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Windows のファイルシステム FAT/NTFS/ReFSなど Murachi Akira aka Hebikuzure

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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

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Windows のファイルシステム 2024/9/28 Murachi Akira aka Hebikuzure 3

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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(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

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NTFS を知る 2024/9/28 Murachi Akira aka Hebikuzure 15

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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完全常駐データ 2024/9/28 Murachi Akira aka Hebikuzure 24

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非常駐データ 2024/9/28 Murachi Akira aka Hebikuzure 25

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非常駐属性 2024/9/28 Murachi Akira aka Hebikuzure 26

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非常駐属性リスト 2024/9/28 Murachi Akira aka Hebikuzure 27

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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

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まとめ 2024/9/28 Murachi Akira aka Hebikuzure 29

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2024/9/28 Murachi Akira aka Hebikuzure 30 ありがとうございました