持続性（コンピュータサイエンス）

コンピュータサイエンスにおいて、永続性とは、それを作成したプロセスよりも長く存続する（持続する）システムの状態の特性を指します。これは実際には、状態をデータとしてコンピュータデータストレージに保存することで実現されます。プログラムはストレージデバイスとの間でデータを転送する必要があり、ネイティブプログラミング言語のデータ構造からストレージデバイスのデータ構造へのマッピングを提供する必要があります。 ^{[1] [2]}

たとえば、画像編集プログラムやワードプロセッサは、ドキュメントをファイルに保存することで状態の永続性を実現します。

永続性は、プログラムの実行環境の固有のプロパティとして実装されている場合、「直交」または「透過的」であると言われます。直交永続性環境では、その環境で実行されているプログラムが状態を取得または保存するために特別なアクションを実行する必要はありません。

非直交永続性では、プログラム内の特定の命令を使用してデータをストレージに書き込んだり、ストレージから読み取ったりする必要があるため、persistを他動詞として使用します。完了すると、プログラムはデータを永続化します。

直交永続環境の利点は、プログラムがより単純になり、エラーが発生しにくくなることです。^{[引用が必要]}

「持続的」という用語は、直交持続性の意味でアトキンソンとモリソン^[1]によって初めて導入されました。彼らは、プログラムによって実行される命令的なアクションとは区別して、データの特性としての持続性を強調するために、動詞ではなく形容詞を使用しました。他動詞「persist」（プログラムによって実行されるアクションを説明）の使用は、逆形成です。

直交永続性は、休止状態用のオペレーティング システムや、状態保存用の VMwareやVirtualBoxなどのプラットフォーム仮想化システムで広く採用されています。

PS-algol、Napier88 、Fibonacci、pJamaなどの研究プロトタイプ言語は、プログラマーにとっての利点とともに概念をうまく実証しました。

システム イメージを使用するのが最も単純な永続化戦略です。ノートブックの休止状態は、マシン上で実行されているプログラムによるアクションを必要としないため、システム イメージを使用した直交永続化の例です。システム イメージを使用した非直交永続化の例としては、ドキュメント全体をファイルに保存するための特定の命令を実行する単純なテキスト編集プログラムがあります。

欠点: システム状態全体を保持するのに十分な RAM が必要です。最後のイメージが保存された後にシステムに加えられた状態変更は、システム障害またはシャットダウンの場合に失われます。すべての変更に対してイメージを保存するのは、ほとんどのシステムでは時間がかかりすぎるため、重要なシステムではイメージが単一の永続化技術として使用されません。

ジャーナルの使用は、2 番目に簡単な永続化テクニックです。ジャーナリングとは、各イベントがシステムに適用される前に、イベントをログに保存するプロセスです。このようなログはジャーナルと呼ばれます。

起動時にジャーナルが読み取られ、各イベントがシステムに再適用されるため、システム障害やシャットダウンが発生した場合でもデータの損失を回避できます。

たとえば、画像編集プログラムにおけるユーザー コマンドの「元に戻す/やり直し」履歴全体がファイルに書き込まれると、編集された画像の状態を任意の時点で復元できるジャーナルが構成されます。

ジャーナルは、ジャーナリング ファイル システム、一般的なシステム、およびデータベース管理システムによって使用され、「トランザクション ログ」または「REDO ログ」とも呼ばれます。

欠点: ジャーナルだけを使用する場合、すべてのシステム イベントの履歴全体 (潜在的に大きい) をシステムの起動ごとに再適用する必要があります。その結果、ジャーナルは他の永続化技術と組み合わせて使用​​されることがよくあります。

この手法は、最後の書き込み以降に変更された (ダーティな) システム状態の部分のみをストレージに書き込むものです。たとえば、高度なドキュメント編集アプリケーションでは、ダーティ書き込みを使用して、最後の保存以降に実際に変更されたドキュメントの部分のみを保存します。

欠点:この手法では、プログラム内で状態の変化をインターセプトする必要があります。これは、特定のストレージ API 呼び出しを要求することによって非透過的な方法で実現されるか、自動プログラム変換によって透過的な方法で実現されます。その結果、コードはネイティブ コードよりも遅くなり、デバッグがより複雑になります。

プログラムが状態を永続化しやすくするソフトウェア レイヤーは、一般的に永続化レイヤーと呼ばれます。ほとんどの永続化レイヤーは、永続化を直接実現するのではなく、基盤となるデータベース管理システムを使用します。

システム普及とは、前述のシステムイメージとトランザクションジャーナルを組み合わせて、それぞれの限界を克服する技術です。

欠点:一般的なシステムには、システム全体の状態を保持するのに 十分なRAMが必要です。

DBMS は、上記のダーティ ライトとトランザクション ジャーナリング技術を組み合わせて使用​​します。永続性だけでなく、クエリ、監査、アクセス制御などの他のサービスも提供します。

永続的オペレーティングシステムとは、クラッシュや予期しないシャットダウンの後でも永続的に機能する オペレーティングシステムです。この機能を採用しているオペレーティングシステムには、次のようなものがあります。

• キーコス
• KeyKOSの後継であるEROS
• EROSの後継機、コヨトス
• シングルレベルの店舗を備えたMultics
• ファントム
• IBM システム/38
• IBM i
• グラスホッパーOS [1]
• ルアOS
• ターパピー-6.0.5

• 永続データ
• 永続的なデータ構造
• 永続的な識別子
• 永続的なメモリ
• コピーオンライト
• CRUD
• Java データ オブジェクト
• Java 永続性 API
• システムの普及
• 直交性
• サービスデータオブジェクト
• スナップショット（コンピュータストレージ）