「ファイルシステム」カテゴリーアーカイブ

【応用情報・基本情報】
・ファイルを階層化して管理するディクトリの種類,特徴,ファイル管理の仕組みを修得し,応用する。
・ファイルシステムの種類,特徴を修得し,応用する。
・ファイル編成,アクセス手法,検索手法,バックアップ方式を修得し,応用する。
【ITパスポート】
・ファイル管理の考え方を理解し,基本的な機能を利用する。
・バックアップの基本的な考え方を理解する。

ファイルシステム

情報処理技術者試験での学習内容

【応用情報・基本情報】
・ファイルを階層化して管理するディクトリの種類,特徴,ファイル管理の仕組みを修得し,応用する。
・ファイルシステムの種類,特徴を修得し,応用する。
・ファイル編成,アクセス手法,検索手法,バックアップ方式を修得し,応用する。

【ITパスポート】
・ファイル管理の考え方を理解し,基本的な機能を利用する。
・バックアップの基本的な考え方を理解する。

(1)ディレクトリ管理とファイル管理 ITパスポート 基本情報 応用情報

ファイルを階層化して扱うディレクトリの種類と特徴,ディレクトリが管理するファイル情報,ファイル制御ブロック,ファイルポインタ,ファイルハンドルなどのファイル管理の仕組み,絶対パス,相対パスを使用したファイルの特定方法を理解する。また,ディレクトリ管理,ファイル共有の仕組み,考え方,アクセス権を理解する。

用語例:物理的位置,保護情報,参照情報,シンボリックリンク,ショートカット,エイリアス,ルートディレクトリ,カレントディレクトリ,ホームディレクトリ,単一ディレクトリ,2 階層ディレクトリ,階層型ディレクトリ,木構造ディレクトリ,パス名,ファイルハンドル,ファイル記述子,キャラクタデバイス,ブロックデバイス,ブロッキング,共有ファイル

(2)ファイルシステムの種類と特徴 ITパスポート 基本情報 応用情報

ハードディスク装置などの補助記憶装置の領域を,OS や利用者がファイルやディレクトリ(フォルダ)として使用できるようにするための機能を理解する。また,OS ごとに異なるファイルシステムが提供されていること,代表的なファイルシステムの特徴を理解する。

用語例:FAT ファイルシステム,NTFS,HFS(Hierarchical File System),NFS(Network File System),ボリューム

(3)ファイル編成とアクセス手法 基本情報 応用情報

ファイル編成やアクセス手法の種類,特徴を理解する。また,各編成方式におけるレコードの追加,削除,変更などの処理方法を理解する。

用語例:論理レコード,物理レコード,ブロック,非ブロックレコード,ブロックレコード,ブロックサイズ,順次アクセス,直接アクセス,動的アクセス,順編成,区分編成,索引順編成,直接編成,VSAM 編成,あふれ域,ブロッキング,デブロッキング

(4)検索手法 応用情報

ディレクトリの構造の特徴による検索手法の違いを理解する。

用語例:ハッシング,インデックス

(5)バックアップ ITパスポート 基本情報 応用情報

ファイルのリカバリを目的としたバックアップの取得方法と手順,世代管理,ファイルの修復方法と手順など,バックアップの方式を理解する。

用語例:多重バックアップ,フルバックアップ,差分バックアップ,増分バックアップ

ディレクトリ管理とファイル管理

この記事での学習内容 ITパスポート 基本情報 応用情報

ファイルを階層化して扱うディレクトリの種類と特徴,ディレクトリが管理するファイル情報,ファイル制御ブロック,ファイルポインタ,ファイルハンドルなどのファイル管理の仕組み,絶対パス,相対パスを使用したファイルの特定方法を理解する。また,ディレクトリ管理,ファイル共有の仕組み,考え方,アクセス権を理解する。

用語例:物理的位置,保護情報,参照情報,シンボリックリンク,ショートカット,エイリアス,ルートディレクトリ,カレントディレクトリ,ホームディレクトリ,単一ディレクトリ,2 階層ディレクトリ,階層型ディレクトリ,木構造ディレクトリ,パス名,ファイルハンドル,ファイル記述子,キャラクタデバイス,ブロックデバイス,ブロッキング,共有ファイル

ディレクトリ(フォルダ)

