ما هو نظام NFS في شبكة الحاسوب

يُعتبر نظام ملفات الشبكة “NFS” بإنّه نوع من آلية نظام الملفات التي توفر حفظ البيانات واسترجاعها من أقراص وأدلة متنوعة عبر شبكة مشتركة، كما يتم تنفيذ نظام ملفات الشبكة في نموذج حوسبة العميل / الخادم، ويدير خادم “NFS” المصادقة والتفويض والإدارة للعملاء وجميع البيانات المشتركة داخل نظام ملفات معين، وبمجرد الحصول على الترخيص يمكن للمستخدمين عرض البيانات والوصول إليها من خلال أنظمتهم المحلية وتماماً مثل الوصول إليها من محرك أقراص داخلي.

ما هو نظام ملفات الشبكة NFS

نظام ملفات الشبكة “NFS”: هو بروتوكول يعمل على جميع الشبكات القائمة على “IP“، ويتم تنفيذه في تطبيق العميل / الخادم الذي يدير فيه خادم “NFS” التفويض والمصادقة والعملاء، كما يستخدم هذا البروتوكول مع أنظمة تشغيل “Apple Mac OS” و”UNIX” وأنظمة التشغيل المشابهة لـ “Unix” مثل “Solaris” و”Linux” و”FreeBSD” و”AIX”.

• “NFS” هي اختصار لـ “Network File System”.

• “IP” هي اختصار لـ “Internet Protocol”.

أساسيات نظام ملفات الشبكة NFS

إنّ ما يعادل “NFS” هو أنّه يسمح استخدام بروتوكول “SMB” للعميل بالوصول إلى الملفات أو الموارد الأخرى على خادم صغير، في حين أنّ هناك العديد من أوجه المساواة بين “SMB” و”NFS” مثل فرصة الإنشاء المشترك للمستندات والطابعات والمنافذ التسلسلية بين العقد على الويب، وهناك بعض الاختلافات الملحوظة أيضاً.

كما يمكن أن تنشأ “NFS” لإرسال المستندات في دليل محلي ممّا يمكّن أنظمة المستخدمين من التعامل مع البيانات البعيدة كمجلد محلي، كما يمكن للمستخدمين المرور عبر الدلائل الفرعية والبحث عن أذونات الملفات وقراءة الملفات وكتابتها وإنشاءها، حيث يفسر “NFS” مسارات المستندات وأوامر الملفات للعمل مع نظام الملفات المكافئ.

يدعم بروتوكول “NFS” مجموعة من “RPCs” للخدمات البعيدة مثل البحث والإنشاء وإعادة التسمية و”getattr” و”setattr” والقراءة والكتابة والحذف و”mkdir”، كما أنّ خوادم “NFS” هي خوادم عديمة الحالة ويمنع خادم الملفات عديم الحالة الاحتفاظ ببيانات الحالة عن طريق إنشاء كل طلب مضمّن ذاتياً، أي أنّ كل طلب يتعرف على الملف وموقع الملف بالكامل لذلك يتطلب الخادم عدم حفظ مؤشر ملف.

يتطلب عدم إنشاء اتصال أو إزالته عن طريق فتح ملف أو إغلاق ملف على التوالي، ولقراءة دليل لا يستخدم “NFS” أي مؤشر ملف بل يقوم بتشغيل ملف تعريف ارتباط سحري، ونظام ملفات الشبكة تم تصميمه عام “1984” بواسطة شركة “صن مايكروسيستمز”، كما يتيح بروتوكول نظام الملفات الموزع هذا للمستخدم على جهاز كمبيوتر عميل بالانتقال إلى الملفات عبر الشبكة بنفس الوسيلة التي يصلون بها إلى ملف التخزين المحلي.

ولأنّه معيار مفتوح يمكن لأي شخص تنفيذ البروتوكول، حيث بدأ “NFS” في النظام كتجربة ولكن تم إصدار الإصدار الثاني علناً بعد النجاح الأولي وكما يستخدم “NFS” نظاماً أساسياً، حيث يقوم أمر “mount” بمطالبة الخادم بالارتباط بالعديد من العملاء، وسيتمكن العملاء من الوصول إلى نفس الملفات على الخادم من خلال النظام الأساسي المناسب، كما يمكن أن يستخدم التصميم بروتوكولات الأمان لإملاء من سيصل إلى ملفات معينة ممّا ينتج عنه نهج مبسط وآمن للعمل.

يمكن لـ “NFS” أيضاً استخدام نظام قفل الملفات الذي يسمح للعديد من العملاء بمشاركة نفس الملفات ويمكن لـ “NFS” إدارة تطبيقات متعددة أو حساب مؤشرات الترابط للعملية، كما يستخدم “NFS” عدة مضيفين يمكنهم الوصول إلى نفس الملفات، حيث لا يتطلب تطبيقاً واحداً لتشغيله ممّا يوفر تصميماً بسيطًا للتعامل مع المحتوى الذي سيقرأه المرء.

• “SMB” هي اختصار لـ “Server Message Block”.

• “RPC” هي اختصار لـ “Remote Procedure Call”.

