NFS文件系统

NFS（Network File System，网络文件系统）最初由SUN公司于20世纪80年代设计，一种典型的基于网络的文件系统。它提供了在网络内各个设备对于共享文件操作的方式，如某一FAT文件系统物理上是存放在其他设备上的，某设备可以通过挂载这个FAT文件系统，使该系统就像是存放在本地设备上的。用户可以不加区别地对本地和非本地文件进行操作。在TCP/IP标准协议集的基础上，NFS通过一系列协议建立在TCP/IP网络环境内的文件公共享。它在提供了有效的文件共享的同时，保证了数据安全和完整性。NFS允许授权的用户对在网络中的各种文件进行操作包括读、写和执行等。另外，基于远程过程调用（remote procedure call，RPC），NFS的实现相对不依赖与存储设备、操作系统、网络结构、网络传输协议等，具有很广泛的适用性。

NFS通信协议

NFS的通信协议以RPC为基础操作方式。远程过程调用RPC是指调用远处非本地的过程，它提供了一个设备可以对在其他设备上运行的进程进行过程调用。

RPC是基于申请/答复方式工作的，所以有两种类型的RPC：申请（request）用以调用远端的一个进程；回复（reply），用以答复对应的调用。所有的RPC包都有一个交换识别号（exchange identifier， XID）用以将RPC的申请和答复相对应。

RPC包格式

一个RPC的过程调用请求报文的格式大致如下：

nfs 写入fstab nfs 文件_nfs 写入fstab

  • XID  （4字节）这是一个RPC报文的编号，每次递增1。
  • Message Type（4字节） 这是RPC报文的类型。RPC报文分为两种：请求消息用0表示，应答消息用1表示。上图是RPC请求报文的结构。
  • RPC Version （4字节）这是RPC协议本身的版本编号，目前通用的是版本2。
  • Program（4字节） 这是RPC程序编号。比如请求的是NFS服务，则这个字段为100003。
  • Version （4字节）这是RPC程序版本。比如请求的是NFSV2，则这个字段为2。
  • Procedure（4字节） 这是RPC例程编号。比如请求删除一个文件，则这个字段为10。
  • Credentials（多字节） 这是包含了用户信息，供服务器进行验证。RPC支持多种认证方式，不同认证方式中这个字段的内容不同。
  • Verifier （多字节）这是认证信息的验证值，这个字段也跟认证方式有关

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nfs 写入fstab nfs 文件_nfs 写入fstab_02

一个RPC的过程调用应答报文的格式大致如下：

nfs 写入fstab nfs 文件_nfs 写入fstab_03

  • XID (四字节)：这是RPC报文的编号，取值与请求报文中的XID一致，客户端靠这个字段分配应答消息对应哪次RPC请求。
  • Message Type （四字节）：RPC消息类型，这里取值为1，表示应答消息。
  • Reply State（四字节）： 是一个应答标志。当服务器端接收到RPC请求后会对报文格式进行检查，如果格式正确，是一个有效的RPC请求，则将Reply State设置为0，表示格式正确。
  • Verifier （多字节）：服务器端会解析RPC请求消息中的用户信息，对用户进行验证，根据结果填写Verifier字段，这个字段中包含了身份验证后的信息，这个字段和认证类型有关。
  • Accept State（四字节）： 这个字段表示服务器是否可以处理一个RPC请求，假如服务器不支持NFS服务，那么当接收到一个Program为100003的RPC消息后，就会拒绝这个请求。如果服务器中包含RPC消息中请求的处理程序，则接收这个请求。0表示接收请求，其他值表示不接收请求。

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nfs 写入fstab nfs 文件_nfs 写入fstab_04

NFS包格式 

NFS请求包格式：

+-----+--------------+--------+-----------+-----------+-----------+--
| tag | minorversion | numops | op + args | op + args | op + args |
+-----+--------------+--------+-----------+-----------+-----------+--
  • tag（多字节）：自定义，但是应答报文中和请求报文中的tag值应该相同。
  • minorversion （四字节）：次要版本号
  • numops （四字节）：请求命令的个数
  • op + args（定长不同的命令长度不同）：请求命令和参数

wireshark 抓包查看格式：

nfs 写入fstab nfs 文件_文件系统_05

 NFS应答包格式：

+------------+-----+--------+-----------------------+--
 |last status | tag | numres | status + op + results |
 +------------+-----+--------+-----------------------+--
  • last status（四字节）：状态码
  • tag （四字节）：同请求中tag
  • numres （四字节）：响应的个数
  • status + op + results（不定长）：请求码和响应结果

抓包查看报文格式：

nfs 写入fstab nfs 文件_字段_06

 具体详细格式参阅：RFC3530