Windows Confidential: The File System Paradox

[アーティクル]
08/25/2016

Windows 秘話ファイルシステムのパラドックス

Raymond Chen

ハードドライブを見てみると、ブートドライブのルートディレクトリに数多くのオペレーティングシステムファイルがあることを確認できるでしょう。そういったファイルを詳しく見てみると、今月のコラムのテーマに気付くかもしれません。boot.ini、NTLDR、および NTDETECT.COM は重要なブートファイルで、hiberfil.sys は休止状態ファイルです。このようなファイルはすべて、オペレーティングシステムを起動する (hiberfil.sys については、休止状態から再開する) 重要な最初の段階で必要となるもので、ブートドライブのルートに配置されている必要があります。これをどこか別の場所に移動させることができないのはなぜでしょうか。

同僚の Adrian Oney が次のように説明してくれました。ディスクからブートファイルを読み取るには、ファイルシステムドライバが必要ですが、ファイルシステムドライバはディスク上にあるので、ファイルシステムドライバを読み込むまではブートファイルを読み取れません。ああ、お手上げです。

この悪循環は、重要なブートファイルに組み込まれた小さなファイルシステムドライバによって断つことができます。この小さいドライバでは、ルートディレクトリのファイルを見つけて、メモリに読み込むということだけを行います。システムファイルが読み込まれると、オペレーティングシステムが起動され、この時点で、本物のファイルシステムドライバが処理を引き継いで、サブディレクトリのようにもっと手の込んだ場所のファイルを検索することができます。

休止状態でも同様のパターンになります。オペレーティングシステムを休止状態にするということは、メモリの内容すべてが休止状態ファイルにダンプされることを意味します。また、休止状態から再開するときには、そのファイルの内容をメモリに戻し、何も起こらなかったようなふりをします。ここでも、ニワトリが先か卵が先か、という因果関係のわからない別の問題があります。休止状態ファイルを読み込むには、ファイルシステムドライバが必要です。しかし、ファイルシステムドライバは休止状態ファイルの中にあります。休止状態ファイルをブートドライブのルートディレクトリに格納していれば、代わりに小さいファイルシステムドライバを使用することができます。

初期のバージョンの MS-DOS® を使用したことのあるユーザーであれば、オペレーティングシステムのブートファイルの場所に関する制約についてはご存知でしょう。すてきな SYS コマンドにより、何の変哲もないフロッピーディスクが起動可能な魔法のフロッピーディスクになりました。ただし、初期のバージョンの MS-DOS では、ブートセクタがブートファイルを検出できるようにするには、ブートファイルがフロッピーディスクの特定の場所に格納されている必要がありました。そのため、既にデータが入っているフロッピーディスク上で SYS コマンドを実行すると、この切り替えが適切に行われない可能性がありました。より新しいバージョンの MS-DOS では、ブートローダーを改善することでそういった要件が緩和されました。しかし改善されたバージョンでも、システムファイルは、まだルートディレクトリに配置される必要があります。

あるユーザーから「休止状態ファイルをサブディレクトリに移動させてもいいですか。」という問い合わせを受けました。結局のところ、どうしてファイルの配置場所が重要なのでしょうか。ファイルの ACL は、ファイルがどこにあったとしても同じです。しかし、このような問い合わせをしてきたユーザーは、ブートドライブではないドライブに休止状態ファイルを配置したいと思っていましたが、それはできないと言われてきました。しかし、彼らは、この制約の理由を本当に理解せずに、回避策を試したのです。その回避策とは、次のようなものでした。ブートファイルをサブティレクトリに移動できるという仮定の下、ディレクトリを作成して、そのディレクトリを実際に休止状態ファイルを配置する場所を指し示す接合ポイントにしました。そして、休止状態ファイルの移動作業は完了としました。

もちろん、小さなファイルシステムドライバはマウントポイントを認識することはできません。というのも、マウントポイントはディスク管理サービスと対話するためのもので、システムの起動中、コンピュータでは、まだオペレーティングシステムさえも読み込まれておらず、ましてドライブ文字をマッピングして ARC パスに戻す方法を認識できる一部の手の込んだ高度なサービスなどを読み込めているはずもないのです。そして、もしディスク管理サービスを実行することができたとしても、他のハードドライブのデバイスドライバを見つけて、対応するファイルシステムドライバを読み込む必要があります。

休止状態ファイルを DFS 接合ポイントに配置する方法についての問い合わせがあるのは時間の問題です。

Raymond Chen は自分の Web サイト「The Old New Thing」および同じタイトルの書籍 (Addison-Wesley、2007 年) で、Windows の歴史と Win32 プログラミングについて扱っています。Web 2.0 では Raymond または Chenster と名乗っています。

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