Linux ファイルシステム

Last updated at 2025-08-24Posted at 2025-02-10

はじめに

Everything is a file

UNIX 哲学には「すべてはファイルである」という設計思想がある。

ディレクトリやデバイスファイルなどは全て『ファイル』として扱われる。

例えばパーティションに対する操作は、パーティションを表現するデバイスファイルに対して行う。

ファイルシステムを理解する上で重要なポイントは以下の 5 つ。

物理ディスクは、論理的に複数に分割して、それぞれを独立させて使うことができる
- 分割された領域は「パーティション」と呼ばれる
パーティションデバイスファイルとして表現される
- パーティションに対する操作は「デバイスファイル」に対して行う
ファイルシステムは、パーティションに対して構築される
- パーティションを作成せずに、デバイスに直接構築することも可能（小容量の USB など）
パーティションに構築されたファイルシステムは、既存のディレクトリでマウントすることで、操作可能になる
- このディレクトリは「マウントポイント」と呼ばれる
パーティションはデバイス「ファイル」であり、マウントポイントは、「ディレクトリ」である
- Linux では、どちらも広義の「ファイル」として扱われる

この設計思想に基づいて構築された Linux では

デバイスやソケットなどあらゆるリソースが 「ファイル」として表現 され、統一的なインターフェース（open / read / write / close）で操作できる 全ての入出力（I / O）操作は「ファイル」に対して行われる。

ファイルの実体

Linux のファイルシステムでは、ファイルは ファイル名、データ本体、inode で構成される。

ファイル名
データ本体
- データブロック
- 保存対象のデータ
inode
- ファイルのメタデータ
- ファイル所有者、パーミッション、更新日時など

ディレクトリは特別なファイルという扱いになっている。

ディレクトリの実体

ディレクトリのデータ本体部分には、

そのディレクトリに含まれるファイルのファイル名一覧
そのディレクトリに含まれるファイルの inode 番号 一覧

が保存されている。

つまりディレクトリは、ディレクトリ自身が保持しているファイル名と inode 番号のマッピング情報を保持する「ファイル」と考えればよい。

わかりづらいが、ディレクトリファイル自身のメタデータは、先述のとおりディレクトリファイルの inode として保持されている。

inode

ファイルごとに作成される、ファイルのメタデータを管理するバイナリデータ。

inode 番号によって識別される。

ファイルの inode 番号を確認する

$ ls -i ファイル
$ stat -c %i ファイル

inode には、以下のような情報が含まれている。

ファイルの属性
ファイルの種類（通常ファイル、ディレクトリ、リンクの種類など）
ファイルのサイズ
所有者（ユーザーID、グループID）
パーミッション
タイムスタンプ（作成時刻、最終更新時刻、最終アクセス時刻）
リンク数（ハードリンクの数）
データ本体への参照

また、ファイル名と inode 番号の対応関係はディレクトリに保存される。

ファイル名はディレクトリが保持していて、 inode に含まれていない

SCSI

Small Computer System Interface

ストレージディスクとの通信時の規格の一つ。

商用サーバや、高性能のストレージで利用される。

デバイスファイル /dev/sda や /dev/sdb の sd は SCSI disk の略。

ただし、現在では SATA や USB なども /dev/sda などの sd デバイスとして扱われる。

※ SCSI

iSCSI

Internet SCSI

ストレージディスクとの通信時の規格の一つ。

リモートのストレージをローカルのディスク（SCSI デバイス）と同じように扱えるようにする。SAN を構築することができる。

クライアント側を「イニシエータ」と呼び、接続先サーバ側のストレージを「ターゲット」と呼ぶ。

通信は TCP / IP によって行う。

※ $ iscsiadm

ATA

ストレージディスクとの通信時の規格の一つ。

家庭用 PC の HDD、SSD でよく利用される。

SATA

Serial Advanced Technology Attachment

通信規格の一つ。

PCI

Peripheral Component Interconnect

拡張カードや周辺機器を接続するためのバス規格の一つ。

PCI バスに接続されたデバイスは PCI デバイス と呼ばれる。

主な PCI デバイスには以下がある。

GPU
拡張カード（NIC、サウンドカード、SCSI カード）

現在は PCI Express（PCIe）が主流で、従来の PCI よりも高速なデータ転送が可能。

PCI バスとは、CPUやチップセットと周辺機器をつなぐための共通インターフェースを指す。

$ lspci で確認することができる。

PCI バス

$ lspci
00:00.0 👈 Host bridge: Red Hat, Inc. QEMU PCIe Host bridge
00:01.0 👈 Ethernet controller: Red Hat, Inc. Virtio network device
00:02.0 👈 Display controller: Red Hat, Inc. Virtio 1.0 GPU (rev 01)
00:03.0 👈 Audio device: Intel Corporation 82801FB/FBM/FR/FW/FRW (ICH6 Family) High Definition Audio Controller (rev 01)
00:04.0 👈 USB controller: NEC Corporation uPD720200 USB 3.0 Host Controller (rev 03)
00:05.0 👈 USB controller: Red Hat, Inc. QEMU XHCI Host Controller (rev 01)
00:06.0 👈 SCSI storage controller: Red Hat, Inc. Virtio block device
00:07.0 👈 Communication controller: Red Hat, Inc. Virtio console
00:08.0 👈 Unclassified device [0002]: Red Hat, Inc. Virtio filesystem
00:09.0 👈 Unclassified device [00ff]: Red Hat, Inc. Virtio RNG

PCI バス（上記の出力例で言う、00:00.0 や 00:01.0 など）は以下の 3 つの要素で構成される。

PCI バスのフォーマット

バス番号:デバイス番号:ファンクション番号

バス番号
- PCI バスの番号
- 最大 256 本
- 00 は 1 番目のバス（ルートバス）を表す
- ルートバスは CPU 直結で 00 からさらに PCI ブリッジを介して別のバスに接続されている
デバイス番号
- 各 PCI バスの末端に接続されたデバイスの番号
- 0 〜 31 まで
- 00 は 1 番目のデバイスを表す
ファンクション番号
- デバイスが持つ機能の番号
- 各デバイスは複数の機能を持つことができる
- 0 〜 7 まで

UUID

Universally Unique Identifier

ストレージデバイスを一意に識別するための 128 ビットの識別子。

UUID を確認する①

$ lsblk -f

UUID を確認する②（Block Identifier）

$ blkid

/dev/disk/by-uuid/ にデバイスファイルに対してのシンボリックリンクとして確認することができる。

デバイスドライバ

カーネルがハードウェアを制御するためのインターフェースとして機能するソフトウェア。

Linux では カーネルモジュール として実装されることが多い。

カーネルモジュールはカーネルの一部として機能し、カーネルを再起動することなく追加、削除することができる。また、デバイスドライバをカーネルモジュールとしてカーネルに取り込むことは ロードする と表現される。

DMA

Direct Memory Access

CPU を介さずに、デバイスが直接メモリにデータを転送する仕組み。

CPU が転送処理のために占有されないため、転送時のオーバーヘッドが減り、転送速度が向上する。

現代のほとんどのシステムで有効となっている。

デバイスファイル

カーネルが周辺機器、デバイス、システム内のリソースにアクセスするための インターフェースとして機能する 特別なファイル。

物理デバイスに対応するデバイスファイルは、通常 /dev/ 配下に作成されるが、パーティションのように、動的に生成されたり削除されるファイルもある。

デバイスファイルが「通常のファイル」と同様のインターフェースを提供することにより、

open
read
write
close

などの、通常はファイルに対して行う操作（システムコール）を、デバイスに対しても同様に行うことが可能となる。

つまり デバイスをファイルのように扱う ことが可能になる。

デバイスファイルはファイルシステムに組み込まれているが、カーネルが管理するインターフェースであり、実際のストレージ上には「通常のファイル」が持つようなデータ本体が存在するわけではない。

デバイスファイルの実体はストレージ上には存在しない

デバイスファイルにアクセスを行うのはカーネル（のデバイスドライバ）であり、操作できるユーザは root のみ。

種類としてキャラクタデバイスとブロックデバイスがある。

キャラクタデバイス

Character Device

1 byte 単位（文字単位） でデータをやり取りするデバイスファイル。

端末（/dev/tty1、/dev/pts/0）
キーボード（/dev/input/event0、/dev/input/mouse0）
マウス（/dev/input/event0、/dev/input/mouse0）
シリアルポート（/dev/ttyS0、 /dev/ttyUSB0）

ファイル種別は c で表示される。

キャラクタデバイス

$ ls -l /dev/ttys1
crw--w----  1 root  tty  0x10000000 Nov  1 05:34 /dev/ttys1

バッファを持たず、ランダムアクセスを行うことができない。

文字単位でストリーム的にデータの入出力を行うため、バッファなどを使用しない即時性が求められるキーボード、マウスなどの入出力に適している。

キャラクタデバイスに対して読み書きは行えるが、シーク操作は行うことができない。シーク操作とは、デバイス内でアクセスする場所を変更する操作を指す。

ブロックデバイス

ブロック単位（一定サイズ） でデータをやりとりするデバイスファイル。

ハードディスク（/dev/sda、/dev/sdb、/dev/sdc）
USB ストレージ（/dev/sda、/dev/sdb、/dev/sdc）
CD / DVD ドライブ（/dev/sr0、/dev/sr1、/dev/sr2）

ファイル種別は b で表示される。

ブロックデバイス

$ ls -l /dev/disk0
brw-r-----  1 root  operator  0x1000000 Oct 26 21:18 /dev/disk0

バッファを持っていて、ランダムアクセスが可能。

キャラクタデバイス vs ブロックデバイス

違い	キャラクタデバイス	ブロックデバイス
アクセス単位	1 byte	ブロック
バッファ	なし	あり
ファイル種別	`c`	`b`
ランダムアクセス	不可	可能

デバイスファイル名のアルファベット

デバイスファイル /dev/sdX の X の位置にあるアルファベット部分（a、b、c、…）は、物理ディスクごとに付与された識別子を表す。

起動順や接続順、OSがデバイスを認識した順番で sda、sdb、sdc という様に名前が付与される。

デバイスファイル名の数字

デバイスファイル /dev/sdaY や /dev/sdbY の Y の位置にある数字（1、2、3、 …）は、ディスク内のパーティション番号を表す。

/dev/sda にパーティションを作成した場合、/dev/sda1、/dev/sda2 のように番号が続く。

特殊な意味を持つデバイスファイル

デバイスファイル	意味
`/dev/null`	書き込んだデータをすべて破棄するコマンド出力を破棄する際に使用される
`/dev/full`	常に「ディスクいっぱい」のエラーを返すディスクがいっぱいの状態が必要なテストなどで利用される
`/dev/zero`	無限にゼロ (`\0`) を返すファイルの初期化、メモリのクリアに利用される
`/dev/random`	真の乱数を生成する（低速）高い安全性が求められる暗号鍵の生成で利用される
`/dev/urandom`	擬似的な乱数を生成する（高速） APIキー、セッションID、一時パスワードの生成など、暗号的に安全だが高速な乱数が求められる場面で利用される
`/dev/tty`	現在の制御端末を返す
`/dev/console`	主に `init システム` やカーネル側が入出力用に使用するログメッセージの出力先として利用される

