Apple File System, или APFS
Это — новая файловая система компании Apple для всех устройств, от Apple Watch до Mac Pro. Она кажется технически совершенной, но на практике есть явные недостатки.
В мире компьютеров не все быстро устаревает. Созданные когда-то файловые системы вполне хорошо работают по 30 и более лет — в качестве примера можно привести HFS+, которая долгое время использовалась «яблочной» компанией. Система основана на выпушенной еще в 1985 году Hierarchical File System (иерархическая файловая система) — к той эпохе, когда еще никто не имел представления о таких вещах, как SSD, умные часы или исчисляемые терабайтами массивы данных в домашних сетях. При этом файловая система является центральным компонентом каждого компьютера. Она обеспечивает упорядоченное хранение файлов и отвечает за сохранение, чтение, запись и удаление данных. Для пользователей и программ файловая система предоставляет удобочитаемую структуру и отображает сохраненные данные по физическим адресам. Это происходит с помощью номеров блоков, каналов и секторов.
В марте 2016 года компания Apple запустила новую файловую систему APFS (Apple File System) с автоматическим переключением iPhone и iPad с версией iOS 10.3. В сентябре 2017-го прошло обновление Мас до macOS 10.13. В целом переход был ровным, обычные пользователи практически ничего и не заметили. А жаль, ведь с технической точки зрения APFS — настоящая находка.
Оптимизация для SSD. В отличие от NTFS, которая используется в Windows, APFS учитывает особенности флеш-памяти: система как можно более равномерно распределяет свои процессы записи по существующим блокам, чтобы максимально снизить нагрузку на SSD. Также встроена поддержка TRIM, APFS показывает низкий уровень задержки и исключительное сокращение непроизводительных издержек памяти.
64-битная файловая система. 64 бита — это актуальный стандарт для архитектуры аппаратного обеспечения и операционной системы. APFS также использует 64-битную адресацию, что позволяет увеличить объем, сохранность файлов и уменьшить размер блоков.
Встроенное шифрование. В зависимости от оборудования, APFS может работать в трех различных режимах. Самый небезопасный режим отключает шифрование. На следующем уровне следует симметричное шифрование, при котором все шифруется одним и тем же ключом. Самый безопасный режим — это шифрование с несколькими ключами. При этом каждый файл шифруется с помощью собственного ключа, а метаданные также защищены собственными ключами.
Защита от потери данных
Профессионально используемая файловая система должна обладать механизмами предотвращения потери данных, например, при внезапном отключении питания. Файловая система, такая как NTFS в Windows, использует для этого журнал. Это можно представить себе как некий вид бухгалтерского учета для файлов, так как в журнале фиксируются любые изменения. В случае сбоя файловая система запускается в режиме восстановления и обрабатывает записи в журнале, чтобы снова вернуться к нормальной работе. Таким образом, пользователь снова получает функционирующую систему, но метод этот слишком инертный и требует дополнительного учета всех изменений.
APFS работает по-другому и использует механизм, называемый Сору-on-Write (копирование при записи). Блоки сначала полностью копируются в новое место. Только после этого ссылки на блок обновляются в метаданных. Таким образом, можно быть уверенным в том, что изменения либо полностью приняты, либо совсем не выполнены. Метаданные сами по себе защищают APFS от манипуляций с контрольными суммами.
Гибкость в работе
Зачастую пользователи впервые вступают в контакт с файловой системой, когда становится недостаточно места на жестком диске. Уменьшение, увеличение или перемещение сегментов в классических файловых системах часто может привести к ошибкам — или нужно заранее создать резервную копию, потому что при перестановках происходит потеря данных. У APFS все по-иному: тома можно уменьшать и увеличивать без повторного сегментирования. Например, если два тома находятся на одном SSD на 1 Тбайт, они делят общую емкость в 1 Тбайт. В пределах этой емкости каждый том может занимать все свободное пространство. Если том А занимает 100 Гбайт, а том В — 200 Гбайт, то в их распоряжении остается 700 Гбайт свободного места. Предварительно установленное фиксированное разделение при этом не требуется. Apple называет эту функцию Space Sharing, потому что тома могут разделяться и динамически расти и сокращаться.
APFS также не страдает недостатками, которые свойственны другим файловым системам: часто требуется огромное количество времени, пока файловая система отобразит правильный размер сложной структуры папок. APFS может мгновенно получить информацию об использовании ресурсов памяти благодаря Fast Directory Sizing, потому что система постоянно производит вычисления в фоновом режиме.
Проблемы на практике
Apple продемонстрировала успешный переход на APFS на миллионах устройств — но упорно не избавляется от детских болезней. На компьютерах Mac APFS работает только с SSD. Fusion Drives, то есть микс SSD и жесткого диска, не поддерживает APFS. Программа резервного копирования Time Machine также имеет проблемы с APFS: сделать резервную копию носителя данных APFS возможно, но только на HFS+. Если APFS используется и для хранения резервных копий, то она разбивает эти копии. С обновлением до macOS 10.14 осенью 2018 года Apple намеревается доработать и APFS.
*** |
