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Linux学習についてのまとめ 03 ファイルシステム

こんにちは。22年度入社の中島です。

前回はLinuC101試験に向けての学習の一環として、GNU/Linuxついての記事を作成しました。今回はLinuC101試験のファイルシステムについての内容をまとめました。この記事を通じて、ファイルシステムの基本的な内容、ファイルシステムのマウントとアンマウント、ファイルシステムのバックアップについて共有します。

1. ファイルシステムとは

ファイルシステムとは、コンピュータのストレージデバイス（HDD、SSDなど）上でデータを管理するための方法であり、データの保存、取得、整理を行います。ファイルシステムは、ファイルを格納する場所（ファイルシステムのブロック）とその情報を格納するメタデータを管理します。例えば、ファイルの名前、サイズ、作成日などです。

2. ファイルシステムの作成と管理

ファイルシステムを新しく作成するには、mkfsコマンドが一般的です。具体的な手順は以下の通りです。

ファイルシステムの作成

ファイルシステムの管理

作成したファイルシステムの管理には、tune2fs(extファイルシステム用)やxfs_admin(xfs用)といったコマンドが使用されます。例えば、tune2fsを使用してext4ファイルシステムの設定を変更することが可能です。

3. 一般的なファイルシステムタイプ

Linuxではいくつかのファイルシステムタイプがサポートされており、用途に応じて選択することが重要です。以下は代表的なファイルシステムタイプです。

コマンド説明
ext3ext3は、Linuxで広く使用されているジャーナリングファイルシステムで、ext2ファイルシステムの後継として登場しました。ジャーナリング機能により、システムクラッシュや突然の電源断からの回復が速くなります。
ext4最も一般的なLinuxのファイルシステムであり、ジャーナリング機能を持ち、データの信頼性が向上しています。ext4は、安定性と速度のバランスが良いため、個人のPCやサーバーにも広く利用されています。
xfsxfsは、大容量ファイルや高速な書き込みが必要なシステムで利用されます。特にデータベースやファイルサーバーに適しており、スナップショットやデータの圧縮機能を提供します。
btrfsbtrfsは、スナップショット機能や圧縮、自己修復機能を備えた新しいファイルシステムです。ファイルシステムの管理が容易で、ストレージの拡張性や効率性に優れています。
f2fsフラッシュメモリ向けに最適化されたファイルシステムで、特にSSDやeMMCのようなフラッシュストレージに適しています。
iso9660iso9660は、主にCD-ROMやDVD-ROMなどの光ディスクメディアに使用されるファイルシステム規格です。このファイルシステムは、光ディスクにおけるデータの標準的な配置方法を定めています。
UDFUDFは、光ディスクやその他のストレージデバイス向けに設計されたファイルシステムで、iso9660の後継として登場しました。主にDVD、Blu-rayディスク、USBフラッシュドライブなどの書き込み可能なメディアで使用されます。

4. スワップ領域について

スワップ領域は、システムメモリ（RAM）が不足した際に使用されるディスク領域であり、仮想メモリの一部として機能します。スワップ領域を設定することで、システムがメモリ不足の際にハングアップせずに動作を維持することができます。

スワップ領域の作成例:

ここで、/dev/sd2はスワップ領域として使用するパーティションです。swaponコマンドでスワップを有効にすることができます。

5. ファイルシステムのマウントとアンマウント

ファイルシステムは、物理デバイス（ハードディスク、SSD、USBドライブなど）に格納されたデータにアクセスするために、システムに「マウント」して利用します。マウントとは、ファイルシステムを特定のディレクトリに接続し、そこからファイルにアクセスできるようにする操作です。アンマウントは、逆にファイルシステムを切り離し、デバイスを安全に取り外すための操作です。

Linuxでは、mountコマンドとumountコマンドを使ってファイルシステムをマウントおよびアンマウントします。

ファイルシステムのマウント

ファイルシステムをマウントするには、mountコマンドを使用します。マウントは、デバイスとマウントポイントというディレクトリを指定して行います。マウントポイントは、ファイルシステムが接続されるディレクトリで、通常は/mntや/mediaが利用されますが、任意のディレクトリを指定できます。

