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的应用中,本地NFS的客户端应用可以透明地读写位于远端NFS服务器上的文件,就像访问本地文件一样。

NFS是内核级文件系统;
NFS由SUN公司研发,是一个类Unix的程序;
RPC:Remount Procedure Call,远程过程调用;
对于用户来讲,在网络IO时OK时,与访问本地文件系统差别无异; 网络一般为1000Mbps,小于磁盘IO,一般网络容易成为瓶颈;

一、NFS权限问题
  • 用户错位现象

服务器A上用户zhang(uid:1001,gid=1001)在NFS服务器上创建的文件a.html;此时a.html在B服务器上则属于(uid:1001,gid=1001),用户可能不是zhang;\

  • root_squash

  • all_squash

二、NFS版本
  • NFS V1:Sun公司内测版本,一直未发布;

  • NFS V2: Sun公司第一个以RFC形式发布的版本,实现基本功能;

  • NFS V3:Centos6采用该版本;V3与V2的区别:

1、V2对每次读写操作中传输数据的最大长度进行了限制,上限为 8192字节,V3版本取消了这个限制;
2、V2对文件名长度进行了限制,上限为255字节,V3版取消了这个限制;
3、V2对文件长度进行了限制,上限为0x7FFFFFFF,V3取消了这个限制;
4、V2中文件句柄长度固定为32字节,V3中文件句柄长度可变,上限值64字节;
5、V2只支持同步写,客户端写数据时,服务器必须将数据写入磁盘中才能发送应答消息。V3支持异步操作,写入缓存即可发送应答信息了;
6、V3增加了access请求,access用来检查用户权限。客户端可以检查是否有访问权限;

  • NFS V4:Centos7采用该版本 V4与V3的区别:

v4版为有状态,V2V3则都是无状态的;
1、V4设计成了一种有状态的协议,自身实现了文件锁功能和获取文件系统根节点功能,不需要NLM和MOUNT协议了;
2、V4增加了安全性,支持RPCSEC-GSS身份认证;
3、V4只提供了请求NULL和COMPOUND,所有的操作都整合进了COMPOUND中,增加灵活性;
4、V4文件系统的命令空间发生了变化,服务器端必须设置一个根文件系统(fsid=0),其他文件系统挂载在根文件系统上导出;
5、V4版支持delegation。

由于多个客户端可以挂载同一个文件系统,为了保持文件同步,NFSv3中客户端需要经常向服务器发起请求,请求文件属性信息,判断其他客户端是否修改了文件。
如果文件系统是只读的,或者客户端对文件的修改不频繁,频繁向服务器请求文件属性信息会降低系统性能。NFSv4可以依靠delegation实现文件同步。
当客户端A打开一个文件时,服务器会分配给客户端A一个delegation。只要客户端A具有delegation,就可以认为与服务器保持了一致。
如果另外一个客户端B访问同一个文件,则服务器会暂缓客户端B的访问请求,向客户端A发送RECALL请求。
当客户端A接收到RECALL请求时将本地缓存刷新到服务器中,然后将delegation返回服务器,这时服务器开始处理客户端B的请求。

6、V4版修改了文件属性的表示方法;

三、NFS进程及命令
  • nfsd:基本的NFS守护进程,主要功能是管理客户端是否能够登录服务器;

  • mountd:它是RPC安装守护进程,主要功能是管理NFS的文件系统。

  • portmap:主要功能是进行端口映射工作

  • rpc端口是半随机的;

  • rpc.mountd:检查用户是否有权限,完成认证机制和令牌发放;

客户端请求---->rpc.mountd----->给客户端发令牌,客户端那令牌访问NFS;

  • rpc.lockd:锁机制

  • rpc.statd:

  • exportfs:用于重新导出文件系统,避免重启nfs服务

-a 全部挂载或卸载 /etc/exports中的内容 -r 重新读取/etc/exports 中的信息 ,并同步更新/etc/exports、/var/lib/nfs/xtab -u 卸载单一目录(和-a一起使用为卸载所有/etc/exports文件中的目录) -v 在export的时候,将详细的信息输出到屏幕上。

# exportfs -au 卸载所有共享目录# exportfs -rv 重新共享所有目录并输出详细信息
  • nfsstat:查看NFS的运行状态,对于调整NFS的运行有很大帮助;

  • showmount:查看NFS服务器有哪些目录可以被挂载;

-a:List both the client hostname or IP address and mounted directory in host. -e:Show the NFS server's export list; showmount -e nfs_server_ipaddr. -d:List only the directories mounted by some client.

