NFS是指网络文件系统，是FreeBSD支持的文件系统之一，允许网络中的计算机通过TCP/IP网络共享资源。NFS是基于UDP/IP协议的应用程序。事实上，RPC机制主要采用远程过程调用。RPC提供了一组与机器、操作系统和低层传输协议无关的远程文件访问操作。
本教程操作环境：linux7.3系统、Dell G3电脑。
1. nfs简介
网络文件系统，英文Network File System(NFS)，UNIX是由SUN公司开发的UNIX表层协议(presentation layer protocol)，使用者可以访问网络上其他地方的文件，就像使用自己的电脑一样。
NFS是基于UDP/IP协议的应用。事实上，RPC机制主要采用远程过程调用。RPC提供了一组与机器、操作系统和低层传输协议无关的远程文件访问操作。RPC采用XDR支持。XDR是一种与机器无关的数据描述编码协议。它以独立和任何机器系统结构的形式编码和解码在线传输的数据，并支持异构系统之间的数据传输。
1.1 nfs特点
- NFS（Network File System）也就是说，网络文件系统是FreeBSD支持的文件系统之一，允许网络中的计算机通过TCP/IP网络共享资源
- 在NFS应用程序中，本地NFS客户端应用程序可以透明地读写远端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之间的文件共享，不能实现Linux与Windows之间的文件共享功能
- nfs是运行在应用层的协议，监控在2049/tcp和2049/udp套接字上
- nfs服务只能基于IP进行认证
1.2 nfs的应用场景
nfs有很多实际的应用场景，以下是一些常见的场景：
- 多台机器共享一台CDROM或其他设备。这对于在多台机器中安装软件来说更便宜、更方便
- 在大型网络中，配置一个中央NFS服务器来放置所有用户的home目录可能会带来方便。这些目录可以输出到网络，以便用户总是可以获得相同的home目录，无论他们登录到哪个工作站
- 不同的客户端可以在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在用户自己的路径下备份并保存到NFS服务器上
1.3 nfs的系统组成
nfs系统至少有两个主要部分：
- nfs服务器
- 几台客户机
nfs系统的架构图如下：
通过TCP/IP网络远程访问存储在NFS服务器上的数据
在NFS服务器正式启用之前，需要根据实际环境和需要配置一些NFS参数
2. nfs工作机制
nfs是基于rpc实现网络文件系统共享的。所以我们先来说说rpc。
2.1 RPC
RPC（Remote Procedure Call Protocol），远程过程调用协议是一种通过网络从远程计算机程序中请求服务，而不需要了解底层网络技术的协议。
RPC协议假设某些传输协议的存在，如TCP或UDP，将信息数据带到通信程序之间。在OSI网络通信模型中，RPC跨越传输层和应用层。
RPC采用客户机/服务器模式。请求程序是客户机，服务提供程序是服务器。
RPC工作机制如上图所示，下面描述一下：
- 客户端程序启动RPC系统调用，基于TCP协议将RPC系统调用到另一台主机(服务端)
- 服务器监控在一个套接字上。收到客户端系统呼叫请求后，通过本地系统呼叫执行所收到的请求及其传输参数，并将结果返回本地服务流程
- 在收到返回执行结果后，将服务端的服务流程封装成响应报文，然后通过RPC协议返回客户端
- 客户端调用过程接收答复信息，获取过程结果，然后调用执行继续进行
2.2 nfs工作机制
NFS服务器端运行四个过程：
nfsd
mountd
idmapd
portmapper
idmapd
实现用户账号的集中映射，将所有账号映射为NFSNOBODY，但在访问时可以作为本地用户访问
mountd
在允许访问NFS文件系统的客户端列表中，用于验证客户端是否允许访问(发放令牌，持令牌查找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
在2049/tcp和2049/udp端口上监控nfs的守护过程
不负责文件存储(NFS服务器本地内核负责调度存储)，用于了解客户端发起的RPC请求，并将其转移到本地内核，然后存储在指定的文件系统上
portmapper
NFS服务器的RPC服务监控在111/TCP和111/UDP套接字上，用于管理远程过程调用（RPC）
以下是NFS简单工作流程的一个例子：
需求：查看file这个文件的信息file存储在远程NFS服务端主机(挂载在本地目录//shared/nfs)
- 客户端发起查看file信息的指令（ls file）对于内核，内核通过NFS模块得知，该文件不是本地文件系统中的文件，而是远程NFS主机上的文件
- 客户端主机的核心通过RPC协议将查看file信息的指令(系统调用)封装成rpc请求通过TCP11端口发送给NFS服务端主机的portmaper
- NFS服务端主机的portmapper(RPC服务流程)告诉客户，NFS服务端的mountd服务在某个端口上，你去找它验证
因为mortmapper在提供服务时必须向portmapper注册一个端口号，所以portmapper知道它在哪个端口工作
- 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
- 接到验证请求后，mountd验证发起请求的客户端是否允许访问NFS文件系统的客户端列表（发布令牌，持令牌查找nfsd），否则拒绝访问
- 验证通过后，客户端持mountd发布的令牌到服务端的nfsd进程，请求查看某一文件
- 服务器的nfsd流程启动本地系统调用，向内核请求查看客户端要查看的文件的信息
- 服务器内核执行nfsd请求的系统调用，并将结果返回nfsd服务
- nfsd过程收到内核返回结果后，将其封装成rpc请求报文，并通过tcp/ip协议返回给客户端
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