Entendendo o APFS: o novo sistema de arquivos da Apple

• 2019

Um dos anúncios mais voltados ao desenvolvedor que não fizeram o Keynote na WWDC deste ano foi a Apple, que introduziu um novo sistema de arquivos denominado Apple File System (APFS).

Os sistemas de arquivos atuais usados ​​pela empresa (HFS e HFS +) têm mais de uma década e nunca foram projetados para armazenar dispositivos armazenando dados na ordem de Gigabytes.

O APFS foi desenvolvido “do zero” para escalar uniformemente em todos os seus dispositivos. Isso significa que, do Apple Watch para o Mac, todos os dispositivos usarão o APFS como sistema de arquivos padrão nos próximos anos.

Quais recursos você pode esperar no novo sistema de arquivos e como eles são importantes no nível do usuário? Temos uma análise simples dos principais novos recursos do APFS, conforme anunciado pelo gigante da tecnologia.

Granularidade do timestamp de nanossegundos:

O sistema de arquivos HFS + usado atualmente tem suporte para granularidade de timestamp de 1 segundo. Isso basicamente significa que os registros de data e hora (leia “arquivo criado em”, “última modificação em”) em seus arquivos em um sistema HFS + são precisos para um segundo. Isso tudo foi muito bom quando o HFS + foi originalmente projetado, quase 13 anos atrás, para dispositivos de armazenamento que eram lentos e carimbos de data e hora de 1 segundo podiam facilmente gerenciar a atomicidade do sistema de arquivos.

No entanto, os dispositivos de armazenamento que estão sendo usados ​​na geração atual de dispositivos são capazes de operações de E / S no nível de nanossegundos, tornando a granularidade de timestamp em nanossegundos uma necessidade em um sistema de arquivos moderno.

Criptografia:

Um dos principais recursos do Apple File System, e talvez o mais útil, mesmo para usuários não avançados, é a criptografia. O APFS oferece aos usuários três opções de como (se) criptografar seus dados.

1. Não criptografado:

   Um usuário pode simplesmente optar por não criptografar seus dados. Esta provavelmente não é a melhor maneira de lidar com seus arquivos se você tiver dados confidenciais em seu laptop; qualquer um.

   No entanto, para cada um deles, você pode manter seus arquivos descriptografados.

2. Criptografia de Chave Única:

   A criptografia de chave única no seu dispositivo funcionará da mesma maneira que o FileVault funciona no Mac agora. Ele criptografará seus dados, exigindo uma chave para acessá-los.

3. Criptografia Multi-Key:

   Simplificando, a criptografia multi-chave é incrível. A criptografia de várias chaves no APFS permitirá que os usuários criem várias chaves para arquivos diferentes ou até mesmo partes de arquivos. Assim, todo o seu disco será criptografado, mas você pode criar chaves adicionais (digamos, no seu telefone), para revelar ainda mais dados quando o telefone for desbloqueado, dando acesso à chave. Esta é uma nova e empolgante adição ao APFS, pois permitirá a criptografia em uma base “por arquivo”, para que diferentes arquivos possam ter diferentes chaves de criptografia.

Arquivos esparsos:

Arquivos esparsos permitem que a memória seja alocada para um arquivo apenas quando necessário. O suporte a arquivos esparsos significa que um arquivo grande (digamos, 1 GB) só será alocado em todo o espaço de 1 GB no dispositivo de armazenamento quando os dados reais no arquivo tiverem 1 GB de tamanho. Por exemplo, considere o caso de uso em que você está baixando um arquivo usando um torrent. O arquivo pode ser um arquivo grande, digamos 1 GB. No sistema de arquivos HFS +, no momento em que o arquivo inicia o download, o sistema de arquivos aloca 1 GB de espaço ao arquivo, mesmo que os dados reais que podem ter sido baixados (e salvos) possam ser de apenas um kilobyte.

O APFS, no entanto, não alocará todo o direito de 1 GB no início. Em vez disso, o arquivo será alocado espaço em disco à medida que cresce.