NFS的安装和配置
  • NFS的安装:先检查是否有nfs-utils,如有则可以直接使用;

~]# yum -y install nfs-utils[root@zhongkongji ~]# systemctl start nfs[root@zhongkongji ~]# ss -antState       Recv-Q Send-Q Local Address:Port                Peer Address:Port              
LISTEN      0      128                *:111                            *:*                  
LISTEN      0      128                *:20048                          *:*                  
LISTEN      0      128                *:22                             *:*                  
LISTEN      0      100        127.0.0.1:25                             *:*                  
LISTEN      0      64                 *:34939                          *:*                  
LISTEN      0      128                *:50941                          *:*                  
LISTEN      0      64                 *:2049                           *:*                  
ESTAB       0      132     172.16.80.88:22                  172.16.80.13:53391              LISTEN      0      128               :::41225                         :::*                  
LISTEN      0      128               :::111                           :::*                  
LISTEN      0      128               :::20048                         :::*                  
LISTEN      0      128               :::22                            :::*                  
LISTEN      0      100              ::1:25                            :::*                  
LISTEN      0      64                :::2049                          :::*                  
LISTEN      0      64                :::55847                         :::*                  
[root@zhongkongji ~]#
  • 启动nfs服务,可以看到2049端口已经进入监听状态;

  • NFS服务的常用目录

/etc/exports                           NFS服务的主要配置文件
/usr/sbin/exportfs                     NFS服务的管理命令
/usr/sbin/showmount                    客户端的查看命令
/var/lib/nfs/etab                      记录NFS分享出来的目录的完整权限设定值/var/lib/nfs/xtab                      记录曾经登录过的客户端信息
四、NFS的使用
  • 配置文件:/etc/exports ;格式如下

<输出目录> [客户端1 选项(访问权限,用户映射,其他)] [客户端2 选项(访问权限,用户映射,其他)]

  • 关于用户定义

一般让服务器端和客户端使用共同的用户名和UID;这样可以在分别再客户端和服务器端查看文件时,属主身份比较清晰;

useradd -u 2000 archlinux

在服务器端对NFS所共享的目录使用ACL进行访问控制;

setfacl -m user:archlinux:rwx /data
五、/etc/exports的选项详解
  • 访问权限设置:

ro:只读
rw:读写

  • 用户映射选项:

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:与all_squash取反(默认设置);
no_root_squash:与rootsquash取反;
root_squash:将root用户及所属组都映射为匿名用户或用户组(默认设置);
anonuid=xxx:将远程访问的所有用户都映射为匿名用户,并指定该用户为本地用户(UID=xxx);
anongid=xxx:将远程访问的所有用户组都映射为匿名用户组账户,并指定该匿名用户组账户为本地用户组账户(GID=xxx);

  • 其他选项:

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端口连接服务器;
sync:将数据同步写入内存缓冲区与磁盘中,效率低,但可以保证数据的一致性;
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,如果有则将这些写操作一起执行,这样可以提高效率(默认设置);
no_wdelay:若有写操作则立即执行,应与sync配合使用;
subtree: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:即使输出目录是一个子目录,nfs服务器也不检查其父目录的权限,这样可以提高效率;

六、测试
  • 在服务器B上创建/nfs目录用于nfs共享目录;

  • 在客户端A上创建/data用于挂载共享目录/nfs;

  • 允许nginx用户进行读写/nfs,其他用户为只读;

在服务器B上创建/etc/exports导出文件系统

[root@zhongkongji ~]# vim /etc/exports[root@zhongkongji ~]# exportfs/nfs          	172.16.0.0/16/nfs          	<world>
[root@zhongkongji ~]# cat /etc/exports/nfs 172.16.0.0/16(rw) * (ro)
[root@zhongkongji ~]# mkdir /nfs[root@zhongkongji ~]# useradd -u 2000 archlinux[root@zhongkongji ~]# setfacl -m u:archlinux:rwx /nfs

注意:在编写/etc/exports时ip与选项之间不得有空格;

在客户端上进行挂载/nfs目录;

[root@localhost ~]# showmount -e 172.16.80.88Export list for 172.16.80.88:
/nfs (everyone)
[root@localhost ~]# mkdir /data[root@zhongkongji ~]# useradd -u 2000 archlinux[root@localhost ~]# mount -t nfs 172.16.80.88:/nfs /data[root@localhost ~]# mount172.16.80.88:/nfs on /data type nfs4 (rw,relatime,vers=4.0,rsize=131072,wsize=131072,namlen=255,hard,proto=tcp,port=0,timeo=600,retrans=2,sec=sys,clientaddr=172.16.80.6,local_lock=none,addr=172.16.80.88)

开机添加挂载需编写/etc/fstab echo "172.16.80.88:/nfs /data nfs defaults 0 0" >> /etc/fstab

再客户端B上使用archlinux创建文件

[root@localhost ~]$ su - archlinux 
[archlinux@localhost ~]$ cd /data/[archlinux@localhost data]$ touch a.txt[archlinux@localhost data]$ lltotal 0-rw-rw-r-- 1 archlinux archlinux 0 Mar 21 18:12 a.txt[archlinux@localhost data]$

在服务器端A上可以查看目录

[root@zhongkongji nfs]# lltotal 0-rw-rw-r-- 1 archlinux archlinux 0 Mar 21 18:12 a.txt
[root@zhongkongji nfs]#