Apple file system apfs

Роль файловой системы Apple

Файловая система Apple (APFS) — собственная файловая система, которая была разработана с учетом новейших требований к шифрованию. APFS используется на всех платформах Apple — iPhone, iPad, iPod touch , Mac, Apple TV и Apple Watch . Она оптимизирована для использования флеш-памяти/SSD и имеет такие функции, как надежное шифрование, копирование при записи с использованием метаданных, совместное использование пространства, клонирование файлов и каталогов, снимки, быстрое определение размера каталогов, атомарные примитивы безопасного сохранения и усовершенствованные принципы файловой системы, а также уникальную технологию копирования при записи, которая использует объединение ввода/вывода для обеспечения максимальной производительности без ущерба для надежности данных.

Совместное использование пространства

APFS выделяет пространство для хранения по запросу. Если один контейнер APFS содержит несколько томов, свободное пространство контейнера используется совместно и может быть выделено любым томам по мере необходимости. Каждый том использует только часть контейнера, поэтому доступное пространство определяется как общий размер контейнера за вычетом пространства, используемого всеми томами контейнера.

Несколько томов

В macOS 10.15 или новее контейнер APFS, используемый для загрузки операционной системы на Mac, должен содержать как минимум пять томов, первые три из которых скрыты от пользователя.

Предзагрузочный том. Содержит данные, необходимые для загрузки каждого системного тома в контейнере.

Том виртуальной памяти. Используется macOS для хранения файла подкачки.

Том восстановления. Содержит операционную систему восстановления.

Системный том. Содержит следующие данные:

все необходимые файлы для загрузки Mac;

все встроенные нативные приложения macOS (эти приложения раньше находились в папке «/Программы», а теперь их можно найти в папке «/Система/Программы»).

Примечание. По умолчанию ни один процесс, даже системный процесс Apple, не имеет права записи в системный том.

Том данных. Содержит изменяемые данные, например:

любые данные в папке пользователя, в том числе фото, музыку, видео и документы;

установленные пользователем приложения, включая AppleScript и Automator;

пользовательские программные среды и демоны, установленные пользователем, организацией или приложениями сторонних разработчиков;

другие папки, которые принадлежат пользователю и доступны ему для записи, например: «/Программы», «/Библиотеки», «/Пользователи», «/Volumes», «/usr/local», «/private», «/var» и «/tmp».

Для каждого дополнительного системного тома создается том данных. Предзагрузочный том, том виртуальной памяти и том восстановления являются общими и не имеют дубликатов.

В macOS 11 для системного тома создается снимок. Операционная система загружается со снимка системного тома, а не просто с изменяемого системного тома, подключенного только для чтения.

В iOS и iPadOS хранилище делится по крайней мере на два тома APFS:

Источник

Файловая система Apple File System (APFS)

64-битные иноды, атомарные транзакции, метки времени в наносекундах, клонирование директорий, встроенное шифрование

На вчерашней презентации WWDC 2016 компания Apple показала новые версии операционных систем macOS (Sierra) 10.12, iOS 10, tvOS 10, watchOS 3, приложение для обучения детей программированию Swift Playgrounds и новые эмодзи.

Казалось бы, ничего интересного. Однако, Apple всё-таки выкатила кое-что фундаментальное. Самая значительная разработка из всего упомянутого на презентации — это файловая система нового поколения Apple File System (APFS) в операционной системе macOS (Sierra) 10.12.

На сайте для разработчиков вскоре после презентации опубликована документация с основными характеристиками и описанием файловой системы, которая повторяет отдельные функции мощной свободной файловой системы ZFS.

Сейчас в компьютерах Apple используется файловая система HFS+, расширенная версия HFS (Hierarchical File System, иерархическая файловая система), созданной более 30 лет назад. Подобно своей предшественнице, HFS+ использует древовидную структуру, называемую B*-дерево, для хранения большей части метаданных. Отсюда и название «иерархическая файловая система».

Официальное представление HFS+ состоялось 19 января 1998 года, вместе с MacOS 8.1. С 2002 года в системе реализовано журналирование для повышения надёжности хранения информации. С версии OS X 10.3 журналирование включено по умолчанию, появилась возможность работать в режиме с учётом регистра имён.

