Apple文件系统

Apple 文件系统
开发者苹果公司
全称Apple File System
发布2017年3月27日（iOS），2017年9月25日（macOS） (iOS 10.3, macOS 10.13)
分区标识7C3457EF-0000-11AA-AA11-00306543ECAC (GPT)
结构
目录内容B树[1]
限制
最大文件尺寸8 EiB[2]
最大文件数量263
文件名字符集以UTF-8编码的Unicode 9.0 [3]
功能
日期记录访问、属性修改、内容修改、创建
日期范围1970年1月1日 – 2554年7月21日
日期分辨率1 纳秒[2]
文件系统权限UNIX权限，NFSv4 ，存取控制串列
透明压缩部分 (decmpfs)[4]
透明加密是
寫入時複製是
操作系统支持macOS、iOS、tvOS和watchOS

Apple文件系统（英語：Apple File System，简称APFS）是一个适用于macOS、iOS、tvOS和watchOS的文件系统，目前由苹果公司开发和部署。[5][6][7]它的目的是解决Mac OS扩展的HFS+文件系统的核心问题。[8]APFS针对闪存和固态存储设备进行优化，具有寫入時複製等设计特点，使用I/O合并改进性能。[9][10]

特点

Apple 文件系统使用64位inode号码，并允许使用更安全的存储。与HFS+类似，为了提供更好的空间管理与性能，APFS的代码使用TRIM命令。由于APFS采用全新的数据计算方式，设备的读写速度与可用空间可能会因此提升。[11]

寫入時複製

寫入時複製可以使文件系统快速、高效地在同个卷宗上复制文件，且不须占用额外存储空间。对数据的修改将写入其他位置，未修改的块则继续共享使用。对文件的更改将使用差分編碼保存，减少文档修订和复制所需的存储空间。[7]

快照

APFS支持创建特定时间点、文件系统只读实例的快照。[7]

加密

APFS将实现文件和敏感元数据的磁盘加密。它对一个容器中的每个卷支持下列加密模型：

  • 不加密
  • 单密钥加密
  • 多密钥加密，每个文件使用单独的密钥加密，元数据再使用另一个密钥加密。[7]

数据完整性

APFS利用现代硬件固件中强大的校验和和错误纠正的优势。为确保数据完整性，APFS 对元数据采用校验和技术，但未同时对用户数据采用。[12]

崩溃防护

APFS被设计为可以免受崩溃带来的数据损失。它使用“写入全新的元数据记录、指向新的记录、释放旧的记录”的逻辑，而非直接覆盖现有的记录。这能避免更新期间崩溃而导致的记录损坏，也能防止重复写入两次更改（HFS+日志文件系统需要将更改先写入日志，再写入目录文件）。[13]

限制与不足

第一代APFS不为用户数据提供校验和，但通过基于元数据的校验和检查来确保数据完整。[14]另外，它并不利用易失性存储器可比特寻址这一特性，也不支持压缩。[15]

与HFS+不同的是，在macOS High Sierra测试版本之前，APFS不进行Unicode正规化，[16]无法支持大多数非英语语言。[17][18]

操作系统支持

macOS

APFS于macOS Sierra中提供，但存在一些限制：

  • 使用macOS Sierra格式化所得到的磁盘可能并不会与未来版本的macOS兼容，并也可能不与macOS的最终版本兼容。
  • APFS的可用选项有“区分大小写”，“加密”，“区分大小写，加密”。
  • 关于Time Machine：macOS Catalina (10.15) 及先前版本不能备份到 APFS 格式的磁盘[19]，而在macOS Big Sur（11）中支持备份至APFS格式的硬盘[20]。
  • macOS 10.14 前的系統不兼容Fusion Drive。
  • 在macOS的磁盘工具中，可通过“菜单-编辑-转换为APFS”无损把HFS+分区转换为APFS分区，但不能无损把APFS分区转换回HFS+分区。