`$ lsblk`

ブロックデバイスを一覧表示する

$ lsblk

※ ブロックデバイス

`$ lsdev`

デバイスごとのDMA（direct memory access）、IRQ、I / O アドレスを一覧表示する

$ lsdev

`$ lspci`

システムに接続されているPCIデバイスを一覧表示する（-v : 詳細表示）

$ lspci -v

PCI デバイス：NIC、Bluetooth アダプタ、SCSI コントローラなど

`$ lsusb`

システムに接続されているUSBデバイスを一覧表示する（-v : 詳細表示）

$ lsusb -v

`$ lsscsi`

SCSI デバイスの情報を一覧表示する（-v：詳細表示）

$ lsscsi -v

SCSI デバイス：HDD、SSD、CD / DVD ドライブなど

`$ lshw`

ls hardware

システム全体のハードウェア（CPU、メモリ、マザーボード、ネットワークアダプタ、ストレージデバイス）情報を詳細に表示する

$ lshw

`$ lscpu`

CPU に関する情報を表示する

$ lscpu

/proc/cpuinfo の情報が表示される。

`$ lsof`

List Open Files

システム内で開かれているファイルやソケットを一覧表示する。

システム上のすべての開いているファイルを一覧表示する

$ lsof

特定のプロセスが開いているファイルを調べる

$ lsof -p PID

特定のユーザが開いているファイルを調べる

$ lsof -u ユーザ名

特定のファイルを開いているプロセスを調べる

$ lsof ファイル名

特定のポートを使用しているプロセスを調べる

$ lsof -i:ポート番号

`$ fuser`

File User

特定のファイルやディレクトリ、ソケットなどを使用しているプロセスを表示する。

ファイルを開いているプロセスを表示する

$ fuser -v ファイル
$ fuser -v ディレクトリ

指定したマウントポイントを使っているプロセスを表示する

$ fuser -m マウントポイント

`$ hdparm`

HDD、SSD などのディスクのパラメータを表示、設定するためのコマンド。

デバイスの情報を表示する

$ hdparm デバイス

デバイスの詳細情報を表示する

$ hdparm -I デバイス

OS のキャッシュメモリ速度を測定する

$ hdparm -T デバイス

ディスクの読み込む速度を測定する

$ hdparm -t デバイス

OS のキャッシュメモリ、ディスクの読み込む速度を同時に測定する

$ hdparm -tT デバイス

書き込み時のキャッシュの状態を確認する

$ hdparm -W デバイス

書き込み時のキャッシュを有効化する

$ hdparm -W1 デバイス

書き込み時のキャッシュを無効化する

$ hdparm -W0 デバイス

先読み（Read-Ahead）設定の状態を確認する

$ hdparm -A デバイス

先読み設定を有効化する

$ hdparm -A1 デバイス

先読み設定を無効化する

$ hdparm -A0 デバイス

DMA 設定の状態を確認する

$ hdparm -d デバイス

※ DMA

DMA 設定を有効化する

$ hdparm -d1 デバイス

DMA 設定を無効化する

$ hdparm -0 デバイス

`$ sdparm`

SCSI デバイスや SCSI コマンドを受け付けるデバイスのパラメータを表示、設定するためのコマンド。

デバイスの情報を表示する

$ sdparm デバイス

指定したパラメータ名を取得する

$ sdparm --get=パラメータ名

指定したパラメータ名を有効化する

$ sdparm --set=パラメータ名

指定したパラメータ名を無効化する

$ sdparm --clear=パラメータ名

パラメータ名	説明
`WCE`	Write Cache Enable 書き込みキャッシュの有効/無効
`RCD`	Read Cache Disable 読み取りキャッシュの無効化
`STANDBY`	デバイスをスタンバイ状態にする
`STOP`	デバイスを停止
`START`	デバイスを起動

`$ hdparm` vs `$ sdparm`

これらのコマンドはどちらもディスクの設定を確認したり、変更するコマンドであり目的は共通だが、対象デバイスが異なる。

$ hdparm は ATA デバイス（SATA）専用のコマンドであるのに対して、$ sdparm は SCSI コマンドセットに準拠したデバイス全般（SAS、USB-SCSI、iSCSI なども含む）に使用することができる。

HDD / SSD が SATA なら $ hdparm、SCSI / SAS や USB ストレージなら $ sdparm を使用する。

`$ smartctl`

SMART (Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology) を利用して、ディスクの状態を監視・診断するための自己診断ツール。

smartmontools パッケージに含まれる。

全ての SMART 情報を表示する

$ smartctl -a デバイス

-H オプションをつけた場合、簡易的な自己診断が即座に実行され、PASSED（正常）もしくは FAILED（故障予兆あり）の結果が表示される。

簡易診断のため、PASSED と表示されても実は異常が存在する可能性もある。

ヘルスチェックを行う

$ smartctl -H デバイス

-t オプションをつけた場合、コマンド自体は即座に終了するが、バックグランドでセルフテストが「開始」される。

セルフテストを実行する場合、テスト種類（short / long / conveyance）を指定する必要がある。セルフテストは、本格的な異常がないかを調べる際に使用される。

セルフテストを実施する

$ smartctl -t テスト種類 デバイス

-t オプションの実行結果は、-l オプションで確認することができる。

セルフテストの実行結果を確認する

$ smartctl -l selftest デバイス

udev

Universal Device Management

カーネルが検出したデバイスに対応するデバイスファイル（/dev）を、動的に作成したり、管理したりする仕組み。

かつての Linux では、接続される可能性のあるデバイスに対応するデバイスファイルを、カーネルがデバイスを認識する前に全て事前に用意しておく必要があった。これに対して、udev では接続されたデバイスに対してのみ、動的にデバイスファイルを作成することができるため、事前のデバイスファイル作成が必要ない。

例えば USB などのデバイスが接続された際、カーネルは sysfs（/sys/）と呼ばれる仮想ファイルシステムにデバイス情報（/sys/bus/usb/devices/1-1/ など）を作成する。

sysfs に作成されるファイルは仮想ファイルであるため、ディスク上ではなくメモリ上に存在する。

また、ファイルには以下のような情報が格納されている。

ベンダー ID（idVendor）
製品 ID（idProduct）
デバイス名（product）

ユーザ空間で動作する udevd デーモンは、カーネルが作成した /sys ディレクトリを監視している。

udevd は、新しいデバイスが追加されると、動的に /dev/ にデバイスファイルを作成する。

このときの動作を /etc/udev/rules.d ディレクトリの設定ファイルを編集することによって制御することができる。

`/usr/lib/udev/rules.d` / `/lib/udev/rules.d`

ディストリビューションが提供するデフォルトの設定ファイルが配置されるディレクトリ。

詳細は下記を参照。

`/etc/udev/rules.d`

udev が使用する設定ファイルが配置されるディレクトリ。

この設定ファイルによって、カーネルがデバイスを検出した際に、デバイスファイルにどのような名前を付けたり、どのような処理を行うかを細かく制御できる。

/etc/udev/rules.d

$ ls /etc/udev/rules.d
ubuntu--vg-ubuntu--lv.rules

$ cat /etc/udev/rules.d/ubuntu--vg-ubuntu--lv.rules 
# Written by curtin
SUBSYSTEM=="block", ACTION=="add|change", ENV{DM_NAME}=="ubuntu--vg-ubuntu--lv", SYMLINK+="disk/by-dname/ubuntu--vg-ubuntu--lv"

.rules の基本構造

MATCH_KEY1=="value1", MATCH_KEY2=="value2", ACTION_KEY1="action1", ACTION_KEY2+="action2"

記述される内容には大きく分けて「マッチ条件」「アクション」がある。

以下の演算子に従い、記述された「条件」にマッチした場合に「アクション」が実行される。

マッチ条件	説明
`==`	値が等しい（比較）（例）`SUBSYSTEM=="block"`：サブシステムが `block` （ブロックデバイス）の場合にマッチ
`!=`	値が等しくない（比較の否定）（例）`KERNEL!="sd*"`：デバイス名が `sd` で始まらない場合にマッチ

処理	説明
`=`	値を上書き設定する（例）`OWNER="root"`：デバイスファイルの所有者を `root` にする
`+=`	値をリストに追加する（例）`SYMLINK+="mydisk"`：`/dev/mydisk` というシンボリックリンクを追加
`:=`	値を強制的に設定（上書き不可）（例）`NAME:="finalname"`：デバイスファイル名を `finalname` で固定

マッチ条件	説明
`SUBSYSTEM`	デバイスの種類（サブシステム） `block`：ブロックデバイス `char`：キャラクタデバイス `usb`：USB `tty`：端末（例）`SUBSYSTEM=="usb"`：USB デバイスの場合にマッチ
`ACTION`	イベントの種類。 `add`：追加された時 `remove`：取り外した時 `change`：変更した時（例）`ACTION=="add"`：デバイスが追加された時にマッチ
`ENV{環境変数名}`	udev が保持する環境変数に対するマッチ（例）`ENV{DM_NAME}=="ubuntu--vg--ubuntu--lv"`
`KERNEL`	カーネルが割り当てたデバイス名（例）：`KERNEL=="sd[a-z][0-9]"`
`ATTR{属性名}`	`/sys` ディレクトリ配下の属性（例）`ATTR{idVendor}=="1234"`
`ID_VENDOR_ID`	USB デバイス固有のベンダ ID （例）`ENV{ID_VENDOR_ID}=="1234"`
`ID_MODEL_ID`	USB デバイス固有のモデル ID （例）`ENV{ID_MODEL_ID}=="1234"`
`DRIVERS`	カーネルが使用するドライバ名（例）`DRIVERS=="usb-storage"`

アクション	説明
`SYMLINK`	`/dev` ディレクトリ配下に作成されるシンボリックリンク（例）`SYMLINK+="mydisk"`：`/dev/mydisk` が作成される
`NAME`	デバイスファイル名を指定（例）`NAME="mydevice0"`
`OWNER`	所有ユーザ（例）`OWNER="myuser"`
`GROUP`	所有グループ（例）`GROUP="disk"`
`MODE`	パーミッションの指定（例）`MODE="0660"`
`RUN`	外部スクリプトやコマンドの実行（例）`RUN+="/usr/local/bin/myscript.sh"`
`ENV{}`	udev の内部環境変数に値を設定（例）`ENV{myvar}="value"`

`$ udevadm`

udev admin

udev の管理やデバッグのためのツール。

基本構文

$ udevadm サブコマンド オプション

デバイス情報を調べる

$ udevadm info --name=/dev/sda

/etc/udev/rules.d/ の設定を再読み込みする

$ udevadm control --reload

リアルタイム監視する（デバッグ用）

$ udevadm monitor   # このまま USB 抜き差しすると、イベントが表示される

ファイルシステム

ディスク上のデータをファイル単位で操作するための基本的な仕組み。

ファイルシステムの存在によって、私たちはデータを扱う際に「ディスクの〇〇バイト目 ~ ××バイト目までのデータを読み出す」などという形式ではなく、「A ディレクトリの B ファイルを読み出す」という形式でデータを扱うことができる。

