nfs-storage

NFS ストレージ

Linux システム間でネットワークファイル共有を行うための、NFS サーバーとクライアントを設定します。NFSv4 サーバーのセットアップ、エクスポートオプション、クライアントのマウント、オンデマンドマウント用の autofs、Kerberos セキュリティ、パフォーマンスチューニング、Kubernetes との統合について説明します。

使用する場面

• 複数の Linux サーバー間でディレクトリを共有する場合（Web ファーム、ビルドクラスター）
• コンテナ化されたワークロード向けに共有ストレージを提供する場合（Kubernetes ReadWriteMany）
• サーバー群全体でホームディレクトリやアプリケーションデータを一元管理する場合
• プロジェクトファイルを共有する開発環境を構築する場合
• ローカルストレージからネットワーク接続ストレージへ移行する場合

前提条件

• NFS サーバー：nfs-kernel-server（Debian/Ubuntu）または nfs-utils（RHEL/CentOS）
• NFS クライアント：nfs-common（Debian/Ubuntu）または nfs-utils（RHEL/CentOS）
• サーバーとクライアント間のネットワーク接続（NFSv4 の場合、TCP/UDP 2049）
• NFS トラフィックを許可するファイアウォールルール
• NFSv4 Kerberos を使用する場合：krb5-user と、正常に動作する KDC

NFS サーバーのセットアップ

インストール

# Debian / Ubuntu
apt update && apt install -y nfs-kernel-server

# RHEL / CentOS
dnf install -y nfs-utils

# Enable and start the NFS server
systemctl enable --now nfs-server

# Verify NFS is running
systemctl status nfs-server
rpcinfo -p | grep nfs

エクスポート設定（/etc/exports）

# /etc/exports
# Syntax: <directory> <client-spec>(options)

# Share /data to a specific subnet with read-write access
/data 10.0.0.0/24(rw,sync,no_subtree_check,no_root_squash)

# Share /shared read-only to everyone
/shared *(ro,sync,no_subtree_check)

# Share /home to specific hosts
/home server01.example.com(rw,sync,no_subtree_check)
/home server02.example.com(rw,sync,no_subtree_check)

# Share /var/nfs/projects with root squash (default, map root to nobody)
/var/nfs/projects 10.0.0.0/24(rw,sync,no_subtree_check,root_squash)

# NFSv4 pseudo-root export (recommended for NFSv4)
/srv/nfs 10.0.0.0/24(rw,sync,fsid=0,crossmnt,no_subtree_check)
/srv/nfs/data 10.0.0.0/24(rw,sync,no_subtree_check,no_root_squash)
/srv/nfs/shared 10.0.0.0/24(ro,sync,no_subtree_check)

エクスポートオプションの説明

オプション	説明
rw	読み書きアクセス
ro	読み取り専用アクセス
sync	応答する前にデータをディスクに書き込みます（安全ですが低速です）
async	データをディスクに書き込む前に応答します（高速ですが、破損のリスクがあります）
no_subtree_check	サブツリーのチェックを無効にします（信頼性が向上します）
root_squash	リモートの root（UID 0）を nobody にマッピングします（デフォルトで、より安全です）
no_root_squash	リモートの root がサーバー上で root として動作することを許可します（慎重に使用してください）
all_squash	すべてのリモート UID/GID を nobody にマッピングします
anonuid=1000	匿名ユーザーを特定の UID にマッピングします
anongid=1000	匿名グループを特定の GID にマッピングします
crossmnt	クライアントがサブマウントにアクセスできるようにします
fsid=0	NFSv4 の疑似ルートとして指定します

エクスポート設定の反映

# Apply changes to exports (no server restart needed)
exportfs -ra

# Show current exports
exportfs -v

# Export a new directory on the fly (temporary, not persistent)
exportfs -o rw,sync,no_subtree_check 10.0.0.0/24:/tmp/share

# Unexport a directory
exportfs -u 10.0.0.0/24:/tmp/share

サーバーのファイアウォール設定

# UFW (Ubuntu)
ufw allow from 10.0.0.0/24 to any port nfs
ufw allow from 10.0.0.0/24 to any port 111   # rpcbind (NFSv3)

# firewalld (RHEL/CentOS)
firewall-cmd --permanent --add-service=nfs
firewall-cmd --permanent --add-service=rpc-bind
firewall-cmd --permanent --add-service=mountd
firewall-cmd --reload

