Как просматривать файловую систему устройства с iOS в Windows. Файловая система Apple File System – что это такое

Обозначает новую файловую систему Apple и со временем она будет использоваться на всех основных платформах компании. Но почему Apple использует её? Что в ней такого особенного? Данная статья посвящена именно этой теме.

Apple File System

Аббревиатура APFS расшифровывается как файловая система Apple (Apple File System). Она заменяет файловую систему и со временем эта файловая система станет неотъемлемой частью iOS, tvOS, и watchOS – то есть будет использоваться во всей линейке устройств: от компьютеров , iPhone, iPad, Apple TV и до устройства Apple Watch.

В настоящее время iOS 10.3 является единственной доступной для всех платформой, в которой используется файловая система APFS.

APFS может быть интегрирована на всех платформах Apple .

Файловая система HFS+ появилась в 1998 году и теперь ей уже почти 20 лет. Она стала реликтом давно прошедшей эпохи. Она создавалась в эпоху компьютеров Maк и дорабатывалась для использования в устройствах iPhone, Apple Watch и Apple TV.

Но многое поменялось за последние 20 лет. Мы перешли с жёстких дисков на твердотельные накопители SSD, ПО более не распространяется на дисках CD, а просто скачивается. Резервные копии наших устройств теперь хранятся в облачных сервисах.

Оптимизирована для работы с флеш накопителями

В наши дни почти каждое новое устройство, которое продаёт Apple, работает на флеш накопителе, включая большинство компьютеров Mac. А APFS разрабатывалась для работы с устройствами хранения на основе флеш-памяти. Поэтому мы увидим улучшение таких параметров как скорость чтения и записи, и повышение общей надёжности, когда речь заходит о хранении и передаче информации.

Главная особенность : «Снимки» системы и клонирование

Двумя главными особенностями APFS является возможность делать «снимки» системы и возможность клонирования данных.

Снимок представляет собой единовременное состояние файловой системы, доступной только для прочтения.

Используя клоны, APFS сможет создавать быстрые копии одного и того же раздела без использования дополнительного дискового пространства.

Минимальное время ожидания

APFS имеет минимальное время ожидания. А это означает, что такие операции как запуск приложений и загрузка данных будет происходит заметно быстрее. Что в свою очередь, приведёт к сокращению времени ожидания – будем меньше видеть крутящееся колёсико ожидания в iOS и иконку пляжного мячика в Mac OS.

Свободные перетекающие дисковые разделы

Если вы пользуетесь дисковыми разделами на своём Мак компьютере, то APFS может немного облегчить вашу жизнь. Если закончится свободное дисковое пространство на одном разделе, то APFS может автоматически использовать свободное пространство другого раздела, потому что APFS создаёт специальные контейнеры вокруг каждого раздела диска.

Шифрование – наше всё

APFS прежде всего создавалось для усиленного шифрования. Она поддерживает режим работы как с единичным ключом, так и с многочисленными ключами шифрования.

Наработки для будущего

HFS+ поддерживает 32-битный файл метаданных. APFS поддерживает работу с 64-битными номерами индексных дескрипторов. APFS разрабатывался для работы в будущем и со временем будет работать ещё лучше при выпуске соответствующих обновлений.

Прошивка iOS 10.3 возвращает вам дисковое пространство

Переход на использование APFS имеет одно явное преимущество. Вы получаете в своё распоряжение пространство на диске –количество сэкономленного пространство будет зависеть от степени заполнения вашего диска. Некоторым удавалось вернуть парочку гигабайтов, после обновления.

APFS для Mac OS пока существует в виде бета-версии

iOS уже использует новую файловую систему, а для Мак ОС новая файловая система пока существует лишь в виде очень ранней бета-версии. И компании Apple придётся приложить не мало усилий, чтобы перевести Мак компьютеры на использование APFS. Доступ к файловой системе в iOS для посторонних закрыт, а в Мак ОС используется открытая, редактируемая файловая система. Другими словами, APFS на практике может столкнуться с разными крайними случаями, о которых пока специалисты Apple даже не подозревают. Надеемся, что все эти проблемы будут разрешены в течении периода бета-тестирования. Вы можете попробовать бета-версию в действии. Правда она не совсем готова для повседневного использования. APFS не поддерживает работу с загрузочными дисками, с приложением Time Machine, шифрование FileVault и режим Fusion дисков.

