Systém souborů Apple - Apple File System

Apple File System ( APFS ) je proprietární souborový systém vyvinutý a nasazený společností Apple Inc. pro macOS Sierra (10.12.4) a novější, iOS 10.3 a novější, tvOS 10.2 a novější, watchOS 3.2 a novější a všechny verze iPadOS . Klade si za cíl vyřešit základní problémy z HFS + (nazývané také Mac OS Extended), APFS předchůdce v těchto operačních systémech. APFS je optimalizován pro úložiště disku SSD a mimo jiné podporuje šifrování , snímky a zvýšenou integritu dat.

Dějiny

Apple File System bylo oznámeno na Apple ‚s Developers Conference (WWDC) v červnu 2016 jako náhrada za HFS + , který byl v provozu od roku 1998. APFS byl propuštěn pro 64-bitové iOS zařízení, 27. března 2017, s vydáním iOS 10.3 a pro zařízení macOS 25. září 2017 s vydáním macOS 10.13 .

Společnost Apple vydala v září 2018 částečnou specifikaci pro APFS, která podporovala přístup pouze pro čtení k souborovým systémům Apple na nešifrovaných úložných zařízeních jiných než Fusion. Specifikace softwarového šifrování byla zdokumentována později.

Design

Systém souborů lze použít na zařízeních s relativně malým nebo velkým množstvím úložiště. Používá 64bitová čísla inodů a umožňuje bezpečnější úložiště. Kód APFS, stejně jako kód HFS+, používá příkaz TRIM pro lepší správu prostoru a výkon. Vzhledem ke způsobu, jakým APFS vypočítává dostupná data, může dojít ke zvýšení rychlosti čtení a zápisu v systémech iOS a macOS, jakož i prostoru na zařízeních iOS.

Schéma rozdělení

APFS používá schéma oddílu GPT . V rámci schématu GPT je jeden nebo více kontejnerů APFS (GUID typu oddílu je 7C3457EF-0000-11AA-AA11-00306543ECAC ). V každém kontejneru je jeden nebo více svazků APFS, z nichž všechny sdílejí přidělený prostor kontejneru a každý svazek může mít role svazku APFS. macOS Catalina (macOS 10.15) představil skupinu svazků APFS, což jsou skupiny svazků, které Finder zobrazuje jako jeden svazek. Pevné odkazy APFS leží mezi pevnými a měkkými odkazy a mezi svazky.

V macOS Catalina se role systémového svazku (obvykle pojmenovaná „Macintosh HD“) stala pouze pro čtení a v macOS Big Sur (macOS 11) se stala podepsaným systémovým svazkem (SSV) a připojují se pouze snímky svazku. Dat objem role (obvykle s názvem „Macintosh HD - data“) se používá jako překrytí nebo stínu systémové svazku a oba System a datové objemy jsou součástí stejné skupiny disků a zobrazeny jako jeden ve Finderu.

Klony

Klony umožňují operačnímu systému vytvářet efektivní kopie souborů na stejném svazku, aniž by zabíraly další úložný prostor. Změny v klonovaném souboru jsou uloženy jako delta rozsahy , což zmenšuje úložný prostor potřebný pro revize dokumentů a kopie. Neexistuje však žádné rozhraní pro označení dvou kopií stejného souboru jako klonů druhého nebo pro jiné typy deduplikace dat .

Momentky

Svazky APFS podporují snímky pro vytvoření instance systému souborů v určitém čase a pouze pro čtení.

Šifrování

Apple File System nativně podporuje šifrování celého disku a šifrování souborů s následujícími možnostmi:

• žádné šifrování
• šifrování jedním klíčem
• víceklíčové šifrování, kde je každý soubor šifrován samostatným klíčem a metadata jsou šifrována jiným klíčem.

Zvýšen maximální počet souborů

APFS podporuje 64bitová čísla inodů a podporuje více než 9 bilionů souborů (2 ⁶³ ) na jednom svazku.

Integrita dat

Systém souborů Apple používá kontrolní součty k zajištění integrity dat pro metadata.

Ochrana proti nárazu

Systém souborů Apple je navržen tak, aby se vyhnul poškození metadat způsobenému selháním systému . Namísto přepisování existujících záznamů metadat na místo zapisuje zcela nové záznamy, ukazuje na nové a poté uvolňuje staré, což je přístup známý jako redirect-on-write . Tím se zabrání poškození záznamů obsahujících částečná stará a částečná nová data způsobená havárií, ke které dojde během aktualizace. Rovněž se vyhnete nutnosti zapisovat změnu dvakrát, jako se to děje u žurnálovaného souborového systému, kde se změny zapisují nejprve do deníku a poté do katalogového souboru.

Komprese

APFS podporuje transparentní kompresi jednotlivých souborů pomocí Deflate (Zlib), LZVN (libFastCompression) a LZFSE . Všechny tři jsou algoritmy typu Lempel -Ziv. Tato funkce je zděděna z HFS+a je implementována se stejným systémem AppleFSCompression / decmpfs pomocí vidlic prostředků nebo rozšířených atributů. Stejně jako u HFS+je průhlednost poškozena u nástrojů, které nepoužívají rutiny zabalené decmpfs.

Sdílení prostoru

APFS přidává možnost mít více logických jednotek (označovaných jako svazky ) ve stejném kontejneru, kde je pro všechny svazky v tomto kontejneru (blokové zařízení) k dispozici volné místo.

Omezení

Přestože APFS obsahuje oproti svému předchůdci HFS+řadu vylepšení, byla zaznamenána řada omezení.

