NFS及RPC讲解

NFS（Network File System）即网络文件系统，由Sun公司开发，于1984年向外公布。功能是通过网络让不同的机器、不同的操作系统能够彼此分享个别的数据，让应用程序在客户端通过网络访问位于服务器磁盘中的数据，是在类Unix系统间实现磁盘文件共享的一种方法。

NFS服务简介

同时也是一种网络协议，NFS依赖RPC才能工作。（RHEL5.0上是NFS V3而RHEL6.0上是NFS V4）

NFS 的基本原则是“容许不同的客户端及服务端通过一组RPC分享相同的文件系统”，它是独立于操作系统，容许不同硬件及操作系统的系统共同进行文件的分享。

NFS在文件传送或信息传送过程中依赖于RPC协议。RPC，远程过程调用 (Remote Procedure Call) 是能使客户端执行其他系统中程序的一种机制。NFS本身是没有提供信息传输的协议和功能的，但NFS却能让我们通过网络进行资料的分享，这是因为NFS使用了一些其它的传输协议。而这些传输协议用到这个RPC功能的。可以这么理解RPC和NFS的关系：NFS是一个文件系统，而RPC是负责负责信息的传输。

RPC协议介绍

RPC（Remote Procedure Call）远程过程调用，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。其工作在TCP/UDP的111端口。建立在Socket之上的，主要是简化编程的工作在底层提供网络之间的通信。

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。首先，客户机调用进程发送一个有进程参数的调用信息到服务进程，然后等待应答信息。在服务器端，进程保持睡眠状态直到调用信息的到达为止。当一个调用信息到达，服务器获得进程参数，计算结果，发送答复信息，然后等待下一个调用信息，最后，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。

在Linux6中实现RPC协议的软件是RPCbind程序包，进程名称是portmapper。RPC并不提供任何具体的服务，要想提供具体的服务就必须在Linux上提供具体的软件。而网络文件系统（NFS）就是基于RPC协议工作的，如NFS客户端——-Portmap客户端——Portmap服务端——NFS服务端。如图是RPC的工作原理：

NFS V4相关进程

$ rpcinfo
mountd
负责客户端来源认证的进程，认证成功后接受客户端的挂载请求，工作在随机端口，即时向RPC注册。
nfs
负责文件读写，工作在TCP/UDP的2049端口。
quotad
负责限定客户端在本地能使用多大磁盘空间，工作在随机端口，即时向RPC注册。
idmapd
负责用户ID映射。
nlockmgr
NFS的服务器端锁机制进程，当有一个客户端进程要访问服务器端处理文件之前就会先向NFS注册加锁，以免同时两个客户端进程同时处理一个文件导致文件崩溃；一个进程处理完成之后就会通知NFS释放锁。

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NIS服务介绍

NIS（network information service）网络信息服务，也是SUN公司开发的统一认证服务器，并且SUN也有商业版的NIS+。NIS本身十分不安全，也无法完成安全用户认证，它只能够帮助用户认证并且能够把账号密码集中存放起来，类似于Windows的AD域。在使用中更多的是使用NIS结合kerberos来完成安全认证或只使用kerberos完成安全认证。而在大规模NFS环境中会用到LDAP协议，它能够实现大规模的安全统一认证，并且能够基于SSL，还能够实现多主模型，高可能集群等等。而Windows的AD域就是使用的LADP协议。

什么时候会需要统一认证服务器呢，就需要先了解NFS的权限问题？

NFS服务器端目前只能基于主机认证客户端的来源，而不能基于用户名进行验证。那么在安全性上就大大减弱了。如果NFS客户端挂载服务器端之后以tom的用户创建一个文件而在NFS服务器端没有tom用户那么这个文件就会显示tom的ID号，恰好此ID号正好是NFS服务器端的Jerry用户那么此文件的属主就会是jerry了。因此由于root用户的UID都是0，所以默认NFS客户端Root都被映射为来宾账号，不然客户端都可以以本地Root的权限来操作NFS服务器了。

为了解决这个问题，就可以使用NIS集中式认证。也就是说另外再找一台服务器做NIS认证，那么当NFS客户端登陆时必须要先到认证服务器确认用户名和密码。登陆成功后创建文件时就会以当前用户为准，而NFS服务器端解析此文件的用户ID时就会到认证服务器去请求解析。这样一来就不会出现文件权限的诡异了。

NFS实践

安装rpcbind

属于RPC的服务器端，默认已安装。

欢迎大家来到IT世界,在知识的湖畔探索吧!$ rpm -q rpcbind
rpcbind-0.2.0-11.el6.x86_64

安装nfs-utils

nfs-utils是NFS的服务器端管理工具（NFS是内核模块），不光服务端需要，客户端也需要安装，不然无法挂载成功。

$ yum install nfs-utils
# CentOS 6启动方式;
$ service nfs restart
$ chkconfig nfs on
# CentOS 7启动方式;
$ systemctl enable nfs.service
$ systemctl start nfs.service

编辑NFS配置文件

欢迎大家来到IT世界,在知识的湖畔探索吧!$ cat /etc/sysconfig/nfs
# mound进程设置固定端口;
MOUNTD_PORT=892
# quotad进程设置固定端口;
RQUOTAD_PORT=875
# lockd进程设置固定端口;
LOCKD_TCPPORT=32803
LOCKD_UDPPORT=32769

PS：以上进程都是RPC提供的，在启动时要向RPC注册监听在某端口上，RPC会从未使用的端口中随机挑选一个给此进程，而设置固定端口以免随机端口占用到服务端口。

导出NFS共享目录

# 创建用户;
$ useradd -u 1000 test
# 创建共享目录;
$ mkdir /share
# 给共享目录设置test用户权限;
$ setfacl -m u:test:rwx /share
$ cat /etc/exports
/share 172.168.0.0/16(rw,async)

