Linux：NFS 无法挂载异常案例 (1)

文章目录

  • 1. 前言
  • 2. 问题
  • 3. 分析和解决

1. 前言

限于作者能力水平，本文可能存在谬误，因此而给读者带来的损失，作者不做任何承诺。

2. 问题

由于开发的嵌入式板的 NOR FLASH 剩余空间过小，仅剩 65 MB，也没有接口外挂存储设备，且无法通过删减来增大空间，于是打算通过 NFS 远程挂载，于是执行下面命令进行挂载：

# mount -t nfs -o nolock 192.168.0.36:/home/XXX/nfs-share /test/nfs-remote
mount: /test/nfs-remote: bad option; for several filesystems (e.g. nfs, cifs) you might need a /sbin/mount.<type> helper program.

可以看到，mount 程序报错了。笔者有点懵逼，因为这条挂载命令，在一款 Linux 4.19 内核的设备上，曾使用无数次，一直没有任何问题。现在测试的环境，内核版本为 Linux 5.10 。

3. 分析和解决

mount 命令本身，不是笔者的第一怀疑对象，毕竟是个老牌应用，在常规操作上出错的可能性不高；更大的可能是 NFS 在高版本内核上的实现差异，先用 strace 大概跟了一下，看有没有什么地方出错了：

# strace mount -t nfs -o nolock 192.168.0.36:/home/XXX/nfs-share /test/nfs-remote
[...]
mount("192.168.0.36:/home/XXX/nfs-share", "/test/nfs-remote", "nfs", 0, "nolock") = -1 EINVAL (Invalid argument)
[...]

可以看到，mount() 系统调用报错，错误码为 EINVAL。再用 ftrace 跟一下 do_mount() 函数(系统调用 mount() 调用了 do_mount())，看哪里出错了(追踪内容有删减，只展示了出错调用的主干流程)：

# cd /sys/kernel/debug/tracing
# echo 0 > tracing_on
# echo > trace
# echo function_graph > current_tracer
# echo do_mount > set_graph_function
# echo 1 > tracing_on
# mount -t nfs -o nolock 192.168.0.36:/home/XXX/nfs-share /test/nfs-remote
# cat trace

