第九章 网络文件共享服务之NFS
9.1 nfs介绍
9.1.1 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
9.1.2 使用nfs的好处
a) 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
b) 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
c) 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
9.1.3 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
nfs体系的架构图如下：
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
9.1.4 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：
a) 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
b) 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
c) 不同客户端可在NFS上观看影视文件，节省本地空间
d) 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
9.2 nfs工作机制
nfs是基于rpc来实现网络文件系统共享的。所以我们先来说说rpc
9.2.1 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：
a) 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）
b) 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
c) 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
d) 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
CentOS6中RPC服务的进程名是portmapper，可以通过rpcinfo -p查看当前系统使用的RPC服务名
9.2.2 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。
此章主要是讲NFS，所以NIS的配置这里就不详说了，有兴趣的朋友可以去网上搜索
9.2.3 nfs工作机制
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：
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）
（1）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
（2）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
（3）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
（4）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
（5）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
（6）验证通过后客户端持mountd发放的令牌去×××端的nfsd进程，请求查看某文件
（7）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
（8）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
（9）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
9.3 nfs的配置
主配置文件：/etc/exports，文件中的项的格式相当简单，要共享一个文件系统，只要在文件中添加如下条目即可
directory（or file system） client1（option1，option2） client2（option1，option2）
nfs主配置文件中的常用选项（option）：
secure：这个选项是缺省项，它使用了1024以下的TCP/IP端口实现NFS的连接。指定insecure可以禁用这个选项
rw：允许NFS客户机进行读/写访问。缺省选项是只读的
async：此选项可以改进性能，但如果没有完全关闭NFS守护进程就重启了NFS服务器，这也可能会造成数据丢失。
no_wdelay：此选项关闭写延时。如果设置了async，那么NFS就会忽略此选项
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
no_subtree_check：此选项关闭子树检查，子树检查会执行一些不想忽略的安全性检查。缺省选项是启用子树检查
no_auth_nlm：此选项可作为insecure_locks指定，它告诉NFS守护进程不要对加锁请求进行认证。若关心安全性问题，就要避免使用此选项。缺省选项是auth_nlm或secure_locks
mp（mountpoint=path）：通过显式的声明此选项，NFS要求挂载所导出的目录
fsid=num：此选项通常在NFS故障恢复时使用。
用户映射：
通过NFS中的用户映射，可以将伪或实际用户和组的标识赋给一个正在对NFS卷进行操作的用户。这个NFS用户具有映射所允许的用户和组的许可权限。
对NFS卷使用一个通用的用户/组可以提供一定的安全性和灵活性，而不会带来很多管理负荷。
在使用NFS挂载的文件系统上的文件时，用户的访问通常都会受到限制，这就是说用户都是以匿名用户的身份来对文件进行访问的，这些用户缺省情况下对这些文件只有只读权限。
这种行为对于root用户来说尤其重要。然而，实际上的确存在这种情况：希望用户以root用户或所定义的其他用户的身份访问远程文件系统上的文件。
NFS允许指定访问远程文件的用户--通过用户标识号（UID）和组标识号（GID），可以禁用正常的squash行为。
用户映射的选项：
root_squash：此选项不允许root用户访问挂载上来的NFS卷
no_root_squash：此选项允许root用户访问挂载上来的NFS卷
all_squash：此选项对于公共访问的NFS卷来说非常有用，它会限制所有的UID和GID，只使用匿名用户。缺省设置是no_all_squash
anonuid和anongid：这两个选项将匿名UID和GID修改成特定用户和组帐号
查看NFS服务器端共享的文件系统：
showmount -e NFSSERVER_IP
挂载NFS文件系统：
mount -t nfs SERVER:/path/to/sharedfs /path/to/mount_point
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_pointnfsdefaults,_netdev0 0
客户端挂载时可以使用的特殊选项：
Client
Mounting remote directories
Before mounting remote directories 2 daemons should be started first：
rpcbind
rpc.statd
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
The timeo value is the amount of time, in tenths of a second, to wait before resending a transmission after an RPC timout.
After the first timeout, the timeout value is doubled for each retry for a maximum of 60 seconds or until a major timeout occurs.
If connecting to a slow server or over a busy network, better performance can be achiveved by increasing this timeout value.
The intr option allows signals to interrupt the file operation if a major timeout occurs for a hard-mounted share.
exportfs：维护exports文件导出的文件系统表的专用工具
export -ar：重新导出所有的文件系统
export -au：关闭导出的所有文件系统
export -u FS：关闭指定的导出的文件系统
