【カンタン用語解説】Linuxのファイルシステムとは？

Linuxのファイルシステムは、データを整理し、保存するための仕組みです。
ファイルシステムを理解することは、Linuxを操作する上でとても重要です。
この記事では、Linuxのファイルシステムの基本と、いくつかの具体例を用いてわかりやすく解説します。

ファイルシステムとは？

ファイルシステムは、データ（ファイル）を保存し、
管理するためのルールや構造のことを指します。

パソコンやサーバーは膨大なデータを扱うため、
ファイルシステムがないとどこにどのデータがあるのか分からなくなってしまいます。
Linuxでは、特定のディスクフォーマットを使ってこのファイルシステムが構築されます。

ディスクフォーマットとは？

ディスクフォーマットとは、ストレージデバイス（ハードディスクやSSDなど）に
データを書き込むために、そのデバイスを初期化し、使用可能な状態にするプロセスのことです。
この作業によって、デバイスはデータを保存し、アクセスできる構造が整えられます。

たとえば、ファイルの保存方法や管理方法がフォーマットによって異なるため、
どのフォーマットを使用するかによってパフォーマンスや互換性が影響を受けます。

Linuxの主要なファイルシステム：ext4とXFS

Linuxにはいくつかのファイルシステムが存在しますが、
ext4とXFSが特に一般的に使用されます。

ext4（Fourth Extended File System）: ext4は、データの信頼性や高速な読み書きに優れたファイルシステムで、ディスクの破損を防ぐためのジャーナリング機能も備えています。このため、サーバーやパーソナルコンピュータで広く使用されています。UbuntuなどのLinuxディストリビューションの標準ファイルシステムです。

XFS： XFSは、特に大規模なデータセットを扱う場合に優れた性能を発揮するファイルシステムです。特に、高速なデータ処理を必要とするサーバー環境や、大量のデータを扱うストレージシステムに適しています。Red Hat系ディストリビューションで多く採用されています。

Linuxのファイルシステムの特徴

Linuxでは、ファイルシステムが階層構造で管理されています。
最も上位に位置するのが「/（ルートディレクトリ）」で、
この下にさまざまなディレクトリやファイルが格納されています。

これにより、ファイルがどこにあっても簡単に見つけたり、
操作したりすることができます。

Linuxのファイルシステムにおいて、どのようなディレクトリが存在し、
どのような用途で使用されているのかは下記記事をご覧ください。

Linuxのファイルシステムのメリット

柔軟性: Linuxのファイルシステムは非常に柔軟で、複数のディスクやパーティションを簡単に統合できます。たとえば、外部のストレージを簡単にマウントして、シームレスにアクセスできるのが特徴です。
安定性と信頼性: ext4やXFSといったLinuxのファイルシステムは、エラー回復機能やデータの一貫性を保つための仕組みがしっかりとしています。これにより、データが消失したり、壊れたりするリスクが低くなっています。

他のOS（WindowsやMacOS）のファイルシステム

Linuxのファイルシステムは、WindowsやMacOSのファイルシステムとは異なります。
WindowsにはNTFS、MacOSにはAPFSが使われており、それぞれの特徴や使い方に違いがあります。

NTFS（New Technology File System）: Windowsで使われる標準的なファイルシステムで、ファイルのセキュリティ管理やデータの修復機能に優れていますが、Linuxではそのまま読み書きするには追加の設定が必要です。
APFS（Apple File System）: MacOSで使われるファイルシステムで、特にSSDの最適化や暗号化の機能が強力です。こちらもLinuxとの互換性は低いため、異なるOS間でデータのやり取りをする場合は注意が必要です。

なぜLinuxではext4やXFSを使うのか？

WindowsやMacOSでは、通常ユーザーがファイルシステムを選ぶ必要がなく、
システムインストール時にNTFS（Windows）やAPFS（MacOS）が自動的に使用されます。

これらは、一般的な用途に最適化されていて、特に家庭やオフィスでの日常的な使用に適しています。
基本的に一般ユーザーがファイルシステムを意識することはほとんどありません。
インストール後、すぐに使える状態になっているかと思います。

しかし、Linuxでは、特にサーバーや特定の業務用途で使う場合、
ファイルシステムの選択が性能やデータの管理方法に大きく影響を与えるため、
用途に応じた適切なファイルシステムを自分で、もしくは会社規定のものを
それぞれが選んで使用するという形態になっているわけです。

たとえば、Linuxをインストールする際に、サーバーの用途やデータの種類に合わせて、
ext4やXFSなどのファイルシステムを自分で選んだり、構築することができます。