ファイルシステムとは？保存・削除・inodeの仕組みを図解

ひよこ

ファイルシステムって何をするもの？

ペンギン先生

保存装置の中で、ファイルの名前、内容、権限、空き領域などを管理する仕組みだよ。アプリが名前を指定すると、OSが必要なデータへたどれるようにする。ここではLinuxのext4を主な例にするね。別のファイルシステムでは内部構造が違うこともあるよ。

ひよこ

ファイルは1個の塊で保存されるの？

ペンギン先生

データを扱う領域はブロックに分かれていて、1つのファイルが複数の場所にまたがることもあるよ。ブロックの大きさは構成による。ファイルシステムのブロックと、SSD内部の書き込み・消去単位も同じものではないんだ。

ひよこ

inodeはファイル名のこと？

ペンギン先生

違うよ。ext4のinodeは種類、サイズ、所有者、時刻、データの位置などを管理する。名前とinode番号の対応はディレクトリが持つんだ。複数の名前から同じinodeを指せることが、ハードリンクの基本だよ。

ひよこ

ハードリンクとシンボリックリンクはどう違う？

ペンギン先生

ハードリンクは同じファイルへの別の名前。シンボリックリンクはリンク先のパスを持つ別のファイルだよ。後者ではリンク先の名前が消えると参照できなくなることがある。ハードリンクは通常、同じファイルシステム内で作るんだ。

ひよこ

削除したのに容量が空かないことがある？

ペンギン先生

POSIXのunlinkはまず名前を取り除く操作だよ。他のハードリンクが残る場合や、プロセスがファイルを開いたままの場合には、データ領域がすぐ解放されない。名前が見えなくなったことと、すべての参照がなくなったことは別なんだ。

ひよこ

ジャーナリングがあれば停電しても安心？

ペンギン先生

ext4では、途中の更新で管理情報が矛盾しないようにジャーナルを使うよ。ただし既定のdata=orderedではファイル内容のすべてをジャーナルへ書くわけではない。直前の保存が必ず残る保証や、誤削除からの復元をするバックアップではないんだ。

ひよこ

ZFSなら壊れたデータも必ず戻せる？

ペンギン先生

チェックサムで破損を検知し、正常な冗長コピーなどが利用できれば修復できるよ。正常なデータがなければ検知だけでは復元できない。スナップショットも変更前のブロックを保持するので、変更が増えれば容量が必要になるんだ。

ひよこ

SSDにもデフラグが必要なの？

ペンギン先生

HDDのヘッド移動と同じ理屈では判断しないでね。SSDには不要領域を通知するTRIMもある。WindowsなどのOSが媒体に合わせて提供する最適化を使い、手作業で一律に再配置したり無効化したりするより、公式の管理方法に従おう。

保存されたファイルへたどる流れ

ext4の通常のファイルを単純化すると、ディレクトリ内の名前 → inode → データの位置 → 内容の順に参照します。inodeには名前そのものが入るわけではありません。

Linuxのext4などでは、読み取り専用の確認コマンド df -h で容量、df -i でinode使用状況を確認できます。後者の意味や制約はファイルシステムごとに異なります。

削除・修復・バックアップは別の操作

名前の削除はデータの安全な消去を保証しません。一方、削除後に復元できるかも、上書き、TRIM、暗号化、保存装置の内部動作などで変わります。「ゼロで上書きすればSSDも必ず消える」とは判断せず、機器・OSが提供する消去方法を確認してください。

ジャーナルや同じ装置内のスナップショットだけに頼らず、別の場所へのバックアップと復元確認が必要です。

参考資料

確認日：2026年9月27日。製品の仕様・料金・対応環境は導入時にも確認してください。

• Linux kernel: ext4 overview：ブロックなどの内部構造。
• Linux kernel: inode table：inodeの管理情報。
• POSIX: unlink：リンク数と開いた参照による領域解放の条件。
• Linux kernel: ext4 journal：既定のメタデータ保護とデータ保護の区別。
• OpenZFS: Checksums：正常な冗長コピーを利用した修復。
• OpenZFS: Copy-on-write：スナップショットとブロック保持。
• Microsoft: defrag：媒体別最適化とretrim。