例えば、/dev/sda1というパーティションを/mntにマウントする場合、次のようにコマンドを実行します。

このコマンドを実行すると、/dev/sda1の内容が/mntディレクトリに表示され、そこからファイルを読み書きできるようになります。

例：ファイルシステムをマウントする

例えば、/dev/sda1という外部ドライブを/media/usbというディレクトリにマウントしたい場合、次のようにコマンドを実行します。

これで、/media/usbにアクセスすることで、外部ドライブ内のファイルを操作できるようになります。

マウントのオプション

mountコマンドには、さまざまなオプションを付けてマウントをカスタマイズできます。以下は代表的なオプションです

  • -t：マウントするファイルシステムのタイプを指定します（例：ext4、xfs）。bashコードをコピーする　
  • -o：特定のオプションを指定します。例えば、ro（読み取り専用）やnoexec（実行不可）など。bashコードをコピーする　
  • -v：詳細な出力を表示します。マウントの進行状況やエラーを確認できます。bashコードをコピーする　
永続的なマウント（/etc/fstabを使用）

一度マウントしたファイルシステムは、再起動後に自動的にマウントされるわけではありません。システムの起動時に自動的にマウントするためには、/etc/fstabというファイルに設定を追加する必要があります。

/etc/fstabファイルに、マウントするデバイスとマウントポイント、ファイルシステムタイプなどを記載します。例えば、/dev/sda1を/mntにマウントする設定は次のように記載します。

これで、システムが起動するたびに/dev/sda1が自動的に/mntにマウントされます。

ファイルシステムのアンマウント

ファイルシステムをアンマウントするには、umountコマンドを使用します。アンマウントは、ファイルシステムへのアクセスを停止し、デバイスを切り離す操作です。

アンマウントするには、マウントポイントまたはデバイスを指定します。例えば、/mntをアンマウントするには次のようにコマンドを実行します。

また、デバイス名を指定してアンマウントすることもできます。

アンマウント時の注意点
  • アンマウントを行う前に、マウントされているディレクトリ内のファイルが使用中でないことを確認する必要があります。ファイルが開かれていたり、プロセスがファイルシステムにアクセスしていると、アンマウントできない場合があります。
  • lsofコマンドやfuserコマンドを使って、ファイルシステムを使用しているプロセスを確認できます。

または

これらのコマンドを使って、ファイルシステムを使用しているプロセスを確認し、プロセスを終了させてからアンマウントすることができます。

6. ファイルシステムの整合性チェックと修復

ファイルシステムの整合性を維持するためには、定期的なチェックと修復が重要です。特に、システムがシャットダウン不完全であった場合や、ディスクの物理的な問題が発生した場合には、ファイルシステムが壊れることがあります。そのため、定期的なチェックと修復作業はシステムの安定性を保つために欠かせません。

Linuxでは、fsck（File System Consistency Check）コマンドを使用して、ファイルシステムのエラーをチェックし、修復することができます。fsckは、指定したファイルシステムに対して以下の作業を行います：

  • ファイルシステムのメタデータを確認し、破損している場合には修復
  • ファイルシステム内での不整合を検出し、修復
  • 破損したファイルを隔離し、可能な限り復旧

fsckコマンドの使い方
ファイルシステムの整合性をチェックするためにfsckコマンドを使用します。例えば、/dev/sda1というパーティションのファイルシステムをチェックするには以下のコマンドを実行します。

このコマンドを実行すると、システムは自動的にファイルシステムを確認し、エラーが発見されると修復を試みます。

例: fsckの実行
例えば、次のようにコマンドを実行した場合、ファイルシステムにエラーがあったと仮定します。

出力例：

この場合、fsckはエラーを修復し、破損していないかを確認します。e2fsck（ext2/ext3/ext4ファイルシステムのチェックツール）は、実際に問題が見つかると、修復するかどうかを尋ねることがあります。たとえば、「修復するか？」という確認メッセージが表示されることがあります。

