Linuxのファイルシステムの基本構造を理解する
LinuxやUNIX系のOSでは、すべてが「ファイル」として扱われます。
この世界観を支えているのが「ファイルシステム」という仕組みです。
今回は、以下のような疑問に答える形で、Linuxのファイルシステムの構造についてわかりやすく解説します。
- ファイルシステムってなに？
- inodeって何をしてるの？
- マウントってなぜ必要？
ファイルシステムとは？
ファイルシステムは、ストレージ（HDDやSSDなど）上にデータを整理して格納・操作するための仕組みです。
たとえば、以下のような役割を担っています：
- データをどこに保存するか決める
- ファイル名や作成日時などの情報を保持する
- ファイルやディレクトリを操作できるようにする
Linuxでは ext4, xfs, btrfs などのファイルシステムがよく使われます。
ファイルシステムの内部構造
Linuxのファイルシステム（例：ext4）は、次のような領域に分かれています。
🔹 ブートブロック（Boot Block）
- ディスクの先頭に位置します。
- OSの起動に必要な情報が記録されています（MBR：マスターブートレコードなど）。
- ブートローダーなどがここに入っています。
🔹 スーパーブロック（Superblock）
- ファイルシステムの設定情報を保持する領域です。
- 例：
- 使用されているファイルシステムの種類（ext4など）
- ファイルシステム全体のサイズ
- 使用可能なinodeやブロック数 など
🔹 inodeテーブル
- すべてのファイルやディレクトリに対して1つのinodeが対応します。
- inode（index node）にはファイルに関する詳細情報が格納されています。
inodeに含まれる情報例：
| 情報項目 | 説明 |
|---|---|
| ファイルのID（inode番号） | 一意にファイルを識別 |
| 所有ユーザーID（UID） | 誰が所有しているか |
| 所属グループID（GID） | グループ権限情報 |
| 作成日時・更新日時 | 各タイムスタンプ |
| アクセス権限（パーミッション） | 誰が読める／書けるか |
| ファイルサイズ | バイト単位 |
| データブロックへのポインタ | 実際のデータ位置 |
⚠️ inodeには「ファイル名」は含まれていません！
ファイル名はディレクトリエントリと対応づけられています。
🔹 データブロック（Data Block）
- 実際のファイルの中身（本文）や、ディレクトリの情報が格納される領域です。
- ファイルの実体そのものがここにあります。
マウントとアンマウントとは？
Linuxでは、USBメモリや外部HDDなどをそのままでは操作できません。
ファイルシステムに組み込む必要があります。それが「マウント」です。
🔹 マウント（mount）
- 認識されたデバイスを、ファイルシステムに接続する作業です。
- 指定したディレクトリにストレージを結びつけ、操作可能にします。
sudo mount /dev/sdb1 /mnt/usb
上記は /dev/sdb1 を /mnt/usb にマウントする例
🔹 アンマウント（umount）
マウントしたデバイスを切り離す操作です。
書き込みが完了していない場合があるので、正しくアンマウントしないとデータが壊れることがあります。
sudo unmount /mnt/usb