透過NFS（nfsroot）掛載根檔案系統

作者:

由 Gero Kuhlmann <gero@gkminix.han.de> 於 1996 年編寫

由 Martin Mares <mj@atrey.karlin.mff.cuni.cz> 於 1997 年更新

由 Nico Schottelius <nico-kernel-nfsroot@schottelius.org> 於 2006 年更新

由 Horms <horms@verge.net.au> 於 2006 年更新

由 Chris Novakovic <chris@chrisn.me.uk> 於 2018 年更新

為了使用無盤系統，例如X終端或列印伺服器，根檔案系統必須存在於非磁碟裝置上。這可以是initramfs（參見Ramfs、rootfs和initramfs），ramdisk（參見使用初始RAM盤（initrd））或透過NFS掛載的檔案系統。以下文字描述瞭如何將NFS用於根檔案系統。在本文的其餘部分中，“客戶端”指無盤系統，“伺服器”指NFS伺服器。

啟用nfsroot功能

為了使用nfsroot，在配置過程中需要選擇將NFS客戶端支援作為內建功能。一旦選擇此項，nfsroot選項將可用，也應將其選中。

在網路選項中，可以選擇核心級別的自動配置，以及支援的自動配置型別。同時選擇DHCP、BOOTP和RARP是安全的。

核心命令列

當核心被引導載入程式（見下文）載入後，需要告知它使用哪個根檔案系統裝置。對於nfsroot，還需要告知伺服器位置以及伺服器上要掛載為根目錄的名稱。這可以透過使用以下核心命令列引數來建立：

root=/dev/nfs

這是啟用偽NFS裝置所必需的。請注意，它不是一個真實的裝置，而只是一個告訴核心使用NFS而非真實裝置的同義詞。

nfsroot=[<server-ip>:]<root-dir>[,<nfs-options>]

如果命令列中未提供nfsroot引數，將使用預設值"/tftpboot/%s"。

<server-ip> 指定NFS伺服器的IP地址。

預設地址由ip引數（見下文）決定。此引數允許為IP自動配置和NFS使用不同的伺服器。

<root-dir> 伺服器上要掛載為根目錄的名稱。

如果字串中存在“%s”標記，它將被客戶端IP地址的ASCII表示替換。

<nfs-options> 標準NFS選項。所有選項用逗號分隔。

使用以下預設值：

port            = as given by server portmap daemon
rsize           = 4096
wsize           = 4096
timeo           = 7
retrans         = 3
acregmin        = 3
acregmax        = 60
acdirmin        = 30
acdirmax        = 60
flags           = hard, nointr, noposix, cto, ac
ip=<client-ip>:<server-ip>:<gw-ip>:<netmask>:<hostname>:<device>:<autoconf>:<dns0-ip>:<dns1-ip>:<ntp0-ip>

此引數告訴核心如何配置裝置的IP地址以及如何設定IP路由表。它最初被稱為nfsaddrs，但現在啟動時的IP配置獨立於NFS工作，因此它被重新命名為ip，舊名稱保留作為相容性別名。

如果核心命令列中缺少此引數，則所有欄位都假定為空，並應用下面提到的預設值。通常這意味著核心會嘗試使用自動配置來配置所有內容。

<autoconf> 引數可以單獨作為ip引數的值出現（前面不帶所有‘:’字元）。如果值為“ip=off”或“ip=none”，則不會進行自動配置，否則將進行自動配置。最常見的用法是“ip=dhcp”。

