Що таке APFS (файлова система Apple для macOS)?

APFS (файлова система Apple) є запатентованою системою для організації та структурування даних у системі зберігання. APFS, яку Apple спочатку випустила разом із macOS High Sierra замінює 30-річну систему HFS+, яка раніше використовувалася на комп’ютерах Mac.

HFS+ і HFS (попередня версія ієрархічної файлової системи) були створені за часів дискет, Основний носій для Mac тому, коли обертання жорстких дисків було дорогим варіантом, запропонованим третім сторони.

Протягом багатьох років Apple загравала із заміною HFS+. Зрештою, APFS, яка вже включена в iOS, tvOS та watchOS стали файловою системою за замовчуванням для комп’ютерів Mac із macOS High Sierra та пізніших.

Оптимізовано для сучасних технологій зберігання

HFS+ було впроваджено, коли 800 КБ дискети були королем. Поточні комп’ютери Mac не використовують дискети, і

обертаються жорсткі диски починають здаватися такими ж архаїчними. Оскільки Apple робить акцент на флеш-пам’яті у всіх своїх продуктах, файлова система, оптимізована для роботи обертання носіїв і притаманна затримка в очікуванні обертання диска більше не роблять багато сенсу.

Розроблена Apple APFS з самого початку SSD та інші флеш-системи зберігання даних. Незважаючи на те, що APFS оптимізована для твердотільних накопичувачів, вона добре працює з сучасними жорсткими дисками.

Майбутнє

APFS підтримує 64-розрядний номер inode. Inode — це унікальний ідентифікатор, який ідентифікує об'єкт файлової системи — файл або папку. Завдяки 64-бітному іноду APFS може вмістити приблизно 9 квінтильйонів об’єктів файлової системи, які перевищують стару межу в 2,1 мільярда.

Дев’ять квінтильйонів – це велике число, і ви можете справедливо задатися питанням, на якому пристрої пам’яті буде достатньо місця, щоб вмістити таку кількість об’єктів. Відповідь вимагає зазирнути в тенденції зберігання. Зверніть увагу на це: Apple вже почала переміщувати технологію зберігання корпоративного рівня на продукти споживчого рівня, такі як Mac і її здатність використовувати багаторівневе сховище. Вперше це було помічено в накопичувачі злиття, які переміщують дані між високопродуктивним SSD і повільнішим, але набагато більшим жорстким диском. Дані, до яких часто звертаються, зберігаються на швидкому SSD, а файли, які використовуються рідше, зберігаються на жорсткому диску.

З macOS Apple розширила цю концепцію, додавши Сховище на базі iCloud до суміші. Дозволяючи користувачам зберігати фільми та телешоу, які вони вже дивилися, в iCloud звільняє локальне сховище. Хоча цей приклад не вимагає єдиної системи нумерації індексів на всіх дисках, які використовуються цією багаторівневою системою зберігання, він показує загальну Напрямок Apple рухається, щоб об’єднати кілька технологій зберігання даних, які найкраще відповідають потребам користувача та дозволяють ОС бачити їх як один файл простір.

Особливості APFS

APFS має ряд функцій, які відрізняють його від старих файлових систем.

• Клони: Клони дозволяє майже миттєво копіювати файли без використання додаткового місця. Замість того, щоб копіювати файл покроково з одного місця в інше, клони посилаються на оригінальний файл, поділяючи блоки даних, які ідентичні між двома файлами. Внесіть зміни в один файл, і лише змінений блок даних буде записаний в новий клон, тоді як оригінал і клон продовжують використовувати незмінні блоки даних. Це не тільки робить копіювання та збереження файлів надзвичайно швидкими, але й заощаджує потреби в пам’яті.
• Знімки: APFS може створити знімок тому, який представляє момент часу. Знімки полегшують ефективне резервне копіювання та дозволяють повернутися до того, як усе було в певний момент часу. Знімки — це покажчики лише для читання на вихідний том і його дані. Новий знімок не займає реального місця, окрім кількості місця, необхідного для зберігання вказівника на вихідний том. Минає час і змінюються вихідний том, знімок оновлюється лише тими змінами, які відбуваються.
• Шифрування: APFS підтримує надійне повне шифрування диска за допомогою режимів AES-XTS або AES-CBC. І файли, і метадані зашифровані. Підтримувані методи шифрування включають:
  Очистити (без шифрування)
• Одноклавішний
• Багатоключові ключі для кожного файлу як для даних, так і для метаданих
• Спільний простір: Спільне використання простору зупиняє попереднє визначення розмірів розділів. Натомість все томів поділитися основним вільним місцем на диску. Спільне використання простору дозволяє кільком томам на диску динамічно збільшуватися та зменшуватися за потреби без необхідності перерозподілу.
• Copy-On-Write: Ця схема захисту даних дозволяє використовувати структури даних до тих пір, поки не буде внесено жодних змін. Після запиту на зміну (запису) створюється нова унікальна копія, гарантуючи, що оригінал залишається недоторканим. Лише після завершення запису інформація про файл оновлюється, щоб вказувати на останні дані.
• Atomic Safe-Save: Це схоже на ідею копіювання під час запису, але застосовується до будь-якої операції з файлом, наприклад, перейменування або переміщення файлу чи каталогу. На прикладі перейменування файл, який збирається перейменувати, копіюється з новими даними (ім’я файлу). Лише до завершення процесу копіювання файлова система оновлюється, щоб вказувати на нові дані. Це гарантує, що з будь-якої причини — наприклад, збій живлення або ЦП hiccup — запис не завершено, вихідний файл залишається недоторканим.
• Розріджені файли: Цей більш ефективний спосіб розподілу файлового простору дозволяє збільшувати простір файлу лише тоді, коли це необхідно. У нерозріджених файлових системах файловий простір має бути зарезервовано заздалегідь, навіть якщо дані не готові до зберігання.