Instantâneos:

"Snapshots", como o nome indica, basicamente permite que você tire um instantâneo de um arquivo em um momento específico, salvando assim o estado do arquivo e permitindo que você continue editando-o. As alterações são rastreadas pelo sistema de arquivos e apenas novos dados ocupam espaço adicional. Os instantâneos são mais rápidos que os salvamentos típicos de arquivos. Um arquivo típico de salvar, que salva os dados inteiros do arquivo toda vez que o usuário “salva” o arquivo, leva tempo proporcional ao tamanho do arquivo.

Um instantâneo, por outro lado, apenas salva as alterações toda vez que o usuário “salva” o arquivo. Isso permite que os backups usem menos espaço em disco do que em sistemas de arquivos de suporte que não sejam de captura instantânea. Isso significa que os backups da TimeMachine se tornarão mais rápidos, mais eficientes e ocuparão menos espaço também.

Compartilhamento de Espaço:

O compartilhamento de espaço é um novo recurso do APFS que permitirá que vários volumes compartilhem logicamente o espaço de memória em um dispositivo de armazenamento. Isso significa que, se você tiver um SSD de 256 GB em seu Mac, o APFS permitirá particioná-lo de forma que cada uma das partições mostre todos os 256 GB (ou o tamanho que você escolher) disponíveis para uso e expandir ou diminuir em tamanho físico quando os arquivos são adicionados ou removidos das partições.

Eficiência Espacial:

O armazenamento eficiente de arquivos em um dispositivo de armazenamento é de extrema importância para melhor desempenho e uso mais eficiente do sistema de arquivos.

O APFS lida com eficiência de espaço usando o que é chamado de “Clones”. Basicamente, se você copiar um arquivo dentro do mesmo sistema de arquivos, em vez de criar uma cópia duplicada dos dados, o APFS simplesmente compartilhará os mesmos dados no disco com o novo arquivo. Isso significa que várias cópias do mesmo arquivo não usarão mais espaço adicional por arquivo.

Atuação:

A Apple fez algumas melhorias “sob o capô” do APFS para melhorar o desempenho em seus dispositivos.

O APFS é otimizado para armazenamento em Flash. Esse é o armazenamento usado em cada novo dispositivo da Apple que está sendo vendido aos usuários e faz sentido que o sistema de arquivos seja otimizado de acordo com a tecnologia de armazenamento que eles usam.

Além disso, o APFS usa o que é chamado de “TRIM”. TRIM é um comando usado pelo sistema operacional para informar ao SSD quais blocos de dados não estão mais em uso e podem ser apagados. O TRIM permitirá que o SSD “marque” os blocos de memória que não contêm mais dados válidos; portanto, quando novos dados precisarem ser gravados, o SSD poderá usar os blocos marcados. Isso resulta em uma velocidade de gravação maior.

Embora esse recurso esteja disponível no HFS +, o APFS permite que os comandos TRIM sejam emitidos assincronamente quando os arquivos são excluídos ou quando o espaço livre é recuperado. Isso garante que as alterações nos metadados sejam gravadas no armazenamento antes que as operações de exclusão ou recuperação sejam executadas.

Se você já usou um Mac, é provável que tenha encontrado a bola de praia girando, mais comumente conhecida como “bola de praia giratória da morte”. Isso geralmente ocorre quando o sistema operacional está realizando várias operações de gravação no SSD. Com o APFS, a Apple fará com que o sistema de arquivos priorize as operações imediatamente visíveis aos usuários, em comparação com tarefas em segundo plano que não são visíveis.

Contraste do recurso entre o HFS + e o Apple APFS

Entusiasmado com o APFS?

O esforço da Apple em desenvolver um sistema de arquivos completamente novo a partir do zero parece uma boa ideia; especialmente considerando que eles estão desenvolvendo seu foco exclusivo no hardware da Apple, o que significa que o APFS provavelmente tentará usar o hardware da melhor maneira possível, especialmente o armazenamento em flash incrivelmente rápido em dispositivos Apple. Isso deve ser uma melhoria decente das muitas nuances do HFS + quando a Apple finalmente liberar o sistema de arquivos APFS no final de 2016 ou início de 2017.

Estamos muito entusiasmados com o APFS e como ele vai melhorar a maneira como nossos dispositivos da Apple lidam com arquivos e diretórios.

O que você acha do APFS? Deixe-nos saber nos comentários abaixo.