ファイル システムは、ストレージ ディスク上のデータの場所と方法を管理するプロセスであり、ファイル管理または FS とも呼ばれます。これは、ディレクトリと呼ばれるグループに分けられたファイルを圧縮する論理ディスク コンポーネントです。これは人間のユーザーにとっては抽象的なものですが、コンピューターに関連しています。したがって、ディスクの内部操作を管理します。ファイルと追加のディレクトリをディレクトリ内に含めることができます。 Windowsにはさまざまなファイルシステムがありますが、現在ではNTFSが最も一般的です。ファイル管理がなければ、同じ名前のファイルが存在することは不可能であり、インストールされているプログラムを削除したり、特定のファイルを回復したりすることも不可能であり、ファイル構造がなければファイルは組織化されません。ファイルは階層で管理されることが多いため、ファイル システムを使用すると、現在のディレクトリ内のファイルを表示できます。

ディスク (ハードディスク ドライブなど) には、種類や用途に関係なく、ファイル システムがあります。また、ファイル サイズ、ファイル名、ファイルの場所のフラグメント情報、ディスク データの保存場所に関する情報が含まれており、ユーザーまたはアプリケーションがデータにアクセスする方法についても説明されています。メタデータ、ファイルの命名、ストレージ管理、ディレクトリ/フォルダーなどの操作はすべてファイル システムによって管理されます。

ストレージ デバイスでは、ファイルはセクタに保存され、データはブロックと呼ばれるセクタのグループに保存されます。ファイルのサイズと場所はファイル システムによって識別され、どのセクターが使用可能な状態になっているかを認識するのにも役立ちます。 Windows 以外にも、FAT および NTFS ファイル システムを含むオペレーティング システムがいくつかあります。しかし、Apple 製品 (iOS や macOS など) は、オペレーティング システムとして HFS+ をさまざまな種類のファイル システムで使用しています。

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「ファイル システム」という用語がパーティションを指す場合に使用されることがあります。たとえば、「ハード ドライブ上では 2 つのファイル システムが利用可能」と言っても、ドライブが 2 つのファイル システム (NTFS と FAT) に分割されていることを意味する必要はありません。ただし、これは、同じ物理ディスクを使用する 2 つの別個のパーティションが存在することを意味します。

使用するアプリケーションのほとんどは、動作するためにファイル システムを必要とします。したがって、各パーティションに 1 つ必要です。さらに、プログラムが macOS で使用するように構築されている場合、プログラムはファイル システムに依存するため、Windows ではこのプログラムを使用できません。

ファイルシステムの例

ファイル システムの例を以下に示します。

脂肪： FAT は、ハードドライブ用に開発されたファイル システムの一種です。これはファイル アロケーション テーブルの略で、1977 年に初めて導入され、ファイル アロケーション テーブル (FAT) へのすべてのクラスター アクセスに 12 ビットまたは 16 ビットが使用されます。ハード ドライブやその他のコンピュータ システム上で、Microsoft オペレーティング システム上のファイルを管理するのに役立ちます。デジタル カメラ、フラッシュ メモリ、その他のポータブル デバイスなどのデバイスでは、ファイル情報を保存するために使用されることもよくあります。また、ハードディスクの磨耗を最小限に抑えるため、ハードディスクの寿命を延ばすことにも役立ちます。現在、Windows XP、Vista、7、10 などの Microsoft Windows の以降のバージョンでは NTFS が使用されているため、FAT は使用されていません。の FAT8、FAT12、FAT32、FAT16 はすべて異なるタイプの FAT (ファイル アロケーション テーブル用) です。

GFS: GFS はファイル システムであり、Global File System の略です。複数のコンピュータを統合マシンとして動作させる機能があり、ミネソタ大学で初めて開発されました。しかし、現在は Red Hat によって保守されています。 2 台以上のコンピュータの物理的距離が遠く、相互にファイルを直接送信できない場合、GFS ファイル システムを使用すると、ファイルのグループを直接共有できます。コンピュータは、グローバル ファイル システムを利用して I/O を整理し、ファイル システムを保存できます。

HFS: HFS (階層ファイル システム) は、Macintosh コンピュータでハードディスクのフォーマット時にディレクトリを作成するために使用されるファイル システムです。一般に、その基本的な機能は、Macintosh ハードディスク上のファイルを整理または保持することです。 Apple は、OS X が市場に登場して以来、HFS ディスクへの書き込みやフォーマットをサポートできません。また、HFS は Macintosh 形式であるため、HFS でフォ​​ーマットされたドライブは Windows コンピュータでは認識されません。 WIN32 または NTFS ファイル システムを利用して、Windows ハード ドライブはフォーマットされます。

NTFS: NTFS はファイル システムであり、NT ファイル システムの略で、Windows NT オペレーティング システムおよび Windows 2000、Windows XP、Windows 7、Windows 10 などの他のバージョンの Windows 上でファイルを保存および取得します。新しいテクノロジとして知られることもあります。ファイルシステム。 FAT および HPFS ファイル システムと比較して、ファイル回復とデータ保護の優れた方法が提供され、拡張性、セキュリティ、パフォーマンスの面で多くの改善が施されています。