# tracer: function_graph
#
# CPU  DURATION                  FUNCTION CALLS
# |     |   |                     |   |   |   |2)               |  do_mount() {2)               |    user_path_at_empty() {2)               |      getname_flags() {2)               |        kmem_cache_alloc() {2)   4.667 us    |          should_failslab();2) + 14.875 us   |        }2) + 23.917 us   |      }2)               |      filename_lookup() {2)   4.375 us    |        set_nameidata();2)               |        path_lookupat() {2)               |          path_init() {2)   5.250 us    |            __rcu_read_lock();2)               |            nd_jump_root() {2)   4.375 us    |              set_root();2) + 14.000 us   |            }2) + 32.667 us   |          }2)               |          link_path_walk() {2)               |            inode_permission() {2)   4.375 us    |              generic_permission();2) + 14.000 us   |            }2)               |            walk_component() {2)               |              lookup_fast() {2)   5.833 us    |                __d_lookup_rcu();2) + 14.291 us   |              }2)   4.667 us    |              step_into();2) + 31.791 us   |            }2)               |            inode_permission() {2)   4.083 us    |              generic_permission();2) + 14.292 us   |            }2) + 77.875 us   |          }2)               |          walk_component() {2)               |            lookup_fast() {2)   5.833 us    |              __d_lookup_rcu();2) + 14.292 us   |            }2)   4.375 us    |            step_into();2) + 35.583 us   |          }2)               |          complete_walk() {2)               |            try_to_unlazy() {2)   4.375 us    |              legitimize_links();2)               |              __legitimize_path() {2)   5.834 us    |                __legitimize_mnt();2) + 14.584 us   |              }2)   4.375 us    |              legitimize_root();2)   4.083 us    |              __rcu_read_unlock();2) + 52.500 us   |            }2)   4.083 us    |            success_walk_trace();2) + 71.750 us   |          }2)               |          terminate_walk() {2)   4.084 us    |            drop_links();2)               |            path_put() {2)   4.375 us    |              dput();2)   4.375 us    |              mntput();2) + 23.625 us   |            }2) + 40.834 us   |          }2) ! 285.833 us  |        }2)   4.375 us    |        restore_nameidata();2)               |        putname() {2)   4.958 us    |          kmem_cache_free();2) + 14.875 us   |        }2) ! 331.041 us  |      }2) ! 368.084 us  |    }2)               |    path_mount() {2)               |      ns_capable() {2)               |        ns_capable_common() {2)   4.375 us    |          cap_capable();2) + 13.125 us   |        }2) + 23.333 us   |      }2)               |      get_fs_type() {2)               |        __get_fs_type() {2)               |          _raw_read_lock() {2)   4.375 us    |            preempt_count_add();2) + 14.583 us   |          }2) + 18.083 us   |          find_filesystem();2)   4.958 us    |          try_module_get();2)               |          _raw_read_unlock() {2)   4.375 us    |            preempt_count_sub();2) + 13.125 us   |          }2) + 73.208 us   |        }2) + 84.292 us   |      }2)               |      fs_context_for_mount() {2)               |        alloc_fs_context() {2)               |          kmem_cache_alloc_trace() {2)   4.084 us    |            should_failslab();2) + 15.167 us   |          }2)               |          get_filesystem() {2)   ==========> |2)               |            gic_handle_irq() {2)               |              __handle_domain_irq() {2)   1.750 us    |                irq_find_mapping();2)   5.833 us    |                irq_to_desc();2)               |                irq_enter() {2)               |                  irq_enter_rcu() {2)   1.750 us    |                    preempt_count_add();2)   5.250 us    |                  }2)   8.167 us    |                }2)               |                handle_percpu_devid_irq() {2)               |                  arch_timer_handler_phys() {2)               |                    hrtimer_interrupt() {2)               |                      _raw_spin_lock_irqsave() {2)   1.750 us    |                        preempt_count_add();2)   4.666 us    |                      }2)               |                      ktime_get_update_offsets_now() {2)   1.459 us    |                        arch_counter_read();2)   4.958 us    |                      }2)               |                      __hrtimer_run_queues() {2)   1.750 us    |                        __remove_hrtimer();2)               |                        _raw_spin_unlock_irqrestore() {2)   1.459 us    |                          preempt_count_sub();2)   4.667 us    |                        }2)               |                        tick_sched_timer() {2)               |                          ktime_get() {2)   1.459 us    |                            arch_counter_read();2)   4.667 us    |                          }2)               |                          tick_sched_do_timer() {2)               |                            tick_do_update_jiffies64() {2)               |                              _raw_spin_lock() {2)   1.459 us    |                                preempt_count_add();2)   4.667 us    |                              }2)               |                              do_timer() {2)   2.042 us    |                                calc_global_load();2)   4.667 us    |                              }2)               |                              _raw_spin_unlock() {2)   1.458 us    |                                preempt_count_sub();2)   4.666 us    |                              }2)               |                              update_wall_time() {2)               |                                timekeeping_advance() {2)               |                                  _raw_spin_lock_irqsave() {2)   1.750 us    |                                    preempt_count_add();2)   4.667 us    |                                  }2)   1.750 us    |                                  arch_counter_read();2)   1.458 us    |                                  ntp_tick_length();2)   1.458 us    |                                  ntp_tick_length();2)               |                                  timekeeping_update() {2)   1.750 us    |                                    ntp_get_next_leap();2)   1.750 us    |                                    update_vsyscall();2)               |                                    raw_notifier_call_chain() {2)   1.750 us    |                                      notifier_call_chain();2)   4.667 us    |                                    }2)   1.750 us    |                                    update_fast_timekeeper();2)   1.459 us    |                                    update_fast_timekeeper();2) + 21.000 us   |                                  }2)               |                                  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ktime_add_safe();2)   7.875 us    |                          }2) ! 356.125 us  |                        }2)               |                        _raw_spin_lock_irq() {2)   1.458 us    |                          preempt_count_add();2)   4.666 us    |                        }2)   1.459 us    |                        enqueue_hrtimer();2) ! 378.000 us  |                      }2)               |                      hrtimer_update_next_event() {2)               |                        __hrtimer_get_next_event() {2)   1.750 us    |                          __hrtimer_next_event_base();2)   4.667 us    |                        }2)               |                        __hrtimer_get_next_event() {2)   1.750 us    |                          __hrtimer_next_event_base();2)   4.375 us    |                        }2) + 13.709 us   |                      }2)               |                      _raw_spin_unlock_irqrestore() {2)   1.458 us    |                        preempt_count_sub();2)   4.667 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}2)   4.375 us    |          __mutex_init();2)               |          nfs_init_fs_context() {2)               |            kmem_cache_alloc_trace() {2)   5.542 us    |              should_failslab();2) + 16.625 us   |            }2)               |            nfs_alloc_fhandle() {2)               |              kmem_cache_alloc_trace() {2)   4.083 us    |                should_failslab();2) + 14.584 us   |              }2) + 22.750 us   |            }2) + 53.083 us   |          }2) ! 598.208 us  |        }2) ! 606.958 us  |      }2)               |      put_filesystem() {2)   4.375 us    |        module_put();2) + 13.125 us   |      }2)               |      vfs_parse_fs_string() {2)               |        kmemdup_nul() {2)               |          __kmalloc_track_caller() {2)   4.083 us    |            kmalloc_slab();2)   4.375 us    |            should_failslab();2) + 21.875 us   |          }2) + 30.625 us   |        }2)               |        vfs_parse_fs_param() {2)   6.125 us    |          lookup_constant();2)   5.250 us    |          lookup_constant();2)               |          nfs_fs_context_parse_param() {2)               |            __fs_parse() {2)   4.375 us    |              fs_param_is_string();2) + 19.833 us   |            }2) + 30.917 us   |          }2) + 62.417 us   |        }2)   5.250 us    |        kfree();2) ! 116.959 us  |      }2)               |      parse_monolithic_mount_data() {2)               |        nfs_fs_context_parse_monolithic() {2)               |          generic_parse_monolithic() {2)               |            vfs_parse_fs_string() {2)               |              vfs_parse_fs_param() {2)   4.375 us    |                lookup_constant();2)   4.375 us    |                lookup_constant();2)               |                nfs_fs_context_parse_param() {2) + 10.209 us   |                  __fs_parse();2) + 19.250 us   |                }2) + 48.125 us   |              }2)   4.667 us    |              kfree();2) + 66.500 us   |            }2) + 77.875 us   |          }2) + 87.209 us   |        }2) + 95.667 us   |      }2)               |      mount_capable() {2)               |        capable() {2)               |          ns_capable() {2)               |            ns_capable_common() {2)   5.541 us    |              cap_capable();2) + 14.000 us   |            }2) + 22.750 us   |          }2) + 31.209 us   |        }2) + 41.125 us   |      }2)               |      vfs_get_tree() { // error2)               |        nfs_get_tree() {2)   4.375 us    |          nfs_verify_server_address();2) + 14.000 us   |        }2) + 22.750 us   |      }2)               |      put_fs_context() {2)               |      }

