souborový systém apple. Apple File System – co to je? Safari: nyní s chytrou ochranou a beze stop

V roce 2014 začal Apple vyvíjet nový souborový systém Apple Systém souborů(APFS), který byl oznámen o tři roky později na WWDC 16 a bude použit v počítačích Mac, iPhonech, iPadech, Apple TV a dalších produktech. První zařízení s APFS byly počítače běžící macOS Sierra- vývojáři mají nyní možnost používat vývojáře náhled nového souborový systém na nespouštěcích discích. A počínaje iOS 10.3 mobilní zařízení Apple – iPhone a iPad – bude používat APFS. Vývojáři už dostali první, přesné datum Finální vydání aktualizace operačního systému zatím není, ale dá se předpokládat, že se tak stane v následujících měsících. Ale co je Soubor Apple Systém a jak důležitý je přechod na nový souborový systém pro společnost a uživatele zařízení?

Samotný standard souborového systému je poměrně odolný a jen zřídka prochází radikálními změnami. Apple používá hierarchický souborový systém HFS ve svých počítačích od roku 1985 a pouze na něj přešel aktualizovaná verze HFS+, který se používal do roku 2016, nyní postupně ustoupí APFS. Nabízí se přirozená otázka: pokud již vše funguje perfektně, je skutečně nutné přejít na nový souborový systém nebo půjde o změnu kvůli změně samotné? Vlastně opravdu nutné. Na rozdíl od vývojářů zůstalo oznámení APFS pro běžného uživatele téměř nepovšimnuto, ale nový souborový systém lze označit za přelomovou a dokonce revoluční změnu.

Problém s HFS a HFS+ je v tom, že tyto systémy souborů byly vyvinuty v době, kdy byla flash paměť příliš drahá masový trh. Nyní jsou SSD disky velmi oblíbené a cenově dostupné, ale jejich podpora v HFS+ je implementována kvůli přídavný modul, původně vytvořený pro iPody. Ve skutečnosti se HFS+ během svého vývoje také rozrostl velký počet doplňkový kód a „berliček“, takže místo modernizace bylo mnohem jednodušším a logickým krokem vytvořit nový souborový systém – takový, který by zpočátku odpovídal vlastnostem současných zařízení, měl velkou rezervu bezpečnosti do budoucna a řešil mnoho problémy svého předchůdce.

Šifrování

Apple považuje ochranu uživatelských dat za jednu ze svých priorit, proto je šifrování základní funkcí nového systému souborů. Pro každý svazek v kontejneru APFS je nainstalován jeden z modelů šifrování: žádné šifrování, šifrování uživatelských dat jedním klíčem, šifrování metadat a uživatelských dat více klíči. V závislosti na hardwaru používá APFS režim šifrování AES-XTS nebo AES-CBC.

Klonování souborů a adresářů

APFS změnil způsob, jakým pracuje s duplicitními soubory. Pokud má HFS+ dva identické dokumenty zabíral dvojnásobný objem místo na disku, pak v novém systému souborů zabere místo na disku pouze jeden ze dvou souborů. A i když je klon upraven, APFS nebude duplikovat soubory a zaznamená pouze změny dat.

Řídké soubory a rozšířené atributy

Soubor s atributem "sparse" předpokládá, že obsah bloků nula bajtů není uložen na jednotce, ale jako informace o těchto sekvencích v metadatech souborového systému. Na rozdíl od APFS HFS+ nepodporoval řídké soubory. Pro uživatele to znamená větší úsporu místa na disku, zvýšení výkonu díky absenci času stráveného zápisem nula bajtů a zvýšení životnosti mechanik. APFS má navíc vestavěnou podporu pro pokročilé atributy souboru, který byl v HFS+ implementován přes další soubor Atributy.

Ochrana proti selhání

APFS obsahuje inovativní schéma metadat kopírování při zápisu, které zajišťuje, že změny v systému souborů a jejich odpovídající položky protokolu zůstanou synchronizované i v případě neočekávané události, jako je výpadek proudu. Kromě toho APFS v zásadě zapisuje data pomocí jiného typu vzoru, který je lépe rozpoznán flash disky, a podporuje příkaz TRIM který poskytuje správné fungování operační systém s smazané soubory a volné místo na disku.

Nanosekundová časová razítka

APFS výrazně zlepšila přesnost časových razítek. Na rozdíl od HFS+, kde byl čas nastaven přesně na sekundu, je novinka souborový systém umístí štítky označující nanosekundy. To pomáhá realizovat tzv. atomicitu a atomické operace. To zajišťuje, že žádná operace nebude částečně potvrzena systému: buď budou provedeny všechny jeho dílčí operace, nebo nebude provedena žádná.