在macOS Sierra中可使用diskutil命令行工具将分区格式化为APFS。APFS 在 macOS High Sierra（10.13）之後將成為預設的檔案格式。

iOS、tvOS与watchOS

所有兼容的设备升级到iOS 10.3、tvOS 10.2和watchOS 3.2，会将HFS+文件系统转换为APFS。[21]有测试表明APFS不支持32位的设备，例如iPhone 5[22]。

第三方工具

Paragon软件公司（英语：Paragon_Software_Group）公司发布了一个遵循四句版BSD许可证的软件开发工具包，提供对APFS驱动器的只读访问支持[23]。由Joachim Metz独立开发的实现APFS驱动器只读访问的开源实现libfsapfs按GNU宽通用公共许可证第三版发布，并已打包到Debian、Fedora Linux、Rocky Linux、Red Hat Enterprise Linux和Ubuntu等Linux发行版的软件仓库。[24][25][26]上述两个工具是命令行工具，不提供通常的文件系统驱动程序接口。Linux上有一个名为apfs-fuse的用户空间文件系统驱动程序，能提供APFS驱动器的只读访问支持。[27]还有名为“APFS for Linux”的项目正努力将APFS支持集成到Linux内核。[28]

Paragon软件公司推出的商业软件APFS for Windows对Windows 7到Windows 11及Windows Server 2008 R2到Windows Server 2022的所有版本提供APFS卷的读写支持，但不支持格式化或验证APFS卷，也不能读取受Apple T2安全芯片保护的加密APFS卷。[29]

