APFS: Apple überrascht mit neuem Dateisystem auf WWDC 2016

Quelle: https://www.maclife.de/news/apple-ueberrascht-neuem-dateisystem-apfs-wwdc-2016-10078985.html

Autor: Alexander Trust

Datum: 14.06.16 - 08:03 Uhr

Apple überrascht mit neuem Dateisystem APFS auf WWDC 2016

Nicht Thema während der Eröffnungs-Keynote auf der Worldwide Developers Conference 2016 (WWDC) war ein neues Dateisystem namens APFS, das Apple offensichtlich im kommenden Jahr zur Serienreife bringen möchte. Diese Information geht aus Dokumenten für Entwickler hervor. Das Dateisystem soll plattformübergreifend funktionieren und skalieren, also sowohl auf der Apple Watch als auch auf dem Mac eingesetzt werden können. Anfänglich wird sein Einsatzgebiet jedoch eingeschränkt sein.

Am heutigen Dienstag wird Apple um 10 Uhr in der Früh (Ortszeit) eine Session für Entwickler anbieten, die auf ein neues Dateisystem namens „Apple File System“ kurz APFS eingehen wird.

Einschränkungen zu Beginn

Gegenüber dem jetzigen Dateisystem HFS+ bietet APFS einige Vorteile, die Apple in der Session gerne durch seinen Software-Ingenieur Nob Hill vorstellen möchte.

Der Grund, warum Apple APFS zwar nicht auf der Keynote vorgestellt hat, aber in einer separaten Session darauf eingeht, ist, dass man das neue Dateisystem sukzessive auf seinen Geräten zum Einsatz bringen möchte, es anfänglich jedoch nicht für jeden Einsatzzweck zu gebrauchen sein wird. So wird man vorerst keine Bootpartitionen mit APFS formatieren können. Außerdem sind Dateinamen in dem neuen Dateisystem derzeit ausschließlich unter Beachtung von Groß- und Kleinschreibung zu verwenden. Ebenfalls nicht möglich ist es derzeit, ein Backup mit Time Machine auf einem mit APFS formatierten Volumen unterzubringen. Kompatibel mit FileVault sind sie zum jetzigen Zeitpunkt auch nicht und Apples Fusion Drives können derzeit nicht mit APFS formatiert werden. Nach und nach werden diese Einschränkungen jedoch aufgehoben werden.

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Absturzsicher und mit Containern statt GUID-Table

Laut Apple wird das neue Dateisystem absturzsicher. Es nutzt eine Methode, die bei Schreibvorgängen, die Änderungen von Metadaten kopiert. Diese Vorgehensweise sei effektiver als das jetzige Journalling, das alle Vorgänge am Dateisystem protokolliert.

Eine Basiseinheit in APFS ist ein Container. Dieser ist vergleichbar zu GUID-Partitionstabellen (GPT), wie man sie aktuell verwendet. Allerdings verwalten Container ihre eigenen Speicherzuordnungen und ein Schema zur Sicherung von Abstürzen. Ein Container kann aus mehreren Volumen bestehen oder Dateisystemen. Diese haben ihre eigenen Namensräume. Apple wendet also bei dem Dateisystem Strategien an, die bei der Virtualisierung auch zum Einsatz kommen. Die virtuelle Verwaltung von einzelnen Volumen würde prinzipiell ein softwareseitiges RAID-System unterstützen. Derzeit bietet Apple dies nicht an. Allerdings kann man APFS sowohl mit Hardware- als auch Software-RAID-Lösungen verwenden.

APFS für SSD…

Man hat APFS mit Blick auf SSD-Flash-Speicher und Verschlüsselung hin entwickelt. Während Flash-Speicher seit einigen Jahren die alten rotierenden Festplatten ersetzt, ist Verschlüsselung ein Thema, das sukzessive mehr Bedeutung bekommt. HFS+ und HFS sind zusammen mehr als 30 Jahre alt und entsprechend mit Blick auf andere Medien entwickelt worden.

So wundert es zum Beispiel nicht, dass APFS neue 64-Bit INODE-Nummern einführt, die eine Optimierung der 32-Bit IDs von HFS+ darstellen. Auf diese Weise können noch deutlich mehr Dateien auf einem einzigen Volumen untergebracht werden als bislang. Im Fall von APFS handelt es sich um neun Quintillionen Dateien. Diese Zahl wird ergänzt von einer weiteren sehr beeindruckenden: So bietet es nanosekundengenaue Zeitaufzeichnung. HFS+ bietet derzeit lediglich einen sekundengenauen Timestamp für Dateien.

Variabel ist bei AFPS außerdem die zugewiesene Blockgröße. Bei HFS+ ist die Blockgröße begrenzt und wird aller verfügbarer Speicher von Anfang an initialisiert. Speicher der anfänglich nicht genutzt wird, kann auch nicht „altern“, bzw. sich nicht „abnutzen“. Besonders sinnvoll agiert APFS zudem in Bezug auf TRIM-Operationen. Diese werden asynchron ausgeführt, immer nur dann, wenn Dateien gelöscht werden oder freier Speicherplatz neu belegt werden muss. Entsprechend werden aktive Operationen nicht unnötigerweise ausgeführt und damit die Lebensdauer von SSD-Speicher verlängert.

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… und mit Blick auf Verschlüsselung entwickelt

In Punkto Verschlüsselung bietet APFS nativen Support. Das heißt Dateien auf einem entsprechenden Volumen sind immer direkt verschlüsselt. Derzeit muss man bei OS X die Software FileVault zur Hilfe nehmen und kann Volumen nachträglich verschlüsseln. Nutzer können sich beim Erstellen von einzelnen Volumen in Containern für eine Verschlüsselungsmethode entscheiden, die einen oder mehrere Schlüssel nutzen. In letzterem Fall werden unterschiedliche Schlüssel für Dateien genutzt und außerdem ein weiterer für sensitive Metadaten. Auf diese Weise kann man als Nutzer Volumen sehr individuell verschlüsseln, was Auswirkungen auf die Performance hat; es gibt Daten, die weniger sicher verschlüsselt werden müssen. Je nachdem, welche Hardware der Nutzer verwendet, setzt APFS entweder AES-XTS oder AES-CBC als Verschlüsselungs-Algorithmen ein. Die Trennung der Verschlüsselung von Nutzer-Daten und Meta-Daten soll dafür sorgen, dass selbst dann, wenn jemand physikalischen Zugriff auf den Speicher hätte, er nicht in der Lage ist, die Dateien auszulesen.

Kompatibilität von APFS

Software von Drittherstellern, die mit dem neuen Dateisystem arbeiten soll, muss aktualisiert werden. Außerdem werden APFS-Volumen nicht von Macs mit OS X 10.11 Yosemite oder früher erkannt werden. Zum Teilen von Dateien auf entsprechenden Volumen muss das SMB-Protokoll zur Anwendung kommen. AFP wird zu diesem Zweck nicht unterstützt.