64bitové inody

64bitové inody výrazně zvětšují jmenný prostor ve srovnání s 32bitovými identifikátory v HFS+. APFS podporuje více než 9 kvintilionů souborů na každém svazku.

Snímky a zálohy

Snímky jsou snímky systému souborů na svazku pouze pro čtení. Operační systém je může využít pro více efektivní postup zálohování, protože APFS přidává do obrazu pouze změněné soubory nebo části souborů, aniž by duplikovala stejná data v různých zálohách. Nicméně, v přítomný okamžik macOS Sierra aplikace třetích stran a dokonce Stroj času nepodporovat nový mechanismus zálohování. Jeho oznámení je především základem pro budoucnost.

Práce s oddíly místa na disku

Zajímavá funkce APFS se týká provozu disků rozdělených do dvou a více oddílů. Při použití HFS+ mohl uživatel pracovat pouze s množstvím paměti určené pro konkrétní oddíl, zatímco APFS umožňuje zapisovat data nad limit na úkor jiného oddílu. Nový souborový systém nerozděluje celkový objem disku na nezávislé části, ale nastavuje podmíněné hranice, které lze v případě potřeby mírně změnit pro plnění uživatelských úkolů.

Na poslední WWDC Apple představil nový souborový systém – Apple File System neboli APFS. I když HFS+ se používá na všech Apple produkty(a bude používán ještě minimálně rok, vydání APFS je plánováno na rok 2017), HFS+ nesplňuje požadavky moderních souborových systémů. Je starý přes 30 let a vznikl pro dobu, kdy byly diskety a pevné disky považovány za nejnovější technologii. Chcete-li používat HFS+ na iOS, tvOS a watchOS, musel Apple přidat zcela funkce třetích stran, které nejsou podporovány na macOS: například šifrování pro každý jednotlivý soubor.

Nový APFS přidal tolik funkcí, že je to závratné: optimalizace pro Flash a SSD, ochrana proti ztrátě dat při pád práce díky zvýšení počtu atomických operací, vestavěná podpora několika typů šifrování, výrazně zkrácená doba odezvy, rychlý odhad velikost souborů a složek - seznam může pokračovat dál a dál. V tomto článku se podíváme na čtyři podle nás nejzajímavější funkce nového souborového systému.

Zabezpečené kopírování při zápisu

Nejprve budeme muset pochopit několik klíčových pojmů. Atomové operace jsou operace, které se provádějí neoddělitelně na souborovém systému nebo databázi a nelze je zjednodušit. Atomová operace nemůže zůstat nedokončená, pokud je přerušena. Taková operace se buď provádí úplně, nebo se neprovádí vůbec. Bezpečné atomické úložiště souborů kompatibilní s POSIX se provádí následovně - když pracujeme s aplikací a ukládáme soubor, data z paměti se stáhnou do dočasného souboru na disk. Když je aplikace přesvědčena, že data byla stažena úplně a bez chyb, zeptá se na souborový systém přejmenování. Operace přejmenování je atomická, bude buď dokončena úplně, nebo vůbec. Při přejmenování se stane, že systém souborů přesune dočasný soubor do místa uložení (řekněme z /var/tmp/Batcave_shopping.pages do ~fedor/Documents/Batcave_shopping.pages) a poté starý soubor odstraní.

Co když však neukládáme soubor, ale složku nebo balíček (například .rtfd nebo .app, také v podstatě složky)? Řekněme, že pracujeme s dokumentem ~fedor/Documents/AlfredHappyBirthday.rtfd. Toto je Bundle, máme v něm text a několik obrázků. Když provedeme změny a uložíme je, aplikace přepíše celý Bundle, nejen změněný text nebo obrázek. Požadavky POSIX vám neumožňují přejmenovat složku někde, kde již jsou data, takže se musíte uchýlit k trikům. Dokument se přesune z ~fedor/Documents/, aby se uvolnilo místo, pak se dočasný soubor v /var/tmp/AlfredHappyBirthday.rtfd přejmenuje na prázdné místo. Tato operace je neatomová a nebezpečná. Pokud dojde k systémové chybě nebo dojde k výpadku napájení počítače během operace, dokument bude ztracen.

Je zřejmé, že takové řešení je nežádoucí. Proto APFS představil nový, POSIX-nekompatibilní atomický bezpečný provoz ukládání složek. Když aplikace požaduje uložení složky, dočasné a trvalé soubory měnit místa. To se provádí souborovým systémem a jedná se o atomickou operaci.

Toto je bezpečná funkce Copy-on-write – jedna z nejdůležitějších inovací v APFS.

