これまで2回にわたって解説したファイル・システムですが，今回は，その締めくくりとしてファイル・システムの最下層部分（ハードウエアに近い部分）について解説していきます。
過去の記事の繰り返しになりますが，Linuxのファイル・システムは図1のような階層構造を採っています。VFS（Virtual File System）という抽象化層を用意することで，さまざまなローカル・ファイル・システムに対応しやすくなっているのです。ローカル・ファイル・システムは，「ファイル」の形式のデータを「ブロック」の形式に変換し，それをデバイス・ドライバを通じてハード・ディスクなどの記録装置に記録します。
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| 図1●ファイル・システムの構造 ローカル・ファイル・システムが処理したブロック・データを，ブロック入出力共通層で処理してから，デバイス・ドライバを使ってハード・ディスクに書き込みます。 |
今回解説するのは，ブロック・データをカーネルがどのように扱うかについてです。ファイルをブロック・データに変換する仕組みは，ローカル・ファイル・システムごとに異なります。しかし，変換後のブロック・データについては，データの扱い方に違いはありません。最終的に利用するデバイス・ドライバでも，ファイル・システムを作成可能な「ブロック・デバイス」のものでは，共通の処理をします。この共通部分には，処理効率を高めるさまざまな工夫が施されています。
なお，ブロック・デバイスの対となるデバイスは，データを1バイト単位で入出力する「キャラクタ・デバイス」です。キャラクタ・デバイスはブロック・デバイスと異なり，さまざまな用途に利用されますので，データを処理する共通の仕組みは備えていません。
入出力の際はバッファを経由
ハード・ディスクなどの記録デバイスは，セクターという単位で形成されています。入出力効率を高める目的から，Linuxでは，複数のセクターをまとめたブロックという単位でデータを記録装置とやり取りします。このブロックは，ローカル・ファイル・システムで変換されるブロックと同じ大きさになっています。
しかし，ローカル・ファイル・システムが変換したブロック・データが，そのまますぐに記録デバイスに書き込まれるわけではありません。ブロック・データは，一度，バッファ＊1と呼ばれるメモリー領域に記録されます（図2）。記録デバイスには，このバッファからデバイス・ドライバがブロック・データを取得して書き込みます。
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| 図2●ブロック入出力はバッファを経由する ブロック入出力において，データは一度バッファと呼ばれるメモリー領域を経由します。 |
逆に，記録デバイスからファイルを読み出す場合は，まず，デバイス・ドライバが記録デバイスからブロック・データを読み取って，バッファに書き込みます。そして，バッファのデータをローカル・ファイル・システムが読み出して，それをファイルに変換します。
以前の解説と合わせて，ここまででファイル・システムの基本機能を一通り説明したことになります。確かに，このような仕組みがあれば，ファイル・システムとして機能します。しかし，これだけの実装では，実利用に際して，さまざまな問題が出て来ます。
その一つが，パフォーマンスの問題です。ご存じの通り，ハード・ディスクなどの記憶装置のアクセス速度は，主メモリーのアクセス速度と比べて極端に遅いのです。
一般的なシステムでは，OSそのものやデータなど，コンピュータを使うための情報のほとんどすべてをハード・ディスクに納めています。アプリケーションを実行するときは，そのアプリケーション自体のバイナリ・データをハード・ディスクから読み出しますし，利用するデータも同じです。ハード・ディスクへのアクセスは，何か操作を行うたびに起きると言っても過言ではありません。
処理効率を高めるには，先ほど示した主メモリーとハード・ディスクのアクセス速度の差を小さくしたり，差が大きくならないような工夫をする必要があります。Linuxのファイル・システムにも，さまざまな工夫が凝らしてあります。
