共享文件系统是为家庭实验室增加多功能性和功能性的绝佳方式。拥有集中式文件系统共享给实验室中的客户端，可以大大简化组织数据、进行备份和共享数据。这对于在多个服务器上进行负载均衡的 Web 应用程序以及 Kubernetes 使用的持久卷尤其有用，因为它允许在任意数量的节点上启动具有持久数据的 pod。
无论你的家庭实验室由普通计算机、多余的企业服务器还是树莓派或其他单板计算机 (SBC) 组成，共享文件系统都是一项有用的资产，而网络文件系统 (NFS) 服务器是创建它的绝佳方式。
我之前写过关于在家搭建“私有云”的文章，这是一个由树莓派或其他 SBC 以及一些其他消费级硬件或台式 PC 组成的家庭实验室。 NFS 服务器是在这些组件之间共享数据的理想方式。由于大多数 SBC 的操作系统 (OS) 都在 SD 卡上运行，因此存在一些挑战。 SD 卡容易出现故障，尤其是在用作计算机的操作系统磁盘时，并且它们并非设计为持续读取和写入。 你真正需要的是真正的硬盘驱动器：它们通常比 SD 卡每 GB 更便宜，尤其对于较大的磁盘，并且它们不太可能发生故障。 树莓派 4 现在配备了 USB 3.0 端口，USB 3.0 硬盘驱动器无处不在且价格实惠。 这是完美匹配。 对于这个项目，我将使用插入树莓派 4 的 2TB USB 3.0 外部硬盘驱动器，该树莓派 4 运行 NFS 服务器。
(Chris Collins, CC BY-SA 4.0)
安装 NFS 服务器软件
我正在树莓派上运行 Fedora Server，但这个项目也可以使用其他发行版完成。要在 Fedora 上运行 NFS 服务器，你需要 nfs-utils 软件包，幸运的是它已经安装了（至少在 Fedora 31 中）。 如果你计划运行 NFSv3 服务，你还需要 rpcbind 软件包，但 NFSv4 不是严格要求的。
如果你的系统上还没有这些软件包，请使用 dnf 命令安装它们
# Intall nfs-utils and rpcbind
$ sudo dnf install nfs-utils rpcbindRaspbian 是另一个与树莓派一起使用的流行操作系统，并且设置几乎完全相同。 软件包名称不同，但这是唯一的主要区别。 要在运行 Raspbian 的系统上安装 NFS 服务器，你需要以下软件包
- nfs-common: 这些文件对于 NFS 服务器和客户端是通用的
- nfs-kernel-server: 主要 NFS 服务器软件包
Raspbian 使用 apt-get 进行软件包管理（而不是 Fedora 使用的 dnf），因此使用它来安装软件包
# For a Raspbian system, use apt-get to install the NFS packages
$ sudo apt-get install nfs-common nfs-kernel-server准备一个 USB 硬盘驱动器作为存储
正如我上面提到的，USB 硬盘驱动器是为树莓派或其他 SBC 提供存储的好选择，特别是因为用于操作系统磁盘映像的 SD 卡并不理想。 对于你家中的私有云，你可以使用廉价的 USB 3.0 硬盘驱动器进行大规模存储。 插入磁盘并使用 fdisk 找出分配给它的设备 ID，以便你可以使用它。
# Find your disk using fdisk
# Unrelated disk content omitted
$ sudo fdisk -l
Disk /dev/sda: 1.84 TiB, 2000398933504 bytes, 3907029167 sectors
Disk model: BUP Slim BK
Units: sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disklabel type: dos
Disk identifier: 0xe3345ae9
Device Boot Start End Sectors Size Id Type
/dev/sda1 2048 3907028991 3907026944 1.8T 83 Linux为了清楚起见，在上面的示例输出中，我省略了除我感兴趣的磁盘之外的所有磁盘。 你可以看到我想使用的 USB 磁盘被分配了设备 /dev/sda，你可以看到有关模型的信息 (Disk model: BUP Slim BK)，这有助于我识别正确的磁盘。 该磁盘已经有一个分区，其大小证实它是我正在寻找的磁盘。
注意： 确保为你的设备识别正确的磁盘和分区。 它可能与上面的示例不同。
在驱动器上创建的每个分区都会获得一个特殊的通用唯一标识符 (UUID)。 计算机使用 UUID 来确保它使用 /etc/fstab 配置文件将正确的分区挂载到正确的位置。 你可以使用 blkid 命令检索分区的 UUID
