システム強制終了時に ファイルシステムの整合性を保つ ~ ジャーナリング編 ~

以下動画のスライドです
https://youtu.be/vNeJ9CLzv_I

Transcript

1. システム強制終了時に ファイルシステムの整合性を保つ ~ ジャーナリング編 ~ Apr. 30th, 2026 Satoru Takeuchi X: satoru_takeuchi 1
2. • ファイルシステムの更新中に不整合な状態でシステムが異常終了したとする ◦ 📝 過去動画: その109「ファイルシステム不整合」 • この状態から回復するファイルシステムの機能の一つがジャーナリング ◦ モダンなファイルシステムでは ext4やXFSがサポート / foo bar huga hoge 本来どちらか1つからのみ参 照されるべき ジャーナリング 2
3. ジャーナリングをサポートするファイルシステムの変更 1. ユーザから変更要求が来る 2. ディスク内のジャーナル領域という場所に「どのファイルにどのような変更を加える か」を記録 3. 実際の変更を加える 3 ファイルシステムの ドライバ (1) 変更要求 ジャーナル領域 ファイルシステムのデータ、メタ データ領域 (2) 変更内容の書き込み (3) 変更
4. 初期状態 • 以下の状況で”mv bar foo”コマンドを実行する ◦ ファイルシステムはジャーナリング機能をサポート / foo bar huga hoge ジャーナル領域
5. まずはジャーナル領域に何をするかを書き込む / foo bar huga hoge barをfoo以下に移動させる ジャーナル領域
6. fooからbarにリンクを張る / foo bar huga hoge barをfoo以下に移動させる ジャーナル領域
7. ここでシステムが異常終了 / foo bar huga hoge barをfoo以下に移動させる ジャーナル領域 異常終了
8. 再起動後 • barはルートディレクトリからもfooからも参照されている不整合な状態 / foo bar huga hoge barをfoo以下に移動させる ジャーナル領域
9. mountを試みる • mountしようとするとext4ドライバが「ジャーナル領域に書き込まれた処理が完了し ていない」ことを検出 ◦ ext2と異なり通常はmount前にfsckを実行しない / foo bar huga hoge barをfoo以下に移動させる ジャーナル領域
10. リプレイ処理 • ジャーナル領域に書いたことをやりなおす 1. fooからbarにリンクを張る 2. “/”からbarへのリンクを削除する / foo bar huga hoge barをfoo以下に移動させる ジャーナル領域
11. ジャーナルログを削除 • これで処理完了 / foo bar huga hoge barをfoo以下に移動させる ジャーナル領域
12. コミットとチェックポイント • 実際は性能向上のため「ファイルのディレクトリを移動」というような小さな単位では なく、変更を複数束ねたまとまりごとに「コミット」する • コミットとは「コミット前にジャーナル領域に書かれている情報はシステムが異常終 了しても後から確実にファイルシステムに反映できる」という印 • システム強制終了時のリプレイ処理 ◦ コミット前のログ→ジャーナル領域に書かれている変更内容は全部捨てる ◦ コミット後のログ→前述の通り • ジャーナル領域に書かれたことを実際のファイルシステムのデータに反映すること をチェックポイントと呼ぶ 12
13. その他いろいろ • ファイルシステムがHDDベースだとして、ジャーナル領域だけSSDに置いて処理を 高速化させる手法がある • ここでは説明しないがジャーナリングにはモードがいろいろある ◦ ext4の場合「journal,ordered,writeback」 ◦ 一長一短ある。興味があれば調べてほしい • データベースのWrite Ahead Log(WAL)も基本的な考え方は同じ 13
14. まとめ • ジャーナリングはシステムの強制終了時にファイルシステムの整合性を保つ機能 の一つ • ファイルシステムへの変更は、まずジャーナル領域に書き、その後実際のファイル システムに書くことによって整合性を保つ 14