はじめに (対象読者・この記事でわかること)

この記事は、サーバーの運用管理者、開発者、あるいはLinux/macOS環境でコマンドラインを扱う全ての方を対象としています。特に、ディスクI/Oのテスト、ファイル転送のベンチマーク、あるいは特定のファイルサイズが必要な開発・検証環境を構築する際に、手早く1GBのようなサイズのダミーファイルを作成したいと考えている方にとって役立つ内容です。

この記事を読むことで、Unix系OS（Linux/macOS）で1GBのダミーファイルを効率的に作成する主要なコマンド「dd」と「fallocate」の使い方を習得できます。それぞれのコマンドのメリット・デメリット、具体的な使用例、さらにはMacユーザー向けの代替手段までを網羅的に理解し、状況に応じて最適な方法を選択できるようになります。

前提知識

この記事を読み進める上で、以下の知識があるとスムーズです。 * LinuxまたはmacOSの基本的なコマンド操作（ls, cd, pwdなど） * ターミナルまたはコマンドラインの基本的な利用経験

なぜダミーファイルが必要なのか？その用途と背景

システム開発やインフラ構築の現場では、特定のサイズのダミーファイルが必要になる場面が意外と多く存在します。単に空のファイルでは意味がなく、ある程度の容量を持ったファイルが求められるのはなぜでしょうか？ここでは、ダミーファイルの主な用途と背景について解説します。

  1. ディスク容量テスト・ベンチマーク: 新しいVPSやサーバーを構築した際、ディスクのI/O性能や実際の使用可能容量を確認するために、大きなダミーファイルを書き込んでテストすることがあります。特に、SSDとHDDでの速度差や、異なるファイルシステムでのパフォーマンス比較に有効です。

  2. ファイル転送速度テスト: ネットワーク経由でファイルを転送する際、その帯域幅や実効速度を測定するために、大きなダミーファイルを使用します。例えば、NFSやSMBなどの共有ストレージへのアクセス速度、クラウドストレージへのアップロード速度などを評価する際に重宝します。

  3. 特定のファイルサイズが求められる開発・検証環境: アプリケーションによっては、特定のサイズのファイルが存在することを前提としたテストシナリオがあります。例えば、ファイルのアップロード処理のテスト、大容量ファイルに対するアプリケーションのメモリ消費量や応答時間の測定など、本番環境に近い条件を再現するためにダミーファイルが役立ちます。

  4. ストレージの空き容量枯渇シミュレーション: システムがディスクフルになった際に、アプリケーションやOSがどのように振る舞うかを確認するために、意図的にダミーファイルでディスク容量を消費させることがあります。これにより、予期せぬ障害発生時の挙動を事前に検証し、対策を講じることが可能になります。

このように、ダミーファイルはシステムの安定性、性能、信頼性を高めるための重要なツールとして活用されています。

1GBダミーファイル作成コマンド徹底解説：ddとfallocate

ここでは、1GBのダミーファイルを作成するための具体的なコマンドを、主要な2つの方法とMacユーザー向けの代替手段を含めて詳しく解説します。

ddコマンドでダミーファイルを作成する

ddコマンドは、「dataset definition」または「disk dump」に由来すると言われる、非常に強力で汎用性の高いコマンドです。指定した入力元から指定した出力先へ、ブロック単位でデータをコピーします。ダミーファイルの作成では、主に/dev/zero（常にゼロバイトを出力する特殊なデバイスファイル）を入力元として利用します。

基本的な構文と例:

Bash

dd if=/dev/zero of=dummyfile_dd.bin bs=1M count=1024
  • if=/dev/zero: 入力ファイル（input file）として/dev/zeroを指定します。これにより、出力ファイルはすべてゼロで埋められます。
  • of=dummyfile_dd.bin: 出力ファイル（output file）の名前を指定します。この例ではdummyfile_dd.binという名前で作成されます。
  • bs=1M: ブロックサイズ（block size）を1メガバイト（1MB）に指定します。
  • count=1024: コピーするブロックの数（count）を1024に指定します。