例文：

このメッセージは、ファイルシステムが正常であり、エラーがないことを意味します。

コマンドのオプション

fsckコマンドには、いくつかの便利なオプションがあります。例えば、-yオプションを使用すると、すべての修復を自動的に承認します。手動で確認することなく、エラーを修正する場合に便利です。
例文：

-nオプションを使用すると、修復せずにエラーメッセージを表示するだけになります。これを使うことで、実際に修復作業を行う前にエラーを確認できます。
出力例：

ブート時の自動チェック

多くのLinuxディストリビューションでは、システム起動時に自動的にファイルシステムのチェックを行います。もしファイルシステムに問題が発見されると、fsckが自動的に修復処理を行います。この処理が長時間かかる場合もあるので、定期的にディスク状態を確認しておくことが推奨されます。

例えば、システム起動時に「ディスクにエラーがあるため、fsckが実行されています」といったメッセージが表示されることがあります。

ファイルシステムの修復後

ファイルシステムが修復されると、fsckコマンドは修復後の状態を報告します。報告には、修復したエラーの数や修復内容が含まれます。例えば、次のような報告が表示されます。

これは、ファイルシステムに問題がなかったことを意味します。

ファイルシステムが修復できない場合

fsckがファイルシステムを修復できない場合もあります。その場合、手動でさらに調査したり、バックアップからの復元が必要です。例えば、物理的なディスク障害がある場合や、データが完全に破損している場合には、fsckでは回復できないことがあります。

そのため、定期的なバックアップと、fsckによる早期のチェックが非常に重要です。システムの信頼性を確保するために、バックアップの重要性を忘れないようにしましょう。

おわりに

今回の記事では、LinuC101試験に向けての学習の一環として、ファイルシステムの基本的な内容、ファイルシステムのマウントとアンマウント、ファイルシステムのバックアップなどについてまとめました。ファイルシステムの正しい管理は、Linuxシステムの安定性を保つために不可欠です。今回紹介したファイルシステムの作成と管理、各種ファイルシステムタイプ、スワップ領域の使用方法、マウントとアンマウント、整合性チェックとバックアップをしっかり理解し、実際の操作を繰り返すことで、LinuC 101試験にも十分に備えることができるでしょう。

今回はここまで
最後までご覧いただきありがとうございました！

Linux学習についてのまとめ 02 GNU/Linux

こんにちは。22年度入社の中島です。

現在、私はLinuCの101試験に合格するためにLinuxの学習を進めています。特にGNUに関する内容を理解することが重要であると感じ、これらの知識をブログとしてまとめました。この記事を通じて、GNU/Linuxの基本的な歴史やリチャード・ストールマンの貢献、さらにはLinuxのテキストフィルタコマンドについて共有します。

1. GNUの歴史について

GNUは「GNU’s Not Unix!」の略で、Unix互換のオペレーティングシステムを開発するために1983年にリチャード・ストールマンによって開始されたプロジェクトです。当時、ほとんどのソフトウェアがプロプライエタリ（専用）であり、ソースコードが公開されていませんでした。ストールマンは、ソフトウェアの自由な使用、改変、再配布を可能にすることを目指してGNUプロジェクトを立ち上げました。

GNUプロジェクトの最も重要な成果の一つは、GPL（GNU General Public License）です。GPLは、フリーソフトウェアに特化したライセンスであり、ユーザーにソフトウェアの自由を保障します。このライセンスは、ソフトウェアを自由に使用し、改変し、再配布することを許可しますが、改変や再配布されたソフトウェアも同様にGPLの下で公開される必要があります。この仕組みを「コピーレフト」と呼びます。コピーレフトは、ソフトウェアの自由を保護するための強力な手段であり、オープンソースソフトウェアの普及に大きく寄与しました。

コピーレフトの理念は、ソフトウェアが自由であるべきという考え方に基づいており、ユーザーがソフトウェアを制限なく利用できるようにすることを目的としています。このため、GPLはフリーソフトウェア運動の基盤となり、オープンソースコミュニティにも大きな影響を与えました。

