การทำความเข้าใจ APFS: ระบบไฟล์ใหม่จาก Apple

2019

หนึ่งในการประกาศเชิงพัฒนาเพิ่มเติมที่ไม่ได้ทำให้ประเด็นสำคัญใน WWDC ในปีนี้คือ Apple แนะนำระบบไฟล์ใหม่ที่ได้รับการขนานนาม Apple File System (APFS)

ระบบไฟล์ปัจจุบันที่ใช้โดย บริษัท (HFS และ HFS +) มีอายุมากกว่าหนึ่งทศวรรษและไม่เคยได้รับการออกแบบมาสำหรับอุปกรณ์เก็บข้อมูลที่จัดเก็บข้อมูลตามลำดับกิกะไบต์

APFS ได้รับการพัฒนา“ ตั้งแต่เริ่มต้น” จนถึงระดับที่เท่ากันทุกอุปกรณ์ ซึ่งหมายความว่าจาก Apple Watch ถึง Mac อุปกรณ์ทั้งหมดจะใช้ APFS เป็นระบบไฟล์เริ่มต้นในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า

คุณสามารถคาดหวังคุณสมบัติอะไรได้บ้างในระบบไฟล์ใหม่และมีความสำคัญต่อระดับผู้ใช้อย่างไร เรามีการวิเคราะห์คุณสมบัติใหม่ ๆ ที่สำคัญใน APFS อย่างง่าย ๆ ตามประกาศของยักษ์ใหญ่ด้านเทคโนโลยี

Nanosecond Timestamp Granularity:

ระบบไฟล์ HFS + ที่ใช้ในปัจจุบันมีการสนับสนุนเป็นเวลา 1 วินาที granularity สิ่งนี้โดยทั่วไปหมายความว่าการประทับเวลา (อ่าน "ไฟล์ที่สร้างขึ้น", "แก้ไขครั้งสุดท้ายเมื่อ") ในไฟล์ของคุณในระบบ HFS + มีความแม่นยำถึงหนึ่งวินาที ทั้งหมดนี้เป็นสิ่งที่ดีและดีเมื่อ HFS + ได้รับการออกแบบมาเป็นเวลาเกือบ 13 ปีสำหรับอุปกรณ์เก็บข้อมูลที่ช้าและการประทับเวลา 1 วินาทีสามารถจัดการ atomicity ของระบบไฟล์ได้อย่างง่ายดาย

อย่างไรก็ตามอุปกรณ์เก็บข้อมูลที่ใช้ในอุปกรณ์รุ่นปัจจุบันมีความสามารถในการดำเนินการ I / O ที่ระดับนาโนวินาทีทำให้มีความจำเป็นในระบบไฟล์ที่ทันสมัย

การเข้ารหัสลับ:

หนึ่งในคุณสมบัติที่สำคัญใน Apple File System และอาจมีประโยชน์ที่สุดแม้สำหรับผู้ใช้ที่ไม่ได้ใช้พลังงานก็คือการเข้ารหัส APFS ให้ผู้ใช้สามตัวเลือกสำหรับวิธีการ (ถ้าทั้งหมด) เข้ารหัสข้อมูลของพวกเขา

ไฟล์กระจัดกระจาย:

ไฟล์แบบกระจายช่วยให้สามารถจัดสรรหน่วยความจำให้กับไฟล์ได้เมื่อจำเป็นเท่านั้น การสนับสนุนไฟล์กระจัดกระจายหมายความว่าไฟล์ขนาดใหญ่ (พูด 1GB) จะถูกจัดสรรพื้นที่ 1GB ทั้งหมดบนอุปกรณ์เก็บข้อมูลเมื่อข้อมูลจริงในไฟล์มีขนาด 1GB ตัวอย่างเช่นพิจารณากรณีการใช้งานที่คุณกำลังดาวน์โหลดไฟล์โดยใช้ฝนตกหนัก ไฟล์อาจเป็นไฟล์ขนาดใหญ่ขนาด 1 GB ในระบบไฟล์ HFS + ทันทีที่ไฟล์เริ่มดาวน์โหลดระบบไฟล์จะจัดสรรพื้นที่ 1GB ให้กับไฟล์แม้ว่าข้อมูลจริงที่อาจถูกดาวน์โหลด (และบันทึกไว้) อาจมีขนาดเพียงกิโลไบต์เดียว

