NFS协议与CIFS协议详解

NFS协议介绍

NFS（Network File System，网络文件系统）是当前主流异构平台共享文件系统之一。支持在不同类型的系统之间通过网络进行文件共享，广泛应用在FreeBSD、Linux、Solaris等等（Windows貌似只有专业版，企业版支持。家用版不支持。）异构操作系统平台，允许一个系统在网络上与他人共享目录和文件。其网络层基于TCP/IP协议，使用RPC（远程过程调用传输），监听的端口号为2049。笔者在分布式存储开源软件时看到它的最多！

• 早期的NFS v2版本网络层完全是基于UDP的，不保留状态，安全性有大问题。

• 直到NFS v3版本才整合了TCP传输并且支持更大的文件和64bits寻址，安全性也得到了加强。

• 随后NFS v4版本的出现，又为NFS带来更多功能：

(1) NFS v4设计成了一种有状态的协议，自身实现了文件锁功能和获取文件系统根节点功能，不需要NLM和MOUNT协议协助了。
(2) NFS v4增加了安全性，支持RPCSEC-GSS身份认证。
(3) NFS v4只提供了两个请求NULL和COMPOUND，所有的操作都整合进了COMPOUND中，客户端可以根据实际请求将多个操作封装到一个COMPOUND请求中，增加了灵活性。
(4) NFS v4文件系统的命令空间发生了变化，服务器端必须设置一个根文件系统(fsid=0)，其他文件系统挂载在根文件系统上导出。
(5) NFS v4支持delegation。如当客户端A打开一个文件时，服务器会分配给客户端A一个delegation。只要客户端A具有delegation，就可以认为与服务器保持了一致。如果另外一个客户端B访问同一个文件，则服务器会暂缓客户端B的访问请求，向客户端A发送RECALL请求。当客户端A接收到RECALL请求时将本地缓存刷新到服务器中，然后将delegation返回服务器，这时服务器开始处理客户端B的请求。
(6) NFS v4修改了文件属性的表示方法。
(7) NFS服务器端数据可以直接拷贝到另一个NFS服务端，不需要经过客户端。
(8) 支持资源预留和回收。
(9) NFS v4文件名、目录、链接、用户与组可以使用 UTF-8字符集，UTF-8兼容ASCII码，使得NFSv4支持更多语言。
(10) NFS v4相比NFSv3允许将多个请求合并为一个rpc引用，WAN环境中，可以显著降低延迟。
(11) NFS v4强制使用Kerberos验证方式，安全性得到了极大的提高。
(12) NFS v4.1引入pNFS概念。

pNFS协议介绍

2010 年，NFS v4.1 的问世，让 NFS 向集群文件系统的方向迈出了重要一步 --- 因为其引入了并行文件系统的概念（Parallel NFS/pNFS）：即在协议层面将元数据与数据分离，创造出元数据节点和数据节点的角色，对数据的访问具备了一定扩展性。并行访问数据的设计也让整体吞吐提升到新的高度，这与很多现代分布式文件系统思路相似。

NFSv4.1 开始支持 RDMA（Remote Direct Memory Access），并在 NFS v4.2 中开始支持稀疏文件（sparsefile）以及支持 server 侧拷贝（Server-Side Copy）。使得NFS 协议可以更好地支撑数据中心/企业级应用。

CIFS协议介绍

Microsoft服务器消息块协议（SMB）的增强版本，SMB协议也叫Common Internet File System（CIFS）。CIFS协议有三个版本：SMB，SMB2和SMB3。笔者在企业中多是在分布式文件系统或者WinPE安装Windows10操作系统会用到。其基本介绍如下，具体可以看下面给出的链接地址：

• 微软的一种私有协议。

• 定义了一种与应用程序在本地硬盘和网络文件服务器上共享数据的方式相兼容的远程文件访问协议。

• 在TCP/IP上运行，可扩展至Internet，为慢速拨号连接优化。

• 利用重定向包可以通过网络发送至远端设备，而重定向器也利用CIFS向本地计算机的协议栈发出请求。

https://docs.microsoft.com/zh-cn/openspecs/windows_protocols/ms-cifs/d416ff7c-c536-406e-a951-4f04b2fd1d2b

存储发展历程