结合 mount() 系统调用代码路径:

sys_mount()do_mount()path_mount()do_new_mount()static int do_new_mount(struct path *path, const char *fstype, int sb_flags,int mnt_flags, const char *name, void *data)
{...type = get_fs_type(fstype);...fc = fs_context_for_mount(type, sb_flags);put_filesystem(type);...if (!err && name)err = vfs_parse_fs_string(fc, "source", name, strlen(name));if (!err)err = parse_monolithic_mount_data(fc, data);...if (!err && !mount_capable(fc))err = -EPERM;if (!err)err = vfs_get_tree(fc);if (!err)err = do_new_mount_fc(fc, path, mnt_flags);put_fs_context(fc);return err;
}

从 mount() 系统调用代码路径了解到，函数 vfs_get_tree() 调用后，没出错的情况应该调用 do_new_mount_fc() ，但 ftrace 跟踪到的流程是在 vfs_get_tree() 后接着调用了 put_fs_context()，这表示 vfs_get_tree() 调用出错了。为什么？看一下 vfs_get_tree() 的实现：

int vfs_get_tree(struct fs_context *fc)
{...error = fc->ops->get_tree(fc); /* NFS: nfs_get_tree() */...
}

static int nfs_get_tree(struct fs_context *fc)
{struct nfs_fs_context *ctx = nfs_fc2context(fc);int err = nfs_fs_context_validate(fc);...
}static int nfs_fs_context_validate(struct fs_context *fc)
{struct nfs_fs_context *ctx = nfs_fc2context(fc);...struct sockaddr *sap = (struct sockaddr *)&ctx->nfs_server.address;...if (!nfs_verify_server_address(sap))goto out_no_address;...
out_no_address:return nfs_invalf(fc, "NFS: mount program didn't pass remote address");	// 返回 EINVAL 错误码...
}static int nfs_verify_server_address(struct sockaddr *addr)
{switch (addr->sa_family) {case AF_INET: {struct sockaddr_in *sa = (struct sockaddr_in *)addr;return sa->sin_addr.s_addr != htonl(INADDR_ANY);}case AF_INET6: {struct in6_addr *sa = &((struct sockaddr_in6 *)addr)->sin6_addr;return !ipv6_addr_any(sa);}}dfprintk(MOUNT, "NFS: Invalid IP address specified\n");return 0;
}

原因是 nfs_verify_server_address() 没有检查到合法的地址协议簇，导致出错，返回错误码 EINVAL 。那谁设置了 addr->sa_family ？在挂载期间，nfs_init_fs_context() 将 addr->sa_family 的初始值为 0：

sys_mount()do_mount()path_mount()do_new_mount()fs_context_for_mount()alloc_fs_context()init_fs_context = fc->fs_type->init_fs_context; /* NFS: nfs_init_fs_context() */nfs_init_fs_context()

static int nfs_init_fs_context(struct fs_context *fc)
{struct nfs_fs_context *ctx;/** 整个 nfs_fs_context 初始为 0，包括* nfs_fs_context::nfs_server::address::sa_family，* 即 nfs_verify_server_address() 调用中的 addr->sa_family 。*/ctx = kzalloc(sizeof(struct nfs_fs_context), GFP_KERNEL);...
}

mount 时想设置 addr->sa_family 参数，可以通过挂载选项 addr=<IP地址> 来完成：

static int nfs_fs_context_parse_param(struct fs_context *fc,struct fs_parameter *param)
{...opt = fs_parse(fc, nfs_fs_parameters, param, &result);...switch (opt) {...case Opt_addr:len = rpc_pton(fc->net_ns, param->string, param->size,&ctx->nfs_server.address,sizeof(ctx->nfs_server._address));if (len == 0)goto out_invalid_address;ctx->nfs_server.addrlen = len;break;...}...
}

按代码分析，按如下重新调整命令行选项：

# mount -t nfs -o addr=192.168.0.36,nolock 192.168.0.36:/home/XXX/nfs-share /test/nfs-remote

挂载成功。对比前面的挂载命令，这里增加了 addr=192.168.0.36 挂载选项，来显式的指定 NFS 服务端的 IPv4 地址。当然这个也可通过 addr= 选项指定 IPv6 风格地址。

最后，值得一提的是，可以通过内核配置项 CONFIG_SUNRPC_DEBUG，启用 NFS 的调试信息。需要通过操作 /proc/sys/sunrpc/nfs_debug 来指定输出的调试信息类型，如通过下面命令启用 NFS 挂载相关的调试信息：

echo 0x0400 > /proc/sys/sunrpc/nfs_debug

0x0400 即 NFSDBG_MOUNT，这些值定义在 include/uapi/linux/nfs_fs.h 中：

/** NFS debug flags*/
#define NFSDBG_VFS		0x0001
#define NFSDBG_DIRCACHE		0x0002
#define NFSDBG_LOOKUPCACHE	0x0004
#define NFSDBG_PAGECACHE	0x0008
#define NFSDBG_PROC		0x0010
#define NFSDBG_XDR		0x0020
#define NFSDBG_FILE		0x0040
#define NFSDBG_ROOT		0x0080
#define NFSDBG_CALLBACK		0x0100
#define NFSDBG_CLIENT		0x0200
#define NFSDBG_MOUNT		0x0400
#define NFSDBG_FSCACHE		0x0800
#define NFSDBG_PNFS		0x1000
#define NFSDBG_PNFS_LD		0x2000
#define NFSDBG_STATE		0x4000
#define NFSDBG_ALL		0xFFFF

当然，自然也少不了 NFS 定义的 tracepoint 等一些其他调试接口，对这些细节感兴趣的读者可自行查阅相关资料和源码。

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