Да, нужно обновляться до iOS 10.3

В настоящее время, iOS 10.3 является единственным способом попробовать APFS в действии. И несмотря на то, что это полностью новая файловая система, тем не менее, на неё стоит перейти. Данное обновление тестировалось в течении нескольких недель большим количеством бета-тестеров и всё говорит в пользу перехода на обновлённую версию. Сам переход происходит достаточно гладко, быстро и без потерь данных. Тем не менее, перед обновлением, мы рекомендуем на всякий случай провести резервное копирование своих данных с помощью соответствующих сервисов приложения iTunes или облачного хранилища iCloud (что рекомендовано в любом случае).

А как вам APFS ?

APFS или Apple File System — новая файловая система для яблочных устройств, которая вступает на место устаревшей HFS +. Разработчики специально оптимизировали систему под флеш-накопители и SSD карты.

Вместо того, чтобы преобразовывать устаревшую HFS+, которая обросла множеством «костылей» и существенно ограничивала возможности использования памяти, была создана новая APFS. Это файловая система «с запасом» — она идеально подходит для устройств текущего поколения и может быть модернизирована под следующие.

Применение APFS

Apple File System подходит для всех новых устройств компании Apple. Впервые она была использована в MacOS Sierra и предоставлялась для испытания разработчикам. Уже в марте 2017 года, через несколько месяцев после анонса, инновация стала доступна для всех пользователей iOS 10.3. Обновившись до этой версии, можно испытать практически все заявленные во время анонса функции.

В дальнейшем система будет интегрирована для:

• Apple Watch;
• Apple TV;
• иных «яблочных» продуктов.

Бета-тестеры оценили достоинства файловой структуры и ждут, когда нововведение доберется и до других устройств.

Главные отличия APFS от HFS+

Система HFS+ стала применяться в начале 2000-х годов и сильно устарела. Она делала простые операции слишком длительными, неэффективно использовала значительную часть памяти устройств. Чтобы решить эти и другие проблемы, создатели работали над APFS с 2014 года. Им удалось добиться существенных изменений по сравнению с прежней системой.
Фото: Скорость APFS и HFS+ Основные отличия APFS:

• Возможность шифрования данных. Любые файлы могут быть защищены одним или несколькими ключами.
• Ускоренная работа с устройством. Любые действия (от запуска игрового приложения до копирования данных) занимают значительно меньше времени.
• Отсутствие четкого деления памяти на разделы. Теперь, если в одном условном разделе не хватает места для установки файла, автоматически будет использоваться пространство в другом.
• Быстрое копирование с экономией пространства на диске. Теперь, если создаются клоны, они занимают на двойное место в памяти, а лишь одно. Если в клоне появляются изменения, на диск записываются лишь они, а основа файла берется из первоначальной версии. Этот простой алгоритм позволяет существенно экономить память.
• Улучшенная работа с переносными накопителями. Передавать и считывать информацию можно гораздо быстрее, а ошибки при записи данных практически не происходят.

Те, кто хотят оценить эти и другие преимущества файловой системы APFS, могут использовать устройство с iOS 10.3. Также разработана бета-версия для macOC.

Самые вкусные новости часто остаются за кулисами презентаций Apple. Причина в том, что некоторые из них подходят преимущественно для разработчиков, а на другие банально не хватает времени — немудрено, при таких-то масштабных анонсах iOS 10! Появление новой файловой системы от Apple под названием APFS (The Apple File System) прошло без шума и пыли, однако утечка просочилась Интернет, и теперь ничего не мешает внимательно изучить её.

APFS представляет собой файловую систему нового поколения, которая может работать на всех устройствах, начиная с Apple Watch и заканчивая Mac Pro. The Apple File System оптимизирована под SSD/Flash-накопители, то есть ставка делается уже не на жёсткие диски, а максимальный приоритет присваивается шифрованию. На сегодняшний день широкое распространение получила более старая купертиновская разработка – HFS+, с которой стоит сравнить APFS. Но сначала, как ни странно, опишем список ограничений APFS:

• Отформатированные в APFS разделы не могут быть использованы в качестве загрузочных дисков.
• APFS чувствительна к большим и маленьким буквам в названиях файлов.
• Резервные копии Time Machine не поддерживаются в APFS.
• Отформатированные в APFS разделы не подходят для шифрования через FileVault.
• Конструкция Fusion Drive пролетает мимо APFS.

