🌚 💬 ✖️ 苹果文件系统（APFS） 👏🏾 👹 👩‍🏫

64位inode，原子事务，以纳秒为单位的时间戳，目录克隆，内置加密

在昨天的WWDC 2016演讲中，Apple展示了macOS（Sierra）10.12，iOS 10，tvOS 10，watchOS 3操作系统，用于教孩子编程的Swift Playgrounds应用程序和新表情符号的新版本。

似乎没什么意思。但是，苹果仍然推出了一些基本的东西。演讲中提到的最重要的发展是macOS（Sierra）10.12操作系统中的新一代文件系统Apple File System（APFS）。

发表的演讲后不久，对开发者的网站文件与主特征和文件系统，重复某些功能强大的免费的ZFS文件系统的描述。

苹果计算机现在使用HFS +文件系统，这是HFS（分层文件系统，创建于30年前）的扩展版本。与其前身一样，HFS +使用称为B *树的树结构来存储大多数元数据。因此，名称为“分层文件系统”。

HFS +和MacOS 8.1一起于1998年1月19日正式推出。自2002年以来，该系统已实施日记功能以提高信息存储的可靠性。从OS X 10.3开始，默认情况下启用了日志记录，现在可以在区分大小写的模式下工作。

在OS X 10.7之前，开发人员一直在文件系统级别上完善HFS +并为OS X实现新功能，但事实仍然是：HFS最初是在软盘和旋转硬盘驱动器上开发的，当时文件大小以千字节或兆字节为单位。如今，许多驱动器都使用SSD驱动器，该驱动器存储了数百万个文件-千兆字节或TB级的数据。文件系统具有完全不同的要求。苹果最终没有最终确定旧代码，而是决定从头开始编写新的文件系统。

下一代APFS文件系统仍在开发人员预览中也就是说，不打算在不久的将来大规模使用该产品。您目前无法将APFS卷用作启动磁盘，也不能在Time Machine备份系统，Fusion Drive中或通过File Vault加密使用。但是有可能使用常规的非引导卷。

仍然需要进行长期的完善和测试，但是只有到那时，APFS才能成为苹果未来几十年的主要文件系统。

与HFS +不同，APFS最初会区分文件和文件夹名称中的字符大小写，并且不能禁用此功能。任何决定使用APFS的人都应该记住这一点。

原则上，Apple建议首先在不存储任何重要内容的外部驱动器上试用APFS。为此，建议使用该实用程序hdiutil。

主要特点

官方文档列出了与HFS +相比APFS文件系统的一般特征。

容器和体积

容器是在APFS中存储数据的主要对象。容器通常与GUID分区表（GPT）条目完全相同；它们具有自己的崩溃保护和磁盘空间分配方案。每个容器包含一个或多个卷或文件系统，每个卷或文件系统都有其自己的名称空间，即一组文件和目录。

APFS不直接支持软件RAID，但可以与Apple RAID卷一起使用，以支持条带化（RAID 0），镜像（RAID 1）和串联（JBOD）。

64位索引节点

与HFS +中的32位标识符相比，64位inode显着增加了名称空间。64位APFS文件系统在每个卷上支持超过9亿个文件。正如比尔·盖茨（Bill Gates）所说，这对每个人都足够。

纳秒级时间戳

APFS大大提高了时间戳记的准确性。APFS支持精确到纳秒级的时间戳。为了进行比较，在HFS +中将时间戳设置为最接近的秒。

纳秒级的时间戳在现代文件系统中非常重要，因为它们有助于实现原子性和原子事务-事务系统（例如，DBMS）的主要ACID要求之一。原子性确保没有事务部分提交给系统。她的所有子操作都将完成，或者单个操作都不会完成。

防撞保护

APFS实施了一种创新的写时复制元数据方案，Apple将其称为“崩溃保护”。如果在录制过程中发生了某些事情，例如断电，它可以确保对文件系统和日志记录的更改保持同步。

^{ZFS写入时复制模式}

稀疏文件

具有“稀疏”属性的文件采用零字节块的内容，该内容未存储在驱动器上，但暗含。HFS +没有稀疏文件支持。

扩展属性

APFS内置了对扩展文件属性的支持，在HFS +中，扩展属性是通过Attributes文件（即B树）实现的。

加密方式

苹果声称加密是APFS在文件系统级别内置的一项基本属性。对于APFS容器中的每个卷，将安装以下一种加密模型：不加密，使用一个密钥加密，使用多个密钥加密。在后一种情况下，单个密钥用于加密文件和元数据。根据硬件，APFS使用AES-XTS或AES-CBC加密模式。

克隆文件和目录

克隆-几乎是即时复制文件或目录，不需要额外的空间来存储数据。修改克隆后，文件系统仅记录数据更改。因此，新文件系统可以存储大文件的许多版本，占用更少的磁盘空间。

快照

快照-卷中文件系统的只读“快照”。操作系统可以使用快照来实现更有效的备份过程。也就是说，最终，Time Machine将正常运行（快速）。

当然，APFS在功能上明显不如Linux，FreeBSD和其他免费OS支持的128位ZFS文件系统，但是对于苹果公司而言，这是朝正确方向迈出的一步。

奇怪的是，初步文档没有提及HFS +支持的压缩功能。

苹果很长时间以来一直在尝试将ZFS移植到OS X，在ZFS邮件列表上进行了积极的讨论，为下一版OS X发布了初步快照。后来，OpenZFS在OS X（O3X）和MacZFX上实现了。

ZFS文件系统是开源的，Apple可以借鉴一些有关APFS文件系统的想法。APFS的开源实现尚未准备就绪，Apple计划在2017年发布记录并发布APFS格式。

第一届正式会议将于今晚在WWDC举行，开发人员将在此详细了解APFS的新功能。

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