Klonování a snímky

Pokud potřebujete kopii souboru nebo složky, klikněte na ni klikněte pravým tlačítkem myši a vyberte Duplikovat. V HFS+ to znamená, že souborový systém načte všechna data a poté je zapíše na volné místo. Tento přístup plýtvá místem a plýtvá diskem a procesorem. V APFS, když duplikujete data - přes Duplicate nebo jednoduše ⌘C, ⌘V - systém souborů na ně zkopíruje pouze odkaz (tzv. pevný odkaz) a obsah se neduplikuje. Tato operace se nazývá klonování. Díky klonování se téměř okamžitě objeví duplikát dat nebo složky a zabere zanedbatelné množství volné místo. Pokud provedete změny v originálu nebo klonu, systém souborů změny zaznamená a přesměruje odpovídajícím způsobem odkaz, přičemž původní část dat zůstane nedotčena. V APFS je operace klonování atomická.

Snímky je specifický snímek svazku, který ukládá informace o datech na tomto svazku v určitém časovém okamžiku. Nejjednodušší způsob, jak pochopit, jak to funguje, je na příkladu. Řekněme, že máme svazek (řekněme flash disk) se dvěma prezentacemi. Vytvoříme Snapshot tohoto flash disku, obsahuje dva soubory Joker.key a Riddler.key, soubory patří další bloky data. Samotný snímek neobsahuje data z flash disku – pouze to, jaké soubory na něm byly v době vytvoření snímku a do jakých bloků patřily. Zvláštností Snapshotu je, že bloky do něj zapsané jsou uzavřeny. Nelze je smazat, přesunout ani přepsat. Pokud tedy například provedeme změny v Joker.key a zcela odstraníme Riddler.key - původní bloky data zůstanou nedotčena. Ačkoli tento přístup zabírá další volné místo, umožňuje APFS téměř okamžitě vrátit svazek zpět v čase do bodu, ve kterém byl pořízen jakýkoli snímek.

Sdílení prostoru

Sdílení prostoru je něco jiného zajímavá vlastnost APFS. Ještě jednou, nejsnáze to pochopíte na příkladu. Řekněme, že máte notebook, je v něm nainstalováno 256 GB SSD (je velmi možné, že takový notebook skutečně máte) a chcete na něj nainstalovat OS X El Capitan a macOS Sierra beta. Bohužel, Apple vám zatím neumožňuje zavést operační systém ze svazku APFS (nebo jej použít pro Time Machine, když na to přijde), takže budete muset vytvořit dva oddíly HFS+. běžíš Disková utilita a stojíte před dilematem - jak velké sekce byste měli dělat? Disk můžete jednoduše rozdělit napůl, ale co když na to nemáte dostatek místa pohodlná práce v El Capitan? Nebo naopak zajdete příliš daleko a potřebné aplikace se do Sierry nevejdou?

APFS tento problém řeší sdílením prostoru. Na disku se svazky APFS na vyšší úrovni se vytvoří kontejner obsahující všechny svazky. Mohou volně a dynamicky růst nebo zmenšovat se v takovém kontejneru, aniž by uživatel musel volit, jak velké mají být. Vraťme se k našemu hypotetickému notebooku. Pokud používáte APFS místo HFS+ pro oba svazky, oba operační systémy by hlásil, že pro každého je k dispozici 256 GB místa. Zároveň prostor zaneprázdněn soubory jeden systém by byl pro druhý nepřístupný. Toto řešení výrazně zjednodušuje práci s více svazky a umožňuje získat maximální užitek bez větších obtíží.

Migrace z HFS+

A konečně, jak můžeme migrovat na APFS? Proces přechodu na souborový systém je obvykle obtížný, dlouhý a ne vždy bezpečný. Musíte si zálohovat data do externí média, umýt pevný disk počítač, napsat nový souborový systém, nainstalovat OS, obnovit svá data z kopie a doufat, že z jejich místa nic nezmizelo.

Naštěstí se o to Apple postaral. Inženýři společnosti odvedli spoustu práce na procesu migrace. Proces sestává téměř výhradně z atomických operací, ale hlavní je, že data o novém souborovém systému se zapisují pouze do prázdného místa na svazku HFS+. To znamená, že i když se něco pokazí, nepoškodí to ani vaše data, ani strukturu vašeho stávajícího souborového systému. A podle inženýrů Applu trvá celá migrace jen pár minut.