# Get the block device attributes for the partition
# Make sure to use the partition that applies in your case. It may differ.
$ sudo blkid /dev/sda1
/dev/sda1: LABEL="backup" UUID="bd44867c-447c-4f85-8dbf-dc6b9bc65c91" TYPE="xfs" PARTUUID="e3345ae9-01"在这种情况下，/dev/sda1 的 UUID 是 bd44867c-447c-4f85-8dbf-dc6b9bc65c91。 你的会不同，所以记下来。
配置树莓派以在启动时挂载此磁盘，然后挂载它
现在你已经确定了要使用的磁盘和分区，你需要告诉计算机如何挂载它，以便在每次启动时都这样做，并立即挂载它。 因为这是一个 USB 磁盘并且可能会被拔掉，你还将配置树莓派，如果磁盘未插入或以其他方式不可用，则不要在启动时等待。
在 Linux 中，通过将分区添加到 /etc/fstab 配置文件来完成此操作，包括你希望将其挂载到的位置以及一些参数，以告诉计算机如何处理它。 此示例会将分区挂载到 /srv/nfs，因此首先创建该路径
# Create the mountpoint for the disk partition
$ sudo mkdir -p /srv/nfs接下来，使用以下语法格式修改 /etc/fstab 文件
<disk id> <mountpoint> <filesystem type> <options> <fs_freq> <fs_passno>使用你之前为磁盘 ID 确定的 UUID。 正如我在上一步中提到的，挂载点是 /srv/nfs。 对于文件系统类型，通常最好选择实际的文件系统，但由于这将是一个 USB 磁盘，请使用 auto。
对于选项值，使用 nosuid,nodev,nofail。
关于 man page 的题外话
也就是说，有很多可能的选项，手册 (man) 页面是查看它们的最佳方式。 调查 fstab 的 man page 是一个好的开始
# Open the man page for fstab
$ man fstab这将打开与 fstab 命令关联的手册/文档。 在 man page 中，每个选项都被分解以显示它的作用和常见的选择。 例如，第四个字段 (fs_mntopts) 给出了一些关于在该字段中使用的选项的基本信息，并指导你到 man (8) mount 以获得更深入的挂载选项描述。 这是有道理的，因为 /etc/fstab 文件本质上告诉计算机如何自动挂载磁盘，就像你手动使用 mount 命令一样。
你可以从 mount 的 man page 中获得更多关于你将使用的选项的信息。 括号中的数字 8 表示 man page 部分。 在这种情况下，第 8 节是关于系统管理工具和守护进程。
有帮助的是，你可以从 man 的 man page 中获得标准部分的列表。
回到挂载磁盘，看看 man (8) mount
# Open Section 8 of the man pages for mount
$ man (8) mount在此 man page 中，你可以检查上面列出的选项的作用
- nosuid: 不遵守 suid/guid 位。 不允许任何可能在 USB 磁盘上的文件以 root 身份执行。 这是一个很好的安全实践。
- nodev: 不解释文件系统上的字符或块特殊设备； 即，不遵守任何可能在 USB 磁盘上的设备节点。 另一个好的安全实践。
- nofail: 如果设备不存在，则不记录任何错误。 这是一个 USB 磁盘，可能未插入，因此如果出现这种情况，它将被忽略。
回到你添加到 /etc/fstab 文件的行，还有两个最终选项：fs_freq 和 fs_passno。 它们的值与一些遗留选项有关，大多数现代系统只对两者使用 0，特别是对于 USB 磁盘上的文件系统。 fs_freq 值与 dump 命令和创建文件系统的转储有关。 fs_passno 值定义在启动时要 fsck 的文件系统及其顺序。 如果设置了，通常根分区将为 1，任何其他文件系统将为 2。 将值设置为 0 以跳过在此分区上使用 fsck。
在你喜欢的编辑器中，打开 /etc/fstab 文件并添加 USB 磁盘上分区的条目，用之前步骤中收集的值替换此处的值。