参见

参考资料

  1. ^ Hansen, K.H.; Toolan, F. Decoding the APFS file system. Digital Investigation. 2017-09-21, 22: 107–132. ISSN 1742-2876. doi:10.1016/j.diin.2017.07.003. 
  2. ^ 2.0 2.1 Volume Format Comparison. Apple Developer. [2018-05-25]. （原始内容存档于2017-09-05） （英语）. 
  3. ^ Apple File System Guide / Frequently Asked Questions. [2018-05-25]. （原始内容存档于2017-08-29）. 
  4. ^ Bertin, René. Compression and APFS. Github. [2019-02-02]. （原始内容存档于2020-10-21）. 
  5. ^ Apple is upgrading millions of iOS devices to a new modern file system today. The Verge. 2017-03-27 [2017-04-02]. （原始内容存档于2017-03-27）. 
  6. ^ Roger Fingas. 'Apple File System' will scale from Apple Watch to Macs, replace HFS+. Apple Insider. June 13, 2016 [2016-06-23]. （原始内容存档于2016-07-23）. 
  7. ^ 7.0 7.1 7.2 7.3 Hutchinson, Lee. Digging into APFS, Apple's new file system. Ars Technica UK. 13 June 2016 [15 June 2016]. （原始内容存档于2017-07-23）. 
  8. ^ 进步与缺憾 资深开发者讲解苹果新文件系统. 威锋网. [2016-06-29]. （原始内容存档于2019-12-04）. 
  9. ^ Weintraub, Seth. Apple File System (APFS) announced for 2017, scales ‘from Apple Watch to Mac Pro’ and focuses on encryption. 9to5Mac. 2016-06-13 [2017-04-02]. （原始内容存档于2017-03-28）. 
  10. ^ New file system spotted in macOS Sierra [Updated]. Ars Technica. [2017-04-02]. （原始内容存档于2017-03-28） （美国英语）. 
  11. ^ Updating your iPhone will give you one major benefit. JOE.co.uk. [2017-06-09]. （原始内容存档于2017-05-20） （英语）. 
  12. ^ Adam Leventhal. APFS in Detail: Data Integrity. June 19, 2016 [2016-06-23]. （原始内容存档于2016-06-21）. 
  13. ^ APFS in Detail: Data Integrity. dtrace.org. [2017-06-09]. （原始内容存档于2016-06-21）. 
  14. ^ A ZFS developer’s analysis of the good and bad in Apple’s new APFS file system. Ars Technica. [2017-01-28]. （原始内容存档于2017-06-19） （美国英语）. 
  15. ^ Harris, Robin. Why Apple's APFS won't last 30 years | ZDNet. ZDNet. [2017-01-28]. （原始内容存档于2017-04-06） （英语）. 
  16. ^ Tsai, Michael J. APFS's "Bag of Bytes' Filenames. mjtsai.com. [2017-06-09]. （原始内容存档于2021-01-24） （英语）. 
  17. ^ hoakley. APFS is currently unusable with most non-English languages. The Eclectic Light Company. 2017-04-06 [2017-06-09]. （原始内容存档于2017-06-08）. 
  18. ^ Inc., Apple. What's new in Apple File System - WWDC 2017 - Videos - Apple Developer. Apple Developer. [2017-08-03]. （原始内容存档于2021-05-07） （美国英语）. 
  19. ^ 在 Mac 上可以与时间机器配合使用的磁盘类型. Apple Support. [2020-07-15]. （原始内容存档于2020-07-15） （中文（中国大陆））. 
  20. ^ APFS changes affect Time Machine in macOS Big Sur, encrypted drives in iOS 14. AppleInsider. [2020-07-15]. （原始内容存档于2021-01-22） （英语）. 
  21. ^ Clover, Juli. Apple Releases iOS 10.3 With Find My AirPods, APFS, App Store Review Tweaks and More. [2017-04-02]. （原始内容存档于2017-03-27）. 
  22. ^ Andrle, Tomas, TestIOSAPFSCheck: Trying to programmatically detect if filesystem is APFS, 2017-06-02 [2017-06-09] [永久失效連結]
  23. ^ Paragon Software Group Releases Free Paragon APFS SDK Community Edition for Software Developers, OEMs, Forensic Experts. Paragon Software Group. [2024-03-21]. （原始内容存档于2024-03-21）.  GitHub （页面存档备份，存于互联网档案馆）
  24. ^ libyal/libfsapfs. GitHub. 7 November 2019 [2024-03-21]. （原始内容存档于2024-05-05）. Library and tools to access the Apple File System (APFS) 
  25. ^ apfs-fuse - Fedora Packages. packages.fedoraproject.org. [2022-10-20]. （原始内容存档于2024-05-15）. 
  26. ^ apfs-fuse-20200928-1.el9.x86_64.rpm. rhel.pkgs.org. [失效連結]
  27. ^ Ross, Alistair. How to mount macOS APFS disk volumes in Linux. The Ultimate Linux Newbie Guide. 23 February 2019 [2024-03-21]. （原始内容存档于2024-03-21）.  (Github （页面存档备份，存于互联网档案馆）)
  28. ^ linux-apfs/linux-apfs-rw: APFS module for linux, with experimental write support. GitHub. APFS for Linux. 4 Feb 2022 [2024-03-21]. （原始内容存档于2024-05-05）. 
  29. ^ APFS for Windows | Paragon Software. Paragon Software Group. [29 January 2024]. （原始内容存档于2024-05-20）. 

外部链接

  • Apple File System Guide （页面存档备份，存于互联网档案馆）（在Apple Developer上）（英文）
  • APFS in Detail: Overview （页面存档备份，存于互联网档案馆）（英文）
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加密（英语：Filesystem-level encryption）
类型
  • 集群
    • 全局（英语：Global file system）
    • 网格（英语：Grid File System）
    • 自我认证（英语：Self-certifying File System）
  • 闪存
  • 日志
  • 日志结构（英语：Log-structured file system）
  • 对象
  • 面向记录（英语：Record-oriented filesystem）
  • 语义（英语：Semantic file system）
  • 隐写（英语：Steganographic file system）
  • 合成（英语：Synthetic file system）
  • 版本（英语：Versioning file system）
特性
访问控制（英语：Computer access control）
接口