ファイルシステム

luagate/filesystem-introファイルシステム入門23OS・Linux

上から下へ、全 23 枚そのまま並べています。

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ファイルシステム入門

ファイルシステム

データの整理の仕組み 〜棚と目録〜

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目次

今日の流れ

1. ファイルシステムとは

2. ディレクトリとパス

3. 実体と管理情報

4. 形式とアクセス権・バックアップ

5. まとめと振り返り

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ファイルシステム入門 - イントロ

今日のゴール

この時間で身につけてほしいことです。

  • ファイルシステムの役割が分かる
  • ディレクトリ構造とパスを理解できる
  • ファイルの実体と管理情報の違いが分かる
  • 代表的な形式の違いをイメージできる
  • バックアップと完全削除の意味が分かる
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ファイルシステム入門 - イントロ

ファイルシステム とは

ディスクの中のデータを、探しやすく整理して管理する仕組みです。

ファイルシステム(File System)

ストレージに保存したデータを、名前のついたファイルとフォルダで整理し、どこに何があるかを管理する仕組み。図書館の棚と目録のように、どこに何を置いたかを記録する。

データをファイル単位で扱う

名前をつけて探しやすくする

どこに保存したかを記録する

読み書きの順番を管理する

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ファイルシステム入門 - イントロ

ファイルシステムの役割

整理・記録・保護という3つの大切な役割があります。

整理する
  • フォルダで分類する
  • 探しやすく並べる
記録する
  • 保存場所を覚えておく
  • 目録で位置を管理
守る
  • 権限で守る
  • 壊れにくく管理
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ファイルシステム入門 - イントロ

棚と目録のたとえ

本そのものが実体、どの棚にあるかを書いた目録が管理情報にあたります。

  • 本そのものがファイルの中身
  • 棚の場所を記した目録が管理情報
  • 目録を見れば本の場所が分かる
  • 目録が壊れると本を探せなくなる
  • 以前学んだブロックストレージの上で動く
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ファイルシステム入門 - パス

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第2部 ディレクトリとパス

住所でファイルを指し示す

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ファイルシステム入門 - パス

ディレクトリ構造

フォルダは根から枝分かれする木の形で整理されます。たどってファイルに行き着きます。

/ (ルート)
home
利用者ごとのフォルダ
個人のファイルを置く
docs
書類をまとめる
レポートやメモ
photos
画像をまとめる
写真や図
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ファイルシステム入門 - パス

絶対パスと相対パス

ファイルの場所の示し方は2通りあります。基準が根か、今いる場所かが違います。

絶対パス

  • 根から書く完全な住所
  • どこから見ても同じ場所を指す
  • 例は /home/user/memo.txt
  • 場所が変わってもぶれない

相対パス

  • 今いる場所からの近道
  • 基準は現在のディレクトリ
  • 例は docs/memo.txt
  • 短く書けるが基準で変わる
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ファイルシステム入門 - パス

パスの書き方の比較

同じファイルでも、基準の違いで書き方が変わります。

基準
書き方の例

絶対パス

根(ルート)

/home/user/docs/memo.txt

相対パス

今いる場所

docs/memo.txt

上の階層

1つ上

../photos/cat.png

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ファイルシステム入門 - 構造

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第3部 実体と管理情報

中身とそれを指す目録

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ファイルシステム入門 - 構造

ファイルの実体と管理情報

ファイルは中身そのものと、それを管理する情報の2つに分かれています。

実体 / 管理情報

実体はディスクに記録された中身のデータ。管理情報はその中身がどこにあるか、いつ作られたか、誰が触れるかを記録したもの。両方そろって1つのファイルとして扱える。

実体はディスク上の中身データ

管理情報は場所や属性の記録

名前と中身は別々に管理される

管理情報をたどって中身に行き着く

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ファイルシステム入門 - 構造

削除前と削除後

普通の削除では中身がすぐ消えるわけではなく、目録の印が外れるだけのことがあります。

削除する前

  • 目録にファイルが載っている
  • 中身がディスクに存在する
  • 名前でたどって開ける
  • 場所がしっかり管理される

削除した後

  • 目録から印が外れる
  • 中身は上書きまで残ることも
  • 名前ではたどれなくなる
  • 上書きされると完全に消える
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ファイルシステム入門 - 構造

ジャーナリング とは

書き込みの途中で電源が切れても壊れにくくする、記録の仕組みです。

ジャーナリング(Journaling)

ファイルを書き換える前に、これから何をするかを記録(ジャーナル)に残す仕組み。途中で中断しても、記録を見て元に戻したりやり直したりできる。

変更内容を先に記録する

途中で止まっても復旧できる

ファイルシステムの破損を防ぐ

現代の多くの形式が備える

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ファイルシステム入門 - 運用

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第4部 形式・権限・バックアップ

安全にデータを守る

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ファイルシステム入門 - 運用

代表的な形式の比較

OSごとに使われる形式が違います。代表的なものを並べました。

主に使うOS
特徴

NTFS

Windows

権限管理やジャーナルに対応

ext4

Linux

安定して広く使われる

APFS

Mac

高速で暗号化に強い

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ファイルシステム入門 - 運用

アクセス権限 とは

ファイルごとに、誰が読み書きできるかを決める設定です。大事なデータを守ります。

アクセス権限

ファイルやフォルダに対して、読む・書く・実行するを誰に許すかを決める設定。所有者・グループ・その他に分けて指定し、大切なデータを保護する。

読む・書く・実行を分けて許可

所有者・グループ・その他に設定

他人に勝手に触らせない

ファイルシステムが管理する

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ファイルシステム入門 - 運用

バックアップの流れ

大事なデータは定期的に複製を取り、いざというときに戻せるようにします。

1. 対象を決める

守りたいデータを選ぶ

2. 複製を取る

別の場所にコピーする

3. 定期的に更新

こまめに取り直す

4. 復元を確認

戻せるか試しておく

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ファイルシステム入門 - 運用

バックアップ世代と安心度(イメージ)

複製の数を増やすほど、戻せる場面が増えて安心度が上がります。あくまでイメージです。

10 安心度(イメージ)86420
1安心度(イメージ)
4安心度(イメージ)
9安心度(イメージ)
複製なし
1世代
3世代

出典: バックアップ世代数と安心度の傾向を示す概念図(概算)

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ファイルシステム入門 - まとめ
クイズ

振り返りクイズ

今日の内容を確認しましょう。

根(ルート)から書いた、どこから見ても同じ場所を指すパスは何と呼ぶ?

A
相対パス
B
絶対パス
C
近道パス
D
仮パス
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ファイルシステム入門 - まとめ
答え

振り返りクイズ 解答

根(ルート)から書いた、どこから見ても同じ場所を指すパスは何と呼ぶ?

A
相対パス
B
絶対パス
C
近道パス
D
仮パス

根から始まる完全な住所を絶対パスと呼びます。どこから見ても同じファイルを指せます。相対パスは今いる場所を基準にした近道で、基準が変わると指す先も変わります。

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ファイルシステム入門 - まとめ

質疑・次回予告

今日のまとめと、次に学ぶテーマです。質問があればここで受け付けます。

今日のおさらい
  • ファイルシステムは棚と目録
  • 絶対パスと相対パスで場所を指す
  • 削除は目録の印を外すことが多い
次回予告
  • Gitとバージョン管理 〜変更を記録する〜
  • 変更の歴史をたどるしくみを学ぶ
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ファイルシステムはデータの図書館。本にあたる中身と、場所を記した目録が両輪。パスという住所でたどり、権限とバックアップで守る。整理の仕組みを知れば、データは迷子になりません。

ファイルシステム入門

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