【Linux】よく使われるファイルシステムの簡単な説明

Linux オペレーティング システムは、多くの種類のファイル システムをサポートしています。ここでは、いくつかの一般的な Linux ファイル システムを簡単に紹介します。

1.EXT4

EXT4 は、最も一般的に使用されている最も初期の安定した Linux ファイル システムの 1 つであり、EXT3 ファイル システムのアップグレード バージョンです。EXT4 は、より効率的な方法でディスク領域を編成し、より大きなパーティションとより高いパフォーマンスをサポートします。同時に、データの整合性とリカバリ パフォーマンスのサポートも強化されています。もともとは、1992 年に Remy Card によって以前のバージョンの Minix ファイル システムを置き換えるために開発されました。その後、EXT は EXT2、EXT3、EXT4 などのいくつかのバージョンに改良されました。

EXT ファイル システムの機能の一部を次に示します。
1. EXT2: EXT2 は最も初期の Linux ファイル システムの 1 つで、Linux オペレーティング システムで広く使用されています。最大 16 TB のサイズのパーティションと最大 2 TB のファイル サイズをサポートします。そのシンプルさと高い信頼性から、多くのユーザーに長く選ばれています。
2. EXT3: 2001 年、Linux コミュニティは EXT2 のアップグレード版として EXT3 をリリースしました。ジャーナリングを追加してデータの整合性と信頼性を向上させ、高速なバックアップと復元機能をサポートします。これにより、本番環境での使用に適しています。
3. EXT4: 2008 年にリリースされた EXT4 は、EXT シリーズのファイルシステムの最新バージョンです。上位互換性を維持しながら、より大きなファイルとパーティションのサポート、読み取りと書き込み速度の高速化、断片化の処理の改善など、多くの新機能が導入されています。
4. 高い信頼性: EXT シリーズ ファイル システムはログ技術を採用して、ファイル システムが破損または異常な場合にデータの損失や損傷を防ぎ、データの整合性と一貫性を確保します。
5. 互換性: EXT ファイル システムは、Linux オペレーティング システムで広く使用されており、他の Unix 系システムと互換性があり、相互運用できます。

つまり、EXTシリーズのファイルシステムは、信頼性が高く、互換性が強く、メンテナンスが容易であるという利点があり、Linuxオペレーティングシステムユーザーにとって最も親しみやすく、広く使用されているファイルシステムの1つです。

2.XFS

XFS は、もう 1 つの高性能のジャーナリング Linux ファイル システムです。大容量記憶装置に適しており、高いデータ信頼性、柔軟性、拡張性を提供します。XFS は、大規模なデータベース、仮想化環境、科学計算、およびその他のアプリケーション シナリオの処理に非常に適しています。もともとシリコングラフィックスによって開発されました。これは Linux カーネルの一部であり、大規模で信頼性の高いストレージ システムの構築に使用できます。

以下に XFS のいくつかの機能を示します。
1. 大容量ファイルと大容量ストレージのサポート: XFS は 16EB (1EB=1024PB) を超える最大のファイル システムをサポートし、最大の単一ファイル サイズは 8EB に達します。これにより、XFS は非常に大きなデータ セットの処理や、大量のデータをサポートするクラウド コンピューティング環境に最適です。
2. 高いパフォーマンス: XFS は、大規模で高負荷の環境で高いパフォーマンスを提供するように設計されています。多くの最適化手法を使用して、読み取りと書き込みの速度、データ キャッシュの効率、およびディスク領域の使用率を向上させます。同時に、遅延割り当てメカニズムもサポートしており、データの書き込み時に、書き込みが必要なすべてのデータをキャッシュして均等に割り当てることができるため、ディスクの断片化を減らすことができます。
3. 互換性: XFS は複数のオペレーティング システム プラットフォーム (Linux、Unix など) をサポートし、他のファイル システムとの互換性と相互運用性を備えています。同時に、ファイルシステムが損傷または異常な場合に迅速に修復できる高速回復メカニズムもサポートしています。
4. 信頼性: XFS は、メタデータ ロギング テクノロジを使用して、データの整合性と一貫性を保証します。メタデータログは、ファイルシステムで発生するすべてのディスク操作を記録するログであり、突然の停電などの異常事態が発生した場合に復旧できます。

つまり、XFS は強力で、高性能で、信頼性が高く、互換性のあるファイル システムであり、大きなファイルや大きなデータ セットの処理に適しています。サーバー、ストレージシステム、大規模なクラウドコンピューティングプラットフォームなどで広く使用されており、これらの分野で非常に重要な役割を果たしています。

3.Btrfs

Btrfs (B ツリー ファイル システム) は、次世代の Linux ファイル システムと見なされており、Linux カーネル コミュニティで大きな注目を集めている新しいテクノロジになっています。Btrfs は、スナップショット、重複排除、圧縮などの高度な機能を提供し、ユーザーがデータの整合性とセキュリティを向上させるのに役立ち、優れたスケーラビリティと柔軟性を備えています。Btrfs の正式名称は B-tree ファイル システムで、最大数百倍のストレージ容量をサポートでき、高度なデータ ブロック マッピングと検証テクノロジを使用してファイルの読み取りと書き込みを高速化します。

