Was ist APFS (Apples Dateisystem für macOS)?

APFS wird unter macOS, iOS, watchOS und tvOS verwendet

APFS (Apple File System) ist ein System zum Organisieren und Strukturieren von Daten auf einem Speichersystem. Das ursprünglich mit macOS Sierra veröffentlichte APFS ersetzt das 30 Jahre alte HFS +.

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

In der Vergangenheit hat Apple versucht, HFS + zu ersetzen, aber APFS, das bereits in iOS, tvOS und watchOS enthalten ist, ist jetzt das Standarddateisystem für macOS High Sierra und höher.

APFS ist für die Speichertechnologie von heute und morgen optimiert

HFS + wurde implementiert, als 800-KB-Disketten König waren. Aktuelle Macs verwenden möglicherweise keine Disketten, aber rotierende Festplatten scheinen ebenso archaisch zu sein. Da Apple bei allen Produkten auf Flash-basierten Speicher Wert legt, ist ein Dateisystem, das für die Verwendung mit Rotationsmedien optimiert wurde, und die damit verbundene Latenz beim Warten auf das Herumdrehen einer Festplatte wenig sinnvoll.

APFS wurde von Anfang an für SSDs und andere flashbasierte Speichersysteme entwickelt. Obwohl APFS für die Funktionsweise von Solid-State-Speichern optimiert ist, funktioniert es auch mit modernen Festplatten.

Zukunftssicher

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 Billionen Dateisystemobjekte enthalten, die die alte Grenze von 2,1 Milliarden sprengen.

Neun Trillionen scheinen eine ziemlich große Zahl zu sein, und Sie können sich zu Recht fragen, auf welchem ​​Speichergerät genügend Speicherplatz vorhanden ist, um tatsächlich so viele Objekte aufzunehmen. Die Antwort erfordert einen Blick auf Speichertrends. Bedenken Sie Folgendes: Apple hat bereits damit begonnen, Speichertechnologien auf Unternehmensebene auf Produkte auf Verbraucherebene umzustellen, z. B. den Mac, und die Möglichkeit, mehrstufigen Speicher zu verwenden. Dies wurde erstmals bei Fusion-Laufwerken beobachtet, die Daten zwischen einer Hochleistungs-SSD und einer langsameren, aber viel größeren Festplatte übertragen. Daten, auf die häufig zugegriffen wurde, wurden auf der schnellen SSD gespeichert, während weniger häufig verwendete Dateien auf der Festplatte gespeichert wurden.

Mit macOS erweiterte Apple dieses Konzept, indem es der Mischung iCloud-basierten Speicher hinzufügte. Zulassen, dass Filme und Fernsehsendungen, die Sie bereits gesehen haben, in iCloud gespeichert werden, um lokalen Speicher freizugeben. In diesem letzten Beispiel ist zwar kein einheitliches Inode-Nummerierungssystem für alle von diesem mehrschichtigen Speichersystem verwendeten Festplatten erforderlich, es gibt jedoch einen allgemeinen Hinweis darauf, in welche Richtung sich Apple möglicherweise bewegt. Zusammenführen mehrerer Speichertechnologien, die den Anforderungen des Benutzers am besten entsprechen und vom Betriebssystem als ein einziger Dateibereich angezeigt werden.

APFS-Funktionen

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

  • Klone - Klone ermöglichen das sofortige Kopieren von Dateien, ohne zusätzlichen Speicherplatz zu belegen. Anstatt eine Datei Stück für Stück von einem Ort an einen anderen zu kopieren, verweisen Klone stattdessen auf die Originaldatei und teilen die Datenblöcke, die zwischen den beiden Dateien identisch sind. Nehmen Sie Änderungen an einer Datei vor, und nur der geänderte Datenblock wird in den neuen Klon geschrieben, während sowohl der ursprüngliche als auch der Klon weiterhin unveränderte Datenblöcke gemeinsam nutzen. Dies macht das Kopieren und Speichern von Dateien nicht nur besonders schnell, sondern spart auch Speicherplatz.
  • Snapshots - APFS kann einen Volume-Snapshot erstellen, der einen Zeitpunkt darstellt. Snapshots können verwendet werden, um effiziente Backups zu ermöglichen und um zu einem bestimmten Zeitpunkt zurückzukehren. Snapshots sind schreibgeschützte Zeiger auf das ursprüngliche Volume und seine Daten. Ein neuer Schnappschuss belegt nur den Platz, der zum Speichern eines Zeigers auf das ursprüngliche Volume erforderlich ist. Im Laufe der Zeit und wenn Änderungen am ursprünglichen Volume vorgenommen werden, wird der Snapshot nur mit den vorgenommenen Änderungen aktualisiert.
  • Verschlüsselung - APFS unterstützt die vollständige Festplattenverschlüsselung im AES-XTS- oder AES-CBC-Modus. Sowohl Dateien als auch Metadaten werden verschlüsselt. Unterstützte Verschlüsselungsmethoden sind:
    • Klar (keine Verschlüsselung).
    • Einzelschlüssel.
    • Multischlüssel mit Schlüsseln pro Datei für Daten und Metadaten.
  • Speicherplatzfreigabe - Durch die Speicherplatzfreigabe wird die Festlegung von Partitionsgrößen aufgehoben. Stattdessen teilen sich alle Volumes den zugrunde liegenden freien Speicherplatz auf einem Laufwerk. Durch die gemeinsame Nutzung von Speicherplatz können mehrere Volumes auf einem Laufwerk nach Bedarf dynamisch vergrößert und verkleinert werden, ohne dass eine erneute Partitionierung erforderlich ist.
  • Copy-On-Write - Dieses Datenschutzschema ermöglicht die gemeinsame Nutzung von Datenstrukturen, solange keine Änderungen vorgenommen werden. Sobald eine Änderung angefordert wird (Schreiben), wird eine neue eindeutige Kopie erstellt, um sicherzustellen, dass das Original intakt bleibt. Erst nach Abschluss des Schreibvorgangs werden die Dateiinformationen aktualisiert, um auf die neuen Daten zu verweisen.
  • Atomic Safe-Save - Dies ähnelt der Idee des Copy-on-Write, gilt jedoch für alle Dateivorgänge, z. B. das Umbenennen oder Verschieben einer Datei oder eines Verzeichnisses. Am Beispiel der Umbenennung wird die Datei, die umbenannt werden soll, mit den neuen Daten (dem Dateinamen) kopiert. Erst wenn der Kopiervorgang abgeschlossen ist, wird das Dateisystem so aktualisiert, dass es auf die neuen Daten verweist. Dies stellt sicher, dass die ursprüngliche Datei intakt bleibt, wenn aus irgendeinem Grund, wie z. B. einem Stromausfall oder einem CPU-Problem, der Schreibvorgang nicht abgeschlossen wird.
  • Sparsame Dateien - Durch diese effizientere Art der Zuweisung von Dateibereich kann der Dateibereich nur vergrößert werden, wenn er tatsächlich benötigt wird. In nicht sparsamen Dateisystemen muss der Dateibereich im Voraus reserviert werden, auch wenn keine Daten für die Speicherung bereit sind.