通過NFS（nfsroot）啟動linux系統

Mounting the root filesystem via NFS (nfsroot)

英文原文位於inux內核源代碼中的"Documentation/filesystems/nfs/nfsroot.txt"。

 

1996年由Gero Kuhlmann <[e-mail]>初次編寫，

1997年經Martin Mares <[e-mail]>，

2006年經Nico Schottelius <[e-mail]>和Horms <[e-mail]>更新。

 

為了使用一個無磁盤的系統（例如一個X終端或打印機），將根文件系統存放在非磁盤設備是必要的。它可以是通過NFS掛載的一個initramfs文件（參考Documentation/filesystems/ramfs-rootfs-initramfs.txt），或者一個ramdisk文件（參考Documentation/initrd.txt）或者一個文件系統。以下內容描述了如何通過NFS獲取linux的根文件系統來啟動系統。下文的客戶端（'client'）表示無磁盤系統，服務器端（'server'）表示NFS服務器。

1.）啟動nfsroot功能

為了使用nfsroot功能，在編譯配置時，NFS客戶端必須被選擇為內置(built-in， 非模塊)文件系統。NFS客戶端被設置為內置，nfsroot選項將變為可選項，選擇后才支持nfsroot功能（譯者注：在沒有將NFS客戶端設置為內置文件系統時，nfsroot選項是不可見的）。

對於網絡配置選項，選擇內核自動配置，以及相應的自動配置類型。將DHCP，BOOTP和RARP三種類型全部選擇上是最靠譜的。

2.）內核命令行參數

當引導加載程序（bootloader）加載一個linux內核時，需要知道使用的是什么根文件設備（root fs device）。在使用nfsroot時，需要知道從哪兒獲取服務器地址和可掛載為根文件的目錄名。可以通過以下內核命令行參數來設置nfsroot：

root=/dev/nfs

啟動虛擬NFS設備（pseudo-NFS-device）所必需的參數。需要注意，/dev/nfs不是一個真實的設備，它只是一個告訴內核使用NFS功能來替換真實設備的一個符號。

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

如果在內核啟動命令行中沒有指定'nfsroot'參數，內核將使用默認的"/tftpboot/%s"參數。

<server-ip> 指定NFS服務器的IP地址。默認IP地址是從'ip'參數中獲取的（參見下一個參數）。該參數允許IP自動配置與NFS使用不同的服務器。

<root-dir> 將掛載為根文件系統的服務器端目錄名。如果有"%s"標記在配置字符串中，它將被ASCII表示的客戶端IP地址所替代。

<nfs-options> 規范的NFS選項。所有選項通過逗號（','）來分隔。默認使用以下配置，

port	由服務器端的端口映射進程所給定 （centos7以前版本叫portmap，以后叫rpcbind）
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>

該行參數告訴內核如何配置設備的IP地址以及如何配置IP路由表。起初被叫做'nfsaddrs'，但是現在啟動時IP配置已經獨立於NFS，所以被重命名為'ip'並且為了兼容性舊名稱'nfsaddrs'將作為別名存在。

如果沒有在內核命令行參數中設置該參數，所有項將被視為空處理，所有默認值將按后面具體項中說明。通常是內核嘗試自動配置所有項。

其中<autoconf>項可以單獨地存在於'ip'參數中（沒有任何的':'）。如果值被設置為"ip=off"或者"ip=none"，將不會被替換成自動配置，否則會被替換為自動配置。使用得最多的設置是"ip=dhcp"。

<client-ip> 客戶端的IP地址。默認：通過自動配置獲取。

<server-ip> NFS服務器的IP地址。如果使用RARP來獲取客戶端地址，並且該參數不為空時所指定的服務器才會被接受。

                  只有NFS root需要該參數。如果沒有設置該參數或者不是使用的NFS root，那么自動配置將不會被觸發。

                  默認：通過自動配置獲取。將使用用於自動配置的服務器地址。

<gw-ip> 如果服務器位於不同的網段，那么需要通向IP地址相應的網關。默認：通過自動配置獲取。

<netmask> 本地網絡設備的子網掩碼。如果沒有指定，設備的子網掩碼將從客戶端IP地址的派生地址獲取。默認：通過自動配置獲取。

<hostname> 客戶端名。可以通過自動配置來支持，但是如果不指定將不會觸發自動配置。如果指定了該參數並且是使用的DHCP方式，用戶指定的hostname將被應用於DHCP請求中進行DNS記錄的更新。默認：所使用客戶端IP地址的ASCII形式。

<device> 所使用的網絡設備名。默認：如果本地只有一個設備，那么將直接使用它。否則將通過自動配置決定。它將通過所有設備發送自動配置請求，然后使用最先收到回復的那個設備。

<autoconf> 使用自動配置。如果設備了多個自動配置協議（DHCP/BOOTP/RARP），將使用所有協議都發送自動配置請求，然后使用最先收到回復的那個協議。

