Web 架构中的共享存储：NFS 部署与用户压缩
《NFS 存储服务从入门到实战》
🎯 目标
- 理解存储在网站架构中的作用
- 掌握 NFS 的原理与核心配置
- 能独立部署 NFS 服务并实现安全挂载
- 理解用户压缩机制与权限映射
- 实现多服务器共享存储场景
- 了解存储与备份的关系及后续演进方向
一、什么是存储？为什么需要它？
1. 存储的定义
存储 是指专门用于集中存放用户上传数据（如图片、视频、文件等）的服务或设备，在 Web 集群架构中通常位于“后排”，为前端 Web 服务器提供统一的数据访问接口。
2. 为什么使用存储？
| 场景 | 不使用存储 | 使用存储 |
|---|---|---|
| 用户上传头像 | 头像保存在某台 Web 服务器上 | 所有 Web 服务器通过挂载访问同一份数据 |
| 下次访问 | 可能被负载均衡到另一台无该文件的服务器 → 文件丢失 | 无论访问哪台服务器，都能读取到头像 |
🔍 结论：
在集群环境中，必须使用共享存储，否则会导致用户数据无法一致访问。
3. 存储在网络架构中的位置
[用户] ↓
[负载均衡器] ↓
[Web01] ——→ 共享存储（NFS/OSS/MinIO）
[Web02]
[Web03]
✅ 存储处于“后排”，Web 层通过网络挂载或 API 访问。
二、存储的分类
| 类型 | 说明 | 示例 |
|---|---|---|
| 硬件存储 | 专用存储设备，硬盘多、性能高 | SAN、NAS 设备 |
| 开源软件存储 | 利用普通服务器搭建的共享存储系统 | NFS（Linux）、Samba（Windows）、GlusterFS、Ceph、FastDFS、MinIO |
| 云产品存储 | 公有云提供的对象存储服务 | 阿里云 OSS、腾讯云 COS、华为云 OBS、七牛云 Kodo |
💡 选择建议：
- 小型项目 → NFS
- 中大型集群 → 分布式存储（MinIO/GlusterFS）
- 上云环境 → 对象存储（OSS/COS）
三、NFS 原理详解 ⭐⭐⭐⭐⭐
1. 什么是 NFS？
NFS（Network File System）：网络文件系统，允许客户端像访问本地目录一样访问远程服务器上的文件。
适用于局域网内 Linux 服务器之间的文件共享。
2. NFS 的两个核心服务
| 服务 | 作用 |
|---|---|
nfs | 提供文件共享功能 |
rpcbind（原 portmap） | RPC 远程过程调用的端口映射服务（CentOS 6+ 使用 rpcbind） |
⚠️ 启动顺序：先启动
rpcbind，再启动nfs，否则注册失败！
3. 工作流程图解（简化版）
[Client] ←RPC协议→ [rpcbind] ←→ [NFS Daemon] ←→ [/share_data/ 目录]
- 客户端发起请求 → rpcbind 查询 NFS 使用的端口 → 建立连接 → 操作共享目录
四、极速上手：NFS 部署实战
1. 环境准备
| 角色 | 主机名 | IP 地址 | 功能 |
|---|---|---|---|
| NFS 服务端 | nfs01 | 192.168.130.61 | 提供共享目录 /share_data |
| NFS 客户端 | web01 | 192.168.130.62 | 挂载 /share_data 到 /mnt |
| NFS 客户端 | web02 | 192.168.130.65 | 同上 |
📌 网段：
192.168.130.0/24
2. 服务端部署步骤
（1）安装软件包
yum install -y nfs-utils rpcbind
（2）启动服务（注意顺序）
# 先启动 rpcbind
systemctl enable --now rpcbind
systemctl status rpcbind# 再启动 nfs
systemctl enable --now nfs（3）检查服务状态
# 查看 RPC 注册的服务
rpcinfo -p# 查看本机共享目录
showmount -e localhost
（4）配置共享目录 /etc/exports
echo "/share_data 192.168.130.0/24(rw,sync,all_squash)" >> /etc/exports
✅ 格式说明：
<共享目录> <客户端IP或网段>(权限选项)
（5）创建共享目录并授权
mkdir /share_data
chown nfsnobody:nfsnobody /share_data
（6）重新加载配置
exportfs -r
# 或 systemctl reload nfs
⚠️ 推荐使用
exportfs -r，避免客户端夯住。
（7）本地测试挂载
mount -t nfs 192.168.130.61:/share_data /mnt
touch /mnt/test.txt && echo "OK" > /mnt/test.txt
umount /mnt
3. 客户端挂载
（1）安装工具
yum install -y nfs-utils
❗ 注意：无需启动
nfs服务，只需工具支持挂载。
（2）临时挂载
mount -t nfs 192.168.130.61:/share_data /mnt
（3）永久挂载
写入 /etc/fstab
# 编辑 /etc/fstab
echo "192.168.130.61:/share_data /mnt nfs defaults,_netdev 0 0" >> /etc/fstab
⚠️ 必须加
_netdev，确保网络就绪后再挂载。
（4）验证挂载
df -Th | grep nfs
touch /mnt/client_test.txt
五、核心配置文件详解
1. /etc/exports：主配置文件
| 字段 | 说明 |
|---|---|
| 第一部分 | 共享目录路径（如 /share_data） |
| 第二部分 | 客户端地址 + 括号内的权限选项 |
支持的客户端地址格式：
| 格式 | 示例 | 说明 |
|---|---|---|
| 网段 | 192.168.130.0/24 | 最常用 |
| 单个 IP | 192.168.130.62 | 精确控制 |