ディレクトリとは、OSの持つファイル管理機能で、ファイル群を保存、分類、整理するものです。ディレクトリには住所録や案内図という意味があります。ユーザはディスク内に階層的にディレクトリを作ることができます。

ディスク装置の中の最上位に当たるディレクトリを、ルートディレクトリといいます。ルートディレクトリの下には、ファイルを保存したり、さらに別のディレクトリを作ったりすることができます。

あるディレクトリの下に作られている別のディレクトリのことを、サブディレクトリともいいます。

OSによっては、ディレクトリをフォルダと呼ぶものもあり、Windows系では『フォルダ』、UNIX系では『ディレクトリ』と呼ばれるのが一般的です。

なお『ルートディレクトリ』に関して、UNIX系では明確に定義されているものはあるが、Windows系ではイメージしにくくなっています。一部の解説では、『Windowsのルート=デスクトップ』とされているものがあるが、これは明らかな間違いです。例えばWindows7の場合では『C:\Users\(ユーザ名)\Desktop』をさしており、明らかにルートではありません。

パス

コマンドの操作や、HTML文書のハイパーリンクで、あるファイルを参照したいときには、「どのディレクトリに保存されている何というファイルか」を指示する必要があります。

参照するファイルの位置を指定する方法を「パス」といいます。パスの記述には、頂点にあるルートディレクトリを起点とし、そこから順にたどってディレクトリ名を記述する絶対パスと、現在操作しているディレクトリ(=カレントディレクトリ)を起点とする相対パスの二つの方法があります。

絶対パス

絶対パスは、ルートディレクトリを起点として、上位→下位の順にたどる記述方法です。ルートディレクトリを「/」と表し、続けてサブディレクトリ名やファイル名を「/」で区切りながら記述します。

相対パス

相対パスでは、カレントディレクトリを起点として、親ディレクトリ又は子ディレクトリに移りながら順にたどって参照ファイルに行き着きます。

参照元となるファイルがあるディレクトリをカレントディレクトとし、カレントディレクトリを「 . / 」という記号で表して、続けて相対パスを記述します。(「 . / 」は多くの場合省略される)

カレントディレクトリより下位のサブディレクトリの中のファイルを参照するときは、パスにそのサブディレクトリ名を指定し「サブディレクトリ名 / ファイル名」のように記述します。

カレントディレクトリより一つ上位になるディレクトリ(親ディレクトリ)に遡ってファイルを参照する場合には、親ディレクトリを「 . . / 」という記号で表して、「  . . / ファイル名」とします。

 

ファイルシステムの種類と特徴

この記事での学習内容 ITパスポート 基本情報 応用情報

ハードディスク装置などの補助記憶装置の領域を,OS や利用者がファイルやディレクトリ(フォルダ)として使用できるようにするための機能を理解する。また,OS ごとに異なるファイルシステムが提供されていること,代表的なファイルシステムの特徴を理解する。

用語例:FAT ファイルシステム,NTFS,HFS(Hierarchical File System),NFS(Network File System),ボリューム

ファイルシステム

ファイルシステムとは、ハードディスクなどの記憶媒体中にファイルやディレクトリを作成・管理する仕組みのことです。ファイルシステムはOSによって異なり、FAT、NTFS、HFSなどがあります。

FAT(File Allocation Tables)

FATはハードディスク媒体の領域の区分である、クラスタの割り付け状況の表です。クラスタの使用状態・空き状態を記録したり、クラスタの連鎖を表すためにFATをリンクしたりします。FAT方式は、ハードディスク媒体のファイル管理の方式として普及しています。

FATの項目はクラスタの状態をビットで表す簡潔な形式です。ビット数の異なる幾つかの方式があり、扱えるハードディスク媒体の容量には限界があるので、非互換や効率低下があることをユーザが意識することがあります。代表的なものにFAT16、FAT32があり、WindowsでもUSBメモリなどの外部媒体にはFAT32がよく用いられています。

NTFS(NT File System)

NTSFはマイクロソフトのOSであるWindows NTで使われはじめて本格的なファイル管理方式です。FATよりも複雑ですが、アクセス権を記録するので、複数のユーザが使用する場合の安全性が高まります。また、アクセスを記録して障害時の復旧が容易なので信頼性が高まります。

アクセス権の細かな設定の他に、1ファイル、1ドライブの最大容量がFATよりも大きく取れるのが特徴です。

HFS(Hierarchial File System)

