先生と生徒の会話形式で理解しよう

生徒

「Linuxで大きなファイルをコピーしたら、すごく時間がかかってディスクの容量もいっぱいになりました……。もっと効率的にコピーできる方法ってありますか？」

先生

「それはスパースファイルかもしれませんね。cpコマンドの--sparseオプションを使うと、空白部分をムダにコピーせず効率化できますよ。」

生徒

「スパースファイルって何ですか？普通のファイルとどう違うんですか？」

先生

「スパースファイルとは、巨大だけど中身がスカスカのファイルのことです。ファイルサイズをムダに増やさない工夫がされています。詳しく見てみましょう！」

1. スパースファイルとは？

スパースファイル（sparse file）とは、中身の大部分が「ゼロ（空）」で埋められている特殊なファイルです。

たとえば、サイズは1GBあるように見えても、実際に保存されているデータはほんの少しということがあります。Linuxでは、このようなファイルを効率よく扱える仕組みがあります。

こうしたファイルを普通にコピーすると、ゼロの部分も全部コピーしてしまい、時間もディスク容量もムダに使ってしまいます。

2. --sparseオプションの基本

--sparseオプションを使うと、コピー時に空白部分を再現しながらムダな書き込みを省略できます。

つまり、スパースファイルの特性を活かして、コピー先でも「実際に必要な部分」だけをコピーすることができます。

基本的な使い方は以下のとおりです。


cp --sparse=always source.img destination.img

Linuxではddコマンドを使って、スパースファイルを作ることができます。以下のコマンドを使って、ゼロで埋められた空のファイルを作成してみましょう。


dd if=/dev/zero of=sparse_file.img bs=1 count=0 seek=1G

このファイルは1GBと表示されますが、実際のディスク使用量はほとんどありません。


ls -lh sparse_file.img
-rw-r--r-- 1 user user 1.0G ... sparse_file.img


du -h sparse_file.img
0	sparse_file.img

ここで普通にコピーすると、空白も含めてコピーされ、実際のディスク使用量が増えることがあります。


cp sparse_file.img full_copy.img


du -h full_copy.img
1.0G	full_copy.img

しかし、--sparse=alwaysを使えば、スパース性が維持され、コピー先も効率的になります。


cp --sparse=always sparse_file.img sparse_copy.img
du -h sparse_copy.img
0	sparse_copy.img

--sparseには、以下のような指定方法があります。

明確にスパース性を保ちたいときは、--sparse=alwaysをおすすめします。

rsyncもスパースファイルをコピーできますが、--sparseオプションを明示的に指定する必要があります。


rsync --sparse sparse_file.img destination/

しかし、rsyncは設定が複雑で、初学者には少しハードルが高いことも。cp --sparseの方が扱いやすく、ファイルの性質を知る練習にもなります。

スパースファイルは、次のような場面で使われます。

こうしたファイルを頻繁に扱う開発者やシステム管理者にとって、スパースファイルの正しい取り扱いは重要なスキルとなります。

スパースファイルの実態を調べるにはstatコマンドが便利です。


stat sparse_file.img

ここで「Size（見かけ上のサイズ）」と「Blocks（実際に使用しているブロック数）」を比較すると、スパースファイルかどうかが分かります。

Sizeが大きいのに、Blocksが少なければスパースファイルです。