Кроме того, сейчас APFS не является проектом с открытым кодом, да и сама Apple вряд ли имеет на неё подобные планы. Тем более, что купертиновцы только в следующем году собираются публично заявить о своей файловой системе нового поколения.

Расписав недостатки, способные отпугнуть рядового пользователя, стоит обозначить и достоинства APFS :

• Конечно же, плодотворная работа с твердотельными накопителями.
• Использование так называемых контейнеров в качестве ячеек хранения, которые сильнее защищены от сбоев. Кроме того, каждый контейнер может экспортировать один или несколько разделов, или файловых систем, имеющих собственные имена, файлы и директории. Заметьте , что изначально не заявлена прямая поддержка RAID, однако APFS может быть объединена с разделом Apple RAID, чтобы работали RAID 0, RAID 1 и JBOD. Подключаемые RAID-массивы также смогут подружиться с APFS.
• APFS поддерживает 64-битные индексные дескрипторные числа, в то время как файловые идентификаторы HFS+ сосредоточены на 32-х битах. APFS в состоянии уместить квинтиллион файлов в одном разделе. Поверьте, это много:)
• Временные интервалы в APFS делятся по наносекундам, а не секундам, как в HFS+.
• APFS поддерживает разреженные файлы, структура которые позволяет экономить пространство на диске.
• Распределитель блоков устроен более умным образом: в APFS он определяет размер объём хранилища, в то время как в HFS+ всегда привязан к жёстким рамкам.
• APFS обладает серьёзной защитой от потери данных вследствие сбоя.
• APFS поддерживает расширенные атрибуты файлов.
• TRIM в файловой системе APFS работает несинхронно при удалении и распределении свободного пространства, из-за чего метаданные изменяются единожды и обеспечивается высокая стабильность системы
• Шифрование — заключительная и ключевая составляющая The Apple File System. Файловая система использует полноценное шифрование AES-XTS или AES-CBC (в зависимости от «железа»), объединяет принципы, заложенные со времён OS X 10.7 Lion и iOS 4, и работает с множеством ключей.

Подытожить данную новость-статью следует информацией о совместимости , так как с APFS смогут работать только OS X Yosemite, El Capitan и Sierra — более старые версии банально её не распознают. Отформатированные в APFS разделы могут быть раскрыты через SMB, но протокол AFP окажется недоступным. И, наконец, сторонним разработчикам придётся провести масштабное обновление своих продуктов ради поддержки файлового системы нового поколения от Apple.

В 2014 году в компании Apple начали разрабатывать новую файловую систему Apple File System (APFS), которая спустя три года была анонсирована на WWDC 16 и будет использоваться в компьютерах Mac, iPhone, iPad, Apple TV и других продуктах. Первыми устройствами с APFS стали компьютеры под управлением macOS Sierra - разработчики получили возможность использовать developer preview новой файловой системы на незагрузочных дисках. А начиная с iOS 10.3 в мобильных устройствах компании Apple – iPhone и iPad - будет использоваться APFS. Первые уже получили разработчики и , точной даты финального релиза обновления операционной системы пока нет, однако можно предположить, что это произойдет в ближайшие месяцы. Но что же представляет собой Apple File System и насколько важным является переход на новую файловую систему для компании и пользователей устройств?

Сам по себе стандарт файловой системы достаточно долговечен и крайне редко подвергается радикальным изменениям. Компания Apple использовала в своих компьютерах иерархическую файловую систему HFS начиная с 1985 года и лишь в 1998 году реализовала переход на обновленную версию HFS+, которая использовалась вплоть до 2016 года, а теперь будет постепенно уступать место APFS. Возникает закономерный вопрос: если все и так отлично работает, действительно ли нужно переходить на новую файловую систему или же это окажется изменением ради самого изменения? На самом деле действительно нужно. В отличие от разработчиков, для среднестатистического пользователя анонс APFS прошел практически незамеченным, однако новую файловую систему можно назвать знаковым и даже революционным изменением.