HFSは、木構造の管理情報を用いてハードディスク媒体のファイルを階層的に管理する方式です。配列型の表を用いるFATに比べて柔軟性があるのが特徴です。

ボリューム

ボリュームとは一つの記憶媒体の一区画を示す単位です。磁気テープ1本、ハードディスク1台といった単位でボリューム名(ボリュームラベル)がつけられて管理されます。OSによっては、1台のハードディスクに複数のボリュームを作成できるものもあります。

通常、1つのボリュームには複数のファイルを収納します。ファイル管理プログラムが表示するファイルやフォルダの階層図にはボリュームも表示されます。

その他のファイルシステム

その他の代表的なファイルシステムとしては、UNIX系で用いられるJFSがあります。

JFSはジャーナル・ファイル・システムの意味で、ファイルシステム上のメタデータをトランザクション単位で管理・保持している。

その他、Linux系で用いられるext3、ext4などもよく知られています。

 

ファイル編成とアクセス手法

この記事での学習内容 基本情報 応用情報

ファイル編成やアクセス手法の種類,特徴を理解する。また,各編成方式におけるレコードの追加,削除,変更などの処理方法を理解する。

用語例:論理レコード,物理レコード,ブロック,非ブロックレコード,ブロックレコード,ブロックサイズ,順次アクセス,直接アクセス,動的アクセス,順編成,区分編成,索引順編成,直接編成,VSAM 編成,あふれ域,ブロッキング,デブロッキング

アクセス方式

順次アクセス

順次アクセスとは、記憶媒体のデータを先頭から順序どおりに読み込みや書き出しをするアクセス方式です。磁気テープ媒体に向いています。後述する直接アクセスと比較すると、場所を探す時間がかかりませんが、任意の場所にアクセスするためには、順送りや順戻しをするのに時間がかかります。

直接アクセス

直接アクセスとは、記憶媒体のデータを配列とみなして、任意の場所を直接アクセスして、読み込みや書き出しを行うアクセス方式です。ハードディスク媒体やフラッシュメモリに向いています。目的の場所に移動するのに少し時間がかかりますが、順送りや順戻しの時間はかかりません。

動的アクセス

動的アクセスとは、基本的には順次アクセスをしますが、任意の場所へ移動するときだけは直接アクセスで行うという、順次アクセスと直接アクセスを組み合わせた方式です。光ディスクの類はこの方法です。映画のDVDのように、先頭からの順次アクセスであったり、ドラマやバラエティー、音楽等の場合、チャプタや曲の先頭に行くまでは、直接アクセスする必要があるが、そこからしばらくは順次アクセスで良い場合が多いので、映像・音楽コンテンツでよく利用される光ディスクにはこのアクセス方法がマッチしています。

ファイル編成

順編成

順編成は、一つのファイルを構成する複数のレコードが、一次元的に並んだ編成です。順次アクセス向きです。

直接編成

直接編成は、一つのファイルを直接アクセス可能なレコードの集合とする編成です。レコード中のキー値を元にして格納アドレスを決定します。その位置をアクセスして読み込みや書き出しをします。

索引順編成

索引順編成は、本来のデータの他に索引(インデックス)部を持つ本のような編成です。任意に索引を作ることによって、順次アクセスを基本として、直接アクセスや動的アクセスも可能です。

あふれ域

あふれ域とは、索引編成において本来のデータ域に収まりきらなくなったデータを収容する領域です。索引順編成が順次アクセス、直接アクセス、および動的アクセスを可能にするために、あふれ領域が使われます。なお、あふれ域が大きくなってくると、再編成という作業が必要になります。

区分編成

区分編成は、一つのファイルを構成する複数のメンバの先頭アドレスをディレクトリに記録して、それぞれ一つのメンバは複数のレコードの順編成である階層的な編成です。メンバに対して直接アクセスし、メンバ内のレコードに対しては順次アクセスするので、動的アクセス向きです。

VSAM(Virtual Strage Access Method)編成

VSAM編成は主記憶装置と補助記憶装置の両方にわたって、仮想的なファイルを編成するものです。レコードが主記憶装置にあれば、アクセスは高速になります。

仮想記憶が主記憶装置のメモリを補助記憶装置へも仮想的に拡張したものであるのと反対に、VSAMは補助記憶装置上のファイルを主記憶装置に仮想的に拡張したものです。

レコードを論理的な記憶空間上で管理するもので、媒体の物理的特性に依存しない方式です。

ファイル=データセットという単位で扱い、
・入力順データセット=順編成ファイルに相当します。
・キー順データセット=索引順編成ファイルに相当します。
・相対レコードデータセット=直接編成ファイルに相当します。