| 域名 | nfs.freed.com | 需 DNS 解析支持 |
2. 常见权限选项 ⭐⭐⭐⭐⭐
| 参数 | 说明 |
|---|---|
rw | 读写权限（生产常用） |
ro | 只读权限 |
sync | 同步写入磁盘（推荐，数据更安全） |
async | 异步写入内存（性能高，但断电可能丢数据） |
🧠 同步 vs 异步类比：
- 同步：老师挨个问每个学生是否要上厕所 → 实时处理
- 异步：画个圈，想去的人站进去，定时带一批走 → 高效但延迟
3. 用户压缩（User Squash）机制 ⭐⭐⭐⭐⭐
NFS 默认会对客户端用户进行“压缩”处理，防止 root 权限滥用。
| 参数 | 说明 |
|---|---|
root_squash | 客户端 root 用户映射为 nfsnobody（默认开启） |
no_root_squash | root 用户保持 root 权限（危险！慎用） |
all_squash | 所有用户都压缩为匿名用户 |
anonuid=UID, anongid=GID | 指定匿名用户的 UID/GID |
4. 用户压缩实战案例：统一使用 www 用户
需求描述
- 所有客户端上传文件，服务端统一归属为
www用户 - UID/GID = 1999
- 共享目录：
/nfsdata - 客户端挂载点：
/upload-pic
实施步骤
（1）所有机器创建 www 用户
useradd -u 1999 -s /sbin/nologin -M www
（2）服务端配置 /etc/exports
echo "/nfsdata 192.168.130.0/24(rw,sync,all_squash,anonuid=1999,anongid=1999)" >> /etc/exports
（3）创建目录并授权
mkdir /nfsdata
chown www:www /nfsdata
exportfs -r
（4）客户端挂载测试
mkdir /upload-pic
mount -t nfs 192.168.130.61:/nfsdata /upload-pic
touch /upload-pic/test.txt
ll /upload-pic/
# 应显示 owner=www
六、NFS 优化与安全建议
1. 安全挂载选项（客户端设置）
mount -o noexec,nosuid,nodev -t nfs 192.168.130.61:/share_data /video
| 选项 | 作用 |
|---|---|
noexec | 禁止执行程序 |
nosuid | 禁止 SUID 权限提升 |
nodev | 禁止设备文件 |
✅ 适合存放静态资源（如图片、视频），防止恶意脚本执行。
2. 性能优化建议
- 使用 SSD 提升 I/O 性能
- 网络千兆以上，减少延迟
- 避免大文件频繁读写
- 客户端增加缓存（如
actimeo=60）
3. 单点故障应对方案
| 方案 | 说明 |
|---|---|
| 备用 NFS 节点 | 手动切换 IP 或 DNS |
| 分布式存储替代 | GlusterFS、MinIO、Ceph（推荐） |
| 使用对象存储 | 阿里云 OSS、腾讯云 COS（适合上云） |
📌 研究方向：GlusterFS、MinIO、Ceph
七、相关配置文件汇总
| 文件 | 作用 |
|---|---|
/etc/exports | NFS 服务端主配置文件 |
/var/lib/nfs/etab | 当前生效的导出配置（由 exportfs 生成） |
/proc/mounts | 当前系统的挂载信息 |
/etc/fstab | 开机自动挂载配置 |
八、常见排错命令
| 命令 | 用途 |
|---|---|
rpcinfo -p [IP] | 检查 NFS 服务是否注册成功 |
showmount -e [IP] | 查看服务端共享了哪些目录 |
df -h | 查看是否挂载成功 |
tail /var/log/messages | 查看系统日志报错 |
exportfs -v | 查看当前导出的共享目录详情 |
九、总结
| 核心知识点 | 说明 |
|---|---|
| 为何使用存储？ | 解决集群环境下用户数据一致性访问问题 |
| NFS 原理 | 基于 RPC 协议的网络文件系统，依赖 rpcbind + nfs 服务 |
| 部署流程 | 安装 → 启动 rpcbind → 启动 nfs → 配置 /etc/exports → 创建目录 → 客户端挂载 |
| 权限控制 | rw/ro, sync/async |
| 用户压缩 | root_squash, all_squash, anonuid/anongid 是关键 |
| 安全挂载 | 使用 noexec,nosuid,nodev 提升安全性 |
| 单点风险 | NFS 有单点故障，建议后期升级为分布式存储 |
十、存储与备份的串联
| 场景 | 方案 |
|---|---|
| 日常存储 | 使用 NFS 提供共享目录 |
| 定期备份 | 结合 rsync + cron 将 /share_data 备份到另一台服务器 |
| 异地容灾 | 将 NFS 数据同步至对象存储（如 OSS） |
| 实时同步 | 使用 inotify + rsync 或 sersync 实现变更自动同步 |
| 灾难恢复 | 备份保留多个版本（如 tar + date），配合 md5sum 校验完整性 |
示例：每日备份脚本
#!/bin/bash
DATE=$(date +%F_%H-%M)
BACKUP_DIR="/backup/$(hostname)"
SRC_DIR="/share_data/"mkdir -p $BACKUP_DIRtar czf $BACKUP_DIR/share_data-$DATE.tar.gz $SRC_DIR
md5sum $BACKUP_DIR/share_data-$DATE.tar.gz > $BACKUP_DIR/share_data-$DATE.md5# 清理7天前备份
find $BACKUP_DIR -name "*.tar.gz" -mtime +7 -delete
💡 理念：
存储解决“访问一致性”问题，备份解决“数据安全性”问题，两者缺一不可。