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NFS

分类: BSD

2007-08-16 22:34:15

作者:linuxmine#gmail.com
NFS server可以看作是一个FILE SERVER,它可以让你的PC通过网络将远端得NFS SERVER共享出来的档案MOUNT到自己的系统中,在CLIENT看来使用NFS的远端文件就象是在使用本地文件一样。
NFS协议从诞生到现在为止,已经有多个版本,如NFS V2(rfc1094),NFS V3(rfc1813)(最新的版本是V4(rfc3010)。
二、各NFS协议版本的主要区别
V3相对V2的主要区别:
1、文件尺寸
V2最大只支持32BIT的文件大小(4G),而NFS V3新增加了支持64BIT文件大小的技术。
2、文件传输尺寸
V3没有限定传输尺寸,V2最多只能设定为8k,可以使用-rsize and -wsize 来进行设定。
3、完整的信息返回
V3增加和完善了许多错误和成功信息的返回,对于服务器的设置和管理能带来很大好处。
4、增加了对TCP传输协议的支持
V2只提供了对UDP协议的支持,在一些高要求的网络环境中有很大限制,V3增加了对TCP协议的支持
*5、异步写入特性
6、改进了SERVER的mount性能
7、有更好的I/O WRITES 性能。
9、更强网络运行效能,使得网络运作更为有效。
10、更强的灾难恢复功能。

异步写入特性(v3新增加)介绍:
NFS V3 能否使用异步写入,这是可选择的一种特性。NFS V3客户端发发送一个异步写入请求到服务器,在给客户端答复之前服务器并不是必须要将数据写入到存储器中(稳定的)。服务器能确定何时去写入数据或者将多 个写入请求聚合到一起并加以处理,然后写入。客户端能保持一个数据的copy以防万一服务器不能完整的将数据写入。当客户端希望释放这个copy的时候, 它会向服务器通过这个操作过程,以确保每个操作步骤的完整。异步写入能够使服务器去确定最好的同步数据的策略。使数据能尽可能的同步的提交何到达。与V2 比较来看,这样的机制能更好的实现数据缓冲和更多的平行(平衡)。而NFS V2的SERVER在将数据写入存储器之前不能再相应任何的写入请求。

V4相对V3的改进:
1:改进了INTERNET上的存取和执行效能
2:在协议中增强了安全方面的特性
3:增强的跨平台特性
三、CLIENT和SERVER的具体操作和设置
在讲NFS SERVER的运作之前先来看一些与NFS SERVER有关的东西:
RPC(Remote Procedure Call)
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。而这些传输协议勇士用到这 个RPC功能的。可以说NFS本身就是使用RPC的一个程序。或者说NFS也是一个RPC SERVER.所以只要用到NFS的地方都要启动RPC服务,不论是NFS SERVER或者NFS CLIENT。这样SERVER和CLIENT才能通过RPC来实现PROGRAM PORT的对应。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。

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。而这些传输协议勇士用到这 个RPC功能的。可以说NFS本身就是使用RPC的一个程序。或者说NFS也是一个RPC SERVER.所以只要用到NFS的地方都要启动RPC服务,不论是NFS SERVER或者NFS CLIENT。这样SERVER和CLIENT才能通过RPC来实现PROGRAM PORT的对应。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。
NFS需要启动的DAEMONS
pc.nfsd:主要负责登陆权限检测等。
rpc.mountd:负责NFS的档案系统,当CLIENT端通过rpc.nfsd登陆SERVER后,对clinet存取server的文件进行一系列的管理
NFS SERVER在REDHAT LINUX平台下一共需要两个套件:nfs-utils和PORTMAP
nfs-utils:提供rpc.nfsd 及 rpc.mountd这两个NFS DAEMONS的套件
portmap: NFS其实可以被看作是一个RPC SERVER PROGRAM,而要启动一个RPC SERVER PROGRAM,都要做好PORT的对应工作,而且这样的任务就是由PORTMAP来完成的。通俗的说PortMap就是用来做PORT的mapping 的。
一:服务器端的设定
服务器端的设定都是在/etc/exports这个文件中进行设定的,设定格式如下:
欲分享出去的目录 主机名称1或者IP1(参数1,参数2) 主机名称2或者IP2(参数3,参数4)
上面这个格式表示,同一个目录分享给两个不同的主机,但提供给这两台主机的权限和参数是不同的,所以分别设定两个主机得到的权限。
可以设定的参数主要有以下这些:
rw:可读写的权限;
ro:只读的权限;
root_squash:在登入 NFS 主机使用分享之目的使用者如果是 root ,那使用者的成UID  GID 都成 nobody 身份;
all_squash:不管登陆NFS主机的用户是什么都会被重新设定为nobody。
anonuid:将登入NFS主机的用户都设定成指定的user id,此ID必须存在于/etc/passwd中。
anongid:同 anonuid ,但是?成 group ID 就是了!
sync:资料同步写入存储器中。
async:资料会先暂时存放在内存中,不会直接写入硬盘。
insecure 允许从这台机器过来的非授权访问。