種類	特徴
`ext2` `ext3` `ext4`	Linux で最も一般的
`XFS`	高速、大容量（Red Hat 系）並列処理が可能
`ZFS`	RAID 機能ありスナップショット機能あり
`Btrfs`	スナップショット、圧縮ができる RAID 機能あり大容量
`vfat`	Windows、USB で使用される
`exfat`	フラッシュメモリで使用される
`iso9660`	CD-ROM で使用される

Linux が起動するとき、基本的にはルートファイルシステムがすでに存在しているが、さらにルートファイルシステム配下で別のファイルシステムが構築されることがある。

$ mkfs コマンドを使用することによって、パーティションに対して作成することができる。

ファイルシステムの構造（`ext2` / `ext3`）

ext2 は、第 2 世代拡張ファイルシステム（Extended Filesystem 2）を指す。

ext3 は ext2 にジャーナリング機能を追加したもので、内部構造は基本的に ext2 と同じ。ext3 は ext2 と完全互換であり、ext2 → ext3 への変換や（$ tune2fs）、ext3 を ext2 としてマウントすることができる。

ext2 から ext3 に変換する

$ tune2fs -j デバイス

ext2 や ext3 のファイルシステムの大きな特徴は、データとメタデータを分離して管理する 点にある。

ext2 や ext3は、ディスクを ブロック と呼ばれる単位で管理する。ブロックはファイルシステムがデータを扱う際の最小単位となる。

ファイルシステム自体がサポートするブロックサイズが決まっていて、ext2、ext3 に関しては作成（$ mkfs）時に、以下のいずれかから指定する必要がある。

1024 byte（1 KB）
2048 byte（2 KB）
4096 byte（4 KB）

ブロックにはいくつかの種類がある。

スーパーブロック
- ファイルシステム全体のメタデータ
- 例：ブロックサイズ、inode 数、マウント回数
データブロック
- 実データの領域
inode テーブル
- 複数の inode が格納される領域

ブロックによってブロックグループが形成され、ディスクは複数のブロックグループによって構成される。

ディスク
├── [ ブロックグループ 0 ]
|    ├── スーパーブロック
|    ├── データブロック
|    └── inode テーブル
|    
└── [ ブロックグループ 1 ]
     ├── スーパーブロック
     ├── データブロック
     └── inode テーブル

※ 実際にはもう少し要素は多い

ルートファイルシステム

/（ルートディレクトリ）を起点とするファイルシステムのこと。

ext4 や xfs などのファイルシステムを使用して構築されるが、 ルートファイルシステムという種類があるわけではない。

カーネルがブート後、最初にマウントするファイルシステムでもある。ルートファイルシステムをマウントするパーティションを ルートパーティション という。

FHS の表にあるような主要なディレクトリが含まれている。

FHS

Filesystem Hierarchy Standard

Linux や Unix 系 OS のディレクトリ構造とその役割を規定した規格。

この標準規格に従うことで、異なるディストリビューション間でも共通のディレクトリ構成を持つことになるため、管理や運用がしやすくなる。

ディレクトリ	説明
`/`	ルートディレクトリすべてのパスの起点となる
`/bin`	一般ユーザでも使用可能な基本コマンドが格納されるディレクトリ `$ ls` `$ cp` `$ mv` `$ rm`
`/sbin`	システム管理用コマンドが格納されるディレクトリ `$ fdisk` `$ shutdown` `init`
`/lib`	共有ライブラリが格納されるディレクトリ `libc.so` など
`/etc`	設定ファイルが格納されるディレクトリ `/etc/passwd`、`/etc/fstab`、`/etc/ld.so.conf` など
`/dev`	デバイスファイルが格納されるディレクトリ `/dev/sda` `/dev/null`
`/home`	一般ユーザーのホームディレクトリ肥大化しやすいため、ルートパーティションと分け、独立したパーティションとする場合が多い
`/root`	`root` ユーザーのホームディレクトリ
`/usr`	ユーザが利用するプログラム、ライブラリ、ドキュメントが格納されるディレクトリ `/usr/bin/` `/usr/sbin/` `/usr/lib/` `/usr/local/`
`/opt`	追加でインストールしたソフトウェアが格納されるディレクトリ独立したパーティションとする場合が多い
`/proc`	カーネル情報にアクセスするための仮想ファイル（実際のディスク上には存在しない）が格納されるディレクトリ `/proc/プロセスID/fd/`：ファイルディスクリプタ情報 `/proc/cpuinfo`：CPU 情報 `/proc/meminfo`：メモリ情報 `/proc/bus/usb`：USB デバイス情報 `/proc/self/mounts`：マウント情報 `/proc/mounts`：`/proc/self/mounts` へのシンボリックリンク `/proc/swaps`：使用中のスワップ領域情報
`/sys`	デバイスやドライバの情報（udev）が格納されるディレクトリ
`/media`	USB メモリや CD-ROM などの自動マウントに使われる
`/mnt`	外部ストレージやネットワークドライブを手動で一時的にマウントするためのマウントポイントとなるディレクトリ
`/boot`	システムの起動（ブート）に関わるファイルが格納されるディレクトリ `/boot/vmlinuz-バージョン`：カーネル本体（圧縮ファイル） `/boot/vmlinuz`：カーネル本体へのシンボリックリンク
`/var`	ログや頻繁に更新されるデータが格納されるディレクトリ独立したパーティションとする場合が多い `var/cache`：一時的なキャッシュファイル `/var/log`：ログファイル `/var/lock`：排他制御に使用するためのロックファイルが格納されるディレクトリ `/var/run`：システムの状態を示すファイル
`/tmp`	一時ファイルスティッキービットが設定されることが多い独立したパーティションとする場合が多い

仮想ファイルシステム

Vertual File System, VFS

実際の物理的なストレージやディスク上（HDD や SSD など）に存在しないファイルを、ファイルシステムの中で仮想的なファイルやディレクトリとして提供する仕組み。

前述の通り、UNIX 哲学には「Everything is a file」という哲学があるため、カーネルや OS が内部的に必要とする情報も、「ファイル」として扱われる。

【代表的な仮想ファイルシステム】

/proc/
- カーネル、プロセス、ハードウェアの状態
- /proc/cpuinfo：CPU 情報
- /proc/プロセスID/fd/：ファイルディスクリプタ情報
/sys/
- システムの設定やデバイス情報
/dev/
- ファイルシステムの差異を吸収して、インターフェースのみをユーザアプリケーションに提供する
- デバイスファイル
- /dev/null：データ破棄用
- /dev/zero：0埋め用

`/proc/filesystems`

カーネルがサポートするファイルシステム一覧。

/proc/filesystems

$ cat /proc/filesystems
nodev	sysfs
nodev	tmpfs
nodev	bdev
nodev	proc
nodev	cgroup
nodev	cgroup2
nodev	cpuset
nodev	devtmpfs
nodev	configfs
nodev	debugfs
nodev	tracefs
nodev	securityfs
nodev	sockfs
nodev	bpf
nodev	pipefs
nodev	ramfs
nodev	hugetlbfs
nodev	devpts
	ext3
	ext2
	ext4
	squashfs
	vfat
nodev	ecryptfs
	fuseblk
nodev	fuse
nodev	fusectl
nodev	efivarfs
nodev	mqueue
nodev	pstore
	btrfs
nodev	autofs
nodev	binfmt_misc

`/etc/iscsi.conf`

iSCSI イニシエータ（クライアント側）用の設定ファイル。

ディストリビューションによっては /etc/iscsi/iscsi.conf が使用される。

/etc/iscsi.conf

設定項目 = 値

※ $ iscsiadm

`$ mkfs`

make filesystem

パーティション上にファイルシステムを作成する。

-t オプションで種類を指定することができる。指定しなかった場合には ext2 が作成される。

ファイルシステムを作成する

$ mkfs -t ファイルシステム デバイス # デバイス = パーティション
$ mkfs.ファイルシステム デバイス

例

$ mkfs -t ext4 /dev/sdb1
$ mkfs.ext4 /dev/sdb1

それぞれのファイルシステムごとのコマンド

$ mkfs.ext2 パーティション    # ext2
$ mkfs.ext3 パーティション    # ext3
$ mkfs.ext4 パーティション    # ext4
$ mkfs.xfs パーティション     # XFS
$ mkfs.btrfs パーティション   # Btrfs
$ mkfs.cramfs パーティション  # cramfs
$ mkfs.vfat パーティション    # FAT / VFAT
$ mkfs.minix パーティション   # MINIX FS