このコマンドを実行すると、「1MB × 1024ブロック = 1024MB = 1GB」のdummyfile_dd.binが作成されます。

ddコマンドのメリット: * 高い汎用性: ほとんどのUnix系OS（Linux、macOS、BSDなど）で利用できます。 * データ書き込み: 実際にファイルシステムにデータを書き込むため、ディスクI/Oのテストに最適です。 * 柔軟な入力源: /dev/random（乱数）や既存のファイルを入力源にすることも可能です。

ddコマンドのデメリット: * 処理速度: 実際にデータをディスクに書き込むため、特に大容量のファイルを作成する際には時間がかかります。 * ディスクI/Oへの負荷: 書き込み処理が頻繁に行われるため、ディスクに負荷がかかります。

実行時間の例: 手元の環境でtimeコマンドを使って計測すると、数秒から数十秒かかることがあります。（環境によって大きく変動します）

Bash

time dd if=/dev/zero of=dummyfile_dd.bin bs=1M count=1024 status=progress

status=progressを追加すると、進捗状況が表示されます。

fallocateコマンドでダミーファイルを作成する

fallocateコマンドは、Linuxカーネル2.6.23以降で導入されたシステムコールfallocate()を利用して、ファイルを「先行確保（pre-allocate）」するためのコマンドです。指定したサイズのディスク領域をファイルに割り当てますが、実際にデータを書き込むわけではありません。これにより、非常に高速に大容量のファイルを作成できます。

基本的な構文と例:

Bash

fallocate -l 1G dummyfile_fallocate.bin
  • -l 1G: ファイルのサイズ（length）を1ギガバイト（1G）に指定します。1Mや1Tなどの単位も使用可能です。
  • dummyfile_fallocate.bin: 作成するファイル名を指定します。

fallocateコマンドのメリット: * 圧倒的な高速性: データを書き込まないため、ddコマンドと比較して桁違いに速くファイルを確保できます。 * ディスクI/Oの最小化: ディスクへの物理的な書き込みが最小限で済むため、システムへの負荷が低いです。

fallocateコマンドのデメリット: * 対応OSの限定: 主にLinux（特にExt4などのファイルシステム）で利用可能です。macOSや他のUnix系OSでは直接利用できません。 * スパースファイル: 実際にはデータが書き込まれていない「スパースファイル（疎なファイル）」として扱われることがあります。後述する「スパースファイルとは？」で詳しく説明します。

実行時間の例: timeコマンドで計測すると、ミリ秒単位で完了することがほとんどです。

Bash

time fallocate -l 1G dummyfile_fallocate.bin

macOSでの代替手段：truncateコマンド

macOSではfallocateコマンドが標準で提供されていません。代わりにtruncateコマンドを使用することで、同様に高速なダミーファイル作成が可能です。truncateもfallocateと同様に、ファイルサイズを変更するだけで、実際にデータを書き込むわけではありません（スパースファイルとして扱われる可能性があります）。

基本的な構文と例:

Bash

truncate -s 1G dummyfile_truncate.bin
  • -s 1G: ファイルのサイズ（size）を1ギガバイト（1G）に指定します。1Mや1Tなどの単位も使用可能です。

スパースファイルとは？

fallocateやtruncateで作成したファイルは、しばしば「スパースファイル（疎なファイル）」と呼ばれる特殊な形式になります。スパースファイルとは、ファイル内に連続するゼロのブロックがある場合、そのゼロの領域をディスク上には実際に書き込まずに、「ここからここまでゼロのブロックがある」という情報だけを記録することで、ディスク使用量を節約するファイルのことです。

  • ls -lhコマンドで表示されるファイルサイズは、ファイルシステムが「見せる」論理的なサイズ（例: 1.0G）です。
  • しかし、du -hコマンドで表示されるディスク使用量は、実際にディスクが占めている物理的なサイズ（例: 0）を示します。
Bash

# fallocateで作成後
$ ls -lh dummyfile_fallocate.bin
-rw-r--r-- 1 user group 1.0G Jul 26 10:00 dummyfile_fallocate.bin

$ du -h dummyfile_fallocate.bin
0   dummyfile_fallocate.bin

（du -hの出力が0になるのは、ファイルシステムやduのバージョン、あるいはファイルが完全にゼロで埋められたスパースファイルであるためです。厳密にはわずかなメタデータ領域は消費します。）

