4.1. ファイルシステムの操作

ファイルシステムはハードディスクやフロッピーディスクなどの記憶媒体にファイル保存し管理する仕組みのこと。
ファイルシステムはOSごとに異なる。

VFS

VFS(仮想ファイルシステム)はファイルシステムとユーザプログラムの中間にありファイルシステムの差異を吸収する仕組み。
このシステムによりユーザプログラムはファイルシステムの違いを気にせずに統一して扱える。

4.1.1. ファイルシステムの情報

システムで利用するファイルシステムは/etc/fstabに記載される。
書式は以下の通り。

/dev/sda1 /boot ext2 default 0 2
# デバイスファイル名/ラベル マウントポイント ファイルシステムの種類 マウントオプション dumpコマンドの対象 ブート時にfsckがチェックする順序

デバイスファイル名はUUIDで識別されるケースもある。
またUUIDはblkidコマンドや/dev/disk/by-uuidファイルで確認可能。
UUIDの変更はtune2fsコマンド、作成はuuidgenコマンドで利用可能。

またファイルシステムの種類は以下の通り。

タイプ	説明
ext2	Linuxファイルシステムextの拡張したシステム
ext3	ext2にジャーナリングシステムを追加したもの
ext4	ext3の機能拡張をしたもの
ReiserFS	Linux用のジャーナリングシステム
JFS	IBMにより開発されたジャーナリングシステム
XFS	SGIにより開発されたジャーナリングシステム
Btrfs	Linux向け堅牢ファイルシステム
ISO9660	CD-ROM向けのファイルシステム
UDF	DVDのファイルシステム
F2FS	SSDなどフラッシュメモリ向け
msdos	MS-DOS向けファイルシステム
FAT/FAT32	フラッシュメモリなどで使われる
NTFS	windows NT/2000向け
hpfs	OS/2のファイルシステム
HFS	MacOS向けのシステム
HFS+	MacOS8.1以降
NFS	ネットワークファイルシステム
CIFS	Windows2000以降
procfs	プロセス情報を扱う仮想ファイルシステム
sysfs	デバイス情報を扱う仮想ファイルシステム
tmpfs	仮想メモリベースの仮想ファイルシステム
devpts	疑似端末を制御するための仮想ファイルシステム
usbfs	USBデバイス監視用ファイルシステム
cramfs	組み込みデバイス向けの圧縮ファイルシステム

マウントオプションは以下の通り。

オプション	説明
async	ファイルシステムのすべての入出力を非同期で行う
sync	ファイルシステムのすべての入出力を同期で行う
atime	ファイルへのアクセスごとにinodeのアクセス時刻を更新する
relatime	ファイル更新/アクセスの一定時間後にアクセス時刻を更新する
noatime	inodeのアクセス時刻を更新しない(ディスクアクセス高速化)
auto	-aオプションでmountコマンドを実行したときにマウントする
noauto	-aオプションでmountコマンドを実行したときにマウントしない
defaults	デフォルト(async, auto, dev, exec, nouser, rw, suid)
dev	ファイルシステム上のデバイスファイルを利用できる
group	ユーザのグループがデバイスファイルの所有グループと一致すればマウント許可
exec	バイナリ実行の許可
noexec	バイナリ実行の禁止
suid	SUID, SGIDビットを有効化する
nosuid	SUID,SGIDビットの無効化
ro	読み出し専用のマウント
rw	読み書きを許可してマウント
uid=UID	すべてのファイル所有者を指定したUIDのユーザにする
gid=GID	すべてのファイルの所有グループを指定したGIDのグループにする
user	一般ユーザのマウントを許可、マウントしたユーザのみがアンマウントできる
users	一般ユーザのマウントを許可、マウントしたユーザ以外もアンマウントができる
nouser	一般ユーザのマウントを禁止
owner	デバイスファイルの所有者によりマウントを許可する

なおカーネルがサポートしているファイルシステムは/proc/filesystemsで確認が可能。

また現時点でどのファイルシステムがマウントされているか、またどのようなマウントオプションが使われているかは/etc/mtabで確認可能。
なお/etc/mtabは直接編集してはならない。間違って編集した場合は/proc/mountsを利用し復旧が可能。また/proc/mountsにも同様の情報がある。

4.1.2. マウントとアンマウント

ファイルシステムを利用するためには任意のディレクトリにマウントポイントとしてマウントする必要がある。
ファイルシステムのマウントにはmountコマンドを使用する。

mountコマンド

ファイルシステムのマウント、マウントされたデバイスの確認ができるコマンド。

mount [オプション]

mount /dev/sda1 /data # /dataをマウントポイントとしてマウントする

オプション	説明
-a	`/etc/fstab`で指定されているファイルシステムをマウントする
-f	`/etc/mtab`の情報を書き換えるだけでマウントなし
-o オプション	マウントオプションの指定(remount: 再マウント, noexec:バイナリ実行の不許可, nosuid:SUID,SGIDの無視, loop: イメージファイルのマウント)
-n	`/etc/mtab`のマウント情報を書き込まない
-r	読み取り専用でマウントする
-t タイプ	ファイルシステムの種類を指定する
-w	読み書き可能でマウントする

unmountコマンド

ファイルシステムをアンマウントするコマンド。

unmount [オプション] [デバイスファイル名/マウントポイント]

オプション	説明
-a	`/etc/mtab`で指定されているシステムすべてアンマウントする
-t タイプ	指定した種類のファイルシステムをアンマウントする

fuserコマンド

指定のファイルを利用しているプロセスの一覧を得たり、そのプロセスをまとめて kill したりするために利用できるコマンド。具体的にはどのプロセスがそのファイルシステムを利用中なのかも調べられる。

fuser

4.1.3. ファイルの書き込み動作

ファイルに書き込み処理をしてもすぐには書き込まれず、メモリ上のディスクバッファ領域に書き込まれる。これはディスクアクセスがメモリアクセスに比べて格段に遅いためである。そのためデータをまとめてディスクに書き込むことでパフォーマンスを向上させる。

syncコマンド

ディスクバッファ領域にあるデータをディスクに書き込むコマンド。

sync

キャッシュの種類

キャッシュにはいくつか種類があり、代表的なものにはバッファキャッシュとページキャッシュがある。

種類	説明
バッファキャッシュ	ディスク書き込み終了時にディスクバッファのデータを保存することで、再読出しの際に高速化する
ページキャッシュ	ページ単位で管理されているメモリ上の情報を保持しておくタイプのキャッシュ

4.1.4. スワップ領域

スワップ領域はブロックデバイス上の仮想的なメモリ領域のこと。スワップ領域はシステム構成時に作成するが、後から作成も可能でmkswapコマンドでできる。

mkswapコマンド

スワップ領域を作成するコマンド。

mkswap [オプション] [デバイスファイル名/ファイル名]

オプション	説明
-c	スワップ作成前に不良ブロックのチェックを行う
-L ラベル	ラベルの作成

swaponコマンド

スワップ領域を有効にするコマンド。

swapon [オプション] [デバイスファイル名/ファイル名]

オプション	説明
-a	`/etc/fstab`内のスワップ領域すべての有効化
-s	スワップ領域を表示する

swapoffコマンド

スワップ領域を無効にするコマンド

swapoff [オプション] [デバイスファイル名/ファイル名]

オプション	説明
-a	`/etc/fstab`内のスワップ領域すべての無効化

4.2. ファイルシステムの作成