                 該選項中設置的協議只有被編譯進內核的才能夠使用。

                 off或者none：不使用自動配置（使用指定的IP地址）

                 on或者any：使用內核中任一可用的協議

                 dhcp: 使用DHCP

                 bootp: 使用BOOTP

                 rarp: 使用RARP

                 both: 使用BOOTP和RARP但不使用DHCP （為了向后兼容所保留的舊選項）

                 如果使用dhcp協議，客戶端可以按以下格式使用“ip=dhcp,client-id-type,client-id-value”。默認：any

<dns0-ip> IP地址的第一個命名服務器。從/proc/net/pnp（在嵌入式系統中通常鏈接到/et/resolv.conf）中獲取導出的值。

<dns1-ip> IP地址的第二個命名服務器。同上。

nfsrootdebug

該選項將開啟內核輸出調試信息。在啟動時，管理員可以通過輸出的信息來檢查傳入NFS客戶端的NFS掛載選項，服務器地址和根路徑等是否正確。

rdinit=<executable file>

管理員可以通過該參數指定包含有系統初始化程序的文件名。默認值是"/init"。如果指定的文件有效，並且內核可以運行，那么根文件系統相關的內核命令行參數（包括'nfsroot='）將被忽略。

[譯者注] 該方法已經過時，dracut支持但不推薦使用。更多詳情可參考man dracut.cmdline中關於NFS的描述。

關於處理掛載根文件系統的描述可以在該文件中獲得：Documentation/early-userspace/README

3.) 引導程序

加載內核程序到內存有很多不同的方法。主要依賴於可供選擇的設施：

3.1) 使用syslinux從軟盤啟動

在編譯內核時，使用syslinux來創建一個可啟動軟盤的簡單方式是，使用zdisk或者bzdisk來生成使用zimage或bzimage鏡像的目標文件。兩種目錄文件都可以接收FDARGS參數，該參數可以用於指定內核命令行參數。例如： 

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

注意，運行該命令進需要訪問磁盤設備/dev/fd0。

關於syslinux的更多詳情以及如何創建基於磁盤的預先編譯內核可參考http://syslinux.zytor.com/。

注意：以前可以通過dd命令將內核直接寫入到軟盤，通過rdev管理啟動設備，然后使用生成的軟盤啟動系統。linux不再支持該方法的內核啟動。

3.2) 使用isolinux從cdrom啟動

當編譯內核時，使用isolinux來創建一個可啟動cdrom的簡單方式是，使用bzimage鏡像的isoimage目標文件。與zdisk和bzdisk類似，目錄文件可接收FDARGS參數，該參數可以用於指定內核命令行參數。例如：

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

生成的iso鏡像文件位於arch/<ARCH>/boot/image.iso。可以通過類似cdrecord的工具將iso文件寫入到cdrom。例如：

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

關於isolinux的更多詳細信息，以及如何創建基於磁盤的預先編譯內核可參考http://syslinux.zytor.com/。

3.3) 使用LILO

當使用LILO時，所有需要的命令行參數可以通過位於LILO配置文件中的'append='項進行設置。

但是，為了使用'root='來指定內核命令行啟動參數，仍然需要創建一個臨時的root設備，它可以在LILO運行后被刪除。

mknod /dev/boot255 c 0 255

關於配置LILO的詳細信息可以參考其相關的文件。

3.4) 使用GRUB

當使用GRUB時，內核參數可以簡單地添加到內核設置的后面：

kernel <kernel> <parameters>

3.5) 使用loadlin

loadin可以用於從一個DOS命令提示符啟動Linux，而不需要掛載本地磁盤作為root。雖然該方法沒有經過作者的確認，但是它的配置方式應該與LILO相類似。

更多詳情請參考loadin的文檔。

3.6) 使用啟動ROM

這可能是無磁盤啟動最優雅的方式。可以使用TFTP協議來加載基於啟動ROM的內核。該文檔作者不知道任何支持通過網絡加載linux的非商業啟動ROM。但是，有啟動ROM的兩種自由實現，netboot-nfs和etherboot，兩者都位於sunsite.unc.edu並且兩者都包含了無磁盤linux客戶端啟動的所有信息。

3.7) 使用pxelinux

Pxelinux可以通過PXE引導程序（眾多現代網卡都包含該功能）啟動linux。

當使用pxelinux時，內核鏡像可以通過"kernel <relative-path-below /tftpboot>"進行指定。nfsroot參數將通過"append"項被添加到內核中。通常使用串行控制台與pxelinux進行連接，更多詳情請參考Documentation/serial-console.txt。

關於pxelinux的更多詳情以及如何創建基於磁盤的預先編譯內核可參考http://syslinux.zytor.com/。

4.) 致謝

內核中nfsroot代碼和RARP的支持已經由 Gero Kuhlmann <[e-mail]>編寫完成。

剩下的IP層自動配置代碼已經由 Martin Mares <[e-mail]>編寫完成。

為了編寫最初版本的nfsroot，作者還要感謝Jens-Uwe Mager <[e-mail]>的幫助。