Вплоть до версии OS X 10.7 разработчики продолжали дорабатывать HFS+ и реализовывать на уровне файловой системы новые функции для OS X. Но факт остаётся фактом: HFS изначально разрабатывалась во времена флоппи-дисков и крутящихся винчестеров, когда размеры файлов измерялись в килобайтах или мегабайтах. Сегодня многие работают с накопителями SSD, где хранятся миллионы файлов — гигабайты или терабайты данных. К файловой системе выдвигаются совершенно иные требования. Вместо доработки старого кода компания Apple решила наконец-то написать новую файловую систему с нуля.

Файловая система APFS нового поколения пока находится на стадии developer preview, то есть её не планируется выкатывать в массовое использование в ближайшее время. В данный момент нельзя использовать том APFS как загрузочный диск, его также нельзя применять в системе резервного копирования Time Machine, в Fusion Drive или с шифрованием File Vault. Но можно для обычного незагрузочного тома.

Предстоит ещё долгая доработка и тестирование, но уже потом APFS станет основной файловой системой Apple на десятилетия вперёд.

APFS, в отличие от HFS+, изначально различает регистр символов в названиях файлов и папок, и эту функцию нельзя отключить. Это следует иметь в виду всем, кто решит использовать APFS.

В принципе, Apple рекомендует для начала поэкспериментировать с APFS на внешнем накопителе, на котором не хранится ничего важного. Для этого предлагается использовать утилиту hdiutil.

Основные характеристики

В официальной документации перечислены общие характеристики файловой системы APFS в сравнении с HFS+.

Контейнеры и тома

Контейнер — это основной объект для хранения данных в APFS. Конейнеры обычно полностью совпадают с записями GUID Partition Table (GPT), у них собственная схема защиты от сбоев и распределения дискового пространства. Каждый контейнер содержит один или больше томов или файловых систем, в каждой из которых есть собственное пространство имён, то есть набор файлов и директорий.

APFS напрямую не поддерживает программный RAID, но её можно использовать с томами Apple RAID для поддержки Striping (RAID 0), Mirroring (RAID 1) и Concatenation (JBOD).

64-битные индексные дескрипторы (inode)

64-битные иноды значительно увеличивает пространство имён, по сравнению с 32-битными индентификаторами в HFS+. В 64-битной файловой системе APFS поддерживается более 9 квинтиллионов файлов на каждом томе. Этого должно хватить каждому, как говорил Билл Гейтс.

Наносекундные метки времени

В APFS значительно увеличена точность меток времени (таймстампов). APFS поддерживает установку меток времени с точностью до наносекунды. Для сравнения, в HFS+ метки времени выставлялись с точностью до секунды.

Наносекундные таймстампы очень важны в современных файловых системах, потому что они помогают реализовать атомарности и атомарных транзакций — одного из основных требований ACID к транзакционной системе (например, к СУБД). Атомарность гарантирует, что никакая транзакция не будет зафиксирована в системе частично. Будут либо выполнены все её подоперации, либо не выполнено ни одной.

Защита от сбоев

В APFS реализована инновационная схема метаданных copy-on-write, которую Apple называет «защитой от сбоев» (“Crash Protection”). Она гарантирует, что изменения в файловой системе и записи в журнал остаются в синхронизированном виде, если что-то происходит во время записи — например, пропадает электропитание.

Схема copy-on-write в ZFS

Разреженные файлы (sparse files)

Файл с атрибутом «разреженный» предполагает содержание блоков нулевых байт, не хранимых на накопителе, а подразумеваемых. В HFS+ не было поддержки разреженных файлов.

Расширенные атрибуты

APFS имеет встроенную поддержку расширенных файловых атрибутов, которая в HFS+ реализовалась через файл Attributes, то есть через B-дерево.

Шифрование

Apple заявляет, что шифрование является фундаментальным свойством, которое встроено в APFS на уровне файловой системы. Для каждого тома в контейнере APFS устанавливается одна из моделей шифрования: без шифрования, шифрование с одним ключом, шифрование с несколькими ключами. В последнем случае отдельные ключи применяются для шифрования файлов и метаданных. В зависимости от оборудования, APFS использует режим шифрования AES-XTS или AES-CBC.

Клонирование файлов и директорий

Клонирование — практически мгновенное копирование файла или директории, при котором не требуется дополнительное место для хранения данных. При модификации клона файловая система записывает только изменение данных. Таким образом, новая файловая система может хранить много версий больших файлов, отнимая меньше дискового пространства.

Снапшоты

Снапшоты — открытые только для чтения «слепки» файловой системы в томе. Операционная система может использовать снапшоты для более эффективной процедуры резервного копирования. То есть наконец-то Time Machine будет работать нормально (быстро).

