Was ist APFS (Apples Dateisystem für macOS)?

APFS (Apple-Dateisystem) ist ein proprietäres System zum Organisieren und Strukturieren von Daten auf einem Speichersystem. APFS, die Apple ursprünglich mit veröffentlicht hat Mac OS High Sierra, ersetzt das 30 Jahre alte HFS+-System, das zuvor auf Macs verwendet wurde.

HFS+ und HFS (eine frühere Version des Hierarchical File Systems) wurden zu Zeiten der Disketten, der Primäres Speichermedium für den Mac zurück beim Drehen von Festplatten waren eine teure Option, die von Dritten angeboten wurde Parteien.

Apple hat im Laufe der Jahre damit geflirtet, HFS+ zu ersetzen. Irgendwann APFS, das bereits im Lieferumfang enthalten ist iOS, tvOS und watchOS wurden zum Standarddateisystem für Macs mit macOS High Sierra und höher.

Optimiert für moderne Speichertechnologie

HFS+ wurde implementiert, als 800 KB Disketten waren König. Aktuelle Macs verwenden keine Disketten und

drehende Festplatten fangen an, genauso archaisch zu wirken. Da Apple in all seinen Produkten den Schwerpunkt auf Flash-basierten Speicher legt, ist ein Dateisystem für die Arbeit optimiert Rotationsmedien und die inhärente Latenz beim Warten darauf, dass sich eine Festplatte dreht, machen nicht mehr viel aus Sinn.

Von Apple entwickeltes APFS von Anfang an für SSD und andere Flash-basierte Speichersysteme. Obwohl APFS für Solid-State-Storage optimiert ist, schneidet es mit modernen Festplatten gut ab.

Zukunftssicher

APFS unterstützt eine 64-Bit-Inode-Nummer. Der Inode ist ein eindeutiger Bezeichner, der ein Dateisystemobjekt identifiziert – eine Datei oder einen Ordner. Mit einem 64-Bit-Inode kann das APFS ungefähr 9 Trillionen Dateisystemobjekte aufnehmen, die die alte Grenze von 2,1 Milliarden überschreiten.

Neun Trillionen sind eine große Zahl, und Sie können sich zu Recht fragen, welches Speichergerät genügend Platz für so viele Objekte bietet. Die Antwort erfordert einen Blick in die Speichertrends. Bedenken Sie Folgendes: Apple hat bereits damit begonnen, Speichertechnologie auf Unternehmensebene auf Produkte auf Verbraucherebene zu übertragen, wie den Mac und seine Fähigkeit, mehrstufigen Speicher zu verwenden. Dies wurde zum ersten Mal gesehen in Fusionsantriebe, die Daten zwischen einer Hochleistungs-SSD und einer langsameren, aber viel größeren Festplatte verschieben. Daten, auf die häufig zugegriffen wird, werden auf der schnellen SSD gespeichert, während weniger häufig verwendete Dateien auf der Festplatte gespeichert werden.

Mit macOS hat Apple dieses Konzept erweitert um iCloud-basierter Speicher zur Mischung. Benutzern zu erlauben, Filme und Fernsehsendungen zu speichern, die sie bereits in iCloud gesehen haben, gibt lokalen Speicher frei. Dieses Beispiel erfordert zwar kein einheitliches Inode-Nummerierungssystem für alle von diesem mehrstufigen Speichersystem verwendeten Festplatten, zeigt jedoch eine allgemeine Richtung, in die Apple geht, um mehrere Speichertechnologien zusammenzuführen, die den Anforderungen des Benutzers am besten entsprechen, und sie vom Betriebssystem als eine einzige Datei betrachten zu lassen Platz.

APFS-Funktionen

APFS hat eine Reihe von Funktionen, die es von älteren Dateisystemen unterscheiden.

• Klone: Klone ermöglichen fast sofortige Dateikopien, ohne zusätzlichen Speicherplatz zu verbrauchen. Anstatt eine Datei Stück für Stück von einem Ort an einen anderen zu kopieren, verweisen Klone stattdessen auf die Originaldatei und teilen sich die Datenblöcke, die zwischen den beiden Dateien identisch sind. Wenn Sie Änderungen an einer Datei vornehmen, wird nur der geänderte Datenblock in den neuen Klon geschrieben, während sowohl das Original als auch der Klon unveränderte Datenblöcke gemeinsam nutzen. Dies macht das Kopieren und Speichern von Dateien nicht nur außergewöhnlich schnell, sondern spart auch Speicherplatz.
• Schnappschüsse: APFS kann einen Volume-Snapshot erstellen, der einen Zeitpunkt darstellt. Snapshots ermöglichen effiziente Backups und ermöglichen es Ihnen, zu einem bestimmten Zeitpunkt zurückzukehren. Snapshots sind schreibgeschützte Zeiger auf das ursprüngliche Volume und seine Daten. Ein neuer Snapshot nimmt keinen echten Platz ein, außer dem Platz, der zum Speichern eines Zeigers auf das ursprüngliche Volume benötigt wird. Wenn die Zeit vergeht und Änderungen am ursprünglichen Volume vorgenommen werden, wird der Snapshot nur mit den vorgenommenen Änderungen aktualisiert.
• Verschlüsselung: APFS unterstützt eine starke Festplattenverschlüsselung im AES-XTS- oder AES-CBC-Modus. Sowohl Dateien als auch Metadaten werden verschlüsselt. Zu den unterstützten Verschlüsselungsmethoden gehören:
  Klar (keine Verschlüsselung)
• Einzeltaste
• Mehrfachschlüssel, mit Schlüsseln pro Datei für Daten und Metadaten
• Speicherplatz teilen: Space Sharing macht Schluss mit der Vorgabe von Partitionsgrößen. Stattdessen alle Bände den zugrunde liegenden freien Speicherplatz auf einem Laufwerk freigeben. Durch die gemeinsame Nutzung von Speicherplatz können mehrere Volumes auf einem Laufwerk je nach Bedarf dynamisch wachsen und verkleinern, ohne dass eine Neupartitionierung erforderlich ist.
• Copy-On-Write: Dieses Datenschutzschema ermöglicht die gemeinsame Nutzung von Datenstrukturen, solange keine Änderung vorgenommen wird. Sobald eine Änderung angefordert (Schreiben) wird, wird eine neue eindeutige Kopie erstellt, um sicherzustellen, dass das Original intakt bleibt. Erst nachdem der Schreibvorgang abgeschlossen ist, werden die Dateiinformationen aktualisiert, um auf die neuesten Daten zu verweisen.
• Atomsafe-Save: Dies ähnelt der Idee von Copy-on-Write, gilt aber für alle Dateioperationen, wie das Umbenennen oder Verschieben einer Datei oder eines Verzeichnisses. Am Beispiel von rename wird die Datei, die umbenannt werden soll, mit den neuen Daten (dem Dateinamen) kopiert. Erst wenn der Kopiervorgang abgeschlossen ist, wird das Dateisystem aktualisiert, um auf die neuen Daten zu verweisen. Dadurch wird sichergestellt, dass aus irgendeinem Grund – wie z. B. Stromausfall oder Zentralprozessor Schluckauf – der Schreibvorgang ist nicht abgeschlossen, die Originaldatei bleibt intakt.
• Sparse-Dateien: Durch diese effizientere Art der Zuweisung von Dateispeicherplatz kann der Dateispeicherplatz nur bei Bedarf vergrößert werden. In Dateisystemen ohne Sparse muss der Dateibereich im Voraus reserviert werden, auch wenn keine Daten zum Speichern bereit sind.