Omezené kontroly integrity uživatelských dat

APFS neposkytuje kontrolní součty pro uživatelská data. Rovněž nevyužívá výhod energeticky nezávislé paměti s náhodným přístupem adresovatelné na bajty .

Výkon na pevných discích

Výčet souborů a obecně všech metadat inodů je na APFS mnohem pomalejší, pokud je umístěn na pevném disku . Důvodem je, že místo ukládání metadat na pevné místo, jako to dělá HFS+, je APFS ukládá vedle skutečných dat souboru. Tato fragmentace metadat znamená, že se při výpisu souborů provádí více vyhledávání , přijatelné pro disky SSD, ale nikoli pro pevné disky.

Kompatibilita s Time Machine před macOS 11

Na rozdíl od HFS+APFS nepodporuje pevné odkazy na adresáře. Protože verze softwaru pro zálohování Time Machine, která je součástí systému Mac OS X 10.5 (Leopard) až macOS 10.15 (Catalina), spoléhala na pevné odkazy na adresáře, APFS zpočátku nebyla podporovaná volba pro jeho záložní svazky. Toto omezení bylo překonáno počínaje macOS 11 Big Sur , kde APFS je nyní výchozím systémem souborů pro nové zálohy Time Machine ( stále jsou podporovány i existující záložní jednotky formátované HFS+ ). Implementace Time Machine macOS Big Sur ve spojení s jednotkami naformátovanými na APFS umožňuje „rychlejší, kompaktnější a spolehlivější zálohy“, než jaké byly možné u zálohovacích jednotek formátovaných HFS+.

Bezpečnostní problémy

• V březnu 2018 bylo zjištěno, že ovladač APFS ve High Sierra obsahuje chybu, která způsobuje, že heslo pro šifrování disku je zaznamenáno ve formátu prostého textu.
• V lednu 2021 bylo zjištěno, že ovladač APFS v systémech iOS <14.4, macOS <11.2, watchOS <7.3 a tvOS <14.4 obsahuje chybu, která místnímu uživateli umožňuje číst libovolné soubory bez ohledu na jejich oprávnění.

Podpěra, podpora

Operační Systém Mac

Omezená experimentální podpora pro APFS byla poprvé představena v macOS Sierra 10.12.4. Od macOS 10.13 High Sierra jsou všechna zařízení s úložištěm Flash automaticky převedena na APFS. Jak MacOS 10.14 Mojave , Fusion mechaniky a pevné disky jsou také aktualizován na instalaci. Primární uživatelské rozhraní k upgradu nepředstavuje možnost odhlásit se z této konverze a zařízení formátovaná pomocí verze APFS pro High Sierra nebudou v předchozích verzích macOS čitelná. Uživatelé mohou zakázat převod APFS pomocí startosinstallobslužného programu instalačního programu na příkazovém řádku a předáním --converttoapfs NO.

Svazky FileVault nejsou v systému macOS Big Sur 11.2.1 převedeny na APFS. Místo toho macOS formátuje externí jednotky FileVault jako logické svazky CoreStorage formátované pomocí Mac OS Extended (Journaled). Jednotky FileVault lze volitelně šifrovat.

Experimentální verze APFS, s určitými omezeními, je k dispozici v macOS Sierra prostřednictvím nástroje příkazového řádku diskutil. Mezi těmito omezeními neprovádí normalizaci Unicode, zatímco HFS+ ano, což vede k problémům s jinými jazyky než angličtinou. Jednotky formátované pomocí verze APFS od Sierry také nemusí být kompatibilní s budoucími verzemi macOS nebo finální verzí APFS a verzi SFS od APFS nelze použít s Time Machine , svazky FileVault nebo Fusion Drives.

iOS, tvOS a watchOS

iOS 10.3 , tvOS 10,2 a watchos 3.2 převést stávající HFSX souborový systém APFS na kompatibilních zařízeních.

Nástroje třetích stran

Navzdory všudypřítomnosti svazků APFS v dnešních počítačích Mac a zavedení formátu z roku 2016 mají nástroje pro opravy třetích stran i nadále značná omezení v podpoře svazků APFS kvůli zpožděnému vydání úplné dokumentace společnosti Apple. Podle společnosti Alsoft, výrobce programu DiskWarrior, vydání částečné dokumentace formátu APFS společnosti Apple v roce 2018 zpozdilo vytvoření verze programu DiskWarrior, která dokáže bezpečně přestavět disky APFS. Očekává se, že podpora APFS zvýší i konkurenční produkty, včetně TechTool společnosti MicroMat a Drive Genius společnosti Prosoft.

Společnost Paragon Software Group vydala sadu pro vývoj softwaru pod licencí BSD 4 Clause, která podporuje přístup jednotek APFS pouze ke čtení. Nezávislá implementace open source jen pro čtení od Joachima Metze, libfsapfs, je vydávána pod licencí GNU Lesser General Public License v3. Byl zabalen do úložišť softwaru Debianu a Ubuntu . Oba jsou nástroji příkazového řádku, které nevystavují běžné rozhraní ovladače souborového systému. Pro Linux existuje ovladač Filesystem in Userspace (FUSE) s názvem apfs-fuse s přístupem pouze pro čtení. Projekt „APFS pro Linux“ pracuje na integraci podpory APFS do jádra Linuxu.

Viz také

• Porovnání souborových systémů

Reference

externí odkazy

• Apple Developer : Průvodce souborovým systémem Apple
• Apple Developer: Reference systému souborů Apple
• WWDC 2016: Představení APFS softwarovými inženýry společnosti Apple Dominicem Giampaolem a Ericem Tamurou
• Podrobný přehled APFS od nezávislého vývojáře souborového systému Adama Leventhala