ネットワークファイルシステム（NFS）は、 1984年にサン・マイクロシステムズ（サン）によって開発された分散ファイルシステムプロトコルです[1] 。クライアントコンピュータ のユーザーは、ローカルストレージにアクセスするのと同様に、コンピュータネットワークを介してファイルにアクセスすることができます。NFSは、他の多くのプロトコルと同様に、 Open Network Computing Remote Procedure Call （ONC RPC）システムを基盤としています。NFSはIETFのオープン標準です。サン・マイクロシステムズ社内で開発された最初の実験バージョン以降、プロトコルのすべてのバージョンはRFC（ Request for Comments ）シリーズで定義されており、誰でもプロトコルを実装できます。

バージョンとバリエーション

Sunはバージョン1を社内実験のみに使用していました。開発チームがNFSバージョン1に大幅な変更を加え、Sunの社外にリリースした際に、バージョン間の相互運用性とRPCバージョンフォールバックをテストするため、新しいバージョンをバージョン2としてリリースすることを決定しました。[2] [3]

NFSv2

プロトコルのバージョン2（1989年3月のRFC 1094で定義）は、当初はユーザーデータグラムプロトコル（UDP）上でのみ動作していました。設計者は、サーバー側をステートレスに保ち、例えばロック機能をコアプロトコルの外部で実装することを意図していました。NFSバージョン2の開発には、ラッセル・サンドバーグ、ボブ・ライオン、ビル・ジョイ、スティーブ・クライマンなどが関わっています。[1] [4]

仮想ファイルシステムインターフェースは、シンプルなプロトコルに反映されたモジュール型の実装を可能にします。1986年2月までに、System Vリリース2、DOS、VAX/VMSなどのオペレーティングシステムでEuniceを使用した実装が実証されました。[4] NFSv2では、 32ビットの制限 により、ファイルの最初の2GBしか読み込めません。

NFSv3

バージョン3（RFC 1813、1995年6月）で追加されました：

  • 2 ギガバイト (GB) を超えるファイルを処理するための 64 ビットのファイル サイズとオフセットのサポート。
  • 書き込みパフォーマンスを向上させるために、サーバー上での非同期書き込みをサポートします。
  • 再取得の必要性を回避するために、多くの応答で追加のファイル属性を使用します。
  • READDIRPLUS操作は、ディレクトリをスキャンするときにファイル名とともにファイルハンドル[5]と属性を取得します。
  • その他さまざまな改良。

サン・マイクロシステムズ社内で最初の NFS バージョン 3 提案がなされたのは、NFS バージョン 2 のリリース後間もなくのことでした。その主な目的は、NFS バージョン 2 での同期書き込み操作のパフォーマンス問題を軽減しようとするものでした。[6] 1992 年 7 月までに、NFS バージョン 2 の多くの欠点は実装によって解決され、大きなファイルのサポート (64 ビットのファイル サイズとオフセット) の欠如だけが差し迫った問題として残っていました。バージョン 3 の導入時には、トランスポート層プロトコルとしてTCPをサポートするベンダーが増え始めました。いくつかのベンダーがすでに TCP をトランスポートとして NFS バージョン 2 のサポートを追加していましたが、サン・マイクロシステムズはバージョン 3 のサポートを追加するのと同時に、NFS のトランスポートとして TCP のサポートも追加しました。TCP をトランスポートとして使用することで、WAN上での NFS の使用がより現実的になり、ユーザー データグラム プロトコルで課せられた 8 KB の制限を超える、より大きな読み取りおよび書き込み転送サイズを使用できるようになりました。