Проблема HFS и HFS+ заключается в том, что эти файловые системы были разработаны в то время, когда флеш-память была слишком дорогой для массового рынка. Теперь же SSD-накопители очень популярны и доступны, однако их поддержка в HFS+ реализована за счет дополнительного модуля, изначально созданного для плееров iPod. Фактически за время своего развития HFS+ обросла слишком большим количеством дополнительного кода и «костылей», так что вместо ее модернизации намного более простым и логичным шагом было создание новой файловой системы - такой, чтобы она изначально соответствовала особенностям актуальных устройств, имела большой запас прочности на будущее и решала многие проблемы предшественника.

Шифрование

Клонирование файлов и директорий

Разреженные файлы (sparse files) и расширенные атрибуты

Защита от сбоев

Наносекундные метки времени

64-битные индексные дескрипторы

Снапшоты и резервные копии

Работа с разделами дискового пространства

На прошедшей WWDC Apple представила новую файловую систему – Apple File System, или APFS. Хотя HFS+ используется на всех продуктах Apple (и будет использоваться еще как минимум год, релиз APFS запланирован на 2017), требованиям современных файловых систем HFS+ не отвечает. Ей уже больше 30 лет, она была создана для времен, когда дискеты и жесткие диски считались последним словом техники. Чтобы использовать HFS+ на iOS, tvOS и watchOS, Apple пришлось добавить совершенно сторонний, не поддерживаемый на macOS функционал: например, шифрование для каждого отдельного файла.

В новой APFS добавили столько функций, что глаза разбегаются: оптимизация для Flash и SSD, защита от потери данных при аварийном завершении работы за счет увеличения количества атомарных операций , встроенная поддержка нескольких типов шифрования, сильно уменьшенное время отклика, быстрая оценка размера файлов и папок – список можно продолжать и продолжать. В этой статье мы рассмотрим четыре, как нам кажется, самые интересные функции новой файловой системы.

Безопасное Copy-on-write

Для начала нам придется разобраться, с несколькими ключевыми терминами. Атомарные операции – это такие операции, которые выполняются в файловой системе или базе данных нераздельно, и упростить их невозможно. Атомарная операция не может остаться неоконченной, если будет прервана. Такая операция либо выполняется полностью, либо не выполняется совсем. POSIX-совместимое безопасное атомарное сохранение файла выполняется следующим образом – когда мы работаем с приложением и сохраняем файл, данные из памяти выгружаются во временный файл на диске. Когда приложение уверено, что данные были выгружены полностью и без ошибок, приложение запрашивает файловую систему о переименовании . Операция переименования – атомарная, она будет либо выполнена полностью, либо не выполнена совсем. При переименовании происходит следующее: файловая система перемещает временный файл на место сохранения (скажем, из /var/tmp/Batcave_shopping.pages в ~fedor/Documents/Batcave_shopping.pages), а затем удаляет старый файл.

Однако, что если мы сохраняем не файл, а папку или Bundle (например, .rtfd или.app, тоже, по сути своей, папки)? Предположим, мы работаем с документом ~fedor/Documents/AlfredHappyBirthday.rtfd. Это – Bundle, у нас в нем содержится текст и несколько изображений. Когда мы вносим изменения и сохраняем их, приложение перезаписывает Bundle целиком, а не только измененный текст или изображение. Требования POSIX не позволяют переименовать папку куда-то, где уже есть данные, поэтому приходится прибегать к ухищрениям. Документ перемещается из ~fedor/Documents/, освобождая пространство, затем временный файл из /var/tmp/AlfredHappyBirthday.rtfd переименовывается в пустое место. Такая операция – неатомарная и небезопасная. Если случится ошибка системы или компьютер лишится питания во время выполнения операции – документ будет утерян.

Очевидно, что такое решение нежелательно. Поэтому в APFS была введена новая, POSIX-несовместимая атомарная безопасная операция сохранения папок. Когда приложение запрашивает сохранение папки, временный и постоянный файлы меняются местами. Это выполняется силами файловой системы, и такая операция – атомарная.

Это и есть функция безопасного Copy-on-write – одного из важнейших нововведений в APFS.