`$ mke2fs`

ext 系のファイルシステム（ext2、ext3、ext4）を作成する。

内部的には $ mkfs.ext2、$ mkfs.ext3、$ mkfs.ext4 のラッパーとして動作している。

mkfs と異なり e がつく（mke2fs。mk2fs ではない。）ため注意。

ファイルシステムを作成する

$ mke2fs パーティション

ファイルシステム（ext2、ext3、ext4 のいずれか）を指定する

$ mke2fs -t ファイルシステム パーティション

ファイルシステム作成前に不良ブロックのチェックを行う

$ mke2fs -c パーティション

ブロックサイズ（1024 byte、2048 byte、4096 byte）を指定する

$ mke2fs -b ブロックサイズ

root ユーザ専用の領域割合（%）を指定する

$ mke2fs -m パーセント  # デフォルトは 5 %

`$ mkisofs`

指定したディレクトリを ISO9660 ファイルシステムのイメージ（.iso）として作成する。

ISO9660 は CD-ROM、DVD-ROM などに用いられる。

イメージファイルを作成する

$ mkisofs -o 出力ファイル ディレクトリ

長いファイル名に対応させる

$ mkisofs -R -o 出力ファイル ディレクトリ

Windows にも対応させる

$ mkisofs -J -o 出力ファイル ディレクトリ

`$ fsck`

File System Check

ファイルシステムの整合性をチェックし、必要に応じて修復する。

クラッシュ、強制終了、電源断などのディスクの異常発生時に、ファイルシステムの破損を検出・修復するために使用される。

チェックするファイルシステムをアンマウントした状態で実行する必要がある！

ファイルシステムの整合性をチェック、必要に応じて修復する

$ fsck デバイス

ファイルシステムごとに $ fsck を使い分ける必要はなく、内部的に、現在使用中のファイルシステムに応じたプログラムが呼び分けられる仕組みになっている。

実際には実行しないが、実行した場合の処理を表示する

$ fsck -N デバイス

/etc/fstab の全パーティションをチェックする

$ fsck -A

※ /etc/fstab

対話的にチェックする

$ fsck -r

ファイルシステムを指定する

$ fsck -t ファイルシステム

ユーザーの確認なしで安全に修復可能なエラーを自動修復する（preen）

$ fsck -p デバイス

全てのエラーを自動修復する（yes）

$ fsck -y デバイス

-y はデータ消失の可能性があるため、「すでにバックアップ済みである」などの状況下でのみ使用する。

全ての質問に no を回答して、読み取り専用でチェックだけする（no）

$ fsck -n デバイス

`$ e2fsck`

ext2、ext3、ext4 専用のファイルシステムチェックコマンド。

$ fsck 実行時にも内部的に呼び出されるのは $ e2fsck であるため、特別 $ e2fsck を使う必要はあまりない。

ファイルシステムの整合性をチェック、必要に応じて修復する

$ e2fsck デバイス

`$ tune2fs`

Tune ext2 File System

ext2、ext3、ext4 ファイルシステムのパラメータを変更、調整（tune）する。

基本構文

$ tune2fs デバイス

現在の設定を表示する

$ tune2fs -l デバイス

ファイルシステムのボリュームラベルを設定する

$ tune2fs -L ラベル名 デバイス

root ユーザ専用の領域割合（%）を変更する

$ tune2fs -m パーセント デバイス

ext2 から ext3 に変換する（データを保持したまま）

$ tune2fs -j デバイス

UUID を変更する

$ tune2fs -U 変更後のUUID デバイス

ファイスシステムチェックの間隔を指定する

$ tune2fs -i 間隔 デバイス

※ 間隔：60 = 30日、2m = 2ヶ月、8w = 8 週間

ファイルシステムのチェックが行われるまでの最大マウント回数を設定する

$ tune2fs -c 回数 デバイス

`$ debugfs`

ext2、ext3、ext4 ファイルシステムのデバッグ用ツール。

対話形式でデバイスをオープンして、内部のファイルシステムを解析する。

読み取り専用モードでオープン、解析する

$ debugfs デバイス

対話モードに遷移したら、$ quit で終了できる。

読み書きが可能なモードでオープン、解析する

$ debugfs -w デバイス

読み書きモードで実行した場合、ファイルシステムを破損することがある！

`$ xfs_info`

XFS ファイルシステム情報を表示する。

マウント中のファイルシステムにも使用できる。

ファイルシステムの情報を表示する

$ xfs_info マウントポイント

`$ xfs_repair`

XFS ファイルシステム専用の整合性チェック、修復のためのツール。

ext 系のファイルシステムでは $ fsck や $ e2fsck が使われるのに対して、XFS では $ xfs_repair が使用される。

ファイスシステムのチェック、修復を行う

$ xfs_repair デバイス

`$ xfs_admin`

XFS ファイルシステムのパラメータを変更する。

アンマウント後に実行する必要がある。

$ fsck の XFS 版ではないため、機能はラベルに特化したものになっている。

ラベルを表示する

$ xfs_admin -l

ラベルを変更する

$ xfs_admin -L ラベル名

UUID を表示する

$ xfs_admin -u

UUID を設定する

$ xfs_admin -U UUID

`$ xfsdump`

XFS ファイルシステム専用のバックアップツール。

バックアップを作成する

$ xfsdump -f 出力先 デバイス

バックアップのレベルを指定する

$ xfsdump -l レベル -f 出力先 デバイス

※ レベル 0：フルバックアップ
※ レベル 1 ~ 9：増分バックアップ

バックアップの履歴を表示する

$ xfsdump -I デバイス

`$ xfsrestore`

$ xfsdump で作成したバックアップからファイルシステムを復元する。

ファイルシステムを復元する

$ xfsrestore -f バックアップファイル 復元先

対話的に復元を行う

$ xfsrestore -i

`$ btrfs`

Btrfs（B-tree filesystem）ファイルシステムを管理する。

サブコマンドで機能が分かれていて、多機能のオールインワン型の管理ツール。

ファイルシステムの情報を表示する

$ btrfs filesystem show

実際の使用量を表示する

$ btrfs filesystem df マウントポイント

ラベルを表示する

$ btrfs filesystem label マウントポイント
$ btrfs filesystem label デバイス

ラベルを設定する

$ btrfs filesystem label マウントポイント ラベル名
$ btrfs filesystem label デバイス ラベル名

指定したディレクトリ配下のサブボリューム一覧を表示する

$ btrfs subvolume list ディレクトリ

指定したディレクトリをサブボリュームとして作成する

$ btrfs subvolume create ディレクトリ

指定したサブボリューム（ディレクトリ）を削除する

$ btrfs subvolume delete ディレクトリ

サブボリュームをスナップショットで作成する

$ btrfs subvolume snapshot 対象ディレクトリ 出力先

`$ btrfs-convert`

既存の ext2、ext3、ext4 ファイルシステムを、元のデータを残したまま Btrfs（B-tree filesystem）ファイルシステムに変換する。

対応しているファイルシステムは上記 3 つのみ。

ファイルシステムを Btrfs に変換する

$ btrfs-convert パーティション

実行後は Btrfs としてマウントできるようになる。

`$ badblocks`

ストレージデバイス上の不良ブロックを検出する。

HDD、SDD、USB などのブロックデバイスに対して使用される。

不良ブロックを検出する

$ badblocks デバイス

検出結果をファイル出力する

$ badblocks -o ファイル デバイス

`$ iscsiadm`

iSCSI ターゲットの検知、ログイン、管理を行うコマンド。

サーバ-クライアント方式が採用される。

クライアント
- イニシエータ
- ストレージを利用するホスト
サーバ
- ターゲット
- 接続先の iSCSI ストレージ
- IQN（iSCSI Qualified Name）で識別される

$ iscsiadm コマンドを実行するクライアント側では、iscsid デーモンが起動している必要がある。

/etc/iscsi.conf の node.startup が automatic に設定されていれば、ターゲットを登録した際にその設定が引き継がれ、OS 起動時に自動ログインが行われる。

/etc/iscsi.conf

node.startup = automatic

なお、iscsid デーモン自体は systemd により管理されており、通常は常時起動する。

接続までに必要な処理は以下の通り。

ターゲットの検知
ターゲット情報の確認
ターゲットへのログイン
接続状態の確認
マウント

ターゲットを検知する（mode、type）

$ iscsiadm -m discovery -t sendtargets -p ターゲットホスト名

検知したターゲットの情報を表示する

$ iscsiadm -m node  # IQN が表示される

ログインする（target）

$ iscsiadm -m node -T ターゲット名 -p ターゲットホスト名 --login

セッション状態を確認する

$ iscsiadm -m session

`$ cryptsetup`

Debian 系で利用される、ファイルシステム暗号化ツール。

暗号化デバイスをマッピングし、/dev/mapper/仮想デバイス名 として仮想デバイスを作成する。

旧方式

旧方式は LPIC 試験では問われるが、現在では LUKS 方式が推奨されている。

暗号化デバイスをマッピングして、仮想デバイスを作成する

$ cryptsetup create 仮想デバイス名 パーティション
Enter passphrase: 👈パスフレーズが要求される

仮想デバイスの作成は、ファイルシステム作成や、マウントより前工程で行われる。

そのため仮想デバイスを作成したら、その後は仮想デバイスに対してファイルシステム作成（$ mkfs）、マウント（$ mount）を行う。

マッピングを解除する場合は、アンマウント（$ umount）後、以下のようにする。

マッピングを解除する

$ cryptsetup remove 仮想デバイス名

LUKS 方式（推奨）

Linux Unified Key Setup

LUKS は Linux で標準的に使われるディスク暗号化の規格。

現在、推奨される新方式では以下の順にコマンドを実行する必要がある。

デバイスを初期化（フォーマット）する

$ cryptsetup luksFormat パーティション

暗号化デバイスをマッピングして、仮想デバイスを作成する

$ cryptsetup luksOpen パーティション 仮想デバイス名

旧方式と同様に、仮想デバイスを作成したら、その後は仮想デバイスに対してファイルシステム作成（$ mkfs）、マウント（$ mount）を行う。

ファイルシステム作成、マウント

$ mkfs.ext4 /dev/mapper/仮想デバイス名
$ mount /dev/mapper/仮想デバイス名 マウントポイント

マッピングを解除する場合は、アンマウント（$ umount）後、以下のようにする。

アンマウントする

$ umount マウントポイント

マッピングを解除する

$ cryptsetup luksClose 仮想デバイス名

LUKS 形式の暗号化デバイスには、パーティションの先頭に「LUKS ヘッダ」が存在する。

暗号化デバイスのヘッダー情報を表示する

$ crypysetup luksDump パーティション

LUKS 形式の暗号化デバイスかどうかを判定する

$ crypysetup -v isLuks パーティション

LUKS では最大 8 個のパスフレーズ、鍵を登録することができる。

既存のパスフレーズを確認した上で、新しいパスフレーズ（鍵）を追加する

$ cryptsetup luksAddKey パーティション

指定したパスフレーズを鍵スロットから削除する

$ cryptsetup luksRemoveKey パーティション

`$ df`

Disk Free

ディスクの空き容量や使用状況を確認する

$ df

見やすい形式（KB、MB、GB）で表示する（human-readable）

$ df -h   # 1 MB = 1024 KB

見やすい形式（KB、MB、GB）で表示する（human-readable）

$ df -H   # 1 MB = 1000 KB

特定のディレクトリやデバイスを対象とする

$ df -f ディレクトリ
$ df -f デバイス

-i オプションで inode の数を表示することもできる。Linux におけるファイルは、それぞれに対応する inode を必ず一つ持つため、inode の数はファイルの数を表す。

inode の数（ファイル数）を確認する

$ df -i

それぞれのファイルシステムには、作成可能な inode の個数が決まっており、ディスクに空き容量があったとしても inode に空きがない限り、ファイルを作成することができない。

全てのファイルシステムの情報を表示する（all）

$ df -a

ファイルシステムのタイプを指定する（type）

$ df -t ファイルシステムのタイプ

指定したファイルシステムのタイプを除外する（exclude）

$ df -x 除外するファイルシステムのタイプ

`$ du`

Disk Usage

特定のファイル、ディレクトリの使用量を確認する

$ du ファイル
$ du ディレクトリ

引数を指定しない場合、ディレクトリ単位で使用容量が表示される。

カレントディレクトリの使用状況を表示する

$ du

見やすい形式（KB、MB、GB）で表示する（human-readable）

$ du -h

`$ df` と `$ du` の違い

$ df
ファイルシステム（パーティション）ごとの使用状況を表示する。ファイルごとの使用量はわからない。

$ du
ディレクトリやファイル単位の使用量を表示する。また使用量を表示するため、空き容量はわからない。

`$ fallocate`

File Allocate

ファイルシステム上に指定サイズのファイル領域を 事前に 確保する。

物理ディスクに対してファイルとして利用する領域を事前に割り当てることにより、ディスクのフラグメンテーション（断片化）を防ぎ、書き込み時のパフォーマンスを向上させることができる。

サイズを指定するための-l オプションが必須。

ファイル領域を確保する

$ fallocate -l サイズ ファイル名

例

$ fallocate -l 100M ./sample  # 100MB
$ fallocate -l 1G ./sample    #   1GB

`$ sync`

ディスクキャッシュにあるデータを強制的にストレージに書き込むためのコマンド。

ディスクに対する読み書きは、通常、メモリ上のバッファに一時的に保持され、ある程度データがまとまったタイミングで実際にはディスクに書き込まれている。

これはメモリに対するアクセス速度とディスクに対するアクセス速度が大きく異なるためである。

$ sync を実行すると、ディスクにまだ書き込まれていないバッファ領域のデータを、ディスクに書き込むことができる。

バッファにあるデータとディスクを同期する

$ sync

何らかの原因で強制電源 OFF しないといけない場合などに、電源 OFF によってデータが消失することを防ぐために利用される。電源 OFF 前や、アンマウント前に実行するなど。

パーティション ( MBR / GPT )

物理ストレージ（HDD や SSD）を複数の論理的な領域に区切る仕組み。

それぞれのパーティションは OS からは独立したストレージ領域として認識される。

例えばデバイス /dev/sdb をファイルシステムとして利用するには以下の操作が必要になる。

パーティション（/dev/sdb1）の作成
a. $ fdisk
作成したパーティションに対するフォーマット（ファイルシステム）
a. $ mkfs
パーティション（/dev/sdb1）のマウント
a. $ mount

ルートファイルシステムをマウントするパーティションは ルートパーティション と呼ばれる。

ファイルシステムにはいくつかの種類（ext4、ntfs、fat32）があり、それぞれのパーティションには異なるファイルシステムを作成することも可能。

パーティションの方式には MBR（Master Boot Record）と GPT（GUID Partition Table）がある。

GPT は MBR の後継版であり、作成できるパーティションの数が異なる。

MBR → 4 個
GPT → 128 個

パーティションの最大サイズも異なる。

MBR → 2 TiB (2.2 TB)
GPT → 8 ZiB (9.4 ZB)

MBR では作成できるパーティションは最大 4 つであるため、それ以上のパーティションが必要となった場合に、以下のような仮想的にパーティションを増やす仕組みがある。

基本パーティション
- 最大 4 つ作成可能
- ファイルシステムを設定する
- /dev/sda1、/dev/sda2、/dev/sda3、/dev/sda4
拡張パーティション
- 論理パーティションを作成するための領域
- 基本パーティションの内の 1 つを拡張パーティションとすることができる
- 通常、/dev/sda4 が選択される
論理パーティション
- 拡張パーティション内に作成される仮想パーティション
- /dev/sda5、/dev/sda6 、...