# NFSv4 only needs TCP 2049 (no rpcbind or mountd)
firewall-cmd --permanent --add-port=2049/tcp
firewall-cmd --reload

NFS クライアントの設定

手動マウント

# Install NFS client
apt install -y nfs-common        # Debian/Ubuntu
dnf install -y nfs-utils         # RHEL/CentOS

# Discover exports from the server
showmount -e nfs-server.example.com

# Mount an NFS share manually
mkdir -p /mnt/data
mount -t nfs nfs-server.example.com:/data /mnt/data

# Mount with specific NFS version and options
mount -t nfs -o vers=4.2,tcp,hard,intr nfs-server.example.com:/data /mnt/data

# Verify the mount
mount | grep nfs
df -hT /mnt/data

# Unmount
umount /mnt/data

/etc/fstab による永続的なマウント

# /etc/fstab entries for NFS

# Basic NFSv4 mount
nfs-server.example.com:/data  /mnt/data  nfs4  defaults,_netdev  0  0

# Mount with performance and reliability options
nfs-server.example.com:/data  /mnt/data  nfs4  hard,intr,rsize=1048576,wsize=1048576,timeo=600,retrans=3,_netdev  0  0

# Read-only mount
nfs-server.example.com:/shared  /mnt/shared  nfs4  ro,_netdev  0  0

# Mount with specific UID/GID mapping (useful for containers)
nfs-server.example.com:/data  /mnt/data  nfs4  defaults,_netdev,uid=1000,gid=1000  0  0

# Mount all fstab entries
mount -a

# Test fstab entry without actually mounting
mount --fake -a -v

マウントオプションの説明

オプション	説明
hard	NFS リクエストを無期限に再試行します（データの整合性を保つため推奨）
soft	retrans 回の再試行後にエラーを返します（データ破損のリスクがあります）
intr	ハードマウントされた NFS リクエストの中断を許可します
rsize=1048576	読み取りバッファーサイズ（バイト単位、1 MB、NFSv4 の最大値）
wsize=1048576	書き込みバッファーサイズ（バイト単位、1 MB）
timeo=600	タイムアウト（1/10 秒単位、60 秒）
retrans=3	エラー（soft）またはメッセージ（hard）を返すまでの再試行回数
_netdev	マウント前にネットワークを待機します（起動時に重要です）
noatime	アクセス時刻を更新しません（パフォーマンスが向上します）
nconnect=8	複数の TCP 接続を使用します（カーネル 5.3 以降。スループットが向上します）

Autofs（オンデマンドマウント）

# Install autofs
apt install -y autofs        # Debian/Ubuntu
dnf install -y autofs        # RHEL/CentOS

# Configure the master map
# /etc/auto.master or /etc/auto.master.d/nfs.autofs
/mnt/nfs  /etc/auto.nfs  --timeout=300

/etc/auto.nfs

# Format: mount-point  options  location
# Mounts will appear under /mnt/nfs/<mount-point>

data    -rw,hard,intr,rsize=1048576,wsize=1048576    nfs-server.example.com:/data
shared  -ro,hard,intr                                  nfs-server.example.com:/shared
home    -rw,hard,intr                                  nfs-server.example.com:/home/&

# Wildcard: mount any subdirectory from the server automatically
# /etc/auto.master entry:  /mnt/nfs  /etc/auto.nfs
*       -rw,hard,intr    nfs-server.example.com:/srv/nfs/&

# Enable and start autofs
systemctl enable --now autofs

# Test: simply cd into the mount point and it appears
ls /mnt/nfs/data    # Triggers auto-mount
# The share unmounts automatically after the timeout (300 seconds idle)

# Check autofs status
systemctl status autofs
automount -v    # Verbose debugging mode (foreground)

パフォーマンスチューニング

サーバー側のチューニング

# Increase the number of NFS daemon threads (default is 8)
# /etc/default/nfs-kernel-server (Debian) or /etc/sysconfig/nfs (RHEL)
RPCNFSDCOUNT=32