例如可以编辑/etc/exports为:
/tmp     *(rw,no_root_squash)
/home/public 192.168.0.*(rw)   *(ro)
/home/test  192.168.0.100(rw)
/home/linux  *.the9.com(rw,all_squash,anonuid=40,anongid=40)
设定好后可以使用以下命令启动NFS:
/etc/rc.d/init.d/portmap start (在REDHAT中PORTMAP是默认启动的)
/etc/rc.d/init.d/nfs start

exportfs命令:
如果我们在启动了NFS之后又修改了/etc/exports,是不是还要重新启动nfs呢?这个时候我们就可以用exportfs命令来使改动立刻生效,该命令格式如下:
exportfs [-aruv]
-a :全部mount或者unmount /etc/exports中的内容
-r :重新mount /etc/exports中分享出来的目录
-u :umount 目录
-v :在 export 的?r候,将详细的信息输出到屏幕上。
具体例子:
[root @test root]# exportfs -rv <==全部重新 export 一次!
exporting 192.168.0.100:/home/test
exporting 192.168.0.*:/home/public
exporting *.the9.com:/home/linux
exporting *:/home/public
exporting *:/tmp
reexporting 192.168.0.100:/home/test to kernel

exportfs -au <==全部都卸载了。



客户段的操作:
1、showmout命令对于NFS的操作和查错有很大的帮助,所以我们先来看一下showmount的用法
showmout
-a :这个参数是一般在NFS SERVER上使用,是用来显示已经mount上本机nfs目录的cline机器。
-e :显示指定的NFS SERVER上export出来的目录。
例如:
showmount -e 192.168.0.30
Export list for localhost:
/tmp *
/home/linux *.linux.org
/home/public (everyone)
/home/test 192.168.0.100
2、mount nfs目录的方法:
mount -t nfs hostname(orIP):/directory /mount/point
具体例子:
Linux: mount -t nfs 192.168.0.1:/tmp /mnt/nfs
Solaris:mount -F nfs 192.168.0.1:/tmp /mnt/nfs
BSD: mount 192.168.0.1:/tmp /mnt/nfs

3、mount nfs的其它可选参数:
HARD mount和SOFT MOUNT:
HARD: NFS CLIENT会不断的尝试与SERVER的连接(在后台,不会给出任何提示信息,在LINUX下有的版本仍然会给出一些提示),直到MOUNT上。
SOFT:会在前台尝试与SERVER的连接,是默认的连接方式。当收到错误信息后终止mount尝试,并给出相关信息。
例如:mount -F nfs -o hard 192.168.0.10:/nfs /nfs
对于到底是使用hard还是soft的问题,这主要取决于你访问什么信息有关。例如你是想通过NFS来运行X PROGRAM的话,你绝对不会希望由于一些意外的情况(如网络速度一下子变的很慢,插拔了一下网卡插头等)而使系统输出大量的错误信息,如果此时你用的 是HARD方式的话,系统就会等待,直到能够重新与NFS SERVER建立连接传输信息。另外如果是非关键数据的话也可以使用SOFT方式,如FTP数据等,这样在远程机器暂时连接不上或关闭时就不会挂起你的会 话过程。

rsize和wsize:
文件传输尺寸设定:V3没有限定传输尺寸,V2最多只能设定为8k,可以使用-rsize and -wsize 来进行设定。这两个参数的设定对于NFS的执行效能有较大的影响
bg:在执行mount时如果无法顺利mount上时,系统会将mount的操作转移到后台并继续尝试mount,直到mount成功为止。(通常在设定/etc/fstab文件时都应该使用bg,以避免可能的mount不上而影响启动速度)
fg:和bg正好相反,是默认的参数
nfsvers=n:设定要使用的NFS版本,默认是使用2,这个选项的设定还要取决于server端是否支持NFS VER 3
mountport:设定mount的端口
port:根据server端export出的端口设定,例如如果server使用5555端口输出NFS,那客户端就需要使用这个参数进行同样的设定
timeo =n:设置超时时间,当数据传输遇到问题时,会根据这个参数尝试进行重新传输。默认值是7/10妙(0.7秒)。如果网络连接不是很稳定的话就要加大这个 数值,并且推荐使用HARD MOUNT方式,同时最好也加上INTR参数,这样你就可以终止任何挂起的文件访问。
intr 允许通知中断一个NFS调用。当服务器没有应答需要放弃的时候有用处。
udp:使用udp作为nfs的传输协议(NFS V2只支持UDP)
tcp:使用tcp作为nfs的传输协议
namlen=n:设定远程服务器所允许的最长文件名。这个值的默认是255
acregmin=n:设定最小的在文件更新之前cache时间,默认是3
acregmax=n:设定最大的在文件更新之前cache时间,默认是60
acdirmin=n:设定最小的在目录更新之前cache时间,默认是30
acdirmax=n:设定最大的在目录更新之前cache时间,默认是60
actimeo=n:将acregmin、acregmax、acdirmin、acdirmax设定为同一个数值,默认是没有启用。
retry=n:设定当网络传输出现故障的时候,尝试重新连接多少时间后不再尝试。默认的数值是10000 minutes
noac:关闭cache机制。
同时使用多个参数的方法:mount -t nfs -o timeo=3,udp,hard 192.168.0.30:/tmp /nfs
请注意,NFS客户机和服务器的选项并不一定完全相同,而且有的时候会有冲突。比如说服务器以只读的方式导出,客户端却以可写的方式mount,虽然可以成功mount上,但尝试写入的时候就会发生错误。一般服务器和客户端配置冲突的时候,会以服务器的配置为准。