さらに、Btrfs は時間ベースのスナップショット機能もサポートしており、現在のファイル システムの状態を保存し、ユーザーが誤って削除または破損したファイルを簡単に復元できます。同時に、オンライン拡張やオンライン検査と修復などの機能もサポートし、システム障害やデータ損失の可能性を減らします。

さらに、Btrfs はミラーリングおよび RAID データ保護モードもサポートしており、ハードウェア障害やデータ破損が発生した場合に追加の保護を提供できます。

つまり、Btrfs は非常に強力な新しい Linux ファイル システムであり、大規模なストレージ管理で優れたパフォーマンスを発揮します。ただし、実際のアプリケーションでは、安定性と互換性の問題に注意を払う必要があります。

4.ZFS

ZFS は、Solaris で開発され、Linux でも使用できる高度なファイル システムです。ZFS は、データがどの時点でも変更されないことを保証できる不変のストレージ方法と見なされます。同時に、ZFS は RAID などのデータ復旧にも一定の利点があります。データのスナップショット、冗長ストレージ、データ圧縮、高信頼性などの機能をサポートします。元々は Sun Microsystems によって開発され、Solaris オペレーティング システムで広く使用されています。

他のファイルシステムに対する ZFS の利点の 1 つは、その自己検証メカニズムです。つまり、各ストレージブロックには独自のチェックコードがあり、データの破損を自動的に検出して修復できます。さらに、ZFS はデータ スナップショットもサポートしており、現在のファイル システムの状態を保存し、復元機能を提供できます。

ZFS は、SSD や HDD などの物理ディスクを組み合わせて、パフォーマンスと容量使用率を最適化するという目標を達成できる階層ストレージ技術を採用しています。同時に、ZFS は透過的な圧縮テクノロジもサポートしているため、ユーザーはストレージ容量をあまり占有することなくファイルをより適切に管理できます。

Linux で ZFS を使用するには、サードパーティ製ソフトウェアを介して対応するモジュールをインストールし、関連するライセンス条項に従う必要があることに注意してください。

つまり、ZFS は非常に高度で強力なファイル システムおよびストレージ マネージャーであり、大量のデータ処理と高い信頼性において優れたパフォーマンスを発揮します。

5.F2FS

F2FS は、フラッシュ メモリ デバイス (eMMC、SSD など) 用に特別に設計されたファイル システムであり、モバイル デバイスや組み込みシステムなどでの使用に特に適しています。もともとは Samsung によってリリースされました。F2FS の主な利点は、SSD の高速読み取りおよび書き込み機能、効率的なガベージ コレクション メカニズム、および書き込み遅延の減少です。

具体的には、F2FS は、可変サイズの物理ブロック サイズ、垂直フラッシュ メモリ管理テクノロジなど、いくつかの新しいテクノロジを採用して、フラッシュ メモリ デバイスのパフォーマンスとデータの安定性を向上させます。さらに、F2FS は、特に多数の小さなファイルを処理する場合に、高速なガベージ コレクションもサポートします。

他のファイル システムと比較して、F2FS には次の特徴があります。

・データブロック書き込み時に発生するエラーを自動で判断・処理 ・
複数CPUコア使用時のパフォーマンス向上 ・
ログ構造(Log-structured)に基づく設計思想を採用し、ディスクの断片化を軽減し、読み込みと読み込みを改善書き込み効率;
- SSD ハードドライブのパフォーマンスを最適化するための TRIM コマンドが提供されています。

Linux で F2FS を使用するには、最初にカーネルを構成し、対応するツールをインストールしてから使用する必要があることに注意してください。同時に、一部の古いバージョンのカーネルは F2FS ファイル システムをサポートしていない場合があります。

つまり、F2FS は優れた性能を持つフラッシュ メモリ デバイスに最適化されたファイル システムであり、高速な読み取りと書き込み、効率的なガベージ コレクション、および少量の書き込み遅延が特徴です。

6.VFAT

(Virtual File Allocation Table) は、主に異なるオペレーティング システム間でファイルを共有するために使用される汎用ファイル システムです。これは、多言語文字セットと長いファイル名をサポートする FAT32 ファイル システムの拡張バージョンです。VFAT は、Linux、Windows、およびその他のオペレーティング システムでサポートされています。

Linux では、mount コマンドを使用して、vfat ファイル システムを指定したディレクトリにマウントし、読み取りおよび書き込み操作を行うことができます。例えば：

$ sudo マウント -t vfat /dev/sdb1 /mnt/usb

このうち、/dev/sdb1 は vfat パーティションが配置されているデバイスを示し、/mnt/usb は vfat パーティションがマウントされているディレクトリを示します。このパーティションに読み書きする必要がある場合は、/mnt/usb ディレクトリでファイルを直接作成、削除、コピー、および移動できます。

Linux で VFAT ファイル システムを使用する場合、すべての Linux 機能 (アクセス許可制御など) をサポートするわけではないため、一時的なデータの保存と転送にのみ使用することをお勧めします。

つまり、Linux ファイル システムを選択するときは、実際のニーズとアプリケーション シナリオに従って評価し、比較検討する必要があります。さまざまなファイル システムには固有の利点と制限があり、互換性、安定性、保守の容易さなどの要素も考慮する必要があります。