この特性を理解していないと、「1GBのファイルを作ったはずなのに、ディスクの空き容量が減っていない！」と混乱することがあります。ディスク容量テストを行う際は、ddコマンドで実際にデータを書き込む方が実態に近い結果を得られます。

ハマりやすいポイントとエラー解決

ケース1：fallocateが利用できない場合

Linux以外のOS（特にmacOS）や古いLinuxディストリビューション、あるいは非対応のファイルシステム（例: NFS）でfallocateを実行しようとすると、以下のようなエラーが出ることがあります。

fallocate: dummyfile.bin: fallocate failed: Operation not supported

ケース2：ddで誤ってファイルを上書きしてしまったら？

ddコマンドは非常に強力ですが、誤って使用するとシステムファイルを破壊する可能性があります。特にof（出力ファイル）のパスを間違えると、重要なファイルを上書きしてしまう恐れがあります。

Bash

# ！！！絶対に実行しないでください！！！
dd if=/dev/zero of=/dev/sda bs=1M count=1 # ハードディスク全体をゼロで上書きする恐れ

ケース3：fallocateで作成したファイルのサイズがduとlsで異なるのはなぜ？

上記で説明した「スパースファイル」の特性を理解していないと、ls -lhでは1GBと表示されているのに、du -hでは0バイトと表示されることに疑問を感じるでしょう。

解決策

ケース1の解決策：fallocateが利用できない場合

  • Linuxの場合: 利用しているファイルシステムがfallocateに対応しているか確認してください。多くの場合、Ext4やXFSなどのモダンなファイルシステムではサポートされていますが、一部古いファイルシステムやネットワークファイルシステムでは非対応の場合があります。
  • macOSの場合: fallocateの代わりにtruncate -s 1G dummyfile.binを使用してください。
  • 汎用的な方法: ddコマンドはほぼ全てのUnix系OSで利用できるため、fallocateが使えない環境ではddに切り替えるのが確実です。ただし、速度は犠牲になります。

ケース2の解決策：ddで誤ってファイルを上書きしてしまったら？

  • 常にofパスを確認: ddコマンドを実行する前に、ofで指定する出力ファイルのパスが正しいか、上書きしても問題ないファイルであるかを何度も確認する癖をつけましょう。
  • バックアップ: 重要な操作を行う前には必ずバックアップを取りましょう。
  • bsとcountを小さくしてテスト: 不安な場合は、bsとcountを非常に小さくして一度テスト実行し、意図した動作をするか確認するのも有効です。

ケース3の解決策：fallocateで作成したファイルのサイズがduとlsで異なるのはなぜ？

  • スパースファイルの理解: この現象はスパースファイルの特性によるものです。ls -lhは論理的なサイズを、du -hは物理的なディスク使用量を表示していることを理解しましょう。
  • 実測にはdd: 実際のディスクI/Oパフォーマンスや、ディスクの空き容量を厳密にテストしたい場合は、dd if=/dev/zeroのように実際にデータを書き込む方法を選択することをおすすめします。fallocateはあくまで「論理的なファイルサイズを高速に確保する」用途に適しています。

まとめ

本記事では、Linux/macOS環境で1GBのダミーファイルを作成するための主要なコマンドであるddとfallocate、そしてmacOSでの代替手段truncateについて解説しました。

  • ddコマンド: 汎用性が高く、実際にデータを書き込むためディスクI/Oテストに適しています。しかし、処理には時間がかかります。
  • fallocateコマンド: Linux環境でのみ利用可能ですが、データを書き込まずに領域を確保するため、圧倒的な高速性が特徴です。ただし、スパースファイルとして扱われる点に注意が必要です。
  • truncateコマンド: macOSでのfallocateの代替として利用でき、同様に高速なファイル作成が可能です。

この記事を通して、それぞれのコマンドの特性と利用シーンを理解し、目的（例えば、高速なファイル作成、厳密なディスクI/Oテストなど）に応じて最適なダミーファイル作成方法を選択できるようになります。

今後は、これらのダミーファイルを使ったより実践的なディスクベンチマークの方法や、シェルスクリプトでの自動化についても記事にする予定です。

参考資料