Windows のファイルシステム - FAT/NTFS/ReFS など

.NETラボ 勉強会 2024年9月の登壇セッション「Windows のファイルシステム - FAT/NTFS/ReFS など」の投影スライドです。

Transcript

1. Windows のファイルシステム FAT/NTFS/ReFSなど Murachi Akira aka Hebikuzure
2. About me • Murachi Akira aka hebikuzure ( 村地 彰 ) • 株式会社エクシードワン 技術フェロー • 株式会社シーピーエス 技術教育スペシャリスト • 専門学校東京テクニカルカレッジ非常勤講師 • Microsoft MVP (Most Valuable Professional) • Since Apr. 2011 ( 14 Years! ) • Award Category: Windows and Devices - Windows Cloud and Datacenter Management – Windows Server • Expertise • Windows client / user management and security • Microsoft 365, Active Directory, Microsoft Endpoint Manager https://www.linkedin.com/in/akiramurachi/ https://www.facebook.com/amurachi/ https://x.com/hebikuzure 2024/9/28 2 Murachi Akira aka Hebikuzure
3. Windows のファイルシステム 2024/9/28 Murachi Akira aka Hebikuzure 3
4. Windows で利用可能なファイルシステム • NTFS • FAT32 • exFAT • ReFS • UDF • 過去にサポートされていたもの：HPFS 2024/9/28 Murachi Akira aka Hebikuzure 4
5. 名前の由来 • NTFS：NT File System（？） • FAT32：File Allocation Table • exFAT：Extended File Allocation Table（？） • ReFS：Resilient File System • UDF：Universal Disk Format • HPFS：High Performance Filesystem 2024/9/28 Murachi Akira aka Hebikuzure 5
6. NTFS • Windows NT で採用されたファイル システム • ただし Windows 2000 以降の NTFS 3.x はそれ以前の NTFS 1.x への 後方互換性が無い（利用には変換が必要） • 特徴 • 信頼性の向上 • セキュリティの向上 • 大容量ボリュームのサポート • ファイル名とパスの最大値の拡張 • 容量の柔軟な割り当て 2024/9/28 Murachi Akira aka Hebikuzure 6
7. FAT32 • Windows 95 (OSR2) で採用されたファイル システム • FAT（MS-DOS のファイルシステム）の拡張版 • 特徴（FAT [FAT16] からの改良点） • 最大ファイル数の拡張（65,517⇒268,435,437） • 最大ボリュームサイズの拡張（4GiB⇒2TiB） • 長いファイル名のサポート（255 Unicode 文字） • FAT のフォーマットは ECMA-107/JIS X 0605 として標準化されて いる • NTFS/exFAT/ReFS はプロプライエタリ 2024/9/28 Murachi Akira aka Hebikuzure 7
8. exFAT • Windows CE 6.0 で採用されたファイルシステム • Windows Vista SP1/Windows Server 2008/Windows XP SP3/ Windows Server 2003 SP2 にも搭載 • FAT のシンプルさと NTFS の大容量サポートを兼ね備える • FAT は大容量ボリュームの管理に向かない • NTFS は高機能だがその分オーバーヘッドが大きい • フラッシュ ドライブ（SD カード/USB フラッシュ ドライブ）を想定したファ イルシステム 2024/9/28 Murachi Akira aka Hebikuzure 8
9. ReFS • Resilient File System（回復性のあるファイルシステム） • Windows Server 2012 で導入されたファイル システム • 特徴 • 強い回復性 • 高いパフォーマンス • スケーラビリティ • 以下の機能は利用できない（主なもの） • 起動ディスク • ファイルの圧縮と暗号化 2024/9/28 Murachi Akira aka Hebikuzure 9
10. UDF • 光ディスク用のファイル フォーマット • Windows 98 以降で利用可能（書き込みは Vista 以降） • ISO 9660 / Joliet を包含する • ISO/IEC 13346 / ECMA-167 / JIS X 0611 として標準化され た規格 2024/9/28 Murachi Akira aka Hebikuzure 10
11. 機能の比較（１） 機能 NTFS exFAT ReFS UDF FAT32 長いファイル名 ファイル名の最大長 255 文字 255 文字 255 文字 127 文字 255 文字 パス名の最大長 32,760 文字 32,760 文字 32,760 文字 32,760 文字 32,760 文字 ファイルの最大サイズ 8 PB 256 TB 35 PB 256 TB 4 GB ボリュームの最大サイズ 8 PB 256 TB 35 PB 8 TB 8 TB 大文字/小文字の区別 ー ー 大文字/小文字の保存 タイムスタンプ 作成/最終アクセス /最終更新/最終 アーカイブ 作成/最終アクセス /最終更新 作成/最終アクセス /最終更新/最終 アーカイブ 作成/最終アクセス /最終更新 作成/最終アクセス /最終更新 2024/9/28 Murachi Akira aka Hebikuzure 11
12. 機能の比較（２） 機能 NTFS exFAT ReFS UDF FAT32 ハードリンク ー ー ソフトリンク ー ー ー スパースファイル ー ー 代替データ ストリーム ー ー マウント ポイント ー ー ー oplock メタデータのジャーナリング ー ー ー ファイル変更ログ ー ー ー ファイルの圧縮 ー ー ー ー ファイルの暗号化 ー ー ー ー 2024/9/28 Murachi Akira aka Hebikuzure 12
