TCP-IP详解卷1-29：NFS（Network File System）：网络文件系统
一：介绍
1： NFS（网络文件系统），它为客户程序提供透明的文件访问。NFS的基础是Sun RPC（Remote Procedure Call Protocol）：远程过程调用。
2： 客户程序使用NFS不需要做什么特别的工作，当NFS内核检测到被访问的文件位于一个NFS服务器时，就会自动产生一个访问该文件的RPC调用。
二：RPC
1： 大多数的网络程序设计都是编写一些调用系统提供的函数来完成特定的网络操作的应用程序。即客户发送命令给服务器，服务器向客户发送应答。
2： 远程过程调用RPC (Remote Procedure Call)是一种不同的网络程序设计方法。客户程序编写时只是调用了服务器程序提供的函数。
A： 当客户程序调用远程的过程时，它实际上只是调用了一个位于本机上的、由RPC程序包生成的函数。这个函数被称为客户残桩（ s t u b）。客户残桩将过程的参数封装成一个网络报文，并且将这个报文发送给服务器程序。
B： 服务器主机上的一个服务器残桩负责接收这个网络报文。它从网络报文中提取参数，然后调用应用程序员编写的服务器过程。
C： 当服务器函数返回时，它返回到服务器残桩。服务器残桩提取返回值，把返回值封装成一个网络报文，然后将报文发送给客户残桩。
D： 客户残桩从接收到的网络报文中取出返回值，将其返回给客户程序。
3： 一个RPC程序包提供了很多好处。
A： 程序设计更加容易，因为很少或几乎没有涉及网络编程。应用程序设计员只需要编写一个客户程序和客户程序调用的服务器过程。
B： 如果使用了一个不可靠的协议，如UDP，像超时和重传等细节就由RPC程序包来处理。这就简化了用户应用程序。
C： RPC库为参数和返回值的传输提供任何需要的数据转换。例如，如果参数是由整数和浮点数组成的， RPC程序包处理整数和浮点数在客户机和服务器主机上存储的不同形式。这个功能简化了在异构环境中的客户和服务器的编码问题。
三：NFS协议
1： 流程配置
A： 访问本地文件：用户进程--》本地邮件访问--》本地磁盘
B： 远程：用户进程--》NFS客户--》TCP/UDP IP--》TCP/UDP IP--》NFS服务器--》本地文件访问--》本地磁盘
2： 流程
A： 访问的是一个本地文件还是一个NFS文件对于客户来说是透明的。当文件被打开时，由内核决定这一点。
文件被打开之后，内核将本地文件的所有引用传递给名为“本地文件访问”的框中，而将一个NFS文件的所有引用传递给名为“ NFS客户”的框中。
B： NFS客户通过它的TCP / IP模块向NFS服务器发送RPC请求。NFS主要使用UDP，最新的实现也可以使用TCP。
C： NFS服务器在端口2049接收作为UDP数据报的客户请求。尽管NFS可以被实现成使用端口映射器，允许服务器使用一个临时端口，但是大多数的实现都是直接指定UDP端口2049。
D： 当NFS服务器收到一个客户请求时，它将这个请求传递给本地文件访问例程，后者访问服务器主机上的一个本地的磁盘文件。
E： NFS服务器需要花一定的时间来处理一个客户的请求。访问本地文件系统一般也需要一部分时间。
在这段时间间隔内，服务器不应该阻止其他的客户请求得到服务。为了实现这一功能，大多数的NFS服务器都是多线程的—即服务器的内核中实际上有多个NFS服务器在运行。
具体怎么实现依赖于不同的操作系统。既然大多数的Unix内核不是多线程的，一个共同的技术就是启动一个用户进程（常被称为NFS d）的多个实例。这个实例执行一个系统调用，使自己作为一个内核进程保留在操作系统的内核中。
F： 同样，在客户主机上， NFS客户需要花一定的时间来处理一个用户进程的请求。NFS客户向服务器主机发出一个RPC调用，然后等待服务器的应答。为了给使用NFS的客户主机上的用户进程提供更多的并发性，在客户内核中一般运行着多个NFS客户。
同样，具体实现也依赖于操作系统。Unix系统经常使用类似于NFS服务器的技术：一个叫作biod的用户进程执行一个系统调用，作为一个内核进程保留在操作系统的内核中。
3： 文件句柄：NFS中一个基本概念是文件句柄(file handle)。
它是一个不透明( opaque )的对象，用来引用服务器上的一个文件或目录。不透明指的是服务器创建文件句柄，把它传递给客户，然后客户访问文件时，使用对应的文件句柄。客户不会查看文件句柄的内容—它的内容只对服务器有意义。