# Or set at runtime
echo 32 > /proc/fs/nfsd/threads

# Restart NFS to apply
systemctl restart nfs-server

# Tune NFS server read/write sizes in sysctl
# These are auto-negotiated but can be adjusted
echo 1048576 > /proc/fs/nfsd/max_block_size

# Kernel network buffer tuning (see performance-tuning skill)
sysctl -w net.core.rmem_max=134217728
sysctl -w net.core.wmem_max=134217728

クライアント側のチューニング

# Use large read/write buffer sizes in mount options
mount -t nfs4 -o rsize=1048576,wsize=1048576,noatime nfs-server:/data /mnt/data

# Use multiple TCP connections (Linux kernel 5.3+)
mount -t nfs4 -o nconnect=8 nfs-server:/data /mnt/data

# Check current mount options and NFS statistics
nfsstat -c                    # Client NFS statistics
nfsstat -s                    # Server NFS statistics
mountstats /mnt/data          # Detailed per-mount stats

# Test NFS throughput with dd
dd if=/dev/zero of=/mnt/data/testfile bs=1M count=1024 oflag=direct
dd if=/mnt/data/testfile of=/dev/null bs=1M iflag=direct
rm /mnt/data/testfile

# Test with fio for more realistic workloads
fio --name=nfs-test --directory=/mnt/data --ioengine=libaio --direct=1 \
  --rw=randrw --bs=4k --numjobs=4 --size=1G --runtime=60 --group_reporting

Kubernetes NFS 統合

# nfs-pv.yaml -- Static PersistentVolume
apiVersion: v1
kind: PersistentVolume
metadata:
  name: nfs-pv
spec:
  capacity:
    storage: 100Gi
  accessModes:
    - ReadWriteMany
  persistentVolumeReclaimPolicy: Retain
  storageClassName: nfs
  nfs:
    server: nfs-server.example.com
    path: /data
---
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: nfs-pvc
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteMany
  storageClassName: nfs
  resources:
    requests:
      storage: 100Gi

# For dynamic provisioning, install the NFS CSI driver via Helm
helm repo add csi-driver-nfs https://raw.githubusercontent.com/kubernetes-csi/csi-driver-nfs/master/charts
helm install csi-driver-nfs csi-driver-nfs/csi-driver-nfs --namespace kube-system
# Then create a StorageClass pointing to your NFS server and share path.

トラブルシューティング

症状	診断コマンド	よくある対処法
mount: アクセスが拒否されました	showmount -e server, exportfs -v	/etc/exports を確認し、exportfs -ra を実行して、サブネットを確認します
mount がハングする	mount -v、ネットワークを確認	ファイアウォールで TCP 2049 が許可されていることを確認します。bg マウントオプションを使用します
古いファイルハンドル	ls /mnt/data が古いハンドルエラーを返す	アンマウントして再マウントします：umount -f /mnt/data && mount -a
ファイルへのアクセスが拒否される	ls -la、UID マッピングを確認	UID を一致させるか、all_squash,anonuid=1000,anongid=1000 を使用します
NFS のパフォーマンスが遅い	nfsstat -c、mountstats /mnt/data	rsize/wsize を増やし、nconnect=8 を追加して、NFS スレッドを調整します
Autofs がマウントしない	systemctl status autofs、automount -v	/etc/auto.master の構文を確認し、サーバーに到達できることを確認します
NFSv4 の ID マッピングが正しくない	両側で id username	/etc/idmapd.conf のドメインが一致していることを確認します
NFS を待機して起動がハングする	fstab のオプションを確認	fstab のエントリーに _netdev と bg オプションを追加します
Docker ボリュームのマウントに失敗する	docker volume inspect、dmesg	Docker ホストに NFS クライアントパッケージがインストールされていることを確認します

関連スキル

• linux-administration -- サーバーのセットアップとネットワーク設定
• block-storage -- NFS サーバーのデータディレクトリ用の基盤ストレージ
• performance-tuning -- NFS のスループット向上に向けたカーネルとネットワークの調整
• backup-recovery -- NFS でホストされるデータのバックアップ
• object-storage -- クラウドネイティブなワークロード向けの代替ストレージモデル