`$ fdisk` / `$ gdisk`

パーティションを作成するためのコマンド。

ストレージ内のデータを破壊できるコマンドのため、使用には十分注意する

fixed disk　：　MS-DOS 時代から使われている MBR 形式のパーティション管理ツール
GPT fdisk　：　GPT 形式のディスクを管理するための $ fdisk に相当するツール

パーティション情報を表示する

$ fdisk -l パーティション
$ gdisk -l パーティション

-l をつけない場合、対話モードに切り替わる。

パーティションを作成する

$ fdisk デバイス
$ gdisk デバイス

対話モードに切り替わったら サブコマンド によって操作を行う。

サブコマンド	説明
`m`	ヘルプを表示（menu）
`p`	現在のパーティション情報を表示（print）
`n`	新しいパーティションを作成（new）
`d`	既存のパーティションを削除（delete）
`t`	パーティションのタイプを変更（type）
`w`	変更を保存して終了（write）
`q`	変更せずに終了（quit）

`$ parted`

Partition Editor

パーティションを作成するためのコマンド。

ストレージ内のデータを破壊できるコマンドのため、使用には十分注意する。
$ fdisk や $ gdisk では、変更を w で書き込むまで確定しないが、$ parted は即時適用される。

MBR と GPT の両方をサポートする高機能なパーティション管理ツール。

対話モードを使用せずにスクリプトによって一括処理することもできる。

基本構文

$ parted デバイス

$ parted を実行すると、対話モードに切り替わる。

対話モードを使用しない場合、-s オプションを利用する。

基本構文（対話モードを使わない）

$ parted デバイス -s サブコマンド

サブコマンド	説明
`check 番号`	ファイルシステムの簡単なチェックを行う
`mklabel`	新しいパーティションテーブルを作成する（make label）
`mkpart 種類開始終了`	指定した種類のパーティションを作成する（make partition）
`rm 番号`	指定したパーティションを削除する
`p` / `print`	パーティションテーブルを表示する
`q` / `quit`	終了する

`$ fdisk` / `$ gdisk` / `$ parted` の違い

機能	`$ fdisk`	`$ gdisk`	`$ parted`
MBR	◯	×	◯
GPT	×	◯	◯
2TB 以上対応	×	◯	◯
対話モード	◯	◯	◯
スクリプト実行	×	×	◯
パーティションサイズ変更	×	×	◯

マウント

HDD、SSD、USB などの外部のストレージを OS に認識させ、自身のディレクトリツリーに組み込むことで、そのストレージのファイルシステムにアクセスできるようすること。

Windows では独立したドライブレター（C: や D:）でストレージを識別するが、Linux ではルートディレクトリ（/）を起点とするディレクトリ構造の一部として接続する。

マウントは、特定のパーティションに対して行われ、ファイルシステムとの起点、接続点となる。

マウントするディレクトリは、」中身が空でなければならない（空にしないとどうなるか）。

マウントするディレクトリを マウントポイント と呼び、デバイス上のファイルシステムのルートディレクトリは、このマウントポイントに統合される。

通常は /dev/sdb などのディスク全体ではなく、その中の /dev/sdb1 などのパーティションをマウントする。

USBドライブ（/dev/sdb1）を /mnt/usb でマウントする

$ mount /dev/sdb1 /mnt/usb

パーティションとして作成された「デバイスファイル」に対して、「ディレクトリ」をマウントする

マウントポイントにする予定のディレクトリは空である必要がある

デバイスファイルとマウントポイントの違い

どちらもデータを処理するためのインターフェースとして機能するが、利用する主体が異なる。

デバイスファイルは、

カーネルによって低レベルなデータ処理を行うためのインターフェースとして機能する。実際には read() や write() などのシステムコールを通じて、カーネルがデバイスとやり取りしている。

例えば、以下のような $ dd を用いた操作ではマウントポイントは意識されない。

デバイスを丸ごとバックアップする

$ dd if=/dev/sdb1 of=backup.img

一方 マウントポイントは、

ユーザによって直感的な（高レベル）ファイルシステム操作を行うためのインターフェースとして機能する。

/mnt/usb/ のようなマウントポイントは、ユーザがデバイス内のファイルにアクセスするためのディレクトリパスであり、/mnt/usb/sample.txt のように通常のファイルとして操作できる。

USBのファイルをローカル環境にコピーする

$ cp /mnt/usb/sample.txt /home/user1/Documents/

ただし、マウント前の /mnt/usb ディレクトリは単なる空のディレクトリであり、マウント後にデバイス内のファイルシステムと接続される。

デバイスファイル (/dev/sdb1 など) はマウントしなくても $ dd などで直接操作できるが、ファイル単位のアクセスはできない。ファイル単位の読み書きはマウントポイントを経由する必要がある。

マウントを理解する

マウントはパーティションとして作成されたデバイスファイルに対して「ディレクトリ」を指定して行われる。

サーバを構築する際、 FHS にあるディレクトリのうち、下記のディレクトリはルートパーティションとは独立したパーティションとして設計されることが多い。

ディレクトリ	パーティションを分ける利点
`/ (ルート)`	ルートファイルシステムの起点
`/home`	ユーザデータをユーザごとに管理しやすくなる
`/var`	ログや頻繁に変更されるデータを独立させ、ルートの容量圧迫を防ぐことができる
`/boot`	ブートローダ関連のファイルを独立させることで、システムの互換性や安定性を高めることができる
`/tmp`	一時ファイルの保存領域を分け、不要なデータで `/` を圧迫しないようにすることができる
`/usr`	ソフトウェアやライブラリの保存領域を分け、管理しやすくなる
`/opt`	追加インストールしたソフトウェアを分けて管理することができ

実際には以下のような対応で設定されることが多い。

パーティション	マウントポイント	用途
`/dev/sda1`	`/boot/`	OS のカーネルや GRUB の設定を格納
`/dev/sda2`	`/`	ルートファイルシステム
`/dev/sda3`	`/home/`	各ユーザのデータ
`/dev/sda4`	`/var/`	ログ、データベース、メールなど

また下記のディレクトリについては、独立したパーティションとして分けることはあまりない。

ディレクトリ	パーティションを分けない理由
`/bin/`	基本コマンドが含まれており、システム起動に必要なため
`/sbin/`	`/bin` と同様、システム管理コマンドがあるため
`/lib/`	`/bin` や `/sbin` のコマンドが必要とするライブラリのため
`/etc/`	設定ファイルが格納されており、システムの一貫性を保つため
`/dev/`	仮想ファイルを含むディレクトリのため
`/proc/`	仮想ファイルが格納されるディレクトリのため
`/sys/`	仮想ファイルが格納されるディレクトリのため

ルートディレクトリをマウントするパーティションと、ルートディレクトリ内の特定のディレクトリをマウントする様子を図にしてみた。

ここで、もしマウントする前に /home/ 配下に何らかのファイルが存在していたら、どうなるのかが気になった。

調べてみると、あるディレクトリに別のファイルシステムをマウントすると、そのディレクトリのもともとの内容は 見えなくなるということだった。

/home/file1 というファイルが既に存在している状態で /home/ ディレクトリをマウントに利用すると、マウント先のデバイスのファイルシステムが表面化し、/home/file1 は見えなくなる。マウントを解除すると、再び /home/file1 が見えるようになる。

つまり、マウントポイントにする予定のディレクトリは空である必要がある。

Mac に Ubuntu をインストールした際は、こんな設定画面が出ていた。

`Read-only file system` と出力されたら...

/ や /etc がシステム起動時に読み取り専用モード（ro：read only）でマウントされている場合、配下のファイルを編集しようとすると

Read-only file system

と出力されることがある。

$ mount コマンドで一覧表示することで ro かどうかが確認できる。

ro モードであることを確認する

$ mount
/dev/sda1 on / type ext4 (ro)

このような場合に、マウントし直すことで書き込み可能にすることができる。マウント済みのデバイスファイルは、再マウント時に指定する必要がない。

/ （ルートディレクトリ）を読み書きモード（rw：read write）でマウントし直す

$ mount -o remount,rw /

ただし、この変更は再起動すると元（ro）に戻る可能性がある。

`/etc/fstab`

File System Table

/etc/fstab ファイルに設定されたストレージは起動時に systemd によって自動的にマウントされる。

日常的に使用するストレージにはこの設定をしていることが多い。

$ mount -o で指定できるオプション引数とは完全一致しない点に注意。

以下の様な形式で設定を記述する。

/etc/fstab

デバイスファイル マウントポイント ファイルシステム オプション dump fsck
UUID=デバイスのUUID マウントポイント ファイルシステム オプション dump fsck

例

/dev/sda1    /boot    ext3    defaults    1    1
UUID=12345678-90ab-cdef-1234-567890abcdef    /        ext4    defaults    0    1
UUID=abcdef12-3456-7890-abcd-ef1234567890    /home    ext4    defaults    0    2