Конечно, по своим возможностям APFS значительно уступает 128-битной файловой системе ZFS, которую поддерживают Linux, FreeBSD и другие свободные ОС, но со стороны Apple это шаг в правильном направлении.

Странно, что в предварительной документации не упомянута функция компрессии, которую HFS+, кстати, поддерживает.

Apple долго пыталась перенести ZFS на систему OS X, по этому поводу велась активная дискуссия в списках рассылки ZFS, были опубликованы предварительные снапшоты для следующей версии OS X. Позже была сделана реализация OpenZFS для OS X (O3X) и MacZFX.

Файловая система ZFS распространяется с открытым исходным кодом, и Apple вполне могла позаимствовать некоторые идеи для файловой системы APFS. Реализация open source для APFS пока не готова, компания Apple планирует опубликовать задокументировать и опубликовать формат APFS в 2017 году.

На конференции WWDC сегодня вечером состоится первая формальная сессия, где разработчикам более подробно продемонстрируют новые возможности APFS.

Источник

File system formats available in Disk Utility on Mac

Disk Utility on Mac supports several file system formats:

Apple File System (APFS): The file system used by macOS 10.13 or later.

Mac OS Extended: The file system used by macOS 10.12 or earlier.

MS-DOS (FAT) and ExFAT: File systems that are compatible with Windows.

Apple File System (APFS)

Apple File System (APFS), the default file system for Mac computers using macOS 10.13 or later, features strong encryption, space sharing, snapshots, fast directory sizing, and improved file system fundamentals. While APFS is optimized for the Flash/SSD storage used in recent Mac computers, it can also be used with older systems with traditional hard disk drives (HDD) and external, direct-attached storage. macOS 10.13 or later supports APFS for both bootable and data volumes.

APFS allocates disk space within a container (partition) on demand. When a single APFS container has multiple volumes, the container’s free space is shared and is automatically allocated to any of the individual volumes as needed. If desired, you can specify reserve and quota sizes for each volume. Each volume uses only part of the overall container, so the available space is the total size of the container, minus the size of all the volumes in the container.

Choose one of the following APFS formats for Mac computers using macOS 10.13 or later.

APFS: Uses the APFS format. Choose this option if you don’t need an encrypted or case-sensitive format.

APFS (Encrypted): Uses the APFS format and encrypts the volume.

APFS (Case-sensitive): Uses the APFS format and is case-sensitive to file and folder names. For example, folders named “Homework” and “HOMEWORK” are two different folders.

APFS (Case-sensitive, Encrypted): Uses the APFS format, is case-sensitive to file and folder names, and encrypts the volume. For example, folders named “Homework” and “HOMEWORK” are two different folders.

You can easily add or delete volumes in APFS containers. Each volume within an APFS container can have its own APFS format—APFS, APFS (Encrypted), APFS (Case-sensitive), or APFS (Case-sensitive, Encrypted).

Mac OS Extended

Choose one of the following Mac OS Extended file system formats for compatibility with Mac computers using macOS 10.12 or earlier.

Mac OS Extended (Journaled): Uses the Mac format (Journaled HFS Plus) to protect the integrity of the hierarchical file system. Choose this option if you don’t need an encrypted or case-sensitive format.

Mac OS Extended (Journaled, Encrypted): Uses the Mac format, requires a password, and encrypts the partition.

Mac OS Extended (Case-sensitive, Journaled): Uses the Mac format and is case-sensitive to folder names. For example, folders named “Homework” and “HOMEWORK” are two different folders.

Mac OS Extended (Case-sensitive, Journaled, Encrypted): Uses the Mac format, is case-sensitive to folder names, requires a password, and encrypts the partition.

Windows-compatible formats

Choose one of the following Windows-compatible file system formats if you are formatting a disk to use with Windows.

MS-DOS (FAT): Use for Windows volumes that are 32 GB or less.

ExFAT: Use for Windows volumes that are over 32 GB.

Источник

Файловая система APFS — как восстановить файлы с диска MacOS из-под Windows

Простыми словами о сложном: Что такое APFS, в чем разница между APFS, HFS+ и exFAT, и как восстановить файлы с диска MacOS внутри операционной системы Windows.

Краткая история MacOS

Mac OS — это операционная система, разработанная компанией Apple Inc. Первый ее официальный запуск произошел в 1984 году во время выпуска линейки персональных компьютеров фирмы Macintosh. Макинтош стали первыми, кто разработал графический пользовательский интерфейс (graphical user interface, GUI), а чуть позже их идею подхватили Microsoft для работы с Windows.