YANFS/WebNFS

YANFS（Yet Another NFS）は、以前はWebNFSと呼ばれていましたが、NFSv2およびNFSv3の拡張であり、PortmapやMOUNTプロトコルの複雑さを伴わずに、制限の厳しいファイアウォールの背後でも動作することを可能にします。YANFS/WebNFSは固定のTCP/UDPポート番号（2049）を持ち、クライアントが各ファイルシステムの初期ファイルハンドルを決定するためにMOUNT RPCサービスにアクセスする代わりに、開始点として使用できるパブリックファイルハンドル（NFSv2ではnull、NFSv3では長さ0）の概念を導入しました。これらの変更は両方とも、後にNFSv4に組み込まれました。WebNFS以降のYANFSの開発には、サーバーサイドの統合も含まれています。

NFSv4

バージョン4（RFC 3010、2000年12月、RFC 3530、2003年4月、RFC 7530、2015年3月で改訂）は、Andrew File System（AFS）とServer Message Block（SMB）の影響を受けており、パフォーマンスの改善、強力なセキュリティの義務付け、ステートフルプロトコルの導入などが行われている。[7] [8]バージョン4は、Sun MicrosystemsがNFSプロトコルの開発を引き継いだ後、インターネット技術タスクフォース（IETF）で開発された最初のバージョンとなった。

NFSバージョン4.1（RFC 5661、2010年1月、RFC 8881で改訂、2020年8月）は、複数のサーバーに分散されたファイルへのスケーラブルな並列アクセス（pNFS拡張）を含む、クラスター化されたサーバー展開の利点を活用するためのプロトコルサポートを提供することを目的としています。バージョン4.1にはセッショントランキングメカニズム（NFSマルチパスとも呼ばれます）が含まれており、一部のエンタープライズソリューションでVMware ESXiとして利用可能です。

NFS バージョン 4.2 ( RFC 7862) は、サーバー側のクローンとコピー、アプリケーション I/O アドバイス、スパース ファイル、スペース予約、アプリケーション データ ブロック (ADB)、任意の MAC セキュリティ システムに対応する sec_l​​abel 付きのラベル付き NFS、pNFS の 2 つの新しい操作 (LAYOUTERROR と LAYOUTSTATS) などの新機能を備え、2016 年 11 月に公開されました。

NFSv4が従来のものに比べて大きな利点の一つは、サービスの実行にUDPまたはTCPポート2049のみを使用する点です。これにより、ファイアウォールを越えてプロトコルを使用することが簡単になります。[9]

その他の拡張機能

WebNFSは、NFSバージョン2およびバージョン3の拡張版であり、NFSをWebブラウザに容易に統合し、ファイアウォールを介した操作を可能にします。2007年、サン・マイクロシステムズはクライアント側のWebNFS実装をオープンソース化しました。[10]

さまざまなサイドバンドプロトコルが NFS に関連付けられるようになりました。注:

  • 信頼できるNFS（TNFS）[14]

プラットフォーム

NFS は次の場所で利用可能です:

NFS SPECsfs2008 パフォーマンス比較（2013年11月22日時点）

プロトコル開発

ONCプロトコル（当時はSunRPCと呼ばれていました）の開発当時、同等の機能を提供していたのはApolloのNetwork Computing System（NCS）だけでした。2つの競合するグループは、2つのリモートプロシージャコールシステムの根本的な違いをめぐって開発を進めました。議論の中心はデータエンコード方式でした。ONCの外部データ表現（XDR）は、接続する両方のピアがリトルエンディアンのマシンアーキテクチャであっても、常にビッグエンディアンで整数をレンダリングしました。一方、NCSの方式は、2つのピアがマシンアーキテクチャで共通のエンディアンを使用している場合、バイトスワップを回避しようとしました。1987年3月、Network Computing Forumと呼ばれる業界団体が設立され、2つのネットワークコンピューティング環境の調和を目指しましたが、最終的には失敗に終わりました。