設定項目	説明
デバイスの UUID デバイスファイル名	デバイスファイル名でも良いが、UUID を使うとデバイス名の変更に影響されない。 UUID は `$ lsblk -f` で確認できる。
マウントポイント	マウントポイントとなるディレクトリ。スワップ有効化の際は `none`。
ファイルシステム	ファイルシステムの種類。 `ext4`、`xfs`、`ntfs` など。
オプション	パフォーマンス、セキュリティ、利便性に関わるオプション（複数指定可）。 `defaults`：デフォルトのオプションセット（`rw`、`nouser`、`auto`、`async`、`exec`、`dev`、`suid`） `ro`：読み取り専用（read only） `rw`：読み書き可能（read write） `sw`：スワップ領域としての標準オプションセット `user`：一般ユーザもマウントできる（アンマウントはマウント実行ユーザのみ） `users`：一般ユーザもマウントできる（全てのユーザがアンマウント可能） `nouser`：一般ユーザのマウント禁止（`user`、`users` を指定しない場合、`nouser` 扱い） `group`：ユーザのグループがデバイスファイルの所有グループと一致すればマウントできる `auto`：`$ mount -a` 実行時にマウントされる `noauto`：`$ mount -a` 実行時にマウントされない `async`：入出力を非同期で行う `sync`：入出力を同期で行う `atime`：ファイルへのアクセスの度に inode のアクセス時刻を更新する `noatime`：アクセス時刻を更新しない（高速になる） `dev`：ファイルシステム上のデバイスファイルが利用可能 `exec`：バイナリの実行を許可する `noexec`：バイナリの実行を許可しない `loop`：通常のファイルをブロックデバイスのように扱ってマウントする（イメージファイルなど） `__netdev`：ファイルシステムがネットワークデバイスに依存（`$ mount -a` 実行時に、ネットワークが有効になるまでマウントが遅延される） `suid`：SUID、SGID を有効化する `nosuid`：SUID、SGID を無効化する `uid=ユーザID`：全てのファイル所有者を指定したユーザにする `gid=グループID`：全てのファイルの所有グループを指定したグループにする
`dump` フラグ	`$ dump` コマンドを実行した時にバックアップ対象とするかしないか有無。実際の運用ではほとんどのシステムで `$ dump` コマンドは使われないため `0` が一般的。 `0`：バックアップ対象としない `1`：バックアップ対象とする
`fsck`	起動時にファイルシステムの整合性を `$ fsck` でチェックするかどうか（file system check）、またチェックする場合の優先順位（ファイルシステムの破損を防ぐために使用される）。 `0`：チェックしない `1`：最優先でチェックされる。ルートファイルシステム（`/`）専用。 `2`：ルート以外のパーティションでチェックを行う場合は `2` を使用する

例えば、Ubuntu のルートファイルシステム / や /home、/boot などは、/etc/fstab に記載されているため、起動時に自動でマウントされる。

デスクトップ環境（GNOME、KDE など）では、udisks2 や gvfs などのデーモンを利用して自動マウントされることもある。

`/etc/mtab`

現在マウントされているファイルシステムの情報を記録するファイル。

/etc/fstab にはマウントの設定情報が定義されているのに対して、/etc/mtab には実際にマウントされているデバイス、マウントポイント、オプションが記録されている（動的に更新）。

そのため、情報を確認するためのファイルとして使用し、編集しない。

ほとんどのディストリビューションで /proc/mounts へのシンボリックリンクになっている。

`/proc/mounts`

現在マウントされているファイルシステムの情報を記録するファイル。

カーネルによって、動的に更新される。

`$ mount`

デバイスを特定のディレクトリにマウントする

$ mount デバイス マウントポイント  # デバイス = パーティション、マウントポイント = ディレクトリ

ファイルシステムを指定してマウントする

$ mount -t ファイルシステム デバイス マウントポイント

/etc/fstab に記載されたエントリのオプションに auto が設定された全てのファイルシステムをマウントする（noauto は対象外）

$ mount -a

※ /etc/fstab

引数にマウントポイント、もしくはデバイスだけを指定した場合、　/etc/fstab が参照され、指定したマウントポイントと一致するエントリ、もしくは指定したデバイスと一致するエントリがあれば、その情報を使ってマウントが行われる。

ただし、エントリに user もしくは users オプションが指定されている場合に限る。

/etc/fstab の一致するエントリを使ってマウントする

$ mount マウントポイント
$ mount デバイス

引数無しで実行すると、マウント済みのデバイス一覧を表示することができる。

マウント済みのデバイス一覧を表示する

$ mount

-o オプションは複数のオプション引数を , で受け取ることができる。

-o（option）

$ mount -o オプション引数1,オプション引数2,オプション引数3 デバイス マウントポイント

オプション引数	説明
`remount`	マウント済みのファイルシステムのオプションを変更する
`ro`	読み取り専用にする
`rw`	読み書き可能にする
`noexec`	実行可能ファイルを実行不可にする
`nosuid`	SUID / SGID を無効化する
`nodev`	デバイスファイルを無効化する
`async`	非同期書き込みを有効化する
`sync`	同期書き込み（書き込みが即時反映される）を有効化する
`_netdev`	同期書き込み（書き込みが即時反映される）を有効化する
`no_netdevmout`	同期書き込み（書き込みが即時反映される）を有効化する

※ その他オプションは /etc/fstab 参照
※ $ mount のオプションと /etc/fstab のオプションは完全一致ではない点に注意

--bind オプションを使用すると、マウント済みのパーティション内の特定のサブディレクトリを、別のディレクトリにバインドマウントすることができる。

マウント済みのディレクトリ配下のディレクトリを再マウントする

$ mount --bind ディレクトリ マウントポイント

-o オプションの他に、-O オプション（大文字）がある。

-O は /etc/fstab 内のオプション（4 列目の「オプションフィールド」）によるフィルタリングを行うことができる。

具体的には指定したオプションを「含むエントリ」だけを対象にしたり、指定したオプションを「含まないエントリ」だけを対象にしたりできる。必ず -a と一緒に使用する必要がある。

ネットワーク系だけマウントする（/etc/fstab 内で指定されたオプションに _netdev が含まれる行）

$ mount -a -O netdev

ネットワーク系以外だけマウントする場合（/etc/fstab 内で指定されたオプションに _netdev が含まれない行）

$ mount -a -O no_netdev

`$ umount`

デバイスのマウントを解除（アンマウント、取り外し）する。

アンマウントすることで、デバイスを安全に取り外すことができる。

デバイスをアンマウントする

$ umount マウントポイント
$ umount デバイス

/etc/fstab に記載されたエントリのオプションに auto が設定された全てのファイルシステムをアンマウントする

$ umount -a

※ /etc/fstab

指定したファイルシステムのみをアンマウントする

$ umount -t ファイルシステム マウントポイント
$ umount -t ファイルシステム デバイス
$ umount -a -t ファイルシステム

オートマウント

CD-ROM、DVD-ROM、USB、ネットワーク上のデバイス（NFS）上のファイルシステムが、必要となったときに自動マウントを行い（必要にならないとマウントしない）、不要になったら自動的にアンマウントする仕組み。

外部メディアを毎回手動でマウントする手間が必要ない。

またファイルシステムにアクセスがあったタイミングで自動的にマウントが行われる一方で、一定時間（デフォルトでは 5 分間）アクセスがなければ自動でアンマウントが行われるため、リソースを無駄に消費しない。

NFS などのネットワークマウントでは、常時接続によるリソース消費が解消される。

systemd によるオートマウント

systemd の .automount ユニットを使用する方法。

特定のディレクトリにアクセスを行うと、そのタイミングで .mount ユニットをトリガーにしてマウントが実行される。

以下のように .mount ユニット、.automount ユニットを用意しておく必要がある。

設定例

/etc/systemd/system/media-usb.mount

[Unit]
Description=USB Drive

[Mount]
What=/dev/sdb1
Where=/media/usb
Type=vfat
Options=defaults

[Install]
WantedBy=multi-user.target

/etc/systemd/system/media-usb.automount

[Unit]
Description=USB Drive Automount

[Automount]
Where=/media/usb

[Install]
WantedBy=multi-user.target

有効化

$ systemctl enable --now media-usb.automount

`autofs` デーモンによるオートマウント

autofs サービス（デーモン）を利用する方法。

systemd 環境では autofs も systemd ユニットとして管理されるが、仕組み自体は従来（SysVinit時代）からあり、systemd の .automount ユニットとは別機能である。

カーネルの autofs モジュール
ユーザ空間デーモン automount（autofs.service）

の連携によって実現する。

systemd 環境下では autofs.service ユニットによって提供され、これを $ systemctl start autofs によって起動する。

マスターマップファイルとスレーブマップファイルの用意が必要となる。

マスターマップファイル
- /etc/auto.master
- オートマウント対象ディレクトリとスレーブマップファイルの対応を定義する
- 編集した場合、autofs.service デーモンの 再起動が必要（$ systemctl restart autofs）
スレーブマップファイル
- /etc/auto.***
- ファイル名は任意だが auto.*** が推奨
- 実際のマウント内容を記載する
- 編集内容は autofs.service デーモンが動的に検知する（再起動不要）

マスターマップファイル

/etc/auto.master

フォーマット

マウントベース マップファイル オプション

マウントベース
- ディレクトリを設定する
- このディレクトリにアクセスがあった際に、スレーブマップファイルの内容に従ってマウントが実行される
マップファイル
- 設定ファイル（へのパス）
- マウントベースごとの実際のマウントの内容を記載する

スレーブマップファイル

/etc/auto.***

フォーマット

キー マウントオプション :デバイスファイルパス

キー
- マウントポイント名
- マウントベース配下に作成されるマウントポイントとなるディレクトリを指定
マウントオプション
- $ mount 時のオプションを指定
デバイスファイル名
- : の後にマウント対象のデバイスファイル（パーティション）を指定

これらの設定を行った上で、以下のコマンドでサービスを起動する。

sutofs サービスを起動する

$ systemctl start autofs

スワップ

物理メモリ（RAM）の容量が不足した際に、ストレージ上で確保される一時的なメモリ領域。

一般的に、ディスクへのアクセス速度はメモリのアクセス速度の 1 / 1000 程度。

パーティションをスワップとして利用する方法
ファイルをスワップとして利用する方法

がある。

ファイルをスワップとして利用する手順は以下の通り。

スワップファイルを作成する
スワップを初期化する
スワップファイルを作成する

スワップファイルを作成する

$ fallocate を使用する方法。

1Gのスワップ用ファイル swapfile を作成する

$ fallocate -l 1G ./swapfile

スワップファイル作成後は $ chmod でパーミッションを変更し、ファイル所有者以外がアクセスできないようにするのが一般的。

権限を変更

$ chmod 600 ./swapfile

また $ fallocate でなく、$ dd を使用する方法もある。

$ dd の場合、実際にデータを 0 埋めによって書き込むため処理が低速だが、一部のファイルシステム（XFS）では $ fallocate で作成したファイルをスワップにできない場合がある。

$ dd を使ってスワップファイルを作成する

$ dd if=/dev/zero of=/swapfile bs=1M count=1024

※ /dev/zero

スワップを初期化する

$ mkswap を使用して、パーティション、もしくはファイルのスワップ領域を初期化することができる。

スワップ領域を初期化する

$ mkswap デバイス
$ mkswap パーティション

スワップを有効化する

$ swapon を使用して、スワップの有効化、無効化を行うことができる。

スワップを有効化する

$ swapon デバイス
$ swapon パーティション

スワップを永続化する

$ swapon の実行によって有効化されるスワップ領域は、電源 OFF によってリセットされる。

そのため、起動の度にスワップ有効化をする、すなわちスワップの永続化を行いたい場合には /etc/fstab を設定する必要がある。

/etc/fstab

 /dev/sdb1 none swap sw 0 0

スワップを確認する

スワップ領域を確認する①

$ cat /proc/swaps

※ /proc/swaps

スワップ領域を確認する②

$ swapon -s

※ swapon

`/proc/swaps`

現在有効なスワップ領域に関する情報が格納されるファイル。

カーネルによって、動的に更新される。

`$ mkswap`

make swap

パーティション上、もしくはファイルにスワップ領域を初期化する。

スワップ領域を初期化する

$ mkswap デバイス
$ mkswap パーティション

作成したスワップ領域は $ swapon で有効化される。

スワップ用のファイルの作り方はこちら。

`$ swapon`

swap on

スワップを有効化する

$ swapon デバイス
$ swapon パーティション

$ swapon は、ログイン中のシェルセッション環境下でのみスワップを有効化する。そのため、特定のパーティションのスワップの有効化を行っても、再起動によってスワップが無効になるため、再度 $ swapon を実行する必要がある。