อย่างไรก็ตาม APFS จะไม่จัดสรรสิทธิ์ 1GB ทั้งหมดในตอนเริ่มต้น แต่ไฟล์จะถูกจัดสรรพื้นที่ว่างดิสก์ในขณะที่มันเติบโต

ภาพรวม:

“ Snapshots” ตามที่ชื่อบอกไว้โดยทั่วไปแล้วจะช่วยให้คุณสามารถถ่ายภาพของไฟล์ในช่วงเวลาหนึ่งดังนั้นจึงบันทึกสถานะของไฟล์และให้คุณทำการแก้ไขต่อไป การเปลี่ยนแปลงถูกติดตามโดยระบบไฟล์และมีเพียงข้อมูลใหม่เท่านั้นที่ใช้พื้นที่เพิ่มเติม สแนปชอตนั้นเร็วกว่าการบันทึกไฟล์ทั่วไป การบันทึกไฟล์ทั่วไปซึ่งบันทึกข้อมูลทั้งหมดของไฟล์ทุกครั้งที่ผู้ใช้“ บันทึก” ไฟล์ใช้เวลาตามสัดส่วนกับขนาดของไฟล์

ในทางกลับกันสแน็ปช็อตจะบันทึกเฉพาะการเปลี่ยนแปลงทุกครั้งที่ผู้ใช้“ บันทึก” ไฟล์ สิ่งนี้อนุญาตให้การสำรองข้อมูลใช้พื้นที่ดิสก์น้อยกว่าในระบบไฟล์ที่ไม่สนับสนุนสแนปชอต ซึ่งหมายความว่าการสำรองข้อมูล TimeMachine จะเร็วขึ้นมีประสิทธิภาพมากขึ้นและใช้พื้นที่น้อยลงเช่นกัน

การแบ่งปันพื้นที่:

การแชร์ Space เป็นคุณสมบัติใหม่ใน APFS ที่จะอนุญาตให้หลายวอลุ่มแชร์พื้นที่หน่วยความจำในอุปกรณ์เก็บข้อมูลอย่างมีเหตุผล สิ่งนี้หมายความว่าถ้าคุณมี SSD ขนาด 256 GB บน Mac ของคุณ APFS จะช่วยให้คุณแบ่งพาร์ติชันในลักษณะที่แต่ละพาร์ติชันจะแสดงทั้ง 256 GB (หรือขนาดที่คุณเลือก) ตามที่พร้อมใช้งานและจะ ขยายหรือย่อขนาดฟิสิคัลเมื่อไฟล์ถูกเพิ่มหรือลบออกจากพาร์ติชัน

ประสิทธิภาพของพื้นที่:

การจัดเก็บไฟล์อย่างมีประสิทธิภาพบนอุปกรณ์เก็บข้อมูลมีความสำคัญสูงสุดเพื่อประสิทธิภาพที่ดีขึ้นรวมถึงการใช้ระบบไฟล์อย่างมีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น

APFS จัดการประสิทธิภาพของพื้นที่โดยใช้สิ่งที่เรียกว่า "Clones" โดยทั่วไปหากคุณคัดลอกไฟล์ภายในระบบไฟล์เดียวกันแทนที่จะสร้างสำเนาที่ซ้ำกันของข้อมูล APFS ก็เพียงแชร์ข้อมูลบนดิสก์เดียวกันกับไฟล์ใหม่ ซึ่งหมายความว่าไฟล์เดียวกันหลายสำเนาจะไม่ใช้พื้นที่เพิ่มเติม“ ต่อไฟล์” อีกต่อไป

ประสิทธิภาพ:

Apple ได้ทำการปรับปรุง“ under-the-hood” ให้กับ APFS เพื่อให้ทำงานได้ดีขึ้นบนอุปกรณ์ของพวกเขา