 

なお、最近のサーバ~PC向けのOSの場合、OSが管理するのはファイルシステムまでとし、ファイルの中身の編成方法については、アプリケーションに任せているケースも多くあります。
例えばPDFファイルなどのように、多数のOSをまたがってやり取りされるようなファイルも存在するので、ファイルの中身についてはプラットフォームに依存しないように、アプリケーション側にファイルの編成方式を委ねています。

バックアップ

この記事での学習内容 ITパスポート 基本情報 応用情報

ファイルのリカバリを目的としたバックアップの取得方法と手順,世代管理,ファイルの修復方法と手順など,バックアップの方式を理解する。

用語例:多重バックアップ,フルバックアップ,差分バックアップ,増分バックアップ

バックアップ

大量のデータを保存し、大勢のユーザが共有利用するデータベースは万が一の障害に備えて、定期的にバックアップを作る必要があります。

バックアップの作成方法には、データをすべてコピーするフルバックアップ方式と、部分的にコピーする差分バックアップ方式、増分バックアップ方式があります。

一般的には、定期的なフルバックアップと差分又は増分バックアップを組み合わせて運用します。

フルバックアップ

ファイルを丸ごとコピーしてバックアップファイルを作成する方法をフルバックアップといいます。

フルバックアップは作成時も復旧(リストア)時も一度のコピー作業で済みますが、大量のデータを一括してコピーするためバックアップ作業に長時間かかるという欠点があります。

差分バックアップ

一度フルバックアップを行った後、さらに更新されたデータのみをバックアップする方法を、差分バックアップといいます。差分バックアップは通常、定期的なフルバックアップと組み合わせて行います。

差分バックアップはフルバックアップに比べるとコピーするデータの量が少なくなるので、作業時間が短くて済むという利点があります。

しかし、障害が起きた後のリストア作業として、一旦フルバックアップのデータを書き戻し、それから障害発生の直前に作成した差分バックアップのデータを書き戻す必要があるため、復旧作業の時間が長くなるという欠点があります。

増分バックアップ

前回のフルバックアップもしくは差分バックアップの後で、さらに更新されたデータのみをバックアップしていく方法を増分バックアップといいます。

増分バックアップはコピーするデータ量が少なくて済むので短時間でバックアップできますが、リストア作業として、直前のフルバックアップのデータを書き戻し、その後に作成した全ての増分バックアップのデータを順に書き戻す必要があるため、復旧作業に手間と時間がかかります。

 

どのバックアップ方式を選ぶか、どんな周期でフルバックアップを作成するかは、データの量や重要度に応じて決定します。

頻繁に更新するデータほど、こまめにバックアップを取る必要があり、速く復旧させることが重視される場合には、フルバックアップもこまめに作成する必要があります。

バックアップの運用ルール

大量のデータのフルバックアップを作るには長い時間がかかるため、運用スケジュールと実施責任者を決め、業務に支障なく確実に行えるように管理する必要があります。

バックアップ処理中にファイルを更新すると正副のデータに矛盾が起きてしまうので、バックアップ処理はユーザからのファイルアクセスのない、業務時間外や深夜などに行います。確実に手間なくバックアップを作成するためには、バックアップ作業を自動化するのが一般的です。

バックアップ用の媒体

バックアップを作成する媒体には、DATなどの磁気テープや、DVD-RAMなど、大量のデータを繰り返し複写できる媒体が適しています。

媒体の管理

バックアップファイルを、原本となるデータと同じハードディスク内などに作ると、ディスク装置が故障した場合に両方共失われてしまうので、通常、原本とは別の媒体に作成します。

また、地震や火事などの災害時を考慮し、バックアップ媒体はシステムのある場所とは別のところに保管するのが望ましいとされています。

世代管理

バックアップ媒体を最新の1セットしか保存しないと、バックアップ作成途中のトラブルなどで正副両方のデータが失われてしまった場合に復旧できなくなるので、以前のバックアップデータも何世代かに渡って残しておくほうが安全です。バックアップ媒体にはラベルを貼るなどし、世代別にきちんと管理します。