كيفية عمل نظام NFS

للوصول إلى البيانات المخزنة على جهاز آخر أي الخادم، سيقوم الخادم بتنفيذ عمليات “NFS” الخفية لإتاحة البيانات للعملاء، كما يحدد مسؤول الخادم ما يجب إتاحته ويضمن أنّه يمكنه التعرف على العملاء الذين تم التحقق من صحتهم، ومن جانب العميل يطلب الجهاز الوصول إلى البيانات المصدرة وعادةً عن طريق إصدار أمر تحميل، حيث إذا نجحت يمكن لجهاز العميل بعد ذلك عرض أنظمة الملفات والتفاعل معها ضمن المعلمات المحددة.

كما تختلف طريقة عمل “NFS” بناءً على الإصدار الذي تستخدمه، وستجد ثلاثة إصدارات من “NFS” للاستخدام اليوم ولكل منها معايير مختلفة لكيفية عملها:

أولاً: الإصدار 2 من NFS

الإصدار “NFSv2”: هو أقدم تنسيق وأكثره دعماً على نطاق واسع يمكنك استخدامه، كما يعمل مع بروتوكول مخطط بيانات المستخدم “UDP” من خلال شبكة “IP” وتسمح شبكة “IP” باتصال شبكة مستقر.

لا يُنتج “UDP” في هذا الإعداد اتصالاً رسمياً قبل أن يتمكن من بدء نقل البيانات، والميزة مريحة لأنّها تسهل عمل الاتصالات في وقت أقل، ولكن يمكن لعملاء “UDP” الاستمرار في إرسال الطلبات للخادم حتى عندما لا يعمل الخادم.

• “UDP” هي اختصار لـ “User datagram protocol”.

ثانياً: الإصدار 3 من NFS

يدعم “NFSv3” عمليات الكتابة غير المتزامنة والتي تسمح للخادم بإملاء السياسات الصحيحة لمزامنة البيانات، كما ستتم مزامنة البيانات قبل إنشاء أمر الالتزام بإدارة البيانات وينتج عن التصميم تخزين مؤقت أفضل عند مقارنته بـ “NFSv2”.

يمكن لـ “NFSv3” أيضاً معالجة الأخطاء بشكل أكثر فاعلية وسيقوم بإدارة ملفات أكبر حجماً، كما يمكنه التعامل مع أحجام ملفات “64 بت”، ممّا يعني أنّه يمكن للمستخدم الوصول إلى حوالي “2 جيجابايت” من محتوى الملف في المتوسط.

ثالثاً: الإصدار 4 من NFS

الإصدار “NFSv4”: هو أحدث إصدار من بروتوكول “NFS” يمكنك استخدامه، كما يمكن أن تعمل على الإنترنت ومن خلال جدران الحماية، حيث لا يتطلب خدمة “rpcbind” ممّا يسهل تشغيله في أماكن أكثر.

يعمل بروتوكول التحكم في الإرسال أو “TCP” بتنسيق “NFS” هذا، ويربط “TCP” بين التطبيق و”IP” وإنّه يحتفظ بعلامات تبويب على أجزاء من البيانات، ويحتاج فقط إلى تلقي الإطارات المفقودة في مجموعة “TCP” عندما يتعين إرسال شيء ما للمرة الثانية، كما سيقبل الخادم أيضاً أوامر منفذ “TCP 2049” وهذا المنفذ هو أحد أكثر المنافذ شيوعاً التي ستجدها في السوق، وليس من الضروري أن تتفاعل مع الخدمات مثل خيارات “rpcbind” و”lockd”.

• “TCP” هي اختصار لـ “Transmission Control Protocol”.

فوائد NFS

• يدعم “NFS” الإدارة المركزية.

• يسمح “NFS” للعميل بتسجيل الدخول إلى أي خادم والوصول إلى ملفاته بشفافية.

• لا يوجد تحديث يدوي مطلوب للملفات الجديدة.

• يمكنه تأمينه بجدران الحماية و”Kerberos”.

ما هي خدمات نظام NFS

أولاً: خدمة nfs

ستبدأ خدمة “nfs” الخادم وعمليات “RPC” اللازمة لقبول الأنظمة المشتركة.

ثانياً: خدمة nfslock

تبدأ خدمة “nfslock” عمليات “RPC” وتسمح لعملاء “NFC” بقفل الملفات.

ثالثاً: خدمة Portmap

• يمكن أخذ حجوزات المنافذ من الخدمات المحلية باستخدام هذا.

• سوف يستجيب “Portmap” للرسائل التي تفيد بأنّ بعض المنافذ متاحة للوصول إلى الملفات.

رابعاً: خدمة rpc.mountd

يمكن البدء بعملية تستقبل طلبات التحميل وتؤكد أنّ الكمبيوتر يمكنه الوصول إلى ملفات “NFS” التي يرغب المرء في الوصول إليها.

خامساً: خدمة rpc.nsfd

يمكن تحديد إصدارات وبروتوكولات “NFS” معينة للخادم لدعمها هنا.

سادساً: خدمة rpc.lockd

من السهل قفل الملفات على الخادم باستخدام هذا الأمر.

سابعاً: خدمة rpc.statd

• سيبدأ بروتوكول مراقبة حالة الشبكة بهذا الأمر.

• سيُعلم العملاء عند إعادة تشغيل الخادم، بالإضافة إلى أنّه يضمن بقاء الخادم على الإنترنت دون احتمال إيقاف تشغيله.