NFS详解

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需要启动的DAEMONS
pc.nfsd:主要复杂登陆权限检测等。
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（以LINUX为例）
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；
no_root_squash：登入到NFS主机的用户如果是ROOT用户，他就拥有ROOT的权限，此参数很不安全，建议不要使用。
root_squash：在登入 NFS 主?C使用分享之目?的使用者如果是 root ?r，那????使用者的?嘞?⒈?嚎s成?槟涿?褂谜撸?ǔＫ??UID ? GID 都???成 nobody 那??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