まとめ
- NFS(Network File System) に非対応の Windows 用の NAS(LANハードディスク, SMB 用) を、なんとかして FreeBSD から普通に使いたい
- そのために Windows 用の NAS 内に巨大な1個のイメージファイル(fs.img)を作り、そのファイルを仮想ファイルシステム(仮想 HDD) として ufs2 でフォーマットして、FreeBSD9.0 からマウントする
- geli コマンドで仮想ファイルシステム全体の暗号化もしてみた
- このような使い方でも、ファイルへのアクセス速度は極端に遅くはならなかった（が同時アクセスには弱い。本文参照）
- この状態でネットワークに重大なエラーが発生すると FreeBSD9.0 が kernel panic で止まる。その場合でもマウント中の仮想 HDD が致命的に破損するケースには遭遇していない
動機
FreeBSD サーバからネットワークストレージをマウントして使いたい。最近 NAS は簡単に買えるようになったが、なぜか NFS に対応した NAS がほとんど見当たらない(昔は普通に対応していた気がするのだが)。職場で使っているネットギア社の
ReadyNAS シリーズでは、NFSに対応しているのは「ハイパフォーマンスモデル」だけ。「スタンダードモデル」だとWindowsファイル共有(SMB,CIFS) と Macファイル共有(AFP)のみに対応と書いてある。しかもかなり高価。
FreeBSD も Windowsファイル共有(SMB)には対応しているので、Windows 用の NAS を一応直接マウントすることはできる。マウントするためのコマンドはこんな感じ(オプションの詳細は後述)。
# mount_smbfs -E euc-jp:cp932 -I 192.168.100.200 //nas@LANDISK/share /mnt/smb
試しにこれで FreeBSD から Windows ファイル共有を使ってみたが、以下の問題があってかなり使いにくかった。
- パーミションが自由に設定できない
- シンボリックリンクが作れない
- ディレクトリに大量のファイルがある時に、ファイルの一覧表示に異常に時間がかかる(ls -l packages/All/ を実行した時など。ファイル数=約20000 で約10-30秒。しかもキャッシュされていないようで毎回遅い)
そこで、一番上の図のように、まず FreeBSD サーバから Windows 用の NAS を SMB でマウントして、そこに巨大な(1.4TB)ファイルを作り、これを mdconfig コマンドで仮想ファイルシステムにする。その仮想ファイルシステムを ufs2 でフォーマットしてマウントしたところ(マウント先にあるファイルをさらにマウントするという、二重で妙な形にはなるが)、上記の問題 1,2,3 が解決して、NFS とほぼ同様に使うことができるようになった。
こういう使い方をした場合、以下のような懸念があったので、本当に大丈夫なのかの実験もしてみた。
- ファイルへのアクセス速度は遅くならないか
- ネットワークのエラーで仮想ファイルシステムが破損したりしないか
使った機器
◇ FreeBSD サーバ
- OS: FreeBSD9.0-RELEASE, 起動 CD-ROM(FreeBSD-9.0-RELEASE-i386-bootonly.iso) から起動してネットワークインストール
- ハードウェア: Shuttle Japan XS35 V2, Atom D525（1.8GHz）, RAM 2GB, ファンレスマシン。ただし HDD/SSD は今回搭載せず、USB メモリ(Buffalo RUF2-PS16GS, 16GB)に OS をインストールしてあるちょっと変わったマシン
- XS35 V2 の有線 LAN のチップは JMicron JMC250 (FreeBSD で使われるデバイスドライバは jme。省電力対応のギガビットハブと通信できない問題がある)
◇ Windows ファイル共有に対応した NAS
- I/O-DATA HDL-GTR3.0
- RAID1+0 で使用、容量1.5TB
- 他の機種では試していないが、巨大なファイルを作成する必要があるので,NAS 内蔵の HDD のフォーマット形式に注意する必要がありそう
初期設定の手順
1. NAS の設定
NAS の Web インタフェースにログインして、ユーザ(今回は "nas" というユーザ名)を作成し、パスワードを付けておく。IP アドレス(192.168.100.200)、マシン名(LANDISK)を設定、共有(share)を作成しておく
2. FreeBSD サーバから Windows 用の NAS をマウントする
FreeBSD から以下のコマンドで NAS で作成した共有をマウントする。
# mount_smbfs -E euc-jp:cp932 -f 600 -d 700 -I 192.168.1.200 //nas@LANDISK/share /mnt/smb
このコマンドを実行すると NAS 側で設定したユーザ (ユーザ名=nas) のパスワードを聞かれるので入力する。実際にはここでマウントした先 (/mnt/smb) には巨大なイメージファイル fs.img を1個置くだけ。それ以外には直接は使用しない。
mount_smbfs コマンドの引数の説明
- -E: -E FreeBSD側の文字コード : NAS側の文字コード
- -f: ファイルに対するパーミション
- -d: ディレクトリに対するパーミッション
- -I: NAS のIPアドレス
- マウント元: NASのユーザ名=nas, NASのマシン名=LANDISK, 共有名=share (あらかじめ NAS の Web インタフェースで作成しておく)
- マウント先: /mnt/smb