Маркетинг компании Apple сосредоточил львиную долю своего внимания на создании интуитивно понятной операционной системы. Вместо того, чтобы печатать длинные и скучные команды для выполнения своих задач, или даже просто перемещения по папкам, теперь можно всего добиться парой кликов по иконке.

Несмотря на то, что Apple всегда были лидерами в технологическом прогрессе компьютеров и смартфонов, им крайне не нравилась перспектива “делиться”. Они не хотели, чтобы их технологии попали в чужие руки. Однако, в 80-х годах компания Apple Заключила соглашение, позволяющее Microsoft использовать некоторые аспекты интерфейса маков. Но только в ранних версиях. В дальнейшем же Apple закрепили за собой все права на использование Mac OS. То есть, их операционная система считается лицензионной только на устройстве Macintosh.

Начиная с 2007 года “яблоки” выпустили ряд мобильных устройств, получивших возможность доступа в интернет, включая iPhone и iPad. И, практически незамедлительно, интегрировали в MacOS возможность синхронизации со всей линейкой их продукции. Далее, в 2011 году Apple представили облачное хранилище данных iCloud, которое позволяет пользователям свободно обмениваться данными. Опять же, только внутри собственной продукции.

Таким образом, Apple выбрали путь абсолютной несовместимости. Возможно, когда-нибудь мы и увидим хотя бы базовую интеграцию с другими операционными системами, но это вряд ли произойдет в ближайшее время.

Характеристики файловой системы APFS

APFS (Apple File System) — это файловая система MacOS, которая была впервые представлена на WWDC в 2016 году. Ее преимущества оказались настолько очевидны, что разработчики приняли решение заменить новым продуктом уже существующую файловую систему HFS+. Изменения затронут iMac, Mac Pro, MacBook, iPhone, iPad, Apple Watch и Apple TV.

Большинству из нас нет смысла углубляться в пустую теорию, изучать цифры и слова, которые мы не поймем. Важнее всего понимать базовые вещи: что нового в файловой системе APFS и чем она превосходит своего предшественника HFS+. Изучением этого материала мы и займемся.

Нововведения APFS

Впервые, своими громкими улучшениями, APFS прогремел на выставке WWDC 2018 года, в отличие от предрелизного показа в 2016 году. Apple объявили о значительных изменениях, которые коснутся MacOS Mojave, улучшениях App Store для Mac и многих других апдейтах. Но главное изменение, которое и выделяет APFS среди прочих файловых систем макинтошей, это поддержка Fusion Drives.

Fusion Drive — это технология компании Apple, позволяющая объединять жесткий и твердотельный накопители в единый логический том (LVG — Logical Volume Group). Как итог, вы создаете гибрид с общим пространством, получая преимущества каждого подключенного диска.

Стабильность APFS

Файловая система HFS+ была разработана в 1998 году и по сей день существует в операционных системах Apple. С тех пор вышло немало новых технологий, таких как iPhone, Apple TV, iPad, Apple Watch и многих других, тем не менее разработчики не останавливаются в поисках чего-то нового и лучшего для своей продукции.

Несмотря на то, что HFS+ даже сейчас показывает себя достаточно неплохой файловой системой и работает на всех устройствах Apple, у нее есть один существенный недостаток — плохая реализация шифрования и уникальный программный код, который требует адаптации компании под себя. То есть, разработчикам всякий раз приходится адаптировать новое и обновляемое ПО эксклюзивно для одной из своих файловых систем.

APFS же был создал для того, чтобы исправить данную проблему. Таким образом, APFS становится универсальной системой, которая обеспечивает стабильную работу всех приложений.

Производительность APFS

Файловая система APFS стала более производительной, чем ее предшественник HFS+. Это связано с тем, что новая система минимизирует задержки в обработке данных. Она расставляет приоритеты для таких вещей, как запуск приложений и копирование, обработка файлов. Это изменение значительно повышает производительность не только файловой системы, но и, следовательно, MacOS в том числе.

APFS и дисковое пространство

Как вы знаете, если один логический раздел заполнен, то в него не поместятся новые файлы. Это логично. Тем не менее, такой подход к работе файловых систем не всегда удобен. Например, если вам нужно поместить в папку новый рабочий документ, а места не хватает, приходится создавать папку на новом логическом диске.

APFS решает проблему таких разделов. Если вы разбили физический диск на пару логических разделов, один из которых заполнен и вы пытаетесь сохранить в нем файл, APFS создаст специальный контейнер внутри заполненного диска. Таким образом, все документы лежат в одном месте и вам не нужно опять вручную расширять томы. Работа с дисками, благодаря нововведению от Apple, становится гораздо более гибкой.