Клонирование и snapshots

Если вам нужна копия какого-то файла или папки – вы щелкаете по ним правой кнопкой мыши и выбираете Duplicate. В HFS+ это означает, что файловая система считывает все данные, а потом записывает их в свободное пространство. Такой подход неэффективно расходует пространство и зря нагружает диск и процессор. В APFS, когда вы дублируете данные – через Duplicate или просто ⌘C, ⌘V – файловая система копирует только ссылку на них (так называемый hard link), а содержимое не дублируется. Такая операция называется клонированием . Благодаря клонированию дубликат данных или папки появляется практически моментально, и занимает пренебрежимо малое количество свободного пространства. Если вы внесете изменения в оригинал или клон, файловая система запишет изменения и перенаправит ссылку соответствующе, а оригинальная часть данных останется нетронутой. В APFS операция клонирования – атомарная.

Snapshots – это специфический снимок тома, который хранит информацию о данных на этом томе в определенный момент времени. Проще всего понять принцип его работы на примере. Предположим, что у нас есть том (скажем, флешка) с двумя презентациями. Мы создаем Snapshot этой флешки, в нем записано: два файла Joker.key и Riddler.key, файлам принадлежат следующие блоки данных. Сам Snapshot данных с флешки не содержит – только то, какие файлы находились на ней в момент создания снимка и какие им принадлежали блоки. Особенность Snapshot заключается в том, что блоки, записанные в него, оказываются закрыты. Их нельзя удалить, переместить или перезаписать. Поэтому, например, если мы внесем изменения в Joker.key, а Riddler.key вообще удалим – оригинальные блоки данных останутся нетронутыми. Хотя такой подход занимает дополнительное свободное пространство, он позволяет APFS практически моментально вернуть том во времени к моменту создания любого снимка.

Space sharing

Space sharing – еще одна очень интересная функция APFS. В очередной раз, проще всего ее понять на примере. Предположим, у вас есть ноутбук, в нем установлен SSD на 256 ГБ (очень может быть, что у вас действительно есть такой ноутбук) и вы хотите установить на него OS X El Capitan и бета-версию macOS Sierra. Увы, Apple пока не позволяет загружать операционную систему с тома APFS (или использовать его для Time Machine, если на то пошло), поэтому вам нужно создать два раздела HFS+. Вы запускаете Disk Utility и перед вами встает дилемма – какого объема сделать разделы? Можно просто разбить диск пополам, но что если вам не хватит места для комфортной работы в El Capitan? Или, наоборот, вы переборщите и нужные вам приложения в Sierra не смогут уместиться?

APFS решает эту проблему с помощью Space sharing. На диске с APFS-томами уровнем выше создается контейнер, содержащий все тома. Они могут свободно и динамически увеличиваться или уменьшаться в пределах такого контейнера, не требуя от пользователя выбирать, какого объема они должны быть. Вернемся к нашему гипотетическому ноутбуку. Если вместо HFS+ использовать APFS для обоих томов, обе операционные системы сообщали бы, что для каждой доступно 256 ГБ пространства. При этом пространство, занятое файлами одной системы, оказалось бы недоступно для другой. Такое решение сильно упрощает работу с несколькими томами и позволяет получить из их использования максимальную выгоду без больших трудностей.

Миграция с HFS+

Наконец, как же мы можем мигрировать на APFS? Процесс перехода на файловую систему обычно тяжелый, долгий и не всегда безопасный. Приходится делать резервную копию данных на внешний носитель, стирать жесткий диск компьютера, записывать новую файловую систему, устанавливать ОС, восстанавливать свои данные из копии и надеяться, что ничего не исчезло со своих мест.

К счастью, Apple об этом позаботилась. Инженеры компании провели большую работу над процессом миграции. Процесс практически полностью состоит из атомарных операций, но главное – данные о новой файловой системе записываются только в пустое пространство на томе HFS+. А значит, даже если что-то пойдет не так, это не повредит ни вашим данным, ни структуре вашей уже существующей файловой системы. И, по словам инженеров Apple, вся миграция занимает всего несколько минут.

Вот мы и подошли к концу. Мы успели поговорить только о четырех функциях, но в APFS их намного больше. Если вы хотите погрузиться в детали, официальная документация содержит все подробности. Новую файловую систему, как мы уже упоминали выше, нельзя использовать для загрузочного диска или Time Machine, и она не будет поддерживаться на OS X Yosemite и старше. Официальный релиз APFS назначен на 2017 год.