GNUプロジェクトは、Unixと同様の機能を持つ多くのソフトウェアを開発しました。これらのソフトウェアには、コンパイラ（GCC）、テキストエディタ（Emacs）、シェル（Bash）などが含まれます。これらのツールは、現在も多くのユーザーに利用され、Linuxを含むさまざまなオペレーティングシステムで使用されています。

2. リチャード・ストールマンについて

リチャード・ストールマンは、フリーソフトウェア運動の先駆者であり、GNUプロジェクトの創始者です。1985年にフリーソフトウェア財団を設立し、ソフトウェアの自由を擁護する活動を続けています。彼の主張は、ソフトウェアがユーザーに自由を与えるべきであり、そのためにはソースコードが自由にアクセスできる状態でなければならないというものです。ストールマンの理念は、多くのフリーソフトウェアのライセンス（例：GPL）に反映されており、今日のオープンソースコミュニティに大きな影響を与えています。

3. GNUから生まれたLinux

GNUプロジェクトは多くのツールを開発しましたが、オペレーティングシステムの核となるカーネルは開発されていませんでした。1991年、リーナス・トーバルズによってLinuxカーネルが発表されました。GNUツールとLinuxカーネルを組み合わせることで、現在の多くのGNU/Linuxシステムが形成されました。このように、LinuxはGNUプロジェクトと密接に関連していますが、GNUそのものとは別の存在です。

4. GNU/Linuxのテキストフィルタコマンド

GNUシステムの基本コンポーネントには、GCC（コンパイラ）、glibc（ライブラリ）、Coreutils（コマンド）、GDB（GNUデバッガ)、Bashシェルなどが含まれています。
Coreutils（GNU Core Utilities）の中でも特徴的なのが、テキストデータを加工するコマンド群になります。シェル上でこれらのコマンドを組み合わせることで強力なデータ処理が可能です。

これらのテキストフィルタコマンドは、データ処理や分析において非常に役立つツールであり、試験勉強の一環として理解を深めることで、実際の業務でも役に立つと思いました。
業務で使うシーンを想定しながら、今回はそのコマンドと例文の一部をまとめようと思います。

代表的なテキストフィルタコマンド
コマンド説明
grepテキスト検索ツールで、指定したパターンに一致する行を抽出します。
例: grep -i ’error’ application.log
application.logファイル内で ‘error’ （大文字小文字区別なし）に一致する行を検索して表示します。
sedストリームエディタで、テキストの置換や削除、挿入を行います。
例:sed ‘s/localhost/127.0.0.1/g’ /etc/hosts
ホスト名をIPアドレスに置き換えます。設定ファイルを一括して修正する際に役立ちます。
awkテキスト処理言語で、テキストのパターンマッチングと処理が可能です。
例:awk ‘$3 == “root” {print $1}’ /etc/passwd
/etc/passwdファイルからrootユーザーのユーザー名を抽出します。
sortテキストデータをソート（並べ替え）します。
例: sort -k3,3 -t, data.csv
CSVファイルの3列目（例: 売上データ）を基準にしてソートします。
uniq重複する行を削除します（通常はsortと組み合わせて使用されます）。
例: sort access.log | uniq -c
アクセスログの重複するエントリを集計し、一意のリクエスト数を数えることができます。
cutテキストの特定のフィールドを抽出します。
例: cut -d ‘:’ -f 1 /etc/passwd
/etc/passwdファイルからユーザー名のみを抽出します。
tr文字の変換や削除を行います。
例: echo ‘abc123’ | tr ‘a-z’ ‘A-Z’
出力結果の小文字を大文字に変換します。

