Что такое APFS (файловая система Apple для macOS)?

APFS (файловая система Apple) это запатентованная система для организации и структурирования данных в системе хранения. APFS, который Apple первоначально выпустила с macOS High Sierra заменяет систему HFS + 30-летней давности, которая ранее использовалась на компьютерах Mac.

HFS + и HFS (более ранняя версия иерархической файловой системы) были созданы во времена гибких дисков, основной носитель информации для Mac назад, когда вращающиеся жесткие диски были дорогим вариантом, предлагаемым третьими стороны.

Apple заигрывала с заменой HFS + на протяжении многих лет. В конце концов, APFS, который уже включен в iOS, tvOS и watchOS стали файловой системой по умолчанию для компьютеров Mac под управлением macOS High Sierra и более поздних версий.

Оптимизирован для современных технологий хранения

HFS + был реализован, когда 800 КБ дискеты

были королем. Современные Mac не используют дискеты и крутящиеся жесткие диски начинают казаться столь же архаичными. Поскольку Apple делает упор на флэш-накопители во всех своих продуктах, файловая система оптимизирована для работы с вращающийся носитель и присущая задержка в ожидании вращения диска больше не делают много смысл.

APFS, разработанная Apple с самого начала для SSD и другие системы хранения на основе флеш-памяти. Несмотря на то, что APFS оптимизирован для твердотельных накопителей, он хорошо работает с современными жесткими дисками.

С перспективой на будущее

APFS поддерживает 64-битный номер inode. Inode - это уникальный идентификатор, который идентифицирует объект файловой системы - файл или папку. С 64-битным индексным дескриптором APFS может вместить примерно 9 квинтиллионов объектов файловой системы, превысив старый предел в 2,1 миллиарда.

Девять квинтиллионов - это большое число, и вы можете справедливо задаться вопросом, на каком запоминающем устройстве будет достаточно места для хранения такого количества объектов. Ответ требует взглянуть на тенденции хранения. Подумайте об этом: Apple уже начала переносить технологию хранения данных корпоративного уровня в продукты потребительского уровня, такие как Mac и его способность использовать многоуровневое хранилище. Впервые это было замечено в термоядерные двигатели, которые перемещают данные между высокопроизводительным SSD и более медленным, но гораздо большим жестким диском. Часто используемые данные хранятся на быстром SSD, а файлы, которые используются реже, хранятся на жестком диске.

В macOS Apple расширила эту концепцию, добавив хранилище на основе iCloud к смеси. Разрешение пользователям хранить фильмы и телешоу, которые они уже смотрели, в iCloud освобождает локальное хранилище. Хотя в этом примере не требуется унифицированная система нумерации inode для всех дисков, используемых этой многоуровневой системой хранения, он показывает общий Apple движется к объединению нескольких технологий хранения, которые наилучшим образом соответствуют потребностям пользователя, и чтобы ОС воспринимала их как единый файл. Космос.

Возможности APFS

APFS имеет ряд функций, которые отличают его от старых файловых систем.

• Клоны: Клоны позволяют практически мгновенно копировать файлы без использования дополнительного места. Вместо того, чтобы копировать файл по крупицам из одного места в другое, клоны вместо этого ссылаются на исходный файл, разделяя блоки данных, которые идентичны между двумя файлами. Внесите изменения в один файл, и в новый клон будет записан только измененный блок данных, в то время как и оригинал, и клон продолжают совместно использовать неизмененные блоки данных. Это не только делает копирование и сохранение файлов исключительно быстрым, но и позволяет сэкономить место для хранения.
• Снимки: APFS может создать моментальный снимок тома, представляющий момент времени. Моментальные снимки упрощают эффективное резервное копирование и позволяют вернуться к тому, что было в определенный момент времени. Снимки представляют собой доступные только для чтения указатели на исходный том и его данные. Новый снимок не занимает реального места, кроме места, необходимого для хранения указателя на исходный том. Со временем в исходный том вносятся изменения, и в моментальный снимок вносятся только те изменения, которые произошли.
• Шифрование: APFS поддерживает надежное полное шифрование диска с использованием режимов AES-XTS или AES-CBC. И файлы, и метаданные зашифрованы. Поддерживаемые методы шифрования включают:
  Очистить (без шифрования)
• Один ключ
• Многоключевой, с ключами для каждого файла как для данных, так и для метаданных
• Совместное использование пространства: Совместное использование пространства кладет конец предопределению размеров разделов. Вместо этого все тома поделитесь базовым свободным пространством на диске. Совместное использование пространства позволяет нескольким томам на диске динамически увеличиваться и уменьшаться по мере необходимости без необходимости повторного разделения.
• Копирование при записи: Эта схема защиты данных позволяет совместно использовать структуры данных до тех пор, пока не будут внесены изменения. Как только запрашивается изменение (запись), создается новая уникальная копия, гарантирующая, что оригинал останется нетронутым. Только после завершения записи информация о файле обновляется, чтобы указать на самые свежие данные.
• Атомарное безопасное сохранение: Это похоже на идею копирования при записи, но применяется к любой файловой операции, такой как переименование или перемещение файла или каталога. На примере переименования файл, который будет переименован, копируется с новыми данными (именем файла). Только после завершения процесса копирования файловая система обновляется, чтобы указать на новые данные. Это гарантирует, что если по какой-либо причине - например, сбой питания или Процессор hiccup - запись не завершена, исходный файл остается нетронутым.
• Редкие файлы: Этот более эффективный способ распределения файлового пространства позволяет увеличивать файловое пространство только при необходимости. В нерезких файловых системах файловое пространство должно быть зарезервировано заранее, даже если данные не готовы к сохранению.