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 ~

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

• 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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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 ~

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 ~

Satoru Takeuchi PRO

More Decks by Satoru Takeuchi

Other Decks in Technology

Featured

Transcript