对于高延迟网络，NFSv4 实现称为 compound procedure 的程序。这一程序从本质上允许在单个请求中嵌入多个 RPC 调用，来最小化通过网络请求的 transfer tax。它还为响应实现回调模式。

　　NFS 协议

　　从客户端的角度来说，NFS 中的第一个操作称为 mount。 Mount 代表将远程文件系统加载到本地文件系统空间中。该流程以对 mount(Linux 系统调用)的调用开始，它通过 VFS 路由到 NFS 组件。确认了加载端口号之后(通过 get_port 请求对远程服务器 RPC 调用)，客户端执行 RPC mount 请求。这一请求发生在客户端和负责 mount 协议(rpc.mountd)的特定守护进程之间。这一守护进程基于服务器当前导出文件系统来检查客户端请求;如果所请求的文件系统存在，并且客户端已经访问了，一个 RPC mount 响应为文件系统建立了文件句柄。客户端这边存储具有本地加载点的远程加载信息，并建立执行 I/O 请求的能力。这一协议表示一个潜在的安全问题;因此，NFSv4 用内部 RPC 调用替换这一辅助 mount 协议，来管理加载点。

　　要读取一个文件，文件必须首先被打开。在 RPC 内没有 OPEN 程序;反之，客户端仅检查目录和文件是否存在于所加载的文件系统中。客户端以对目录的 GETATTR RPC 请求开始，其结果是一个具有目录属性或者目录不存在指示的响应。接下来，客户端发出 LOOKUP RPC 请求来查看所请求的文件是否存在。如果是，会为所请求的文件发出 GETATTR RPC 请求，为文件返回属性。基于以上成功的 GETATTRs 和 LOOKUPs，客户端创建文件句柄，为用户的未来需求而提供的。

　　利用在远程文件系统中指定的文件，客户端能够触发 READ RPC 请求。READ 包含文件句柄、状态、偏移、和读取计数。客户端采用状态来确定操作是否可执行(那就是，文件是否被锁定)。偏移指出是否开始读取，而计数指出所读取字节的数量。服务器可能返回或不返回所请求字节的数量，但是会指出在 READ RPC 回复中所返回(随着数据)字节的数量。

　　NFS 中的创新

　　NFS 的两个最新版本(4 和 4.1)对于 NFS 来说是最有趣和最重要的。让我们来看一下 NFS 创新最重要的一些方面。

　　在 NFSv4 之前，存在一定数量的辅助协议用于加载、锁定、和文件管理中的其他元素。NFSv4 将这一流程简化为一个协议，并将对 UDP 协议的支持作为传输协议移除。NFSv4 还集成支持 UNIX 和基于 Windows® 的文件访问语义，将本地集成 NFS 扩展到其他操作系统中。

　　NFSv4.1 介绍针对更高扩展性和更高性能的并行 NFS(pNFS)的概念。 要支持更高的可扩展性，NFSv4.1 具有脚本，与集群化文件系统风格类似的拆分数据/元数据架构。如 图 4 所展示的，pNFS 将生态系统拆分为三个部分：客户端、服务器和存储。您可看到存在两个路径：一个用于数据，另一个用于控制。pNFS 将数据布局与数据本身拆分，允许双路径架构。当客户想要访问文件时，服务器以布局响应。布局描述了文件到存储设备的映射。当客户端具有布局时，它能够直接访问存储，而不必通过服务器(这实现了更大的灵活性和更优的性能)。当客户端完成文件操作时，它会提交数据(变更)和布局。如果需要，服务器能够请求从客户端返回布局。

　　pNFS 实施多个新协议操作来支持这一行为。LayoutGet 和 LayoutReturn 分别从服务器获取发布和布局，而 LayoutCommit 将来自客户端的数据提交到存储库，以便于其他用户使用。服务器采用 LayoutRecall 从客户端回调布局。布局跨多个存储设备展开，来支持并行访问和更高的性能。

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　　图 4. NFSv4.1 的 pNFS 架构

　　数据和元数据都存储在存储区域中。客户端可能执行直接 I/O ，给出布局的回执，而 NFSv4.1 服务器处理元数据管理和存储。虽然这一行为不一定是新的，pNFS 增加功能来支持对存储的多访问方法。当前，pNFS 支持采用基于块的协议(光纤通道)，基于对象的协议，和 NFS 本身(甚至以非 pNFS 形式)。

　　通过 2010 年 9 月发布的对 NFSv2 的请求，继续开展 NFS 工作。其中以新的提升定位了虚拟环境中存储的变化。例如，数据复制与在虚拟机环境中非常类似(很多操作系统读取/写入和缓存相同的数据)。由于这一原因，存储系统从整体上理解复制发生在哪里是很可取的。这将在客户端保留缓存空间，并在存储端保存容量。NFSv4.2 建议用共享块来处理这一问题。因为存储系统已经开始在后端集成处理功能，所以服务器端复制被引入，当服务器可以高效地在存储后端自己解决数据复制时，就能减轻内部存储网络的负荷。其他创新出现了，包括针对 flash 存储的子文件缓存，以及针对 I/O 的客户端提示 (潜在地采用 mapadvise 作为路径)。

　　NFS 的替代物

　　虽然 NFS 是在 UNIX 和 Linux 系统中最流行的网络文件系统，但它当然不是唯一的选择。在 Windows® 系统中，ServerMessage Block [SMB](也称为 CIFS)是最广泛使用的选项(如同 Linux 支持 SMB一样，Windows 也支持 NFS)。

　　最新的分布式文件系统之一，在 Linux 中也支持，是 Ceph。Ceph 设计为容错的分布式文件系统，它具有 UNIX 兼容的 Portable Operating System Interface(POSIX)。您可在 参考资料 中深入了解 Ceph。

　　其他例子包括 OpenAFS，是 Andrew 分布式文件系统的开源版(来自 Carnegie Mellon 和 IBM)，GlusterFS，关注于可扩展存储的通用分布式文件系统，以及 Lustre，关注于集群计算的大规模并行分布式文件系统。所有都是用于分布式存储的开源软件解决方案。

　　更进一步

　　NFS 持续演变，并与 Linux 的演变类似(支持低端、嵌入式、和高端性能)，NFS 为客户和企业实施可扩展存储解决方案。关注 NFS 的未来可能会很有趣，但是根据历史和近期的情况看，它将会改变人们查看和使用文件存储的方法。