OS・ファイル管理・仮想記憶をつなげて理解する

OSは、CPU、メモリ、記憶装置、入出力装置などのコンピュータ資源を管理し、利用者やアプリケーションへ使いやすい形で提供するシステムソフトウェアです。

代表的な機能には、ユーザー管理、ファイル管理、入出力管理、プロセスやタスクの管理、記憶管理などがあります。

アプリケーションがハードウェアを直接ばらばらに制御するのではなく、OSが共通のインタフェースを提供することで、資源を効率よく安全に利用しやすくなります。

Windows、macOS、Linux、ChromeOS、iOS、Androidなど、用途や機器に応じてさまざまなOSがあります。異なるOS間では、ファイル形式や文字コード、ファイル名規則などの違いが問題になる場合があります。

ユーザー管理では、アカウントの作成・削除、認証情報、ユーザーごとの権限などを管理します。必要以上の権限を与えないことは、セキュリティ面でも重要です。

資源管理では、CPU時間、メモリ、記憶領域など、複数の処理が共有する資源を適切に割り当てます。

入出力管理では、装置ごとの違いを吸収しながら、アプリケーションから利用できる仕組みを提供します。装置から処理完了などをCPUへ知らせる割込みもFEでは重要な関連概念です。

これらの管理機能は独立しているように見えて、実際には連携します。例えばファイルを開くときには、ユーザーのアクセス権、ファイルシステム、記憶装置への入出力が同時に関係します。

ファイルシステムでは、ファイルをディレクトリの階層構造で整理します。階層の最上位をルートディレクトリ、現在作業している位置をカレントディレクトリと呼びます。

絶対パスはルートなど決められた起点から目的のファイルまでを表します。相対パスはカレントディレクトリなど現在位置を基準に表します。

アクセス権を設定すると、読み取り、書込み、実行などの操作をユーザーやグループごとに制限できます。

ファイル拡張子はファイル形式を識別する手掛かりとして利用されますが、拡張子だけを変更してもファイル内部の形式そのものが変換されるわけではありません。

バックアップは、誤操作、装置故障、マルウェアなどによって元データを失った場合に備え、別の場所へデータを保存しておく仕組みです。

世代管理では、最新のバックアップだけを上書きするのではなく、複数時点のバックアップを残します。破損や誤削除に気付くまで時間が掛かった場合でも、より前の正常な世代へ戻せる可能性が高まります。

フルバックアップは対象全体を保存します。差分バックアップは直近のフルバックアップ以降の変更分、増分バックアップは直前のバックアップ以降の変更分を保存する考え方です。

バックアップは、同じ装置内に複製するだけでは装置故障や災害へ十分備えられない場合があります。目的に応じて保存先、保持世代、復旧手順まで設計する必要があります。