APFS и опенсорс

В настоящий момент разработка APFS происходит закрыто и станет ли она когда-нибудь опенсорсной сложно сказать. Учитывая стремление компании Apple к независимости и абсолютной несовместимости, вряд ли такого изменения стоит ожидать в ближайшем будущем. Тем не менее, такая вероятность существует и не стоит терять надежд.

Целесообразность применения APFS

Если вы работаете в iOS версии 10.3, то уже используете файловую систему APFS. Это связано с тем, что произошла полная замена устаревшего HFS+. Получается, что нашего мнения даже не спрашивают.

Итак, вопрос в другом: стоит ли обновлять операционную систему, чтобы получить APFS? Однозначно стоит. Как минимум из-за высокой производительности и будущих нововведений iOS. Эти обновления могут касаться как вопросов безопасности, так и исправления найденных багов, поэтому не стоит пренебрегать такими вещами.

Что отличает APFS, HFS+ и exFAT?

Каждая файловая система имеет свои плюсы и недостатки. Некоторые лучше подходят для флеш-накопителей, а некоторые хорошо совместимы с жесткими дисками. Именно от этих параметров зачастую нам и приходится отталкиваться. Давайте рассмотрим варианты выбора файловых систем для MacOS и разберем чем эти системы отличаются.

APFS: Для SSD и USB-накопителей

APFS (Apple File System) — это стандартная файловая система для компьютеров на базе MacOS. Она работает с твердотельными накопителями, начиная с операционной системы MacOS High Sierra 2017 года. По всем имеющимся характеристикам, APFS значительно превосходит своего предшественника HFS+ (MacOS Extended).

• Производительность: APFS работает довольно быстро. Например, копирование файла или вставка скопированной папки мгновенны. Это связано с тем, что файловая система дважды обрабатывает одни и те же данные. В отличие от других систем, APFS не нуждается в большом количестве времени на обработку информации.
• Надежность: Благодаря встроенной системе защиты, документы в файловой системе APFS повреждаются гораздо реже. Таким образом, вы можете не беспокоиться, что в один прекрасный момент можете потерять какой-либо важный файл.

Во всем всегда есть какой-то подвох. С выходом APFS, все данные новых версий MacOS будут совместимы только с новой файловой системой. Таким образом, созданный файл на компьютере с APFS не сможет работать в старых версиях макинтошей с поддержкой HFS+. Кроме того, APFS также не совместима и с Time Machine.

HFS+: Для HDD и старых версий MacOS

HFS+ (Mac OS Extended) была файловой системой макинтошей по умолчанию, начиная с 1998 года и заканчивая 2017-м. С тех пор как вышла APFS, про устаревшую систему можно забыть, если только вы не используете старую версию операционной системы. Единственные устройства на которых HFS+ продолжает свою работу — жесткие диски. Это связано с тем, что APFS не так эффективен в работе с ними. Он значительно лучше HFS+, но только лишь в отношении твердотельных накопителей.

Таким образом, если вы используете жесткий диск, вместо SSD, рекомендуем вам и дальше придерживаться файловой системы HFS+.

ExFAT: Для USB-дисков и совместимости с Windows

Основное назначение exFAT — совместимость с разными операционными системами, например MacOS и Windows. Поэтому, данная система лидирует в вопросах кроссплатформенности съемных накопителей.

Впервые exFAT начал свою работу в далеком 2006 году. Он претерпел ряд изменений, начиная со своих предшественников вроде FAT32, и дошел до наших дней в своем лучшем виде. Несмотря на то, что Apple всегда были противниками совместимости, они, видимо, все-таки решили оставить последний мост между двумя лидирующими операционными системами мира.

В связи с техническими характеристиками, exFAT можно устанавливать только на съемные накопители.

Как восстановить файлы с диска APFS?

Несмотря на то, что файловая система APFS надежна и вероятность сбоя крайне мала, все же иногда случаются ошибки, которые приводят к потере важных данных. Это может быть как внутренняя ошибка системы, так и человеческий фактор — например, вы случайно удалили нужный файл. Со всеми случается.

Восстановите поврежденные или удаленные файлы с диска APFS при помощи Starus Partition Recovery. Приложение работает внутри платформы Windows и позволяет вернуть документы любого типа в считанные минуты. Загрузите и опробуйте программу бесплатно на нашем сайте.

1. Запустите приложение Starus Partition Recovery.

Источник