もし、スワップ有効化を永続化したい場合、/etc/fstab に以下の設定を追加する必要がある。

スワップの有効化を起動時に行うよう設定する（/etc/fstab）

パーティション none swap sw 0 0
スワップファイル none swap sw 0 0

none はマウントポイント、sw はマウント時のオプションをスワップ領域用のデフォルト設定を表す。

$ mkswap で作成したスワップ領域は $ swapon で有効化する必要がある。
永続化する場合、/etc/fstb への設定追加が必要。

現在使用中のスワップ領域を確認する

$ swapon -s
$ cat /proc/swaps   # swapon -s を同じ出力が得られる

$ swapon -s は /proc/swaps の情報を表示するコマンドである。

`$ swapoff`

現在使用中のスワップ領域を無効化する

$ swapoff パーミッション
$ swapoff スワップファイル

全てのスワップを無効化する

$ swapoff -a

RAID

Redundant Arrays of Inexpensive Disk / Redundant Arrays of Independent Disks

ディスクを冗長化すること。

種類（レベル）	内容
`RAID0`	ストライピング。複数のディスクを 1 台のディスクのように見せて、分散してデータを書き込む。書き込みが高速になる。複数のディスクのうち、1 台が故障すると、データ全体が消失する。
`RAID1`	ミラーリング複数のディスクに同じ内容を書き込む。冗長性が増し、障害時の復旧が可能となるが、速度は高速化しない。
`RAID4`	エラー訂正用のパリティ情報専用のディスクを使い、これから復旧が可能となる。3 台以上のディスクが必要。
`RAID5`	パリティ情報を保存するが、専用ディスクを用意しない。3 台以上のディスクが必要。

実務でよく RAID 1 のミラーリングを RAID 0 でストライピングする（RAID 10）ことによって、高速かつ冗長な構成が採用される。

複数の物理ディスクを利用して構成する RAID をハードウェア RAID と呼び、1 台のディスク上の複数のパーティションを利用して構成する RAID をソフトウェア RAID と呼ぶ。

`/etc/mdadm.conf`

RAID 名、構成が格納された設定ファイル。

`/proc/mdstat`

RAID アレイの状態が格納されたファイル。

カーネルによって、動的に更新される。

RAID アレイの状態を確認する

$ cat /proc/mdstat

`$ mdadm`

multiple devices driver admin

RAID を管理・構築するためのコマンド。

ハードウェア RAID ではなく、カーネルの md ドライバと連携してソフトウェア RAID アレイを作成、管理する。

基本構文

$ mdadm モード

【CREATE モード】

RAID アレイ（デバイス）を新規作成する（-C）

$ mdadm --create RAIDアレイ --level=RAIDレベル --raid-devices=使用するデバイス数 使用するデバイス

※ RAID レベル

【MISC モード】

稼働中の RAID アレイを停止する（-S）

$ mdadm --stop デバイス

RAID アレイの詳細情報を表示する（-D）

$ mdadm --detail デバイス

【MANAGE モード】

RAID アレイを構成するデバイスを追加する（-a）

$ mdadm --manage RAIDアレイ --add デバイス

RAID アレイを構成するデバイスを削除する（-r）

$ mdadm --manage RAIDアレイ --remove デバイス

RAID アレイを構成するデバイスを故障扱いにする（-f）

$ mdadm --manage RAIDアレイ --fail デバイス

【ASSEMBLE モード】

assemble=組み立てる

作成済みの RAID アレイを再構成する（-A）

$ mdadm --assemble RAIDアレイ デバイス

RAID アレイには、構成情報（メタデータ）が各デバイスの先頭や末尾に保存される。Assemble モードは、このメタデータを読み取り、正しい RAID アレイを再構成する。新規作成 (--create) と違い、データを保持したまま RAID を再構成できる。

LVM

Logical Volume Manager

パーティションは一度作成すると、サイズを変更することが難しい。

LVMはパーティション管理の柔軟化を目的に開発された。

複数のディスク領域をプール化して 論理ボリューム として扱うことによって、後から拡張や縮小することが容易となる。

PV

Physical Volume

物理ボリューム。

1 台のディスクや、1 つのパーティション。

$ pvcreate で作成する。作成時はパーティションが初期化されるため、既存データは失われる。

LVM は RAID を前提としたものではないが、RAID アレイを PV として利用する構成が実際には多い。

PE

Physical Extent

物理エクステント。

VG を構成する単位。デフォルトは 4 MB。

拡張、縮小は PE 単位で行われるが、PE の単位自体を後から変更することはできない。

VG

Volume Group

複数の PV をまとめることによって構成される（ボリュームグループ）。

LVM で容量を管理する際の「母体」となる。ディスク容量は VG 単位で確保され、LV として任意のサイズで切り出して利用することができる。

$ vgcreate で作成する。

LV

Logical Volume

論理ボリューム。

VG 内の 任意のサイズ領域 を切り出した仮想パーティション。

LV は従来のパーティションを同じようにブロックデバイスとして扱うことができる。

VG 内で自由に切り出して定義することができるため、複数のディスクにまたがる LV を作成したり、あるディスクから別のディスクへ移動したりすることができる。

$ lvcreate で作成し、作成後であっても $ lvextend、$ lvreduce で柔軟に拡大縮小することができる。

`$ pvcreate`

ディスクやパーティションを LVM の PV として初期化する

$ pvcreate デバイス1 デバイス2 ...

既存のデータは消失するため注意

`$ pvdisplay`

PV の詳細情報を表示する

$ pvdisplay デバイス

`$ pvs`

PV を一覧表示する

$ pvs

`$ pvscan`

システム内の PV をスキャンし一覧表示する

$ pvscan

`$ pvmove`

PV 上のデータを別の PV に移動する

$ pvmove 移動元デバイス 移動先デバイス

`$ pvremove`

PV を LVM 管理から外す（初期化の解除）

$ pvremove デバイス

`$ vgcreate`

複数の PV から VG を作成する

$ vgcreate VG名 デバイス(PV) デバイス(PV) ...

-s をつけない場合 4 MB の VE によって VG が作成される。

PE サイズを指定する

$ vgcreate -s VG名 デバイス(PV) デバイス(PV) ...

※ サイズ：10K/10k: 10KB、10M/10m: 10MB

`$ vgdisplay`

VG の詳細情報を表示する

$ vgdisplay VG名

`$ vgs`

VG を一覧表示する

$ vgs

`$ vgscan`

システム内の VG をスキャンして一覧表示する

$ vgscan

`$ vgchange`

VG の状態を変更する

$ vgchange -ay VG名

`$ vgrename`

VG 名を変更する

$ vgrename 旧VG名 新VG名

`$ vgremove`

VG を削除する（事前に空にする必要がある）

$ vgremove VG名

`$ vgextend`

既存の VG に新しい PV を追加する

$ vgextend VG名 デバイス(PV)

`$ vgreduce`

VG から PV を取り除く（PV 内のデータ移動済みであることが前提）

$ vgreduce VG名 デバイス(PV)

`$ vgexport`

VG を一時的に別システムへ移動するためのコマンド。

VG を非アクティブ化してエクスポート状態にする

$ vgexport VG名

`$ vgimport`

VG を一時的に別システムへ移動するためのコマンド。

$ vgimport VG名

`$ vgmerge`

2つの VG を統合する

$ vgmerge マージ先VG名 マージ元VG名

`$ lvcreate`

VG から LV を作成する

$ lvcreate -L サイズ -n LV名 VG

※ サイズ：10G/10g: 10 GB、10M/10m: 10MB、10T/10t: 10TB

`$ lvdisplay`

LV の詳細情報を表示する

$ lvdisplay デバイス(LV)

`$ lvs`

LV を一覧表示する

$ lvs

`$ lvscan`

システムをスキャンして LV を一覧表示する

$ lvscan

`$ lvrename`

LV 名を変更する

$ lvrename vgdata oldlv newlv

`$ lvextend`

LV のサイズを拡張する

$ lvextend -L 絶対サイズ デバイス(LV)
$ lvextend -L +増分サイズ デバイス(LV)

※ サイズ：10G/10g: 10 GB、10M/10m: 10MB、10T/10t: 10TB

`$ lvreduce`

LV のサイズを縮小する

$ lvreduce -L サイズ デバイス(LV)

`$ lvremove`

LVを削除する

$ lvremove デバイス(LV)

`$ file`

ファイルの種類を調べる

$ file ファイル

`$ touch`

新規ファイルを作成する

$ touch ファイル名

`$ mkdir`

Make Directory

ディレクトリを作成する

$ mkdir ディレクトリ名

指定したディレクトリの親ディレクトリも自動作成する（parents）

$ mkdir -p ディレクトリパス

パーミッションを指定してディレクトリを作成する（mode）

$ mkdir -m パーミッション ディレクトリ名

$ mkdir -m で指定できるパーミッションは数値形式のみ。

`$ rmdir`

ディレクトリを削除する。ただし、ディレクトリ内が空の場合に限る。

ディレクトリを削除する

$ rmdir ディレクトリ名

`$ pwd`

Print Working Directory

カレントディレクトリを表示する

$ pwd

`$ cd`

Change Direcotry

カレントディレクトリを移動する

$ cd パス # 相対パスもしくは絶対パスを指定できる

- を指定すると一つ前の作業ディレクトリに戻ることができる。

一つ前の作業ディレクトリに戻る

$ cd -

`$ mv`

Move

ファイルやディレクトリを移動する。

基本構文

$ mv 移動元 移動先

ファイルを移動する

$ mv 移動したいファイル 移動先ディレクトリ/

複数のファイルやディレクトリを一括で移動することも可能。

複数のファイルをまとめて移動する

$ mv ファイル1 ファイル2 ファイル3 移動先ディレクトリ/

$ mv は、ファイルやディレクトリの移動だけでなく、名前の変更（リネーム）にも使用される。

「移動」と「名前変更」は本質的に「場所または名前を変更する」という点で同じ動作であり、どちらになるかは「移動先の存在」によって自動で決定される。

重要なのは 移動先が存在する場合には「移動」、存在しない場合には「名前変更」操作として扱われる 点である。

移動先が存在する　→　移動

$ mv 移動したいファイル 既存ディレクトリ        # 既存ディレクトリ配下に移動
$ mv 移動したいディレクトリ 既存ディレクトリ     # 既存ディレクトリ配下に移動

