Sistema de arquivos Apple - Apple File System

Apple File System ( APFS ) é um sistema de arquivos proprietário desenvolvido e implantado pela Apple Inc. para macOS Sierra (10.12.4) e posterior, iOS 10.3 e posterior, tvOS 10.2 e posterior, watchOS 3.2 e posterior e todas as versões do iPadOS . Seu objetivo é corrigir problemas centrais do HFS + (também chamado de Mac OS Extended), o predecessor do APFS nesses sistemas operacionais. APFS é otimizado para armazenamento de unidade de estado sólido e oferece suporte a criptografia , instantâneos e maior integridade de dados, entre outros recursos.

História

Maçã do sistema de arquivos foi anunciado na maçã 's Developers Conference (WWDC) em junho de 2016, um substituto para HFS + , que estava em uso desde 1998. APFS foi lançado para 64 bits iOS dispositivos em 27 de Março de 2017, com o lançamento de iOS 10.3 e para dispositivos macOS em 25 de setembro de 2017, com o lançamento do macOS 10.13 .

A Apple lançou uma especificação parcial para APFS em setembro de 2018, que suportava acesso somente leitura a Apple File Systems em dispositivos de armazenamento não criptografados e não Fusion. A especificação para criptografia de software foi documentada posteriormente.

Projeto

O sistema de arquivos pode ser usado em dispositivos com quantidades relativamente pequenas ou grandes de armazenamento. Ele usa números de inode de 64 bits e permite um armazenamento mais seguro. O código APFS, como o código HFS +, usa o comando TRIM , para melhor gerenciamento de espaço e desempenho. Isso pode aumentar as velocidades de leitura e gravação em iOS e macOS, bem como o espaço em dispositivos iOS, devido à forma como o APFS calcula os dados disponíveis.

Esquema de partição

APFS usa o esquema de partição GPT . No esquema GPT, há um ou mais contêineres APFS (o tipo de partição GUID é 7C3457EF-0000-11AA-AA11-00306543ECAC ). Em cada contêiner, há um ou mais volumes APFS, todos compartilhando o espaço alocado do contêiner, e cada volume pode ter funções de volume APFS. O macOS Catalina (macOS 10.15) introduziu o grupo de volumes APFS, que são grupos de volumes que o Finder exibe como um volume. Os firmlinks APFS situam-se entre hard links e soft links e entre volumes.

No macOS Catalina, a função de volume do sistema (geralmente chamada de "Macintosh HD") tornou-se somente leitura e no macOS Big Sur (macOS 11) tornou-se um volume de sistema assinado (SSV) e apenas os instantâneos de volume são montados. A função de volume de dados (geralmente chamada de "Macintosh HD - Dados") é usada como uma sobreposição ou sombra do volume do sistema , e os volumes do sistema e de dados fazem parte do mesmo grupo de volume e são mostrados como um só no Finder.

Clones

Os clones permitem que o sistema operacional faça cópias de arquivos eficientes no mesmo volume sem ocupar espaço de armazenamento adicional. As alterações em um arquivo clonado são salvas como extensões delta , reduzindo o espaço de armazenamento necessário para revisões e cópias de documentos. No entanto, não há interface para marcar duas cópias do mesmo arquivo como clones do outro ou para outros tipos de deduplicação de dados .

Instantâneos

Os volumes APFS suportam instantâneos para a criação de uma instância point-in-time somente leitura do sistema de arquivos.

Encriptação

O Apple File System oferece suporte nativo para criptografia de disco completo e criptografia de arquivo com as seguintes opções:

• sem criptografia
• criptografia de chave única
• criptografia de várias chaves, em que cada arquivo é criptografado com uma chave separada e os metadados são criptografados com uma chave diferente.

Maior número máximo de arquivos

APFS suporta números inode de 64 bits , suportando mais de 9 quintilhões de arquivos (2 ⁶³ ) em um único volume.

Integridade de dados

O Apple File System usa somas de verificação para garantir a integridade dos dados dos metadados.

Proteção contra colisões

O Apple File System foi projetado para evitar a corrupção de metadados causada por falhas no sistema . Em vez de sobrescrever os registros de metadados existentes no local, ele grava registros inteiramente novos, aponta para os novos e, em seguida, libera os antigos, uma abordagem conhecida como redirecionamento na gravação . Isso evita registros corrompidos contendo dados parciais antigos e parciais novos, causados ​​por um travamento que ocorre durante uma atualização. Também evita ter que gravar a alteração duas vezes, como acontece com um sistema de arquivos com diário HFS +, em que as alterações são gravadas primeiro no diário e, em seguida, no arquivo de catálogo.

Compressão

APFS suporta compactação transparente em arquivos individuais usando Deflate (Zlib), LZVN (libFastCompression) e LZFSE . Todos os três são algoritmos do tipo Lempel-Ziv . Este recurso é herdado do HFS + e implementado com o mesmo sistema AppleFSCompression / decmpfs usando bifurcações de recursos ou atributos estendidos. Tal como acontece com o HFS +, a transparência é quebrada para ferramentas que não usam rotinas empacotadas com decmpfs.

Compartilhamento de espaço

O APFS adiciona a capacidade de ter várias unidades lógicas (chamadas de volumes ) no mesmo contêiner, onde o espaço livre está disponível para todos os volumes nesse contêiner (dispositivo de bloco).

Limitações

Embora o APFS inclua inúmeras melhorias em relação ao seu predecessor, HFS +, várias limitações foram observadas.