每次一个客户进程打开一个实际上位于一个NFS服务器上的文件时， NFS客户就会从NFS服务器那里获得该文件的一个文件句柄。每次NFS客户为用户进程读或写文件时，文件句柄就会传给服务器以指定被访问的文件。
一般情况下，用户进程不会和文件句柄打交道—只有NFS客户和NFS服务器将文件句柄传来传去。
四：NFS过程
1： GETATTR。返回一个文件的属性：文件类型（一般文件，目录等）、访问权限、文件大小、文件的属主者及上次访问时间等信息。
2： SETATTR。设置一个文件的属性。只允许设置文件属性的一个子集：访问权限、文件的属主、组的属主、文件大小、上次访问时间和上次修改时间。
3： STATFS。返回一个文件系统的状态：可用空间的大小、最佳传送大小等。例如Unix的d f命令使用此过程。
4： LOOKUP。查找一个文件。每当一个用户进程打开一个NFS服务器上的一个文件时，NFS客户调用此过程。
5： READ。从一个文件中读数据。客户说明文件的句柄、读操作的开始位置和读数据的最大字节数（最多8192个字节）。
6： WRITE。对一个文件进行写操作。客户说明文件的句柄、开始位置、写数据的字节数和要写的数据。
7： CREATE。创建一个文件。
8： REMOVE。删除一个文件。
9： RENAME。重命名一个文件。
10：LINK。为一个文件构造一个硬链接。硬链接是一个Unix的概念，指的是磁盘中的一个文件可以有任意多个目录项（即名字，也叫作硬链接）指向它。
11：SYMLINK。为一个文件创建一个符号链接。符号链接是一个包含另一个文件名字的文件。大多数引用符号链接的操作（例如，打开）实际上引用的是符号链接所指的文件。
12：READLINK。读一个符号链接。即返回符号链接所指的文件的名字。
13：MKDIR。创建一个目录。
14：RMDIR。删除一个目录。
15：READDIR。读一个目录。例如， Unix的l s命令使用此过程。
五：TCP上的NFS
1： 当服务器主机进行引导时，它启动一个NFS服务器，后者被动打开TCP端口2049，等待着客户的连接请求。这通常是另一个NFS服务器，正常的NFS UDP服务器在UDP端口2049等待着进入的UDP数据报。
2： 当客户使用TCP安装服务器上的文件系统时，它对服务器上的TCP端口2049做一个主动打开。这样就为这个文件系统在客户和服务器之间形成了一个TCP连接。如果同样的客户安装同样服务器上的另一个文件系统，就会创建另一个TCP连接。
3： 客户和服务器在它们连接的两端都要设置TCP的k e e p a l i v e选项，这样双方都能检测到对方主机崩溃，或者崩溃然后重启动。
4： 客户方所有使用这个服务器文件系统的应用程序共享这个TCP连接。。
5： 如果客户检测到服务器已经崩溃，或者崩溃然后重启动（通过收到一个TCP差错“连接超时”或者“对方复位连接”），它尝试与服务器重新建立连接。客户做另一个主动打开，为同一个文件系统请求重新建立TCP连接。在以前连接上超时的所有客户请求在新的连接上都会重新发出。
6： 如果客户机崩溃，那么当它崩溃时正在运行的应用程序也要崩溃。当客户机重新启动时，它很可能使用TCP重新安装服务器的文件系统，这将导致和服务器的另一个连接。客户和服务器之间针对同一个文件系统的前一个连接现在打开了一半（服务器方认为它还开着），但是既然服务器设置了k e e p a l i v e选项，当服务器发出下一个k e e p a l i v e探查报文时，这个半开着的TCP连接就会被中止。
六：NFS的好处
1： 本地工作站使用更少的磁盘空间，因为通常的数据可以存放在一台机器上而且可以通过网络访问到。
2： 用户不必在每个网络上机器里头都有一个home目录。Home目录 可以被放在NFS服务器上并且在网络上处处可用。
3： 诸如软驱，CDROM，和 Zip® 之类的存储设备可以在网络上面被别的机器使用。这可以减少整个网络上的可移动介质设备的数量。
七：常见的实际应用
1： 多个机器共享一台CDROM或者其他设备。这对于在多台机器中安装软件来说更加便宜跟方便。
2： 在大型网络中，配置一台中心 NFS 服务器用来放置所有用户的home目录可能会带来便利。这些目录能被输出到网络以便用户不管在哪台工作站上登录，总能得到相同的home目录。
3： 几台机器可以有通用的/usr/ports/distfiles 目录。这样的话，当您需要在几台机器上安装port时，您可以无需在每台设备上下载而快速访问源码。