Tady se dostáváme ke konci. Mluvili jsme pouze o čtyřech funkcích, ale v APFS je jich mnohem více. Pokud se chcete ponořit do podrobností, oficiální dokumentace obsahuje všechny podrobnosti. Nový souborový systém, jak jsme uvedli výše, nelze použít spouštěcí disk nebo Time Machine a nebudou podporovány na OS X Yosemite a starších. Oficiální vydání APFS je naplánováno na rok 2017.

V roce 2017 Apple společnost začne ve svých zařízeních používat nový systém souborů Apple (APFS), který nahradí systém HFS+ používaný na počítačích Mac z roku 1998, který je založen na HFS z roku 1985.

APFS je zcela nový souborový systém určený pro dnešní dobu železářské zboží A cloudové technologie. Oproti starším systémům Apple zlepšuje šifrování, zabezpečení a spolehlivost. Jako obvykle v takových případech dojde k problémům s kompatibilitou, ale Apple má čas je vyřešit dříve nový systém bude k dispozici do širokého kruhu uživatelů.

Nejprve se podívejte na APFS

APFS je aktuálně k dispozici v beta verzi macOS Sierra 10.12 (nástupce OS X Capitan 10.11) pro vývojáře.

Můžete v něm vytvořit obraz disku APFS, ale není s ním dostupných mnoho akcí - kopírování souborů na něj a z něj a disk APFS nelze použít jako spouštěcí disk. To vše se má v roce 2017 změnit s příchodem novinek Modely Mac, iPhone a iPad.

Vylepšené zabezpečení a trvalé klonování

Většina uživatelů si na zařízeních podporujících APFS na pevném disku nevšimne ničeho radikálně nového, ale pod kapotou se skrývá spousta podstatných rozdílů. APFS používá integrované šifrování namísto nainstalovaných technik třetích stran stávající funkce OS X FileVault, který pomalu zašifruje a dešifruje celý disk.

APFS dokáže šifrovat celé disky a samostatné soubory S různé klíče pro soubor a metadata, což poskytuje flexibilní kontrolu, která umožňuje uživatelům upravovat data v souboru bez přístupu k jiným oblastem disku.

APFS také umožňuje okamžitě kopírovat složky a jednotky. Tato technologie zvýší rychlost vestavěné funkce Sierra, která automaticky zálohuje soubory ze složek Plocha a Dokumenty do cloudové úložiště iCloud (funkci lze deaktivovat) – o této funkci jsme již hovořili v článku “macOS Sierra: nové funkce nástupce OS X”. Funkce již funguje stávající zařízení, ale měl by být rychlejší s APFS.

Nanosekundová přesnost, vylepšené zálohování

Aktuální soubor Systém Applečasová razítka souborů s přesností jedné sekundy, což nestačí k zaznamenání změn v souborech při aktuální rychlosti zařízení. APFS časová razítka souborů s přesností na nanosekundy, což v kombinaci s technologií zálohování umožňuje ukládat různé verze soubory, které zabírají minimum místa.

Můžete počkat na dostupnost v macOS Sierra nová verze Vlastnosti Apple Time Machine, který využije systém souborů ke zvýšení produktivity tvorby záložní kopie. Microsoft vytvořil podobnou funkci v souboru systém NTFS před mnoha lety a Uživatelé Mac nyní bude moci pracovat s podobnou technologií“ stínové kopírování“, stejně jako ve Windows.

Vylepšené rozložení prostoru

Mezi další výhody disků APFS patří flexibilní přidělování prostoru, takže dva „disky“ APFS si mohou vzájemně půjčovat prostor, aniž by se museli spokojit pouze s prostorem, který dostaly při vytváření.

APFS má podporu pro "řídké soubory", které nezaplňují veškerý přidělený diskový prostor. Předchozí verze OS X již podporuje řídké soubory, ale ne nejvíce pohodlným způsobem a pouze pro vývojáře.

A díky rychlé vestavěné správě souborů máme slíbeno víc spolehlivou ochranu proti ztrátě dat při pádu systému.

Optimalizace pro flash paměti

Mezi další interní inovace patří optimalizace pro flash paměti, zatímco technologie HFS+ jsou určeny pro spinning pevné disky. Ti, kteří někdy dlouho čekali, až vám OS X řekne, kolik místa zabírá konkrétní složka, budou rádi, že tento problém vyřeší funkce rychlého nastavení velikosti adresáře APFS.

Pokud se chystáte použít svůj Počítač Mac V příštích 25 letech je lepší upgradovat na APFS před 6. únorem 2040, protože HFS+ nebude moci vytvářet časová razítka souborů po tomto datu.