<client-ip> 客戶端的IP地址。

預設值：透過自動配置確定。

<server-ip> NFS伺服器的IP地址。

如果使用RARP確定客戶端地址，並且此引數不為空，則只接受來自指定伺服器的回覆。

僅NFS根檔案系統需要。也就是說，如果缺少此引數且NFS根檔案系統未在執行，則不會觸發自動配置。

值將以“bootserver ”為字首匯出到 /proc/net/pnp（見下文）。

預設值：透過自動配置確定。使用自動配置伺服器的地址。

<gw-ip> 如果伺服器在不同的子網，則為閘道器的IP地址。

預設值：透過自動配置確定。

<netmask> 本地網路介面的子網掩碼。

如果未指定，則子網掩碼將根據客戶端IP地址（假設為有類地址）推導得出。

預設值：透過自動配置確定。

<hostname> 客戶端名稱。

如果存在“.”字元，則第一個“.”之前的部分用作客戶端的主機名，之後的部分用作其NIS域名。它可以由自動配置提供，但其缺失不會觸發自動配置。如果指定且使用DHCP，則使用者提供的主機名（以及NIS域名，如果存在）將包含在DHCP請求中；這可能會導致為客戶端建立或更新DNS記錄。

預設值：客戶端IP地址以ASCII表示法使用。

<device> 要使用的網路裝置名稱。

預設值：如果主機只有一個裝置，則使用該裝置。否則，裝置透過自動配置確定。這是透過向所有裝置傳送自動配置請求，並使用第一個收到回覆的裝置來完成的。

<autoconf> 自動配置使用的方法。

對於指定多個自動配置協議的選項，將使用所有協議傳送請求，並使用第一個回覆的協議。

無論此選項的值如何，只會使用已編譯到核心中的自動配置協議。

off or none: don't use autoconfiguration
              (do static IP assignment instead)
on or any:   use any protocol available in the kernel
             (default)
dhcp:        use DHCP
bootp:       use BOOTP
rarp:        use RARP
both:        use both BOOTP and RARP but not DHCP
             (old option kept for backwards compatibility)

如果使用dhcp，客戶端識別符號可以使用以下格式“ip=dhcp,client-id-type,client-id-value”

預設值：any

<dns0-ip> 主域名伺服器的IP地址。

值將以“nameserver ”為字首匯出到 /proc/net/pnp（見下文）。

預設值：如果未使用自動配置則為無；如果使用自動配置則自動確定。

<dns1-ip> 輔助域名伺服器的IP地址。

參見 <dns0-ip>。

<ntp0-ip> 網路時間協議 (NTP) 伺服器的IP地址。

值將匯出到 /proc/net/ipconfig/ntp_servers，但除此之外未被使用（見下文）。

預設值：如果未使用自動配置則為無；如果使用自動配置則自動確定。

配置（無論是手動還是自動）完成後，將建立兩個檔案，格式如下；如果相應值在配置後為空，則省略該行

  • /proc/net/pnp

    #PROTO: <DHCP|BOOTP|RARP|MANUAL> (取決於配置方法) domain <dns-domain> (如果自動配置，則為DNS域) nameserver <dns0-ip> (主域名伺服器IP) nameserver <dns1-ip> (輔助域名伺服器IP) nameserver <dns2-ip> (第三域名伺服器IP) bootserver <server-ip> (NFS伺服器IP)

  • /proc/net/ipconfig/ntp_servers

    <ntp0-ip> (NTP伺服器IP) <ntp1-ip> (NTP伺服器IP) <ntp2-ip> (NTP伺服器IP)

<dns-domain> 和 <dns2-ip>（在 /proc/net/pnp 中）以及 <ntp1-ip> 和 <ntp2-ip>（在 /proc/net/ipconfig/ntp_servers 中）在自動配置期間被請求；它們不能作為“ip=”核心命令列引數的一部分指定。

由於“domain”和“nameserver”選項被DNS解析器識別，因此在使用NFS根檔案系統的系統上，/etc/resolv.conf 通常連結到 /proc/net/pnp。

請注意，核心不會將其發現的任何NTP伺服器同步系統時間；這是使用者空間程序的責任（例如，如果真實根檔案系統在NFS上，initrd/initramfs指令碼會在掛載真實根檔案系統之前將 /proc/net/ipconfig/ntp_servers 中列出的IP地址傳遞給NTP客戶端）。

nfsrootdebug

此引數啟用在啟動時在核心日誌中顯示除錯訊息，以便管理員可以驗證正確的NFS掛載選項、伺服器地址和根路徑是否傳遞給了NFS客戶端。

rdinit=<executable file>

為了指定哪個檔案包含啟動系統初始化的程式，管理員可以使用此命令列引數。此引數的預設值為“/init”。如果指定的檔案存在且核心可以執行它，則與根檔案系統相關的核心命令列引數（包括“nfsroot=”）將被忽略。

