISTEN     0          64                     0.0.0.0:41503                0.0.0.0:*                    
LISTEN     0          64                     0.0.0.0:2049                 0.0.0.0:*                    
LISTEN     0          128                    0.0.0.0:111                  0.0.0.0:*                    
LISTEN     0          128                       [::]:20048                   [::]:*                    
LISTEN     0          128                       [::]:22                      [::]:*                    
LISTEN     0          64                        [::]:2049                    [::]:*                    
LISTEN     0          128                       [::]:38697                   [::]:*                    
LISTEN     0          64                        [::]:33935                   [::]:*                    
LISTEN     0          128                       [::]:111                     [::]:* 
[root@localhost ~]# systemctl stop firewalld
[root@localhost ~]# setenforce 0

编辑/etc/exports文件

[root@localhost upload]# vim /etc/exports
/nfs/shared     *(ro)
/nfs/upload     192.168.247.*(rw,anonuid=300,anongid=300)

创建映射用户和共享目录并设置权限

[root@localhost ~]# groupadd -r -g 300 nfs-upload
[root@localhost ~]# useradd -r -u 300 -g 300 nfs-upload
[root@localhost ~]# id nfs-upload
uid=300(nfs-upload) gid=300(nfs-upload) groups=300(nfs-upload)
[root@localhost ~]# setfacl -m u:nfs-upload:rwx /nfs/upload/
[root@localhost ~]# setfacl -m g:nfs-upload:rwx /nfs/upload/

重新加载配置文件或重启服务

[root@localhost ~]# systemctl restart nfs-server

[root@localhost ~]# exportfs -r

客户端

安装nfs并关闭防火墙和selinux

[root@localhost ~]# dnf -y install nfs-utils
[root@localhost ~]# systemctl stop firewalld
[root@localhost ~]# setenforce 0
[root@localhost ~]# ss -anlt
State     Recv-Q    Send-Q         Local Address:Port          Peer Address:Port    Process            
LISTEN    0         128                  0.0.0.0:111                0.0.0.0:*                  
LISTEN    0         128                  0.0.0.0:22                 0.0.0.0:*                  
LISTEN    0         128                     [::]:111                   [::]:*                  
LISTEN    0         128                     [::]:22                    [::]:*

挂载

开机自动挂载
[root@localhost upload]# vim /etc/fstab 
192.168.247.100:/nfs /media nfs defaults,_netdev 0 0
手动挂载
[root@localhost ~]# mount -t nfs 192.168.247.100:/nfs/ /media/
[root@localhost ~]# df -h
文件系统              容量  已用  可用 已用% 挂载点
devtmpfs              580M     0  580M    0% /dev
tmpfs                 599M     0  599M    0% /dev/shm
tmpfs                 599M   16M  584M    3% /run
tmpfs                 599M     0  599M    0% /sys/fs/cgroup
/dev/mapper/cs-root    17G  5.7G   12G   34% /
/dev/sda1            1014M  195M  820M   20% /boot
tmpfs                 120M     0  120M    0% /run/user/0
192.168.247.100:/nfs   17G  2.4G   15G   14% /media

测试

[root@localhost shared]# ll
总用量 4
-rw-r--r--. 1 root root 0 6月   5 15:16 hah
-rw-r--r--. 1 root root 2 6月   5 15:16 hehe
[root@localhost shared]# rm -f hah 
rm: 无法删除'hah': 只读文件系统
[root@localhost shared]# touch 2
touch: 无法创建 '2': 只读文件系统
[root@localhost shared]# cat hehe 
1
[root@localhost shared]# cd ../upload/
[root@localhost upload]# ll
总用量 4
-rw-r--r--. 1  300  300 0 6月   5 14:42 1
-rw-r--r--. 1 root root 3 6月   5 15:16 xixi
[root@localhost upload]# touch hanao
[root@localhost upload]# ll
总用量 4
-rw-r--r--. 1  300  300 0 6月   5 14:42 1
-rw-r--r--. 1  300  300 0 6月   5 15:19 hanao
-rw-r--r--. 1 root root 3 6月   5 15:16 xixi
[root@localhost upload]# rm -f xixi 
[root@localhost upload]# ll
总用量 0
-rw-r--r--. 1 300 300 0 6月   5 14:42 1
-rw-r--r--. 1 300 300 0 6月   5 15:19 hanao

以上是关于NFS（network file system）的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

NFS （Network File System网络文件系统）

NFS - Network File System网络文件系统

NFS服务器是什么？（Network File System 网络文件系统）（远程主机间 mount 挂载目录）（ubuntu：nfs-kernel-server）

NFS共享目录

NFS网络文件系统

linux   - NFS