NFS服务的配置文件为/etc/exports，这个文件是NFS的主要配置文件，不过系统并没有默认值，所以这个文件不一定会存在，可能要使用vim手动建立，然后在文件里面写入配置内容。

/etc/exports文件内容格式，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）]

输出目录：输出目录是指NFS系统中需要共享给客户机使用的目录，如/share。

客户端：客户端是指网络中可以访问这个NFS输出目录的计算机，如172.168.10.0/16。

选项：选项用来设置输出目录的访问权限、用户映射等。

A）访问权限

ro：设置输出目录只读。

rw：设置输出目录读写。

B）用户映射

root_squash：将root用户映射为来宾账号（nfsnoboydy用户），默认启用。

no_root_squash：不映射客户端root账号为来宾账号，也就意味着客户端root具有服务端root的用户权限。

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）；

anonuid=501：指定映射的账号UID。

anongid=501：指定映射的账号GID。

C）其他

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，默认使用。

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。

NFS客户端挂载共享目录

客户端首先也要安装nfs-utils，不然无法识别nfs文件系统。

$ yum install nfs-utils
然后挂载共享目录。
$ mount -t nfs -o soft 172.168.10.100:/share /mnt
这里如果使用root用户来创建文件，是没有权限创建的，一是因为root在此被映射为nfsnobody了，二是因为/share只开放给了test用户。
$ touch /mnt/test.txt
touch: cannot touch `/mnt/test.txt': Permission denied
创建用户
$ useradd -u 1000 test
切换到test用户
$ su - test
$ touch /mnt/test.txt 
$ ll /mnt/ 
-rw-rw-r--. 1 test test 0 Mar 31 2015 test.txt

创建测试文件，如果NFS服务器端不给/share设置test允许写入，那么在客户端上的test用户就没有写入权限，因为在客户端只是执行命令而真正要创建文件还是服务器端以本地test用户的权限来创建文件。另外如果两个服务器上的test用户ID号不同也不能创建文件。

$ cat /etc/fstab
172.168.10.100: /share /mnt nfs defaults,_rnetdev 0 0

_rnetdev表示系统启动时如果挂载不到NFS就跳过，默认挂载不到系统启动不了。

NFS命令

服务器端相关命令
# 查看RPC相关进程;
$ rpcinfo
# 查看导出的文件系统;
$ exportfs
# 重新导出所有文件系统;
$ exportfs -a -r
# 取消导出所有文件系统;
$ exportfs -a -u
# 查看NFS服务器所有被挂载的文件系统;
$ showmount -a 172.168.10.100
客户端相关命令
查看NFS服务器导出的所有文件系统;
$ showmount -e 172.168.10.100
NFS有很多默认的参数，打开/var/lib/nfs/etab查看分享出来的/share完整权限设定值。
$ cat /var/lib/nfs/etab
/share192.168.60.0/24(rw,async,wdelay,hide,nocrossmnt,secure,root_squash,no_all_squash,
no_subtree_check,secure_locks,acl,anonuid=65534,anongid=65534)

NFS故障处理

NFS客户端卡死问题

在客户端df -h的时候系统直接就卡住了，umount -f /mnt提示device is busy，并且尝试访问挂载目录、ctrl+c也不能强行退出。造成这种现象的原因是nfs服务器/网络挂了，NFS客户端还存在，nfs客户端挂载默认采用hard-mount选项，而不是soft-mount。他们的区别是：

soft-mount: 当客户端加载NFS不成功时，重试retrans设定的次数，如果retrans次都不成功，则放弃此操作，返回错误信息 “Connect time out”
hard-mount: 当客户端加载NFS不成功时，一直重试，直到NFS服务器有响应。所以就会出现客户端卡死问题。
hard-mount是系统的缺省值，在选定hard-mount时，最好同时选intr , 允许中断系统的调用请求，避免引起系统的挂起。当NFS服务器不能响应NFS客户端的hard-mount请求时，NFS客户端会显示”NFS server hostname not responding, still trying”。
下面列出mount关于nfs相关的参数：
-a：把/etc/fstab中列出的路径全部挂载。
-t：需要mount的类型，如nfs等。
-r：将mount的路径定为read only。
-v mount：过程的每一个操作都有message传回到屏幕上。
-o rsize=n：在NFS服务器读取文件时NFS使用的字节数，默认值是4096个字节。
-o wsize=n：向NFS服务器写文件时NFS使用的字节数，默认值是4096个字节。
-o timeo=n：从超时后到第1次重新传送占用的1/7秒的数目，默认值是7/7秒。
-o retry=n：在放弃后台mount操作之前可以尝试的次数，默认值是7000次。
-o soft：使用软挂载的方式挂载系统，若Client的请求得不到回应，则重新请求并传回错误信息。
-o hard：使用硬挂载的方式挂载系统，该值是默认值，重复请求直到NFS服务器回应。
-o intr：允许NFS中断文件操作和向调用它的程序返回值，默认不允许文件操作被中断。
fg：一直在提示符下执行重复挂载。
bg：如果第1次挂载文件系统失败，继续在后台尝试执行挂载，默认值是失败后不在后台处理。
tcp：对文件系统的挂载使用TCP，而不是默认的UDP。
如：mount -t nfs -o soft -o intr -o retry=10 192.168.1.2:/home/nfs /mnt

NFS客户端无法启动

造成NFS客户端无法启动的原因也是由于nfs服务器/网络挂了，客户端在系统启动时一直去连接NFS服务端，但是一直连接不上，就一直卡死在哪里启动不了。同样解决方式使用soft-mount方式挂载NFS。