Verificações de integridade limitadas para dados do usuário

O APFS não fornece somas de verificação para dados do usuário. Ele também não tira vantagem da memória de acesso aleatório não volátil endereçável por byte .

Desempenho em unidades de disco rígido

Enumerar arquivos, e quaisquer metadados inode em geral, é muito mais lento no APFS quando está localizado em uma unidade de disco rígido . Isso ocorre porque em vez de armazenar metadados em um local fixo como o HFS + faz, o APFS os armazena junto com os dados do arquivo real. Essa fragmentação de metadados significa que mais buscas são realizadas ao listar arquivos, o que é aceitável para SSDs, mas não para HDDs.

Compatibilidade com Time Machine anterior ao macOS 11

Ao contrário do HFS +, o APFS não oferece suporte a links físicos para diretórios. Como a versão do software de backup Time Machine incluído no Mac OS X 10.5 (Leopard) até o macOS 10.15 (Catalina) dependia de links físicos para diretórios, o APFS inicialmente não era uma opção com suporte para seus volumes de backup. Essa limitação foi superada a partir do macOS 11 Big Sur , em que APFS é agora o sistema de arquivos padrão para novos backups do Time Machine ( unidades de backup formatadas em HFS + existentes também são suportadas). A implementação do Time Machine do macOS Big Sur em conjunto com unidades formatadas por APFS permite "backups mais rápidos, compactos e confiáveis" do que eram possíveis com unidades de backup formatadas em HFS +.

Problemas de segurança

• Em março de 2018, descobriu-se que o driver APFS em High Sierra tinha um bug que fazia com que a senha de criptografia do disco fosse registrada em texto simples.
• Em janeiro de 2021, o driver APFS no iOS <14,4, macOS <11,2, watchOS <7,3 e tvOS <14,4 foi encontrado para ter um bug que permitia a um usuário local ler arquivos arbitrários, independentemente de suas permissões.

Apoio, suporte

Mac OS

O suporte experimental limitado para APFS foi introduzido pela primeira vez no macOS Sierra 10.12.4. Desde o macOS 10.13 High Sierra , todos os dispositivos com armazenamento flash são convertidos automaticamente para APFS. A partir do macOS 10.14 Mojave , as unidades Fusion e as unidades de disco rígido também são atualizadas na instalação. A interface de usuário principal para atualização não apresenta uma opção para cancelar essa conversão, e os dispositivos formatados com a versão High Sierra do APFS não serão lidos nas versões anteriores do macOS. Os usuários podem desabilitar a conversão APFS usando o startosinstallutilitário do instalador na linha de comando e passando --converttoapfs NO.

Os volumes do FileVault não são convertidos em APFS a partir do macOS Big Sur 11.2.1. Em vez disso, o macOS formata drives FileVault externos como CoreStorage Logical Volumes formatados com Mac OS Extended (Journaled). As unidades FileVault podem ser criptografadas opcionalmente.

Uma versão experimental do APFS, com algumas limitações, está disponível no macOS Sierra por meio do diskutilutilitário de linha de comando. Entre essas limitações, ele não executa a normalização Unicode enquanto o HFS + o faz, levando a problemas com outros idiomas além do inglês. Os drives formatados com a versão do APFS do Sierra também podem não ser compatíveis com as versões futuras do macOS ou com a versão final do APFS, e a versão do APFS do Sierra não pode ser usada com o Time Machine , volumes do FileVault ou drives do Fusion.

iOS, tvOS e watchOS

iOS 10.3 , tvOS 10.2 e watchOS 3.2 convertem o sistema de arquivos HFSX existente para APFS em dispositivos compatíveis.

Utilitários de terceiros

Apesar da onipresença dos volumes APFS nos Macs de hoje e da introdução do formato em 2016, utilitários de reparo de terceiros continuam a ter limitações notáveis ​​no suporte aos volumes APFS, devido ao lançamento atrasado da documentação completa da Apple. De acordo com a Alsoft, fabricante do DiskWarrior, o lançamento de 2018 da documentação do formato APFS parcial da Apple atrasou a criação de uma versão do DiskWarrior que pode reconstruir discos APFS com segurança. Espera-se que os produtos concorrentes, incluindo TechTool da MicroMat e Drive Genius da Prosoft, também aumentem o suporte a APFS.

O Paragon Software Group publicou um kit de desenvolvimento de software sob a licença BSD de 4 cláusulas que oferece suporte ao acesso somente leitura de unidades APFS. Uma implementação independente de código aberto somente leitura por Joachim Metz, libfsapfs, é lançada sob GNU Lesser General Public License v3. Ele foi empacotado em repositórios de software Debian e Ubuntu . Ambos são ferramentas de linha de comando que não expõem uma interface de driver de sistema de arquivos normal. Há um driver Filesystem in Userspace (FUSE) para Linux chamado apfs-fuse com acesso somente leitura. Um projeto "APFS para Linux" está trabalhando para integrar o suporte APFS ao kernel do Linux.

Veja também

• Comparação de sistemas de arquivos

Referências

links externos

• Desenvolvedor Apple : Guia do sistema de arquivos Apple
• Desenvolvedor Apple: Referência do sistema de arquivos Apple
• WWDC 2016: Introdução do APFS pelos engenheiros de software da Apple Dominic Giampaolo e Eric Tamura
• Visão geral detalhada do APFS pelo desenvolvedor de sistema de arquivos independente Adam Leventhal