1987年、サンとAT&TはAT&TのUNIX System V Release 4を共同開発すると発表した。[25]この発表により、AT&TのUNIX Systemライセンスを保有する多くの企業は、サンが有利な立場に立つことを懸念し、最終的に1988年にデジタル・イクイップメント、HP、IBMなどがOpen Software Foundation（OSF）を設立した。皮肉なことに、サンとAT&TはかつてサンのNFSとAT&Tのリモート・ファイルシステム（RFS）をめぐって競合していたが、デジタル・イクイップメント、HP、IBM、その他多くのコンピュータベンダーがRFSではなくNFSを急速に採用したことで、ユーザーの大多数がNFSを支持するようになった。NFSの相互運用性は、1986年に始まった「Connectathons」と呼ばれるイベントによって促進され、ベンダーに中立な立場で相互の実装をテストすることができた。[26] OSFは、 Sun/ONC RPCとNFSに代えて、分散コンピューティング環境（DCE）とDCE分散ファイルシステム（DFS）を採用した。DFSはDCEをRPCとして使用し、DFSはAndrewファイルシステム（AFS）から派生したものである。DCE自体は、ApolloのNCSやKerberosなどの技術群から派生したものである。[要出典]

1990年代

サン・マイクロシステムズとインターネット協会（ISOC）は、ONC RPCの「変更管理」をISOCの技術標準化団体であるインターネット技術タスクフォース（IETF）に委譲することで合意しました。これにより、ISOCの技術標準化団体であるインターネット技術タスクフォース（IETF）は、ONC RPCプロトコルに関する標準化文書（RFC）の発行とONC RPCの拡張が可能となりました。OSFはDCE RPCをIETF標準にしようと試みましたが、最終的には変更管理を放棄する意思を示しませんでした。その後、IETFは、プロトコル標準が十分なセキュリティを備えているというIETFの要件を満たすため、 Generic Security Services Application Program Interface（GSSAPI）に基づく新しい認証方式であるRPCSEC GSSを追加することでONC RPCを拡張することを決定しました。

その後、Sun と ISOC は、NFS の変更管理を ISOC に与えるという同様の契約を締結しましたが、契約書では NFS バージョン 2 とバージョン 3 を除外するよう慎重に記述しました。代わりに、ISOC は NFS プロトコルに新しいバージョンを追加する権利を獲得し、その結果、2003 年に IETF は NFS バージョン 4 を規定しました。

2000年代

21世紀になっても、DFSもAFSも、SMBやNFSに比べると商業的に大きな成功を収めていませんでした。かつてDFSとAFSの主要商用ベンダーであったTransarcを買収したIBMは、 2000年にAFSのソースコードの大部分をフリーソフトウェアコミュニティに寄贈しました。OpenAFSプロジェクトは存続しています。 2005年初頭、IBMはAFSとDFSの販売終了を発表しました。

2010年1月、パナサス社は自社のParallel NFS （pNFS）技術をベースに、データアクセスの並列性[27]を向上させるNFSv4.1を提案しました。NFSv4.1プロトコルは、ファイルシステムのメタデータをファイルデータの場所から分離する方法を定義しています。これは、複数のデータサーバー間でデータをストライプ化することで、単純な名前とデータの分離を超えています。これは、ファイル名とそのデータを単一のサーバー傘下に保持する従来のNFSサーバーとは異なります。一部の製品はマルチノードNFSサーバーですが、メタデータとデータの分離におけるクライアントの関与は限られています。

NFSv4.1 pNFS サーバーは、サーバー リソースまたはコンポーネントのセットであり、メタデータ サーバーによって制御されると想定されています。

pNFSクライアントは、名前空間のトラバーサルや操作のために、依然として1つのメタデータサーバーにアクセスします。クライアントがサーバーとの間でデータを移動する際に、pNFSサーバーコレクションに属するデータサーバー群と直接やり取りする場合があります。NFSv4.1クライアントは、ファイルデータの正確な位置を直接把握できるようにすることで、データ移動時に1つのNFSサーバーとの単独のやり取りを回避することができます。

