コピーオンライトとは何か？
コピーオンライト（Copy-On-Write）は、データを共有する際に用いられるメモリ管理技術です。
「書き込み時コピー」とも呼ばれ、その名の通り、データが実際に書き換えられるタイミングでのみコピー処理を行うという特徴を持ちます。
従来の方式では、データを共有する場合、複製を作成する必要がありました。しかし、コピーオンライトでは、データは共有されたままの状態を維持し、書き換えが必要になったタイミングで初めて個別にコピーを作成します。
例えば、複数の友人が同じ教科書をシェアする5人の友人が同じ教科書を持っているとします。
従来の方式であれば、5人それぞれが教科書を丸々コピーする必要があります。しかし、コピーオンライトであれば、1冊の教科書を共有し、書き込みが必要になった人だけが個別コピーを作成することになります。
上記のような仕組みにより、必要なメモリ容量を大幅に削減することができます。
なぜコピーオンライトを使うのか？
コピーオンライトを使用する理由は主に3つあります。
- メモリ使用量の削減
データを共有することで、メモリ使用量を大幅に削減できます。特に、複数のプロセスで同じデータを参照する場合などに効果を発揮します。
- 処理速度の向上
データのコピー処理を書き換え時のみに行うため、処理速度を向上させることができます。
また複数プロセスが同時にデータを書き換えようとするとロック競合が発生する可能性がありますが、コピーオンライトでは書き換え処理を集中して行うことでロック競合を回避できます。
- システム全体の安定性向上
データの書き換えを集中して行うことで、システム全体の安定性を向上させることができます。
複数のプロセスが同時にデータを書き換えると、データが矛盾する可能性があります。コピーオンライトでは、書き換え処理を集中して行うことで、常に最新かつ一貫したデータ状態を維持することができます。
コピーオンライトはどう動くのか
コピーオンライトの動作仕組みは以下の通りです。
- データ共有
データが共有されます。この時点では、データはコピーされず、参照元のデータを参照する状態となります。
- 書き込み
データが書き換えられます。書き込みが発生したタイミングで、初めてデータのコピーが作成されます。
- 独立
書き換えられたデータは、元のデータから独立した状態となります。以降、それぞれのデータは個別に更新されます。
この仕組みによって、データの共有と個別の更新を効率的に行うことができます。