Nevýhody APFS

Hlavní je kompatibilita. Pokud má Mac vytvořen Program Apple Boot Camp sekce pro Windows, pak potřebujete Ovladač pro Windows, který dokáže číst jednotku APFS tak, jako ovladač Apple pro Windows dokáže číst jednotky HFS+. Apple takový ovladač jistě poskytne před veřejným vydáním APFS.

Stejně tak duální bootování se Sierrou a staršími verzemi OS X neumožní přístup k oddílu APFS z oddílu se staršími verzemi. Obyčejný přístup k síti do az disku APFS nebude problém, protože APFS podporuje standard síťový protokol SMB, používaný Windows a všemi ostatními.

Místo závěru

Pouze vývojáři musí přemýšlet o učení APFS. Zbytek dá nový souborový systém vyšší rychlost provoz systému, zvýšená bezpečnost a spolehlivost. Vychází v červenci veřejná beta macOS Sierra, pak bude mít každý přístup k novému systému souborů.

Nejlepší zprávy často zůstávají v zákulisí Apple prezentace. Důvodem je, že některé z nich jsou vhodné především pro vývojáře, zatímco jiné prostě nemají dostatek času - není divu, s tak rozsáhlými oznámeními iOS 10! Vznik nového souborového systému od Applu tzv APFS (systém souborů Apple) prošel bez hluku a prachu, ale únik unikl na internet a už vám nic nebrání si jej pečlivě prostudovat.

APFS je souborový systém nové generace, který lze spustit na všech zařízeních Apple Watch a končící Mac Pro. Apple File System je optimalizován pro SSD/Flash disky, to znamená, že již není kladen důraz pevné disky a nejvyšší prioritu má šifrování. Dnes je hojně využíván starší cupertinský vývoj HFS+, se kterým se vyplatí APFS porovnat. Nejprve si ale kupodivu popišme seznam omezení APFS:

• Oddíly naformátované APFS nelze použít jako spouštěcí jednotky.
• APFS je citlivý na velká a malá písmena v názvech souborů.
• Zálohy Time Machine nejsou na APFS podporovány.
• Oddíly naformátované v APFS nejsou vhodné pro šifrování přes FileVault.
• Design Fusion Drive letí kolem APFS.

APFS také není v současné době projektem open source a sám Apple s ním pravděpodobně podobné plány mít nebude. Cupertinský tým navíc svůj souborový systém nové generace veřejně oznámí až příští rok.

Po popisu nedostatků, které mohou běžného uživatele vyděsit, stojí za to identifikovat výhody APFS:

• Samozřejmostí je plodná práce s disky SSD.
• Použití tzv kontejnery jako úložné buňky, které jsou více chráněny před poruchami. Kromě toho může každý kontejner exportovat jeden nebo více oddílů nebo souborových systémů s vlastními názvy, soubory a adresáři. Vezměte prosím na vědomí, že přímá podpora RAID nebyla původně oznámena, ale APFS lze kombinovat Sekce Apple RAID, aby fungovaly RAID 0, RAID 1 a JBOD. Zásuvná pole RAID se také budou moci spřátelit s APFS.
• APFS podporuje 64bitové inody, zatímco souborové inody HFS+ jsou zaměřeny na 32bitové. APFS je schopen uložit kvintilion souborů na jeden oddíl. Věřte mi, je toho hodně :)
• Časové intervaly v APFS jsou rozděleny na nanosekundy, spíše než na sekundy, jako v HFS+.
• APFS podporuje struktury řídkých souborů, které šetří místo na disku.
• Blokový alokátor je navržen inteligentněji: v APFS určuje velikost úložného objemu, zatímco v HFS+ je vždy vázán na pevný rám.
• APFS má silnou ochranu proti ztrátě dat v důsledku selhání.
• APFS podporuje rozšířené atributy souborů.
• TRIM v souborovém systému APFS pracuje asynchronně při odebírání a přidělování volného místa, díky čemuž se metadata mění pouze jednou a zajišťuje vysokou stabilitu systému
• Šifrování je poslední a klíčovou součástí systému souborů Apple. Souborový systém využívá plné šifrování AES-XTS nebo AES-CBC (v závislosti na hardwaru), kombinuje principy stanovené od OS X 10.7 Lion a iOS 4 a pracuje s více klíči.

Tento zpravodajský článek by měl být shrnut informacemi o kompatibilita, jelikož s APFS umí pracovat pouze OS X Yosemite, El Capitan a Sierra - starší verze to prostě nerozpoznají. Oddíly naformátované v APFS lze otevřít přes SMB, ale protokol AFP nebude přístupný. A nakonec vývojáři třetích stran bude muset provést rozsáhlou aktualizaci svých produktů, aby podporovaly souborový systém nové generace společnosti Apple.