pNFS に加えて、NFSv4.1 では以下が提供されます。

参照

参考文献

  1. ^ ab Russel Sandberg、David Goldberg、Steve Kleiman、Dan Walsh、Bob Lyon (1985年6月11日～14日). Sunネットワークファイルシステムの設計と実装(PDF) . Usenix Association Summer Conference. オレゴン州ポートランド. CiteSeerX 10.1.1.14.473 . 
  2. ^ NFSイラストレイテッド（2000年）ブレント・キャラハン著 – ISBN 0-201-32570-5
  3. ^ ab 「HP TCP/IP Services for OpenVMS Management」h41379.www4.hpe.com . HP. 2016年9月24日時点のオリジナルよりアーカイブ。2016年9月24日閲覧。
  4. ^ ab Russel Sandberg. 「Sunネットワークファイルシステム：設計、実装、そしてエクスペリエンス」（PDF） .技術レポート. Sun Microsystems. 2013年11月26日時点のオリジナルよりアーカイブ（PDF） . 2013年8月4日閲覧。
  5. ^ Arpaci-Dusseau, Remzi; Arpaci-Dusseau, Andrea (2015年3月). 『オペレーティングシステム: 3つの簡単なピース』(PDF) (第9版). Arpaci-Dusseau Books. p. 5. 2019年4月3日時点のオリジナルよりアーカイブ(PDF) 。 2017年11月8日閲覧。
  6. ^ Brian Pawlowski、Chet Juszczak、Peter Staubach、Carl Smith、Diane Lebel、David Hitz (1994). 「NFS Version 3 の設計と実装」USENIX . 2015年11月24日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2015年11月23日閲覧。
  7. ^ “NFS Version 4”. USENIX . 2005年4月14日. 2011年7月28日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2008年12月19日閲覧。
  8. ^ Brian Pawlowski、Spencer Shepler、Carl Beame、Brent Callaghan、Michael Eisler、David Noveck、David Robinson、Robert Thurlow (2000). 「NFSバージョン4プロトコル」(PDF) . SANE. 2025年2月2日時点のオリジナル(PDF)からのアーカイブ。
  9. ^ Justin Parisi、Elliott Ecton（2023年6月）。NetApp ONTAPにおけるNFS、ベストプラクティスおよび実装ガイド（PDF）（技術レポート）。NetApp。
  10. ^ "yanfs". Github.com .
  11. ^ Tom Talpey (2006年2月28日). 「NFS/RDMA実装のアップデート」(PDF) . Network Appliance, Inc. 2011年5月12日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。
  12. ^ Brent Callaghan (2002年1月28日). 「NFS over RDMA」(PDF) . Sun Microsystems. 2011年5月12日時点のオリジナルよりアーカイブ(PDF) . 2010年9月6日閲覧。
  13. ^ Singh, Karan (2016). 「4: Cephファイルシステムの操作」. Ceph Cookbook. バーミンガム: Packt Publishing Ltd. p. 110. ISBN  978-1-78439-736-4. 2017年3月21日取得。NFS -Ganeshaは、ユーザー空間で実行され、libcephfsを使用してCephFS FSAL（ファイルシステム抽象化レイヤー）をサポートするNFSサーバーです。
  14. ^ Glover, Fred (1994年5月28日). 「Trusted NFS (TNFS) プロトコル拡張の仕様」. datatracker.ietf.org .
  15. ^ 「Macで接続できるサーバーと共有コンピューター」Appleサポート。 2025年8月7日閲覧。
  16. ^ 「Macでファイル共有を設定する」Appleサポート。 2025年8月7日閲覧。
  17. ^ “NetDrive for OS/2”. arcanoae.com . 2015年11月3日時点のオリジナルよりアーカイブ。2020年9月22日閲覧。
  18. ^ ジェパック、パヴェウ (2013-03-15)。 「NFSv4 クライアントがついにマージされました」。Paweł Dziepak のブログ。株式会社ハイク
