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Linux服务器配置与应用
1.8.2.1 5.2.1 NFS介绍
5.2.1 NFS介绍

NFS是NetworkFileSystem的简写,即网络文件系统,网络文件系统是FreeBSD支持的文件系统中的一种,也被称为NFS.NFS允许一个系统在网络上与他人共享目录和文件。通过使用NFS,用户和程序可以像访问本地文件一样访问远端系统上的文件。

NFS是基于UDP/IP协议的应用,其实现主要是采用远程过程调用RPC机制,RPC提供了一组与机器、操作系统以及低层传送协议无关的存取远程文件的操作。RPC采用了XDR的支持。XDR是一种与机器无关的数据描述编码的协议,它以独立于任意机器体系结构的格式对网上传送的数据进行编码和解码,支持在异构系统之间数据的传送。

网络文件系统(NFS)是文件系统之上的一个网络抽象,是允许远程客户端以与本地文件系统类似的方式,通过网络进行访问。虽然 NFS 不是第一个此类系统,但是它已经发展并演变成 UNIX系统中最强大最广泛使用的网络文件系统。NFS 允许在多个用户之间共享公共文件系统,并提供数据集中的优势,来最小化所需的存储空间。

网络文件系统(NFS)从1984 年问世以来持续演变,并已成为分布式文件系统的基础。当前,NFS(通过 pNFS 扩展)通过网络对分布的文件提供可扩展的访问。

第一个网络文件系统称为FileAccessListener—由DigitalEquipment Corporat ion(DEC)在1976年开发。Data Access Protocol(DAP)的实施,这是DECnet协议集的一部分。比如TCP/IP,DEC 为其网络协议发布了协议规范,包括DAP。

NFS 是第一个现代网络文件系统(构建于 IP 协议之上)。在 20 世纪 80 年代,它首先作为实验文件系统,由 Sun Microsystems 在内部完成开发。NFS 协议已归档为Request for Comments(RFC)标准,并演化为大家熟知的 NFSv2。作为一个标准,由于 NFS 与其他客户端和服务器的互操作能力而发展快速。

标准持续地演化为 NFSv3,在 RFC 1813 中有定义。这一新的协议比以前的版本具有更好的可扩展性,支持大文件(超过 2GB),异步写入,以及将 TCP 作为传输协议,为文件系统在更广泛的网络中使用铺平了道路。在 2000 年,RFC 3010(由 RFC 3530修订)将 NFS 带入企业设置。Sun引入了具有较高安全性,带有状态协议的NFSv4(NFS之前的版本都是无状态的)。NFS版本4.1(由 RFC 5661 定义),增加了对跨越分布式服务器的并行访问的支持(称为pNFSextension)。

NFS 已经历了几十年的开发。它代表了一个非常稳定的(及可移植)网络文件系统,它可扩展、高性能、并达到企业级质量。由于网络速度的增加和延迟的降低,NFS 一直是通过网络提供文件系统服务具有吸引力的选择。甚至在本地网络设置中,虚拟化驱动存储进入网络,来支持更多的移动虚拟机。NFS 甚至支持最新的计算模型,来优化虚拟的基础设施。

NFS的特点在于:提供透明文件访问以及文件传输;容易扩充新的资源或软件,不需要改变现有的工作环境;高性能,可灵活配置。

NFS的工作原理是使用客户端/服务器架构,由一个客户端程序和服务器程序组成。服务器程序向其他计算机提供对文件系统的访问,其过程称为输出。NFS客户端程序对共享文件系统进行访问时,把它们从NFS服务器中“输送”出来。文件通常以块为单位进行传输。其大小是8KB(虽然它可能会将操作分成更小尺寸的分片)。NFS传输协议用于服务器和客户机之间文件访问和共享的通信,从而使客户机远程地访问保存在存储设备上的数据。

在 NFSv4 之前,存在一定数量的辅助协议用于加载、锁定和文件管理中的其他元素。NFSv4 将这一流程简化为一个协议,并将对 UDP 协议的支持作为传输协议移除。NFSv4还集成支持 UNIX 和基于 Windows 的文件访问语义,将本地集成 NFS 扩展到其他操作系统中。

NFSv4.1 介绍针对更高扩展性和更高性能的并行 NFS(pNFS)的概念。要支持更高的可扩展性,NFSv4.1 具有脚本,与集群化文件系统风格类似地拆分数据/元数据架构。pNFS 将生态系统拆分为三个部分:客户端、服务器和存储。您可看到存在两个路径:一个用于数据,另一个用于控制。pNFS 将数据布局与数据本身拆分,允许双路径架构。当客户想要访问文件时,服务器已布局响应。布局描述了文件到存储设备的映射。当客户端具有布局时,它能够直接访问存储,而不必通过服务器(这实现了更大的灵活性和更优的性能)。当客户端完成文件操作时,它会提交数据(变更)和布局。如果需要,服务器能够请求从客户端返回布局。