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ファイルシステムについて

ファイルシステムとは

電子機器でデータを保存する際には、基本的にファイルシステムが使用されます。ファイルシステムはOSの一部として機能しているため、使用されるOSごとに異なるファイルシステムが用いられます。例えば、パソコンでいえばWindowsではNTFSやFAT（FAT32、exFAT）が使用され、MacOSXではHFS+が使用されます。パソコンだけでなく、スマートフォンでもファイルシステムはあります。

スマホやその他のデバイス・媒体にあるファイルシステム

iPhoneであればapple社独自のApple File System（APFS）、GalaxyやAquosフォンのAndroidOSであればFAT32とExFATに対応しています。また、デジタルカメラのメモリカードやUSBメモリの多くはFATを使用しています。さらに、CDやDVDにもファイルシステムが適用されており、ISO9660やUDFなどの規格があります。

OSが対応していないファイルシステムの場合、そのファイルシステムにアクセスすることができません。例えば、MacOSXで使用していたHFS+のHDDをWindowsのパソコンに接続してもデータを読むことはできません。このように、異なるOS間で記録メディアを使ってデータをやり取りする際には、両方のOSに対応しているファイルシステムを使用する必要があります。

ファイルシステムの情報が何らかの理由で破損すると、データ部分が正常であっても、その媒体に保存されたデータを読み出すことができなくなります。場合によってはデータ自体も破損していたり、何かしらの損傷をしている可能性もありますが、そのような場合でも、弊社ではデータの復旧が可能です。

関連情報

ファイルシステムの役割

ファイルシステムは、このように物理的に分割されたハードディスク上に論理的なストレージ構造を提供します。具体的には、以下のような機能を担います：

  1. データの整理：ファイルシステムは、データをファイルとフォルダ（ディレクトリ）に整理します。これにより、ユーザーやアプリケーションが必要なデータを簡単に見つけることができます。
  2. アクセス管理：ファイルシステムは、ファイルやフォルダに対するアクセス権を管理し、セキュリティを提供します。
  3. データの整合性：ジャーナリングなどの技術を使用して、システムのクラッシュや電源の問題が発生した場合でもデータの整合性を保つことができます。
  4. 空き領域の管理：ファイルシステムはディスク上の空きスペースを追跡し、新しいファイルの保存や既存ファイルの拡張に使用できるスペースを効率的に割り当てます。

ハードディスクとセクタ

ハードディスクは、磁気ディスクを使用してデータを保存する記憶装置です。ハードディスクは、多数の円盤（プラッター）から構成されており、それぞれの表面にはデータを読み書きするための磁気ヘッドがあります。データはプラッターの表面に磁気的に記録されます。

セクタは、ハードディスク上のデータの物理的な保存単位です。ハードディスクは多数のトラックに分割され、トラックはさらにセクタに分割されます。通常、1セクタは512セクタまたは4Kセクタ（より新しいハードディスクでビッグセクタとして一般的になっている）のデータを保持します。

セクタサイズは、ディスクドライブにおけるデータの最小ストレージ単位です。これはハードディスクドライブ（HDD）、ソリッドステートドライブ（SSD）、その他の記憶装置に共通する概念で、ディスク上に情報が書き込まれる際の基本的なブロックサイズを指します。

セクタサイズの種類

  1. 512バイトセクタ: これは伝統的なセクタサイズで、長年にわたり標準とされてきました。しかし、データ容量の増大に伴い、このサイズでは効率が低下する場合があります。
  2. 4K（4096バイト）セクタ: 現代のディスクでは一般的に使用されるセクタサイズで、これは「アドバンスドフォーマット」とも呼ばれます。4Kセクタは、データのエラー訂正とストレージの効率を向上させるために設計されています。
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2009年12月にOEM顧客向けおよびブランド製品として4Kセクタフォーマットのハードドライブの出荷を開始した最初の会社はSeagate社です。この変更は、IDEMA（国際ディスクドライブ機器材料協会）によって促進された業界全体の合意の一環として行われ、4Kバイトセクタの標準化を目指しました。2011年1月までに、この新しいセクタ標準は、新しく導入されたドライブプラットフォーム全体でのデスクトップおよびノートブック製品において、業界標準となりました。

セクタサイズの重要性

セクタサイズはストレージデバイスのパフォーマンスに直接的な影響を与えます。大きなセクタサイズは、より大きなデータブロックを一度に処理できるため、データ転送の効率が向上します。これは、大量のデータを扱うアプリケーションにおいて特に有利です。一方、小さいファイルが多い使用環境では、大きなセクタサイズによってディスクスペースの無駄が生じる可能性があります。

セクタサイズとOSの対応

オペレーティングシステム（OS）は、使用するセクタサイズに応じて異なる対応を示します。新しいOSは一般的に4Kセクタをネイティブにサポートしており、より効率的なデータ管理と高速なアクセスを実現します。古いシステムでは、新しいセクタサイズのフルサポートが欠けていることが多く、互換性やパフォーマンスの問題が生じることがあります。

セクタサイズの選択は、使用するストレージデバイスの種類、オペレーティングシステム、そしてデータの使用パターンに基づいて慎重に行う必要があります。最適なセクタサイズの選択は、システム全体の効率とパフォーマンスを大きく左右するため、デバイスの仕様と互換性を十分に理解することが重要です。

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512E（512バイトエミュレーション）は、4KB物理セクタを使用しながら512バイトセクタのインターフェースをエミュレートする技術です。エミュレーションによってこのセクタサイズは、新しいストレージデバイスの効率と容量を向上させるために設計されているため512Eと表記されますが、古いソフトウェアやOSとの互換性も保ちます。512Eセクタは、主に新しいハードドライブで見られ、OSやファイルシステムはこれを透過的に扱うことが多いです。

セクタサイズの種類・OS別の対応

512セクタはすべてのプラットフォームに対応していますが、OSのバージョンによってサポート状況が異なりますので以下にまとめます。

オペレーティングシステムセクタサイズの対応状況
Windows XP512バイト（非対応512E、4Kセクタ）
Windows Vista/7512E対応（条件付き）
Windows 8/10512E対応、4Kセクタ対応
Windows Server 2008512E対応（条件付き）
Windows Server 2012/2016/2019512Eネイティブ対応、4Kセクタ対応
macOS512Eネイティブ対応、4Kセクタ対応
Linux (カーネル 2.6.31以降)512Eネイティブ対応、4Kセクタ対応

このテーブルから、新しいWindowsバージョン（8以降）や最新のWindows Server、macOS、およびLinuxでは、4Kネイティブセクタもサポートされていることが分かります。これにより、これらのオペレーティングシステムは高容量の最新ドライブでの効率的なデータ処理が可能です。一方、Windows XPやWindows Vista/7、Windows Server 2008は4Kネイティブセクタには対応していないため、これらのシステムで最新のハードドライブを最大限に活用することはできません。

注意

4KセクタのHDDでは、パーティションが物理セクタの境界に適切に配置されていることが重要です。不適切なアラインメントは、読み書きの効率を低下させる可能性があります。特にWindows XPなどの古いオペレーティングシステムや古いPC、TV・DVDレコーダーでは、使用することができないことがあります。また、RAIDを構成していると512セクタHDDと4KセクタHDDが混在することでRAID構成ができないことがあります。

まとめ

ハードディスクがそろそろ寿命なのではないか？と交換しようと思った差異には現在使用しているセクタサイズをご確認の上ご購入ください。512E（Advanced Format Technology）という技術を用いたHDDもありますので、家電量販店などで店員さんに聞くなどしてご購入をなさることをおすすめします。

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