Was ist APFS (Apples Dateisystem für macOS)?

APFS (Apple File System) ist ein System zum Organisieren und Strukturieren von Daten in einem Speichersystem. Ursprünglich mit macOS Sierra veröffentlichtes APFS ersetzt das 30 Jahre alte HFS +.

HFS + und HFS (eine etwas frühere Version des Hierarchical File System) wurden ursprünglich zu Zeiten der Disketten erstellt, die das primäre Speichermedium für den Mac waren, wenn das Drehen von Festplatten eine teure Option war, die von Dritten angeboten wurde.

In der Vergangenheit hat Apple mit dem Ersatz von HFS + geflirtet, aber APFS, das bereits in iOS, tvOS und watchOS enthalten ist, ist jetzt das Standarddateisystem für macOS High Sierra und höher.

APFS ist für heute und die Speichertechnologie von morgen optimiert

HFS + wurde implementiert, als 800 kb-Disketten König waren. Auf aktuellen Macs werden möglicherweise keine Disketten verwendet, aber rotierende Festplatten erscheinen auf den ersten Blick archaisch. Da Apple bei allen seinen Produkten auf Flash-basierten Speicher Wert legt, macht ein Dateisystem, das für die Verwendung mit Rotationsmedien optimiert ist, und die inhärente Wartezeit beim Warten auf das Herumdrehen einer Diskette keinen Sinn.

APFS wurde von Anfang an für SSD- und andere Flash-basierte Speichersysteme entwickelt. Obwohl APFS für die Funktionsweise von Solid-State-Storage optimiert ist, funktioniert es mit modernen Festplatten gut.

Zukünftiges Proofing

APFS unterstützt eine 64-Bit-Inode-Nummer. Der Inode ist eine eindeutige Kennung, die ein Dateisystemobjekt identifiziert. Ein Dateisystemobjekt kann alles sein. eine Datei, ein Ordner. Mit einem 64-Bit-Inode könnte das APFS ungefähr 9 Billiarden Dateisystemobjekte enthalten, die die alte Grenze von 2,1 Milliarden überschreiten.

Neun Quintillion mag eine ziemlich große Zahl sein, und Sie fragen sich zu Recht, welches Speichergerät genügend Speicherplatz haben wird, um tatsächlich so viele Objekte aufnehmen zu können. Die Antwort erfordert einen Einblick in die Speicherentwicklung. Bedenken Sie Folgendes: Apple hat bereits begonnen, die Speichertechnologie auf Unternehmensebene auf Produkte für den Konsumentenbereich umzustellen, beispielsweise den Mac und die Möglichkeit, Tiered Storage zu verwenden. Dies wurde zum ersten Mal bei Fusion-Laufwerken beobachtet, bei denen Daten zwischen einer Hochleistungs-SSD und einer langsameren, aber viel größeren Festplatte verschoben wurden. Daten, auf die häufig zugegriffen wurde, wurden auf der schnellen SSD gespeichert, während Dateien, die seltener verwendet wurden, auf der Festplatte gespeichert wurden.

Mit macOS erweiterte Apple dieses Konzept, indem der Mischung iCloud-basierter Speicher hinzugefügt wurde. Speichern von Filmen und Fernsehsendungen, die Sie bereits angesehen haben, in iCloud gespeichert, um lokalen Speicherplatz freizugeben. Für dieses letzte Beispiel ist zwar kein einheitliches Inode-Nummerierungssystem für alle von diesem gestuften Speichersystem verwendeten Festplatten erforderlich, es zeigt jedoch eine allgemeine Richtung, in die sich Apple bewegt. um mehrere Speichertechnologien zusammenzubringen, die den Anforderungen des Benutzers am besten entsprechen und vom Betriebssystem als einen einzigen Dateibereich betrachtet werden.

APFS-Funktionen

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

• Klone - Klone erlauben fast augenblickliche Dateikopien ohne zusätzlichen Speicherplatz. Anstatt eine Datei bitweise von einem Ort an einen anderen zu kopieren, referenzieren Klone stattdessen die Originaldatei und teilen sich die Datenblöcke, die zwischen den beiden Dateien identisch sind. Nehmen Sie Änderungen an einer Datei vor, und nur der Datenblock, der geändert wurde, wird in den neuen Klon geschrieben, während sowohl der ursprüngliche als auch der Klon unveränderte Datenblöcke gemeinsam nutzen. Dies macht nicht nur das Kopieren und Speichern von Dateien besonders schnell, sondern spart auch Speicherplatzbedarf.
• Snapshots - APFS kann einen Volume-Snapshot erstellen, der einen Zeitpunkt darstellt. Snapshots können verwendet werden, um effiziente Sicherungen zu ermöglichen und Ihnen zu ermöglichen, zu einem bestimmten Zeitpunkt zurück zu gehen. Snapshots sind schreibgeschützte Zeiger auf den ursprünglichen Datenträger und seine Daten. Ein neuer Schnappschuss beansprucht keinen echten Speicherplatz, außer den Speicherplatz, 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 die starke vollständige Festplattenverschlüsselung im AES-XTS- oder AES-CBC-Modus. Beide Dateien und Metadaten werden verschlüsselt. Unterstützte Verschlüsselungsmethoden sind:
  • Klar (keine Verschlüsselung).
  • Single-Key
  • Mehrfachschlüssel mit Dateischlüssel für Daten und Metadaten.
• Space Sharing - Durch die gemeinsame Nutzung von Speicherplätzen wird die Definition von Partitionsgrößen beendet. Stattdessen teilen alle Volumes den zugrunde liegenden freien Speicherplatz auf einem Laufwerk. Durch die gemeinsame Nutzung des Speicherplatzes können mehrere Volumes auf einem Laufwerk bei Bedarf dynamisch wachsen und schrumpfen, ohne dass eine neue Partitionierung erforderlich ist.
• Copy-On-Write - Mit diesem Datenschutzschema können Datenstrukturen gemeinsam genutzt werden, solange keine Änderungen vorgenommen werden. Sobald eine Änderung angefordert wird (Schreiben), wird eine neue eindeutige Kopie erstellt, um sicherzustellen, dass das Original erhalten bleibt. Erst nachdem der Schreibvorgang abgeschlossen ist, werden die Dateiinformationen so aktualisiert, dass sie auf die neuen Daten verweisen.
• Atomic Safe-Save - Dies ähnelt der Idee des Copy-on-Write-Vorgangs, gilt jedoch für alle Dateioperationen, z. Beispiel Umbenennen: Die umzubenennende Datei wird mit den neuen Daten (Dateiname) kopiert. Erst wenn der Kopiervorgang abgeschlossen ist, wird das Dateisystem so aktualisiert, dass es auf die neuen Daten verweist. Dadurch wird sichergestellt, dass die ursprüngliche Datei erhalten bleibt, wenn der Schreibvorgang aus irgendeinem Grund, beispielsweise aufgrund eines Stromausfalls oder eines CPU-Problems, nicht abgeschlossen ist.
• Sparse Files - Diese effizientere Methode zum Zuweisen von Dateibereich lässt den Dateibereich nur dann vergrößern, wenn er tatsächlich benötigt wird. In nicht spärlichen Dateisystemen muss der Dateibereich vorab reserviert werden, auch wenn keine Daten zum Speichern bereit sind.