引数ではパーミッションも指定している。/mnt/smb は root だけが読み書きできるだけでよい(それでも他のユーザは仮想ディスクに読み書きできる)し、誤って一般ユーザが仮想HDDのファイルを書き換えたり消したりすると、ディスクが全滅するので、パーミションの値は 600,700 として root のみに読み書きを許可した。
3. マウントした Windows 共有上に空のイメージファイルを作成する
# dd if=/dev/zero of=/mnt/smb/fs.img bs=1M seek=1400000 count=1
このコマンドで約1.4TB(1468007448576 byte)の空のファイル /mnt/smb/fs.img が作成できた。
巨大な空のファイルを作成するときには、 dd コマンドで seek オプションを使うのが便利。seek オプションを使わないと(大量の通信が発生して)おそらくものすごく時間がかかる。
4. 作成したイメージファイルを仮想HDDにする
# mdconfig -a -t vnode -f /mnt/smb/fs.img -u 1
# bsdlabel -w md1 auto
実行すると /mnt/smb/fs.img が /dev/md1 というデバイスファイルに割り当てられて、これ以降このデバイスファイルが仮想 HDD のように扱える。
5. 仮想HDDを暗号化する
# geli init -s 4096 /dev/md1a
# geli attach /dev/md1a
仮想 HDD の暗号化を行ってみた。上のコマンドを実行すると、/dev/md1a.eli というデバイスファイルができ、このデバイスファイルが暗号化された仮想HDDとして扱える。つまりイメージファイル fs.img への書き込みが自動的に暗号化されて、fs.img を生で読んでも解読できなくなる。"geli init" コマンドの実行時にパスフレーズを付けるように要求される。
※ 後日パスフレーズを変更する場合は
# geli setkey /dev/md1a
6. ファイルシステムの作成
# newfs /dev/md1a.eli
# tunefs -j enable -n enable /dev/md1a.eli
実行すると、5で作った暗号化仮想 HDD /dev/md1a.eli が ufs2 でフォーマットされる。tunefs コマンドは FreeBSD9.0 で使えるようになったジャーナリング(Soft Update Journaling, SU+J) を有効にするため。有効にしておくとクラッシュ時の fsck が高速になるはず。
7. マウント
# mount /dev/md1a.eli /mnt/img
実行すると、仮想 HDD が /mnt/img にマウントされて、読み書きできるようになる。実際の読み書きは(暗号化された上で) NAS 上のファイル fs.img に対して行われる。
マウントする
一度上記の手順で初期化すれば、二回目からは以下の手順でマウントできる。シェルスクリプトにでもしておこう。
# mount_smbfs -E euc-jp:cp932 -f 600 -d 700 -I 192.168.100.200 /nas@LANDISK/share /mnt/smb
# mdconfig -a -t vnode -f /mnt/smb/fs.img -u 1
# geli attach /dev/md1a
# mount /dev/md1a.eli /mnt/img
mount_smbfs コマンドでは nas のパスワードを、 geli コマンドでは暗号化時に付けたパスフレーズを聞かれるので、それぞれ入力する。
マウントしてから mount, df -H コマンドを実行すると、それぞれ次のように表示された。
# mount
/dev/da0p2 on / (ufs, NFS exported, local, noatime, journaled soft-updates)
devfs on /dev (devfs, local, multilabel)
tmpfs on /tmp (tmpfs, local)
//NAS@LANDISK/SHARE on /mnt/smb (smbfs)
/dev/md1a.eli on /mnt/img (ufs, local, journaled soft-updates)
# df -H
Filesystem Size Used Avail Capacity Mounted on
/dev/da0p2 14G 7.4G 6.3G 54% /
devfs 1.0k 1.0k 0B 100% /dev
tmpfs 1.0G 4.1k 1G 0% /tmp
/dev/md1a.eli 1.4T 528G 801G 40% /mnt/img
マウントできなくなった場合の対応(重要)
システムのクラッシュ後にマウントしようとすると、最後の
# mount /dev/md1a.eli /mnt/img
を実行したときに
mount: /dev/md1a.eli : Operation not permitted
というエラーが出てマウントできなくなる。その場合は以下のコマンドで仮想 HDD に手動で fsck_ufs を実行してからマウントすればよい。ジャーナリングのおかげで fsck はすぐに終わるはず。
(上記の「マウントする」の "geli attach /dev/md1a" までを実行してから)
# fsck_ufs /dev/md1a.eli
# mount /dev/md1a.eli /mnt/img
アンマウントする
手動で強制的にアンマウントする手順
# umount -f /mnt/img
# geli detach md1a.eli
# mdconfig -d -u 1
# umount -f /mnt/smb
[
続く]
