服务管理之NFS

NFS简介

目录

• NFS简介
  • 1.1 nfs特点
  • 1.2 使用nfs的好处
  • 1.3 nfs的体系组成
  • 1.4 nfs的应用场景
• 2. nfs工作机制
  • 2.1 RPC
  • 2.2 NIS
• 3. exports文件的格式
• 4. nfs管理

1.1 nfs特点

• 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适用于Linux与Unix之间实现文件共享，不能实现Linux与Windows间的文件共享功能
• nfs是运行在应用层的协议，其监听于2049/tcp和2049/udp套接字上
• nfs服务只能基于IP进行认证，这也是它的缺点之一

1.2 使用nfs的好处

• 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

1.3 nfs的体系组成

nfs体系至少有两个主要部分：

• 一台nfs服务器
• 若干台客户机
  
  

客户机通过TCP/IP网络远程访问存放在NFS服务器上的数据

在NFS服务器正式启用前，需要根据实际环境和需求，配置一些NFS参数

1.4 nfs的应用场景

nfs有很多实际应用场景，以下是一些常用的场景：

• 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

2. nfs工作机制

nfs是基于rpc来实现网络文件系统共享的。

2.1 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，而不需要了解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。



rpc工作机制如上图所示，下面来描述一下它：

• 客户端程序发起一个RPC系统调用基于TCP协议发送给另一台主机（服务端）
• 服务端监听在某个套接字上，当收到客户端的系统调用请求以后，将收到的请求和其所传递的参数通过本地的系统调用执行一遍，并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执行结果后将其封装成响应报文，再通过rpc协议返回给客户端
• 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

2.2 NIS

NIS(Network Information System)，网络信息系统，是对主机帐号等系统提供集中管理的网络服务。

用户登录任何一台NIS客户机都会从NIS服务器进行登录认证，可实现用户帐号的集中管理。

NIS协议是明文的，所以NIS一般不建议在公网中使用而通常在局域网中使用。

//NFS服务器端运行着四个进程：
    nfsd
    mountd
    idmapd
    portmapper

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

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

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

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）

下面通过一个例子来说明NFS的简单工作流程：

[root@localhost ~]# mount -t nfs 192.168.153.128:/nfs/shared/ /ly

oad 192.168.163.0/24

永久挂载

[root@localhost ~]# df -Th

文件系统 类型 容量 已用 可用 已用% 挂载点

/dev/mapper/rhel-root xfs 17G 1.8G 16G 11% /

devtmpfs devtmpfs 478M 0 478M 0% /dev

tmpfs tmpfs 489M 0 489M 0% /dev/shm

tmpfs tmpfs 489M 6.7M 482M 2% /run

tmpfs tmpfs 489M 0 489M 0% /sys/fs/cgroup

/dev/sr0 iso9660 3.8G 3.8G 0 100% /opt/yum

/dev/sda1 xfs 1014M 125M 890M 13% /boot

tmpfs tmpfs 98M 0 98M 0% /run/user/0

/192.153.168.128 nfs 3.8G 0 3.8G 0% /ly

需求：查看file文件的信息，此file存储在远程NFS服务端主机上（挂载在本地目录/shared/nfs中）

• 客户端发起查看file信息的指令（ls file）给内核，内核通过NFS模块得知此文件并不是本地文件系统中的文件，而是在远程NFS主机上的一个文件
• 客户端主机的内核通过RPC协议把查看file信息的指令（系统调用）封装成rpc请求通过TCP的111端口发送给NFS服务端主机的portmapper
• NFS服务端主机的portmapper（RPC服务进程）告诉客户端说NFS服务端的mountd服务在某某端口上，你去找它验证

因为mountd在提供服务时必须要向portmapper注册一个端口号，所以portmapper是知道其工作于哪个端口的

• 客户端得知服务端的mountd进程端口号后，通过已知的服务端mountd端口号请求验证
• mountd收到验证请求后验证发起请求的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
• 验证通过后客户端持mountd发放的令牌去找服务端的nfsd进程，请求查看某文件
• 服务端的nfsd进程发起本地系统调用，向内核请求查看客户端要查看的文件的信息
• 服务端的内核执行nfsd请求的系统调用，并将结果返回给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

3. exports文件的格式

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。

客户端常用的指定方式：

客户端	说明
172.16.12.129	指定IP地址的主机
172.16.12.0/24(或172.16.12.*)	指定子网中的所有主机
www.wangqing.com	指定域名的主机
*.wangqing.com	指定wangqing.com域中的所有主机
*(或缺省)	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	设置输出目录可读写

用户映射选项：

用户映射选项	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

4. nfs管理

nfs安装：

//安装
    yum -y install nfs-utils

//启动
    systemctl start rpcbind nfs-server

使用showmount命令测试NFS服务器的输出目录状态：

//语法：showmount [选项] [NFS服务器名称或地址]
//常用的选项有：
    -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

在客户端挂载NFS文件系统：

mount -t nfs SERVER:/path/to/sharedfs /path/to/mount_point
mount -t nfs 192.168.153.142:/nfs/shared /ly

在客户端设置开机自动挂载nfs：编辑/etc/fstab文件，添加如下格式的内容

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

客户端挂载时可以使用的特殊选项：

• rsize：其值是从服务器读取的字节数（缓冲）。默认为1024。若使用比较高的值，如8192，可以提高传输速度
• wsize：其值是写入到服务器的字节数（缓冲）。默认为1024。若使用比较高的值，如8192，可以提高传输速度

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