# With sudo, or as root, add the partition info to the /etc/fstab file
UUID="bd44867c-447c-4f85-8dbf-dc6b9bc65c91" /srv/nfs auto nosuid,nodev,nofail,noatime 0 0启用并启动 NFS 服务器
安装了软件包并将分区添加到你的 /etc/fstab 文件后，你现在可以继续启动 NFS 服务器了。 在 Fedora 系统上，你需要启用并启动两个服务：rpcbind 和 nfs-server。 使用 systemctl 命令来完成此操作
# Start NFS server and rpcbind
$ sudo systemctl enable rpcbind.service
$ sudo systemctl enable nfs-server.service
$ sudo systemctl start rpcbind.service
$ sudo systemctl start nfs-server.service在 Raspbian 或其他基于 Debian 的发行版上，你只需要使用与上面相同的方式使用 systemctl 命令启用并启动 nfs-kernel-server 服务即可。
RPCBind
rpcbind 实用程序用于将远程过程调用 (RPC) 服务映射到它们监听的端口。 根据 rpcbind man page
"当启动 RPC 服务时，它会告诉 rpcbind 它正在监听的地址以及它准备服务的 RPC 程序编号。当客户端希望对给定的程序编号进行 RPC 调用时，它首先联系服务器机器上的 rpcbind 以确定应将 RPC 请求发送到的地址。"
在 NFS 服务器的情况下，rpcbind 将 NFS 的协议号映射到 NFS 服务器正在监听的端口。 但是，NFSv4 不需要使用 rpcbind。 如果你仅使用 NFSv4（通过从配置中删除版本二和版本三），则不需要 rpcbind。 我在这里包含它是为了与 NFSv3 向后兼容。
导出已挂载的文件系统
NFS服务器根据另一个配置文件 /etc/exports 决定哪些文件系统与哪些远程客户端共享（导出）。该文件只是主机互联网协议 (IP) 地址（或子网）与要共享的文件系统以及一些选项（只读或读写，root用户权限压缩等）的映射。该文件的格式如下：
<directory> <host or hosts>(options)在本例中，您将导出挂载到 /srv/nfs 的分区。这是“目录”部分。
第二部分，主机或多个主机，包括您要将此分区导出到的主机。这些可以指定为具有完全限定域名或主机名的单个主机、主机的 IP 地址、使用通配符匹配域名的多个主机（例如，*.example.org）、IP 网络（例如，无类别域间路由，或 CIDR，表示法）或网络组。
第三部分包括应用于导出的选项。
- ro/rw: 将文件系统导出为只读或读写。
- wdelay: 如果即将发生另一次写入，则延迟写入磁盘以提高性能（如果您使用的是固态 USB 磁盘，这可能不是很有用）。
- root_squash: 阻止客户端上的任何 root 用户在主机上拥有 root 访问权限，并将 root UID 设置为 nfsnobody 作为安全预防措施。
测试将您已挂载在 /srv/nfs 的分区导出到单个客户端——例如，一台笔记本电脑。 确定您的客户端的 IP 地址（我的笔记本电脑的是 192.168.2.64，但您的可能会不同）。您可以将其共享到大型子网，但为了进行测试，请将其限制为单个 IP 地址。 仅此 IP 的 CIDR 表示法是 192.168.2.64/32; /32 子网只是一个 IP。
使用您喜欢的编辑器，使用您的目录、主机 CIDR 以及 rw 和 root_squash 选项编辑 /etc/exports 文件。
# Edit your /etc/exports file like so, substituting the information from your systems
/srv/nfs 192.168.2.64/32(rw,root_squash)注意: 如果您从另一个位置复制了 /etc/exports 文件，或者以其他方式用副本覆盖了原始文件，您可能需要恢复该文件的 SELinux 上下文。您可以使用 restorecon 命令执行此操作。
# Restore the SELinux context of the /etc/exports file
$ sudo restorecon /etc/exports完成此操作后，重新启动 NFS 服务器以获取对 /etc/exports 文件的更改。