13. 機能の比較（３） 機能 NTFS exFAT ReFS UDF FAT32 BitLocker 暗号化 ー ー ー 重複排除（SIS） * ー * ー ー ファイル所有者の追跡 ー ー ー アクセス制御リスト （ACL） ー ー ー ー ユーザー クォータ ー ー ー ー ディレクトリ クォータ ー ー ー ー ブロックの複製 ー ー ー ー スパース VDL ー ー ー ー ミラー高速パリティ ー ー ー ー 2024/9/28 Murachi Akira aka Hebikuzure 13 *：重複排除は Windows Server の機能として利用できます
14. （現状での）用途 NTFS Windows システムディスク、データディスクなどの汎用固定ディスク exFAT リムーバブル メディア（SD カード、USB フラッシュ ドライブ） ReFS 高い回復性が求められるデータ ディスク、開発ドライブ（Dev Disk） UDF 光学メディア FAT32 他のシステムとの互換性が求められるリムーバブル メディア 2024/9/28 Murachi Akira aka Hebikuzure 14
15. NTFS を知る 2024/9/28 Murachi Akira aka Hebikuzure 15
16. 信頼性 • ログとチェックポイントによるファイル システムの整合性とデータの復元 • クラッシュ時のファイルシステムの破損・データ損失を防ぐ • 不良セクターを含むクラスタの動的再配置 • ディスクのチェックの自動実行 • chkdsk 相当のチェックをバックグラウンドで自動実行 2024/9/28 Murachi Akira aka Hebikuzure 16
17. セキュリティ • アクセス制御リスト（ACL）ベースのセキュリティ • BitLocker のサポート 2024/9/28 Murachi Akira aka Hebikuzure 17
18. 大容量ボリューム サポート • 最大 8 ペタバイトまでのボリュームのサポート 2024/9/28 Murachi Akira aka Hebikuzure 18 クラスター サイズ 最大サイズ 4 KB (既定のサイズ) 16 TB 8 KB 32 TB 16 KB 64 TB 32 KB 128 TB 64 KB (Windows Server 2016、Windows 10 1703 以前) 256 TB 128 KB 512 TB 256 KB 1 PB 512 KB 2 PB 1024 KB 4 PB 2048 KB (最大サイズ) 8 PB
19. 容量の柔軟な割り当て • ディスク クォータ • ファイルの圧縮 • マウント ポイント • スパース ファイル 2024/9/28 Murachi Akira aka Hebikuzure 19
20. ファイルとディレクトリの管理 • MFT（Master File Table）による管理 • MFT でフォーマットされたボリューム • ディスク上のファイルに対して少なくとも1つの MFT エントリが存在 • タイムスタンプ、ファイル属性、実データの場所などを格納 2024/9/28 Murachi Akira aka Hebikuzure 20 MFT File System Data MFT Copy
21. MFT の予約領域 • NTFS では全容量の 1/8 が MFT 予約領域としてマークされる • 予約領域は、非予約領域がすべて使用されるまでデータの保存に利 用されない • ファイル/ディレクトリの作成で予約領域が消費される • 予約領域のサイズはレジストリで調整可能 • キー：HKLMSystem¥CurrentControlSet¥Control¥FileSystem • 名前: NtfsMftZoneReservation • 種類: REG_DWORD • 値: 1（既定）～ 4（最大） 2024/9/28 Murachi Akira aka Hebikuzure 21
22. 小さなファイルと NTFS • 小さなファイル（属性などのメタデータを含めて < 1Kb）はファイル データのすべてが MFT に格納される • ファイルサイズはあるのに、 ディスク上のサイズが 0 2024/9/28 Murachi Akira aka Hebikuzure 22
23. MFT とファイルの4つの段階 • 完全常駐データ • データと属性がすべて MFT 内 • 非常駐データ • データは MFT 外、属性は MFT 内 • 非常駐属性 • データは MFT 外、属性も MFT 外（子レコード）、属性リストは MFT 内 • 非常駐属性リスト • データは MFT 外、属性も MFT 外（子レコード）、属性リストも MFT 外 2024/9/28 Murachi Akira aka Hebikuzure 23
24. 完全常駐データ 2024/9/28 Murachi Akira aka Hebikuzure 24
25. 非常駐データ 2024/9/28 Murachi Akira aka Hebikuzure 25
26. 非常駐属性 2024/9/28 Murachi Akira aka Hebikuzure 26
27. 非常駐属性リスト 2024/9/28 Murachi Akira aka Hebikuzure 27
28. 参考情報 • NTFS の概要 https://learn.microsoft.com/ja-jp/windows-server/storage/file-server/ntfs-overview • NTFS が MFT の領域を予約する方法 https://learn.microsoft.com/ja-jp/troubleshoot/windows-server/backup-and-storage/ntfs- reserves-space-for-mft • NTFS のしくみ: ローカル ファイル システム https://learn.microsoft.com/en-us/previous-versions/windows/it-pro/windows-server- 2003/cc781134(v=ws.10) • The Four Stages of NTFS File Growth | Microsoft Learn https://learn.microsoft.com/en-us/archive/blogs/askcore/the-four-stages-of-ntfs-file- growth • The Four Stages of NTFS File Growth | Microsoft Learn https://learn.microsoft.com/en-us/archive/blogs/askcore/the-four-stages-of-ntfs-file- growth 2024/9/28 Murachi Akira aka Hebikuzure 28
29. まとめ 2024/9/28 Murachi Akira aka Hebikuzure 29
30. 2024/9/28 Murachi Akira aka Hebikuzure 30 ありがとうございました