😨 🛶 👩🏿‍🔧 نظام ملفات Apple (APFS) 🕹️ 🤛🏽 😗

64 بت ، المعاملات الذرية ، الطوابع الزمنية بالثانية ، استنساخ الدليل ، التشفير المدمج

في عرض WWDC 2016 يوم أمس ، عرضت Apple إصدارات جديدة من أنظمة التشغيل macOS (Sierra) 10.12 ، iOS 10 ، tvOS 10 ، watchOS 3 ، تطبيق Swift Playgrounds لتعليم برمجة الأطفال ، والرموز التعبيرية الجديدة.

لن يبدو شيء مثير للاهتمام. ومع ذلك ، لا تزال Apple تطرح شيئًا أساسيًا. إن أهم تطور تم ذكره في العرض هو نظام ملفات الجيل الجديد Apple File System (APFS) في نظام التشغيل macOS (Sierra) 10.12.

على الموقع للمطورين ، بعد وقت قصير من العرض التقديمي ، تم نشر الوثائق مع الخصائص الرئيسية ووصف لنظام الملفات ، الذي يكرر الوظائف الفردية لنظام ملفات ZFS المجاني القوي.

تستخدم أجهزة كمبيوتر Apple الآن نظام ملفات HFS + ، وهو نسخة موسعة من HFS (نظام الملفات الهرمي ، تم إنشاؤه قبل أكثر من 30 عامًا). مثل سابقه ، يستخدم HFS + بنية شجرة تسمى شجرة B * لتخزين معظم البيانات الوصفية. ومن هنا جاء اسم "نظام الملفات الهرمي".

تم تقديم HFS + الرسمي في 19 يناير 1998 ، إلى جانب MacOS 8.1. منذ عام 2002 ، نفذ النظام عمل اليومية لزيادة موثوقية تخزين المعلومات. منذ OS X 10.3 ، يتم تمكين التسجيل افتراضيًا ، أصبح من الممكن الآن العمل في وضع حساس لحالة الأحرف.

حتى OS X 10.7 ، استمر المطورون في تحسين HFS + وتنفيذ وظائف جديدة لـ OS X على مستوى نظام الملفات ، لكن الحقيقة تبقى: تم تطوير HFS في الأصل أثناء الأقراص المرنة ومحركات الأقراص الصلبة ، عندما تم قياس أحجام الملفات بالكيلوبايت أو الميغابايت. اليوم ، يعمل الكثير مع محركات أقراص SSD ، التي تخزن ملايين الملفات - غيغابايت أو تيرابايت من البيانات. يحتوي نظام الملفات على متطلبات مختلفة تمامًا. بدلاً من وضع اللمسات الأخيرة على الكود القديم ، قررت Apple أخيرًا كتابة نظام ملفات جديد من البداية.

نظام ملفات APFS من الجيل التالي لا يزال قيد معاينة المطور، أي أنه ليس من المخطط طرحها للاستخدام الشامل في المستقبل القريب. لا يمكنك استخدام وحدة تخزين APFS كقرص تمهيد في الوقت الحالي ، ولا يمكن استخدامها في نظام النسخ الاحتياطي Time Machine أو في Fusion Drive أو مع تشفير File Vault. ولكن من الممكن وجود وحدة تخزين عادية غير التمهيد.

لا يزال هناك صقل واختبار طويل ، ولكن عندها فقط سيصبح APFS نظام الملفات الرئيسي لشركة Apple لعقود قادمة.

APFS ، على عكس HFS + ، يميز في البداية حالة الأحرف في أسماء الملفات والمجلدات ، ولا يمكن تعطيل هذه الوظيفة. يجب أن يوضع هذا في الاعتبار من قبل أي شخص يقرر استخدام APFS.

من حيث المبدأ ، توصي Apple أولاً بتجربة APFS على محرك أقراص خارجي ، والذي لا يخزن أي شيء مهم. لهذا ، يقترح استخدام الأداة المساعدةhdiutil .

الميزات الرئيسية

تسرد الوثائق الرسمية الخصائص العامة لنظام الملفات APFS مقارنة بـ HFS +.

حاويات وأحجام

الحاوية هي الكائن الأساسي لتخزين البيانات في APFS. عادةً ما تكون الحاويات هي نفسها تمامًا مثل إدخالات جدول قسم GUID (GPT) ؛ ولديها نظام حماية من الأعطال ومخصص لتخصيص مساحة القرص. تحتوي كل حاوية على مجلد واحد أو أكثر أو أنظمة ملفات ، لكل منها مساحة اسم خاصة به ، أي مجموعة من الملفات والأدلة.

لا يدعم APFS برنامج RAID بشكل مباشر ، ولكن يمكن استخدامه مع وحدات تخزين Apple RAID لدعم Striping (RAID 0) و Mirroring (RAID 1) و Concatenation (JBOD).