移動先が存在しない　→　名前変更

$ mv 名前変更したいファイル 変更後ファイル名            # ファイル名の変更
$ mv 名前変更したいディレクトリ 変更後ディレクトリ名     # ディレクトリ名の変更

「名前変更」ではなく「移動」をさせたい場合、移動先を 移動先/ としておくと意図が明確になる。ただし、 / の有無は挙動には影響がない。

「移動」の意図が明確になる

$ mv 移動したいファイル 既存ディレクトリ
$ mv 移動したいファイル 既存ディレクトリ/     # 推奨
$ mv 移動したいディレクトリ 既存ディレクトリ
$ mv 移動したいディレクトリ 既存ディレクトリ/  # 推奨

-f（--force）オプションは、「ファイル上書き」が発生する場合にその確認をスキップするためのオプション。

「移動」か「名前変更」かの挙動には影響を与えない。

同名のファイルが存在する場合

$ mv -f old.txt new.txt  # new.txt が既に存在していても、確認なしで上書きされる
$ mv -f old.txt 移動先ディレクトリ/ # 移動先に元々存在していた old.txt が上書きされる

-f は「ファイルの上書き」が発生する場合のオプションである。同名のディレクトリが存在する場合には、エラーが発生する。

ディレクトリは上書きされない（移動先ディレクトリに、同名のディレクトリがあるとする）

$ mv -f ディレクトリ 移動先ディレクトリ
mv: cannot move 'ディレクトリ' to '移動先ディレクトリ': Directory not empty

`$ cp`

ファイルやディレクトリをコピーする

$ cp コピー元 コピー先

複数ファイルをまとめてコピーする

$ cp コピー元1 コピー元2 ディレクトリ/

ディレクトリごとコピーする（recursive）

$ cp -r コピー元ディレクトリ　コピー先ディレクトリ

-p オプションで、ファイルの所有者、パーミッション、最終更新時刻などのタイムスタンプを維持したままコピーが行えr

属性情報を保持したままコピーする（preserve）

$ cp -p コピー元ディレクトリ　コピー先ディレクトリ

`$ rm`

Remove

ファイルを削除する

$ rm ファイル

複数のファイルをまとめて削除する

$ rm ファイル1 ファイル2 ファイル3

カレントディレクトリ内のすべてのファイルを削除する

$ rm *

ファイルの存在有無を問わない（fource）

$ rm -f ファイル

削除前の確認あり（interactive）

$ rm -i ファイル

ディレクトリを含むファイルを再帰的に削除する（recursive）

$ rm -r ディレクトリ

`$ dirname`

Directory Name

ファイルパスのディレクトリ部分を抽出する

$ dirname ファイルパス

親ディレクトリを表示する

$ dirname ディレクトリパス/

`$ find`

特定のディレクトリツリー配下から、条件に一致するファイルを再帰的に検索する。

条件に一致するファイルを検索開始ディレクトリ配下で探す

$ find 検索開始ディレクトリ 検索式

検索開始ディレクトリを省略すると、カレントディレクトリ配下が検索対象になる。

カレントディレクトリ配下を検索する

$ find 検索式

カレントディレクトリ以下のすべてのファイルとディレクトリを表示

$ find .

特殊文字の扱い

ファイル名にスペース「」や、コーテーション「'」などの特殊文字が含まれている場合のTips。

ファイル名がhello world.txtのようにスペースを含む場合。

"" で囲う

""で囲う

$ find . "hello world.txt"

バックスラッシュ \ でエスケープする

\でエスケープ

$ find . hello\ world.txt

検索式

$ find コマンドの検索式はやや特殊な構文となっている。

検索式	意味
`-name`	ファイル名
`-type`	ファイルの種類 `f`：ファイル `l`：シンボリックリンク `d`：ディレクトリ
`-uid`	ファイル所有者の UID
`-user`	ファイルを所有するユーザ名、ユーザ ID
`-print`	検索結果を標準出力として出力
`-atime`	最終アクセス時刻（日単位）
`-amin`	最終アクセス時刻（時間単位）
`-mtime`	最終更新時刻
`-size`	ファイルサイズ
`-exec コマンド {} \;`	一致したファイルが指定したコマンドの引数として `{}` に展開され、実行されるコマンドは 1 ファイルづつ実行されるため、ファイル数が多いとコマンドの実行回数も増えるため、処理が遅くなることがある
`-exec コマンド {} +`	`+` を使うことで、ファイルを一度に処理する引数をまとめて処理できるコマンド（`$ rm`、`$ ls`、`$ echo` など）に対して特に有効
`-ok コマンド {} \;`	`-exec` と同じ確認あり

`-name`

特定の名前のファイルを検索

$ find 検索開始ディレクトリ -name ファイル名

拡張子（.txt）を持つファイルを検索

$ find 検索開始ディレクトリ -name "*.txt"

`-type`

ファイルを検索

$ find 検索開始ディレクトリ -type f -name ファイル名

ディレクトリを検索

$ find 検索開始ディレクトリ -type d -name ディレクトリ名

`-atime`

過去 1 日以内にアクセスされたファイルを検索

$ find 検索開始ディレクトリ -atime -1

過去 1 日以前にアクセスされたファイルを検索

$ find 検索開始ディレクトリ -atime +1

`-amin`

過去1時間以内にアクセスされたファイルを検索

$ find 検索開始ディレクトリ -amin -60

`-size`

100MB以上のファイルを検索

$ find 検索開始ディレクトリ -size +100M

`-exec`

{} には一致したファイルパスが展開される。

\; で終了した場合、{} はコマンドに対して 1 つずつ渡される。一致したファイル数が多い場合、処理速度は低速になることがある。

; はシェルで特別な意味（コマンドの連続実行）を持つため、\ でエスケープする必要がある。

条件に一致したファイルを削除する（一つずつ実行）

$ find 検索開始ディレクトリ 検索式 -exec rm {} \;

一方、+ で終了した場合、コマンドに対して {} はまとめて渡される。

指定するコマンドは引数をまとめて処理できるコマンド（$ rm、$ ls、$ echo など）である必要がある。

条件に一致したファイルを削除する（まとめて実行）

$ find 検索開始ディレクトリ 検索式 -exec rm {} +

`-perm`

パーミッションを指定して検索を行う。

指定方法が 3 つある。

完全一致
- -perm xxxx
- 例：-perm 6000　→　6000 のみ該当
AND 一致
- -perm -xxxx
- 例：-perm -6000　→　4xxx かつ 2xxx　→　6xxx が該当
OR 一致
- -perm /xxxx
- 例：-perm /6000　→　4xxx または 2xxx または 6xxx が該当

指定したパーミッション条件に一致したファイルを検索する

$ find 検索開始ディレクトリ -perm パーミッション条件

`$ locate`

ファイルを検索するためのコマンド。

事前に作成されたデータベースを使って検索を行うため、$ find よりも高速に動作する。

システム全体から検索を行う。ディレクトリを限定した検索は行うことができない。

ファイルを検索する

$ locate 検索ワード

`$ updatedb`

$ locate が検索に使用するデータベース（/var/lib/mlocate/mlocate.db）は $ updatedb によって手動で更新することができる。

ディストリビューションによってはデータベースは cron によって定期的に更新される。

データベースを更新する

$ updatedb

特定のディレクトリを検索対象から外す

$ updatedb -e ディレクトリ

You get articles that match your needs
You can efficiently read back useful information
You can use dark theme

What you can do with signing up

Linux ファイルシステム

はじめに

ファイルの実体

ディレクトリの実体

inode

SCSI

iSCSI

ATA

SATA

PCI

UUID

デバイスドライバ

DMA

デバイスファイル

キャラクタデバイス

ブロックデバイス

キャラクタデバイス vs ブロックデバイス

デバイスファイル名のアルファベット

デバイスファイル名の数字

特殊な意味を持つデバイスファイル

$ lsblk

$ lsdev

$ lspci

$ lsusb

$ lsscsi

$ lshw

$ lscpu

$ lsof

$ fuser

$ hdparm

$ sdparm

$ hdparm vs $ sdparm

$ smartctl

udev

/usr/lib/udev/rules.d / /lib/udev/rules.d

/etc/udev/rules.d

$ udevadm

ファイルシステム

ファイルシステムの構造（ext2 / ext3）

ルートファイルシステム

FHS

仮想ファイルシステム

/proc/filesystems

/etc/iscsi.conf

$ mkfs

$ mke2fs

$ mkisofs

$ fsck

$ e2fsck

$ tune2fs

$ debugfs

$ xfs_info

$ xfs_repair

$ xfs_admin

$ xfsdump

$ xfsrestore

$ btrfs

$ btrfs-convert

$ badblocks

$ iscsiadm

$ cryptsetup

旧方式

LUKS 方式（推奨）

$ df

$ du

$ df と $ du の違い

$ fallocate

$ sync

パーティション ( MBR / GPT )

$ fdisk / $ gdisk

$ parted

$ fdisk / $ gdisk / $ parted の違い

マウント

デバイスファイルとマウントポイントの違い

マウントを理解する

Read-only file system と出力されたら...

/etc/fstab

/etc/mtab

/proc/mounts

$ mount

`$ lsblk`

`$ lsdev`

`$ lspci`

`$ lsusb`

`$ lsscsi`

`$ lshw`

`$ lscpu`

`$ lsof`

`$ fuser`

`$ hdparm`

`$ sdparm`

`$ hdparm` vs `$ sdparm`

`$ smartctl`

`/usr/lib/udev/rules.d` / `/lib/udev/rules.d`

`/etc/udev/rules.d`

`$ udevadm`

ファイルシステムの構造（`ext2` / `ext3`）

`/proc/filesystems`

`/etc/iscsi.conf`

`$ mkfs`

`$ mke2fs`

`$ mkisofs`

`$ fsck`

`$ e2fsck`

`$ tune2fs`

`$ debugfs`

`$ xfs_info`

`$ xfs_repair`

`$ xfs_admin`

`$ xfsdump`

`$ xfsrestore`

`$ btrfs`

`$ btrfs-convert`

`$ badblocks`

`$ iscsiadm`

`$ cryptsetup`

`$ df`

`$ du`

`$ df` と `$ du` の違い

`$ fallocate`

`$ sync`

`$ fdisk` / `$ gdisk`

`$ parted`

`$ fdisk` / `$ gdisk` / `$ parted` の違い

`Read-only file system` と出力されたら...

`/etc/fstab`

`/etc/mtab`

`/proc/mounts`

`$ mount`

`$ umount`

`autofs` デーモンによるオートマウント

`/proc/swaps`

`$ mkswap`

`$ swapon`

`$ swapoff`

`/etc/mdadm.conf`

`/proc/mdstat`

`$ mdadm`

`$ pvcreate`

`$ pvdisplay`

`$ pvs`

`$ pvscan`

`$ pvmove`

`$ pvremove`

`$ vgcreate`

`$ vgdisplay`

`$ vgs`

`$ vgscan`

`$ vgchange`

`$ vgrename`

`$ vgremove`

`$ vgextend`

`$ vgreduce`

`$ vgexport`

`$ vgimport`

`$ vgmerge`

`$ lvcreate`

`$ lvdisplay`

`$ lvs`

`$ lvscan`