4、/etc/fstab的设定方法
/etc/fstab的格式如下:
fs_spec   fs_file  fs_type   fs_options  fs_dump fs_pass 
fs_spec:该字段定义希望加载的文件系统所在的设备或远程文件系统,对于nfs这个参数一般设置为这样:192.168.0.1:/NFS
fs_file:本地的挂载点
fs_type:对于NFS来说这个字段只要设置成nfs就可以了
fs_options:挂载的参数,可以使用的参数可以参考上面的mount参数。
fs_dump - 该选项被"dump"命令使用来检查一个文件系统应该以多快频率进行转储,若不需要转储就设置该字段为0
fs_pass - 该字段被fsck命令用来决定在启动时需要被扫描的文件系统的顺序,根文件系统"/"对应该字段的值应该为1,其他文件系统应该为2。若该文件系统无需在启动时扫描则设置该字段为0 。

5、与NFS有关的一些命令介绍
nfsstat:
查看NFS的运行状态,对于调整NFS的运行有很大帮助
rpcinfo:
查看rpc执行信息,可以用于检测rpc运行情况的工具。



四、NFS调优
调优的步骤:
1、测量当前网络、服务器和每个客户端的执行效率。
2、分析收集来的数据并画出图表。查找出特殊情况,例如很高的磁盘和CPU占用、已经高的磁盘使用时间
3、调整服务器
4、重复第一到第三步直到达到你渴望的性能


与NFS性能有关的问题有很多,通常可以要考虑的有以下这些选择:

WSIZE,RSIZE参数来优化NFS的执行效能
WSIZE、RSIZE对于NFS的效能有很大的影响。
wsize和rsize设定了SERVER和CLIENT之间往来数据块的大小,这两个参数的合理设定与很多方面有关,不仅是软件方面也有硬件方面的因素会影响这两个参数的设定(例如LINUX KERNEL、网卡,交换机等等)。
下面这个命令可以测试NFS的执行效能,读和写的效能可以分别测试,分别找到合适的参数。对于要测试分散的大量的数据的读写可以通过编写脚本来进行测试。在每次测试的时候最好能重复的执行一次MOUNT和unmount。
time dd if=/dev/zero of=/mnt/home/testfile bs=16k count=16384
用于测试的WSIZE,RSIZE最好是1024的倍数,对于NFS V2来说8192是RSIZE和WSIZE的最大数值,如果使用的是NFS V3则可以尝试的最大数值是32768。
如果设置的值比较大的时候,应该最好在CLIENT上进入mount上的目录中,进行一些常规操作(LS,VI等等),看看有没有错误信息出现。有可能出 现的典型问题有LS的时候文件不能完整的列出或者是出现错误信息,不同的操作系统有不同的最佳数值,所以对于不同的操作系统都要进行测试。

设定最佳的NFSD的COPY数目。
linux中的NFSD的COPY数目是在/etc/rc.d/init.d/nfs这个启动文件中设置的,默认是8个NFSD,对于这个参数的设置一般是要根据可能的CLIENT数目来进行设定的,和WSIZE、RSIZE一样也是要通过测试来找到最近的数值。