これらのコマンドを使いこなすことで、テキストデータの効率的な処理と分析が可能になります。

おわりに

今回の記事では、LinuC101試験に向けての学習の一環として、GNU/Linuxの歴史やリチャード・ストールマンの貢献、そしてテキストフィルタコマンドについてまとめました。これらの知識を深めることで、Linuxシステムの理解がさらに深まったと感じています。特に、シェルスクリプトの作成や自動化されたデータ処理、システム管理業務において、これらのコマンドの組み合わせが強力なツールとなることを理解しました。また、実際の業務でのデータ処理や、エラーの迅速な検出・修正など、より効率的なシステム運用に役立つ点も大いに学ぶことができました。

今回はここまで
最後までご覧いただきありがとうございました！

Linux学習についてのまとめ　０１

こんにちは。22年度入社の中島です。

最近はLinuxの資格であるLinuCを受験するために、Linuxの学習をしています。
今回は復習も兼ねて学習したもの、実際に使ったものの一部を紹介したいと思います。

　

shutdownコマンド
私が最初に覚えたコマンドで、システムを安全に停止するコマンドです。

12:00に時間指定でシャットダウンする場合

[crayon-678b0a375d5b6104348220  ]shutdown -h 12:00[/crayon]

すぐに再起動する場合

[crayon-678b0a375d5bc842217406  ]shutdown -r now[/crayon]

私がこのコマンドを使うときは、オプションの-rをよく使います。

書式　shutdown [オプション] 時間 [メッセージ]

オプション
-h 　シャットダウンする
-r 　シャットダウン後に再起動

　

cpコマンド
ファイルやディレクトリをコピーするコマンド。
業務では、WinSCPなどで追加したVMの共有フォルダからファイルをコピーするとき以下のようなコマンドでファイル情報を保持するオプションをつけ実施しました。

[crayon-678b0a375d5c0602658869  ]cp -rp vagrant/html/* /var/www/html[/crayon]

書式　cp [オプション] コピー元ファイル名　コピー先ファイル名
　　　cp [オプション] コピー元ファイル名　コピー先ディレクトリ

オプション
-f 　コピー先に同名のファイルがあれば上書きする
-i 　コピー先に同名のファイルがあれば上書きするかどうか確認する
-p 　コピー元ファイルの属性(所有者、所有グループ、アクセス権、タイムスタンプ)を
　　　保持したままコピーする

　

chownコマンド
ファイルに設定されている所有者を変更するコマンド。
業務ではApacheを起動する際、所有者が違ったのでオプションの-Rを使って対象ディレクトリの全ファイルの所有者を変更しました。

[crayon-678b0a375d5c4170059313  ]chown -R root vagrant[/crayon]

書式　chown [オプション] ユーザー [：グループ]　ファイル名やディレクトリ名

オプション
-R 　指定したディレクトリとその中にある全ファイルの所有者を変更する

　

lsコマンド
ディレクトリを指定した場合は、そのディレクトリ内のファイルを表示します。ファイル名を指定した場合は、そのファイルの属性を表示します。何も指定しない場合は、カレントディレクトリ内のファイルを表示します。ドットファイルも参照したかったため、以下のようなコマンドを実行して確認しました。

[/crayon]

書式　ls [オプション] (ファイル名あるいはディレクトリ名]

オプション
-l 　カレントディレクトリにあるファイルの詳細設定を表示
-A　ドットファイルも含めて表示。ただし./ および ../ をのぞく
-a　 ドットファイルも含めて表示。

　

grepコマンド
ファイルやテキストの中に、 正規表現によって表される検索文字列があるかどうかを調べます。引数にファイルを指定した場合、そのファイルの中で検索パターンにマッチした文字列が含まれる行をすべて表示します。


オプションの-nをつけることで、自分の探している文字が何行目にあるかを確認することができます。

書式　grep [オプション] 検索パターン [ファイル名]

オプション
-n 　検索結果とあわせて、行番号も表示する

　

いかがでしたでしょうか。

LinuCは、試験レベルが３つありレベル１の試験は、「101試験」と「102試験」の2試験に合格するとレベル1合格になります。Linuxの復習しながら、ブログの続きとしてを出していけたらと思います。

今回はここまで
最後までご覧いただきありがとうございました！