# Restart the nfs server
$ sudo systemctl restart nfs-server.service为 NFS 服务打开防火墙。
默认情况下，某些系统不运行防火墙服务。 例如，Raspbian 默认为开放的 iptables 规则，不同的服务打开的端口可以立即从机器外部访问。 相比之下，Fedora 服务器默认运行 firewalld 服务，因此您必须为 NFS 服务器（以及 rpcbind，如果您将使用 NFSv3）打开端口。 您可以使用 firewall-cmd 命令执行此操作。
检查 firewalld 使用的区域并获取默认区域。 对于 Fedora Server，这将是 FedoraServer 区域。
# List the zones
# Output omitted for brevity
$ sudo firewall-cmd --list-all-zones
# Retrieve just the default zone info
# Make a note of the default zone
$ sudo firewall-cmd --get-default-zone
# Permanently add the nfs service to the list of allowed ports
$ sudo firewall-cmd --add-service=nfs --permanent
# For NFSv3, we need to add a few more ports, nfsv3, rpc-mountd, rpc-bind
$ sudo firewall-cmd --add-service=(nfs3,mountd,rpc-bind)
# Check the services for the zone, substituting the default zone in use by your system
$ sudo firewall-cmd --list-services --zone=FedoraServer
# If all looks good, reload firewalld
$ sudo firewall-cmd --reload这样，您就成功地配置了 NFS 服务器与您挂载的 USB 磁盘分区，并将其导出到您的测试系统以进行共享。 现在，您可以测试将其挂载到您添加到导出列表的系统上。
测试 NFS 导出
首先，从 NFS 服务器，在 /srv/nfs 目录中创建一个文件以读取。
# Create a test file to share
echo "Can you see this?" >> /srv/nfs/nfs_test现在，在您添加到导出列表的客户端系统上，首先确保已安装 NFS 客户端软件包。 在 Fedora 系统上，这是 nfs-utils 软件包，可以使用 dnf 安装。 Raspbian 系统具有 libnfs-utils 软件包，可以使用 apt-get 安装。
安装 NFS 客户端软件包。
# Install the nfs-utils package with dnf
$ sudo dnf install nfs-utils安装客户端软件包后，您可以测试 NFS 导出。 再次在客户端上，使用带有 NFS 服务器的 IP 和导出路径的 mount 命令，并将其挂载到客户端上的某个位置，对于此测试，该位置是 /mnt 目录。 在此示例中，我的 NFS 服务器的 IP 是 192.168.2.109，但您的可能会不同。
# Mount the export from the NFS server to the client host
# Make sure to substitute the information for your own hosts
$ sudo mount 192.168.2.109:/srv/nfs /mnt
# See if the nfs_test file is visible:
$ cat /mnt/nfs_test
Can you see this?成功！ 现在您有了一个适用于您的家庭实验室的可用 NFS 服务器，可以与多个主机共享文件，允许多读/写访问，并为您的数据提供集中存储和备份。 家庭实验室有许多共享存储选项，但 NFS 历史悠久、效率高，并且是添加到您的“家庭私有云”家庭实验室的一个绝佳选择。 本系列未来的文章将扩展关于如何在客户端上自动挂载 NFS 共享，以及如何将 NFS 用作 Kubernetes 持久卷的存储类。
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