ファイルシステム

データの組織化と管理

ファイルシステムとは

ファイルシステムは、データをファイルとディレクトリの階層構造で管理する仕組みです。ブロックデバイス上のデータの配置、メタデータの管理、アクセス制御を担当します。

主要なファイルシステム

ext4

• Linuxの標準ファイルシステム
• 最大ファイルサイズ: 16TB、最大ボリューム: 1EB
• ジャーナリング対応で信頼性が高い
• エクステントベースのブロック管理

XFS

• 大容量・高性能向け
• RHEL/CentOS 7以降のデフォルト
• 並列I/Oに強い
• オンラインでの拡張が可能

Btrfs

• 次世代ファイルシステム
• スナップショット、RAID内蔵
• チェックサム検証
• 実験的機能あり（本番は注意）

ZFS

• 高信頼性、エンタープライズ向け
• スナップショット、圧縮、重複排除
• Linuxではカーネルモジュールで対応
• メモリ使用量が多い

inode

inodeは、ファイルのメタデータ（サイズ、権限、タイムスタンプ、データブロックの位置など）を格納するデータ構造です。ファイル名はディレクトリエントリに保存され、inodeを指します。

inodeに含まれる情報

• ファイルタイプ
• パーミッション
• 所有者/グループ
• サイズ
• タイムスタンプ（atime, mtime, ctime）
• データブロックへのポインタ

inodeに含まれないもの

• ファイル名
• ファイルの内容

→ ハードリンクで同じinodeを複数の名前で参照可能

1 # inode確認
2 ls -i filename
3 
4 # inode詳細
5 stat filename
6 
7 # inode使用状況
8 df -i
9 
10 # 特定inodeのファイル検索
11 find / -inum 12345

ジャーナリング

ジャーナリングは、メタデータの変更を先にジャーナル領域に記録し、その後実際のファイルシステムに反映する仕組み。クラッシュ時の整合性を保護します。

data=journal

データとメタデータ両方をジャーナル。最も安全だが遅い

data=ordered

デフォルト。データ書き込み後にメタデータ

data=writeback

メタデータのみジャーナル。最も速いが危険

マウントオプション

1 # マウント
2 mount -t ext4 /dev/sdb1 /mnt
3 mount -o ro /dev/sdb1 /mnt    # 読み取り専用
4 
5 # 重要なマウントオプション
6 # noatime    - アクセス時刻を更新しない（パフォーマンス向上）
7 # nodiratime - ディレクトリのatime更新なし
8 # noexec     - 実行不可
9 # nosuid     - setuidビット無効
10 # nodev      - デバイスファイル無効
11 
12 # /etc/fstab 例
13 # /dev/sdb1 /data ext4 defaults,noatime 0 2
14 
15 # マウント確認
16 findmnt
17 cat /etc/mtab
18 
19 # ファイルシステム作成
20 mkfs.ext4 /dev/sdb1
21 mkfs.xfs /dev/sdb1