掛載根檔案系統的過程描述可以在早期使用者空間支援中找到。

引導載入程式

要將核心載入到記憶體中，可以使用不同的方法。它們取決於各種可用功能

  • 使用syslinux從軟盤引導

    構建核心時，建立使用syslinux的引導軟盤的簡單方法是使用zdisk或bzdisk make目標，它們分別使用zimage和bzimage映象。這兩個目標都接受FDARGS引數，可用於設定核心命令列。

    例如

    make bzdisk FDARGS="root=/dev/nfs"

    請注意，執行此命令的使用者需要有權訪問軟盤驅動器裝置，即 /dev/fd0。

    有關syslinux的更多資訊，包括如何為預構建的核心建立引導盤，請參見https://syslinux.zytor.com/

    注意

    以前，可以直接使用dd將核心寫入軟盤，使用rdev配置引導裝置，並使用生成的軟盤引導。Linux不再支援這種引導方法。

  • 使用isolinux從光碟引導

    構建核心時，建立使用isolinux的可引導光碟的簡單方法是使用isoimage目標，它使用bzimage映象。與zdisk和bzdisk類似，此目標接受FDARGS引數，可用於設定核心命令列。

    例如

    make isoimage FDARGS="root=/dev/nfs"

    生成的ISO映象將是 arch/<ARCH>/boot/image.iso。可以使用包括cdrecord在內的各種工具將其寫入光碟。

    例如

    cdrecord dev=ATAPI:1,0,0 arch/x86/boot/image.iso

    有關isolinux的更多資訊，包括如何為預構建的核心建立引導盤，請參見https://syslinux.zytor.com/

  • 使用LILO

    使用LILO時，所有必要的命令列引數都可以使用LILO配置檔案中的“append=”指令指定。

    但是，要使用“root=”指令，您還需要建立一個虛擬根裝置，該裝置可以在LILO執行後刪除。

    例如

    mknod /dev/boot255 c 0 255

    有關配置LILO的資訊，請參閱其文件。

  • 使用GRUB

    使用GRUB時，核心引數只需在核心規範後附加即可：kernel <kernel> <parameters>

  • 使用loadlin

    loadlin可用於從DOS命令列引導Linux，而無需將本地硬碟掛載為根目錄。本文作者尚未對此進行徹底測試，但一般來說，應該可以像配置LILO一樣配置核心命令列。

    有關更多資訊，請參閱loadlin文件。

  • 使用引導ROM

    這可能是引導無盤客戶端最優雅的方式。使用引導ROM，核心透過TFTP協議載入。本文作者不知道有任何支援透過網路引導Linux的商業引導ROM。但是，有兩個免費的引導ROM實現：netboot-nfs和etherboot，它們都可以在sunsite.unc.edu上找到，並且都包含引導無盤Linux客戶端所需的一切。

  • 使用pxelinux

    Pxelinux可用於使用許多現代網絡卡上存在的PXE引導載入程式引導Linux。

    使用pxelinux時，核心映象使用“kernel <relative-path-below /tftpboot>”指定。nfsroot引數透過新增到“append”行傳遞給核心。通常將序列埠控制檯與pxelinux結合使用，有關更多資訊，請參見Linux序列埠控制檯。

    有關isolinux的更多資訊，包括如何為預構建的核心建立引導盤，請參見https://syslinux.zytor.com/

致謝

核心中的nfsroot程式碼和RARP支援由 Gero Kuhlmann <gero@gkminix.han.de> 編寫。

IP層自動配置程式碼的其餘部分由 Martin Mares <mj@atrey.karlin.mff.cuni.cz> 編寫。

為了編寫nfsroot的初始版本，我要感謝 Jens-Uwe Mager <jum@anubis.han.de> 的幫助。