  19. ^ 「OS/400 ネットワーク・ファイルシステムのサポート」(PDF) . IBM . 2024年5月23日閲覧。
  20. ^ 「Microsoft Windows Services for UNIX 3.5 の概要」technet.microsoft.com。Microsoft。2007年12月5日。2018年6月18日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2016年9月24日閲覧。
  21. ^ 「SUN Microsystemsのその他のソフトウェア」www.computinghistory.org.uk . The Centre for Computing History . 2016年9月24日閲覧。
  22. ^ 「NFS Gateway for NetWare 6.5」www.novell.com . Novell . 2016年9月24日閲覧。
  23. ^ 「NetDrive用NTFSプラグイン」. ecsoft2.org . 2016年2月22日時点のオリジナルよりアーカイブ。2020年9月22日閲覧。
  24. ^ 「ネットワーク関連プログラム」cp15.org。
  25. ^ Carole Patton (1987年10月26日). 「AT&T、サン・マイクロシステムズのSPARCチップのライセンスを取得」InfoWorld . p. 37. 2019年7月16日閲覧。
  26. ^ 「What is Connectathon?」。オリジナルのConnectathon.Orgウェブサイト。1999年1月28日時点のオリジナルからアーカイブ。
  27. ^ "pNFS". Panasas . 2013年8月7日時点のオリジナルよりアーカイブ。2013年8月4日閲覧。
  • RFC :
    • RFC 1094 – NFS バージョン 2 プロトコル仕様
    • RFC 1790 – Sun/ISOC ONC RPC 変更管理契約
    • RFC 1813 – NFS バージョン 3 プロトコル仕様
    • RFC 2054 – WebNFS クライアント仕様
    • RFC 2055 – WebNFS サーバー仕様
    • RFC 2203 – RPCSEC_GSS仕様
    • RFC 2224 – NFS URLスキーム仕様
    • RFC 2339 – Sun/ISOC NFS 変更管理契約
    • RFC 3010 – NFS バージョン 4 プロトコル仕様 (RFC 3530 により廃止)
    • RFC 3530 – NFS バージョン 4 プロトコル仕様 (RFC 7530 および RFC 7531 により廃止)
    • RFC 5403 – RPCSEC_GSS バージョン 2
    • RFC 5661 – NFS バージョン 4.1 プロトコル仕様 (RFC 8881 により廃止)
    • RFC 5662 – NFS バージョン 4.1 プロトコル XDR の説明
    • RFC 5663 – パラレルNFS - ブロック/ボリュームレイアウト仕様
    • RFC 5664 – パラレルNFS - オブジェクトベース操作仕様
    • RFC 7530 – NFS バージョン 4 プロトコル仕様
    • RFC 7531 – NFS バージョン 4 プロトコル XDR の説明
    • RFC 7862 – NFS バージョン 4.2 プロトコル仕様
    • RFC 7863 – NFS バージョン 4.2 プロトコル XDR の説明
    • RFC 8154 – パラレル NFS - SCSI レイアウト仕様
    • RFC 8275 – NFS バージョン 4.2 の Umask 属性拡張
    • RFC 8276 – NFSv4 の Xattrs 拡張
    • RFC 8434 – パラレルNFS - 柔軟なファイルレイアウト仕様
    • RFC 8881 – NFS バージョン 4.1 プロトコル仕様
  • オープングループ技術標準:
    • 相互接続用プロトコル: XNFS バージョン 3W - RFC 文書でカバーされていないファイルロック用の NFS2、NFS3 およびサイドバンドプロトコル MNT、NSM、NLM の Open Group 仕様
    • X/Open PC インターワーキングのプロトコル: (PC)NFS - RFC 文書でカバーされていない NFS2 およびサイドバンド プロトコル MNT、NLM、PCNFSD の Open Group 仕様
  • さまざまなリソース:
    • IETF: ネットワークファイルシステムバージョン4（nfsv4）憲章
    • Linux NFSの概要、FAQ、HOWTOドキュメント
    • NFS操作をシーケンス図で解説 2020年9月22日Wayback Machineにアーカイブ
  • 2006 Linux シンポジウムの論文「なぜ NFS はダメなのか」に対する Mike Eisler 氏のレビュー (2006 年 10 月 27 日)