UDP and TCP
可以手动进行设置,也可以自动进行选择。
mount -t nfs -o sync,tcp,noatime,rsize=1024,wsize=1024 EXPORT_MACHINE:/EXPORTED_DIR /DIR
UDP 有着传输速度快,非连接传输的便捷特性,但是UDP在传输上没有TCP来的稳定,当网络不稳定或者黑客入侵的时候很容易使NFS的 Performance 大幅降低甚至使网络瘫痪。所以对于不同情况的网络要有针对的选择传输协议。nfs over tcp比较稳定, nfs over udp速度较快。在机器较少网络状况较好的情况下使用UDP协议能带来较好的性能,当机器较多,网络情况复杂时推荐使用TCP协议(V2只支持UDP协 议)。在局域网中使用UDP协议较好,因为局域网有比较稳定的网络保证,使用UDP可以带来更好的性能,在广域网中推荐使用TCP协议,TCP协议能让 NFS在复杂的网络环境中保持最好的传输稳定性。可以参考这篇文章:http: //

版本的选择
V3作为默认的选择(RED HAT 8默认使用V2,SOLARIS 8以上默认使用V3),可以通过vers= mount option来进行选择。
LINUX通过mount option的nfsvers=n进行选择。

五、NFS故障解决
1、NFSD没有启动起来
首先要确认 NFS 输出列表存在,否则 nfsd 不会启动。可用 exportfs 命令来检查,如果 exportfs 命令没有结果返回或返回不正确,则需要检查 /etc/exports 文件。
2、mountd 进程没有启动
mountd 进程是一个远程过程调用 (RPC) ,其作用是对客户端要求安装(mount)文件系统的申请作出响应。mountd进程通过查找 /etc/xtab 文件来获知哪些文件系统可以被远程客户端使用。另外,通过mountd进程,用户可以知道目前有哪些文件系统已被远程文件系统装配,并得知远程客户端的列 表。查看mountd是否正常启动起来可以使用命令rpcinfo进行查看,在正常情况下在输出的列表中应该象这样的行:
100005 1 udp 1039 mountd
100005 1 tcp 1113 mountd
100005 2 udp 1039 mountd
100005 2 tcp 1113 mountd
100005 3 udp 1039 mountd
100005 3 tcp 1113 mountd
如果没有起来的话可以检查是否安装了PORTMAP组件。
rpm -qa|grep portmap
3、fs type nfs no supported by kernel
kernel不支持nfs文件系统,重新编译一下KERNEL就可以解决。
4、can't contact portmapper: RPC: Remote system error - Connection refused
出现这个错误信息是由于SEVER端的PORTMAP没有启动。
5、mount clntudp_create: RPC: Program not registered
NFS没有启动起来,可以用showmout -e host命令来检查NFS SERVER是否正常启动起来。
6、mount: localhost:/home/test failed, reason given by server: Permission denied
这个提示是当client要mount nfs server时可能出现的提示,意思是说本机没有权限去mount nfs server上的目录。解决方法当然是去修改NFS SERVER咯。
7、被防火墙阻挡
这个原因很多人都忽视了,在有严格要求的网络环境中,我们一般会关闭linux上的所有端口,当需要使用哪个端口的时候才会去打开。而NFS默认是使用111端口,所以我们先要检测是否打开了这个端口,另外也要检查TCP_Wrappers的设定。


六、NFS安全
NFS的不安全性主要体现于以下4个方面:

1、新手对NFS的访问控制机制难于做到得心应手,控制目标的精确性难以实现
2、NFS没有真正的用户验证机制,而只有对RPC/Mount请求的过程验证机制
3、较早的NFS可以使未授权用户获得有效的文件句柄
4、在RPC远程调用中,一个SUID的程序就具有超级用户权限.

加强NFS安全的方法:
1、合理的设定/etc/exports中共享出去的目录,最好能使用anonuid,anongid以使MOUNT到NFS SERVER的CLIENT仅仅有最小的权限,最好不要使用root_squash。
2、使用IPTABLE防火墙限制能够连接到NFS SERVER的机器范围
iptables -A INPUT -i eth0 -p TCP -s 192.168.0.0/24 --dport 111 -j ACCEPT
iptables -A INPUT -i eth0 -p UDP -s 192.168.0.0/24 --dport 111 -j ACCEPT
iptables -A INPUT -i eth0 -p TCP -s 140.0.0.0/8 --dport 111 -j ACCEPT
iptables -A INPUT -i eth0 -p UDP -s 140.0.0.0/8 --dport 111 -j ACCEPT
3、为了防止可能的Dos攻击,需要合理设定NFSD 的COPY数目。
4、修改/etc/hosts.allow和/etc/hosts.deny达到限制CLIENT的目的
/etc/hosts.allow
portmap: 192.168.0.0/255.255.255.0 : allow
portmap: 140.116.44.125 : allow

/etc/hosts.deny
portmap: ALL : deny
5、改变默认的NFS 端口
NFS默认使用的是111端口,但同时你也可以使用port参数来改变这个端口,这样就可以在一定程度上增强安全性。
6、使用Kerberos V5作为登陆验证系统

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