UDF: UDF はファイル システムであり、Universal Disk Format の略で、複数の光メディアに書き込まれるデータ間の一貫性を確保するために 1995 年に OSTA (Optical Storage Technology Association) によって初めて開発されました。 CD-ROM および DVD-ROM で使用され、すべてのオペレーティング システムでサポートされます。現在では、パケット書き込みと呼ばれる CD-R および CD-RW のプロセスで使用されています。

ファイルシステムのアーキテクチャ

ファイル システムには 2 つまたは 3 つのレイヤーが含まれています。これらのレイヤーは結合して機能する場合もあれば、明示的に分離して機能する場合もあります。ファイル操作の場合、ユーザー アプリケーションとの対話を担当するため、OPEN、CLOSE、READ などの API (アプリケーション プログラム インターフェイス) が論理ファイル システムによって提供されます。また、処理のために、要求された操作はその下の層に転送されます。さらに、物理ファイル システムのさまざまな同時インスタンスに対して、2 番目のオプションのレイヤーにより、仮想ファイル システムのサポートが可能になります。そして、各同時インスタンスはファイル システム実装と呼ばれます。

3 番目の層は、物理ファイル システムと呼ばれるバッファリングとメモリ管理の処理を担当します。これはストレージデバイスの物理操作に関係し、読み取りまたは書き込み中の物理ブロックを処理します。さらに、ストレージ デバイスを駆動するために、この層はチャネルおよびデバイス ドライバーと対話します。

ファイルシステムの種類

ファイル システムには次のようなさまざまな種類があります。

1. ディスクファイルシステム

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ディスク ストレージ メディアでは、ディスク ファイル システムは、数時間以内にデータをランダムにアドレス指定する機能を備えています。また、データへのアクセス速度の向上につながる期待も含まれます。データの連続した場所に関係なく、複数のユーザーがディスク ファイル システムを利用してディスク上の複数のデータにアクセスできます。

2. フラッシュ ファイル システム

フラッシュ ファイル システムは、フラッシュ メモリの制限、パフォーマンス、特殊能力を担当します。フラッシュ デバイス用に設計されたファイル システムを利用する方が優れています。ただし、ディスク ファイル システムはフラッシュ メモリ デバイスを使用できる基本的なストレージ メディアです。

3. テープファイルシステム

テープ ファイル システムは、テープ形式およびファイル システムであるため、テープ上にファイルを保持するために使用されます。磁気テープはディスクと比較して、長時間にわたるデータへのアクセスに優れています。これは、汎用ファイル システムの作成と効率的な管理の点での課題です。

4. データベース ファイル システム

データベース ベースのファイル システムは、ファイル管理のもう 1 つの方法です。ファイルは、階層構造の管理ではなく、その特性 (ファイルの種類、作成者、トピックなど) によって認識されます。

5. トランザクション ファイル システム

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プログラムによっては、何らかの理由で失敗するために 1 つ以上の変更が必要な場合や、いくつかのファイル システムの変更が必要であるにもかかわらず変更が行われない場合があります。たとえば、プログラムは、ソフトウェアのインストールまたは更新時に、構成ファイルまたはライブラリを作成して実行可能ファイルを作成する場合があります。アップデートやインストール中にソフトウェアを停止すると、ソフトウェアが使用できなくなったり、破損したりする可能性があります。また、ソフトウェアのインストールまたはアップデートのプロセスが不完全な場合、システム全体が使用できない状態になる可能性があります。

6. ネットワークファイルシステム

ネットワーク ファイル システムは、サーバー上のファイルへのアクセスを提供します。リモート ネットワークに接続されたコンピュータでは、ローカル インターフェイスを利用して、プログラムは階層ファイルとディレクトリを透過的に作成、管理、アクセスできます。 FTP および WebDAV 用のファイル システムに似たクライアント、AFS、SMB プロトコル、NFS はすべてネットワーク ファイル システムの例です。

7. 共有ディスクファイルシステム

共有ディスク ファイル システムでは、複数のマシンが同じ外部ディスク サブシステムにアクセスできますが、多数のマシンが同じ外部ディスク サブシステムにアクセスすると、この状態で衝突が発生する可能性があります。したがって、衝突を防ぐために、ファイル システムはどのサブシステムにアクセスするかを決定します。

8. 最小限のファイルシステム

1970 年代、一部のマイクロコンピューターの初期ユーザーにとって、ディスクおよびデジタル テープ デバイスは非常に高価でした。一般的なオーディオカセットテープを使用する、いくつかの安価な基本的なデータストレージシステムが設計されました。カセットレコーダーでは、システムによってデータの書き込みが必要な場合に「RECORD」を押すことについてユーザーに通知されました。そして、システムに通知するには、キーボードの「RETURN」を押します。また、カセットレコーダーでは、システムがデータを読み取る必要があるときに、ユーザーは「PLAY」ボタンを押す必要がありました。

9. フラット ファイル システム

サブディレクトリはフラット システムでは使用できません。これには唯一のディレクトリが含まれており、すべてのファイルは 1 つのディレクトリに保持されます。利用可能なデータ スペースが比較的少ないため、フロッピー ディスク メディアが初めて利用可能になったときには、このタイプのファイル システムが適切でした。