64 بت inodes

تزيد Inodes 64 بت بشكل كبير من مساحة الاسم مقارنة بمعرفات 32 بت في HFS +. يدعم نظام الملفات APFS 64 بت أكثر من 9 كوينتيليون ملف على كل وحدة تخزين. قال بيل غيتس إن ذلك يجب أن يكون كافيا للجميع.

الطوابع الزمنية للنانو ثانية

زاد APFS بشكل كبير من دقة الطوابع الزمنية (الطوابع الزمنية). يدعم APFS ختم الوقت بدقة إلى نانو ثانية. للمقارنة ، تم ضبط الطوابع الزمنية في HFS + على أقرب ثانية.

النانوسيكند الطابع الزمني مهم جدا في أنظمة الملفات الحديثة، لأنها تساعد على تحقيق atomicity والمعاملات الذرية - واحدة من المتطلبات الرئيسية لنظام المعاملات ACID (على سبيل المثال، نظم إدارة قواعد البيانات). تضمن Atomicity عدم وجود أي معاملة ملتزمة جزئيًا بالنظام. إما أن تكتمل جميع عملياتها الفرعية ، أو لن تكتمل عملية واحدة.

حماية من التصادم

تطبق APFS مخطط بيانات وصفية مبتكر للنسخ عند الكتابة ، والذي تطلق عليه Apple اسم "Crash Protection". يضمن أن تظل التغييرات في نظام الملفات والتسجيل متزامنة إذا حدث شيء أثناء التسجيل - على سبيل المثال ، يتم فقدان الطاقة.

^{مخطط ZFS للنسخ والكتابة}

ملفات متفرقة

يفترض ملف بسمة "متناثر" محتوى كتل صفر بايت ، لا يتم تخزينها على محرك الأقراص ، ولكن ضمنيًا. لم يكن HFS + يدعم ملف متناثر.

السمات الموسعة

يحتوي APFS على دعم مضمن لسمات الملفات الموسعة ، والتي تم تنفيذها في HFS + من خلال ملف السمات ، أي من خلال شجرة B.

التشفير

تشفير مطالبات Apple هو خاصية أساسية مضمنة في APFS على مستوى نظام الملفات. لكل وحدة تخزين في حاوية APFS ، يتم تثبيت أحد نماذج التشفير: بدون تشفير ، تشفير بمفتاح واحد ، تشفير بعدة مفاتيح. في الحالة الأخيرة ، يتم استخدام المفاتيح الفردية لتشفير الملفات والبيانات الوصفية. اعتمادًا على الجهاز ، يستخدم APFS وضع التشفير AES-XTS أو AES-CBC.

استنساخ الملفات والدلائل

الاستنساخ - نسخ فوري لملف أو دليل ، وهو ما لا يتطلب مساحة إضافية لتخزين البيانات. عندما يتم تعديل استنساخ ، يسجل نظام الملفات تغييرات البيانات فقط. وبالتالي ، يمكن لنظام الملفات الجديد تخزين العديد من إصدارات الملفات الكبيرة ، واستهلاك مساحة أقل على القرص.

لقطات

لقطات - "لقطات" للقراءة فقط لنظام الملفات في وحدة التخزين. يمكن لنظام التشغيل استخدام لقطات لإجراء نسخ احتياطي أكثر كفاءة. أي ، أخيرًا ، ستعمل آلة الزمن بشكل جيد (سريع).

بالطبع ، في قدراته ، فإن APFS أدنى بكثير من نظام الملفات 128 بت ZFS ، والذي يدعمه Linux و FreeBSD وأنظمة تشغيل مجانية أخرى ، ولكن من جانب Apple هذه خطوة في الاتجاه الصحيح.

من الغريب أن الوثائق الأولية لا تذكر وظيفة الضغط التي تدعمها HFS + بالمناسبة.

كانت Apple تحاول نقل ZFS إلى OS X لفترة طويلة ، وكانت هناك مناقشة نشطة حول قوائم ZFS البريدية ، وتم نشر لقطات أولية للإصدار التالي من OS X. وفي وقت لاحق ، تم تنفيذ OpenZFS لنظام التشغيل OS X (O3X) و MacZFX .

نظام الملفات ZFS مفتوح المصدر ، ويمكن لشركة Apple اقتراض بعض الأفكار لنظام الملفات APFS. تطبيق مفتوح المصدر لـ APFS ليس جاهزًا بعد ، تخطط Apple لنشر توثيق وتنسيق تنسيق APFS في عام 2017.

ستعقد الجلسة الرسمية الأولى في WWDC اليوم الليلة ، حيث سيتم عرض المطورين بمزيد من التفصيل الميزات الجديدة لـ APFS.

نظام ملفات Apple (APFS)