APFS ได้รับการปรับให้เหมาะสมสำหรับพื้นที่เก็บข้อมูลแบบ Flash นี่คือที่เก็บข้อมูลที่ใช้กับอุปกรณ์ Apple ใหม่ทุกชิ้นที่จำหน่ายให้กับผู้ใช้และเหมาะสมสำหรับระบบไฟล์ของพวกเขาที่จะปรับให้เหมาะสมตามเทคโนโลยีการจัดเก็บที่ใช้

นอกจากนี้ APFS ใช้สิ่งที่เรียกว่า "TRIM" TRIM เป็นคำสั่งที่ใช้โดยระบบปฏิบัติการเพื่อแจ้งให้ SSD ทราบว่าบล็อกข้อมูลใดที่ไม่ได้ใช้งานอีกต่อไปและสามารถล้างข้อมูลได้ TRIM จะอนุญาตให้ SSD "ทำเครื่องหมาย" บล็อกหน่วยความจำที่ไม่มีข้อมูลที่ถูกต้องอีกต่อไปดังนั้นเมื่อจำเป็นต้องเขียนข้อมูลใหม่ SSD สามารถใช้บล็อกที่ทำเครื่องหมายไว้ได้ ส่งผลให้ความเร็วในการเขียนสูงขึ้น

แม้ว่าฟีเจอร์นี้จะพร้อมใช้งานใน HFS + แต่ APFS จะอนุญาตให้ใช้คำสั่ง TRIM แบบอะซิงโครนัสเมื่อไฟล์ถูกลบหรือมีการเรียกคืนพื้นที่ว่าง สิ่งนี้ทำให้มั่นใจได้ว่าการเปลี่ยนแปลงข้อมูลเมตาจะถูกเขียนไปยังที่เก็บข้อมูลก่อนที่จะทำการลบหรือเรียกคืน

หากคุณใช้ Mac เป็นไปได้ว่าคุณได้พบลูกบอลชายหาดหมุนซึ่งรู้จักกันทั่วไปว่าเป็น "ลูกบอลชายหาดแห่งความตายหมุน" สิ่งนี้มักเกิดขึ้นเมื่อระบบปฏิบัติการทำการเขียนหลายครั้งบน SSD ด้วย APFS แอปเปิ้ลจะทำให้ระบบไฟล์จัดลำดับความสำคัญการดำเนินการที่ผู้ใช้สามารถมองเห็นได้ทันทีเมื่อเทียบกับงานพื้นหลังที่มองไม่เห็น

คุณลักษณะความแตกต่างระหว่าง HFS + และ Apple APFS

ลักษณะ	ระบบไฟล์ HFS +	ระบบไฟล์ APFS
การสนับสนุนไฟล์กระจัดกระจาย	ไม่	ใช่
TRIM	ใช่	ใช่ (แบบอะซิงโครนัส)
หมายเลขไอโหนด	32 บิต	64 บิต
การแบ่งปันอวกาศ	ไม่	ใช่
โคลนนิ่ง	ไม่	ใช่
ภาพรวม	ไม่	ใช่

ตื่นเต้นกับ APFS ไหม?

ความพยายามของ Apple ที่มีต่อการพัฒนาระบบไฟล์ใหม่โดยสมบูรณ์จากแนวคิดพื้นฐานที่ดี โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อพิจารณาว่าพวกเขากำลังพัฒนาเป้าหมายเฉพาะที่ฮาร์ดแวร์ของ Apple หมายถึง APFS อาจพยายามใช้ฮาร์ดแวร์ในวิธีที่ดีที่สุดโดยเฉพาะอย่างยิ่งการจัดเก็บแฟลชที่รวดเร็วบนอุปกรณ์ Apple นี่ควรเป็นการปรับปรุงที่ดีจากความแตกต่างของ HFS + เมื่อ Apple เปิดตัวระบบไฟล์ APFS ในปลายปี 2559 หรือต้นปี 2560 ในที่สุด

เราตื่นเต้นมากเกี่ยวกับ APFS และจะปรับปรุงวิธีที่อุปกรณ์ Apple ของเราจัดการกับไฟล์และไดเรกทอรี

คุณคิดอย่างไรกับ APFS แจ้งให้เราทราบในความคิดเห็นด้านล่าง