Какво е APFS (файловата система на Apple за macOS)?

APFS (файлова система на Apple) е собствена система за организиране и структуриране на данни в система за съхранение. APFS, който Apple първоначално пусна с macOS High Sierra, заменя 30-годишната HFS+ система, използвана преди на Mac.

HFS+ и HFS (по-ранна версия на йерархичната файлова система) са създадени в дните на флопи дисковете, основната среда за съхранение на Mac обратно, когато въртенето на твърди дискове беше скъпа опция, предлагана от трети партии.

Apple флиртува със замяната на HFS+ през годините. В крайна сметка APFS, който вече е включен в iOS, tvOS и watchOS станаха файловата система по подразбиране за Mac, работещи с macOS High Sierra и по-късно.

Оптимизиран за модерна технология за съхранение

HFS+ беше внедрен, когато 800 KB дискети бяха крал. Текущите Mac не използват дискети и въртящи се твърди дискове

започват да изглеждат също толкова архаични. Тъй като Apple набляга на флаш-базирано съхранение във всички свои продукти, файлова система, оптимизирана за работа ротационните носители и присъщата латентност в чакането на диска да се завърти вече не правят много смисъл.

Проектиран от Apple APFS от самото начало SSD и други базирани на флаш системи за съхранение. Въпреки че APFS е оптимизиран за SSD съхранение, той работи добре с модерни твърди дискове.

Устойчивост на бъдещето

APFS поддържа 64-битов номер на inode. Inode е уникален идентификатор, който идентифицира обект на файловата система - файл или папка. С 64-битов inode, APFS може да побере приблизително 9 квинтилона обекта на файлова система, надхвърлящи старата граница от 2,1 милиарда.

Девет квинтилона е голямо число и с право може да се чудите какво устройство за съхранение ще има достатъчно място, за да побере толкова много предмети. Отговорът изисква надникване в тенденциите за съхранение. Помислете за това: Apple вече започна да премества технологията за съхранение на ниво предприятие към продукти на потребителско ниво, като например Mac и способността му да използва многостепенно съхранение. Това беше видяно за първи път в задвижвания за синтез, които преместват данни между високопроизводителен SSD и по-бавен, но много по-голям твърд диск. Често достъпните данни се съхраняват на бързия SSD, докато файловете, които се използват по-рядко, се съхраняват на твърдия диск.

С macOS Apple разшири тази концепция, като добави Базирано на iCloud хранилище към сместа. Позволяването на потребителите да съхраняват филми и телевизионни предавания, които вече са гледали в iCloud, освобождава локално хранилище. Въпреки че този пример не изисква унифицирана система за номериране на inode за всички дискове, използвани от тази многостепенна система за съхранение, той показва обща посока Apple се движи, за да обедини множество технологии за съхранение, които най-добре отговарят на нуждите на потребителя и ОС да ги вижда като един файл пространство.

Характеристики на APFS

APFS има редица функции, които го отличават от по-старите файлови системи.

• Клонинги: Клонинги позволяват почти мигновени копия на файлове, без да се използва допълнително пространство. Вместо да копират файл малко по малко от едно място на друго, клонингите вместо това препращат към оригиналния файл, споделяйки блоковете данни, които са идентични между двата файла. Направете промени в един файл и само блокът от данни, който е променен, се записва в новия клонинг, докато оригиналът и клонингът продължават да споделят непроменени блокове от данни. Това не само прави копирането и записването на файлове изключително бързо, но също така спестява нуждите от място за съхранение.
• Моментни снимки: APFS може да създаде моментна снимка на обема, която представлява момент във времето. Моментните снимки улесняват ефективното архивиране и ви позволяват да се върнете към това как са били нещата в определен момент от време. Моментните снимки са указатели само за четене към оригиналния том и неговите данни. Нова моментна снимка не заема реално пространство, освен количеството пространство, необходимо за съхраняване на показалец към оригиналния том. С течение на времето и промените се правят в оригиналния обем, моментната снимка се актуализира само с настъпилите промени.
• Криптиране: APFS поддържа силно пълно криптиране на диск, използвайки режими AES-XTS или AES-CBC. И файловете, и метаданните са криптирани. Поддържаните методи за криптиране включват:
  Изчистване (без криптиране)
• Един ключ
• Многоключов, с ключове за всеки файл както за данни, така и за метаданни
• Споделяне на пространство: Споделянето на пространство слага край на предварителното дефиниране на размерите на дяловете. Вместо това всички томове споделяйте основното свободно пространство на устройство. Споделянето на пространство позволява на множество томове на устройство да растат и да се свиват динамично, ако е необходимо, без необходимост от преразпределяне.
• Копиране при запис: Тази схема за защита на данните позволява споделянето на структури от данни, стига да не се правят промени. След като бъде поискана промяна (запис), се прави ново уникално копие, като се гарантира, че оригиналът е оставен непокътнат. Едва след като записът приключи, информацията за файла се актуализира, за да сочи към най-новите данни.
• Atomic Safe-Save: Това е подобно на идеята за копиране при запис, но се отнася за всяка файлова операция, като преименуване или преместване на файл или директория. Използвайки преименуване като пример, файлът, който предстои да бъде преименуван, се копира с новите данни (името на файла). Едва когато процесът на копиране приключи, файловата система се актуализира, за да сочи към новите данни. Това гарантира, че ако по някаква причина — като прекъсване на захранването или процесор хълцане — записът не е завършен, оригиналният файл остава непокътнат.
• Редки файлове: Този по-ефективен начин за разпределяне на файлово пространство позволява файловото пространство да нараства само когато е необходимо. В неразредните файлови системи файловото пространство трябва да бъде запазено предварително, дори когато няма данни, готови за съхранение.