View source for APFS

'''APFS (Apple File System)'''
Autor: Madis Võrklaev AK21

'''Apple failisüsteem (APFS)''' on patendeeritud failisüsteem macOS, iOS, tvOS ja watchOS-ile, mis on loodud parandamaks senise failisüsteemi HFS+ puudusi.<ref name = "wiki">[https://en.wikipedia.org/wiki/Apple_File_System Apple File System, Wikipedia]</ref> APFS on 64-bitine failisüsteem, mis toetab üle 9 kvintiljoni (10^18) faili ühel kettajaol.<ref name="guide">[https://developer.apple.com/library/content/documentation/FileManagement/Conceptual/APFS_Guide/Features/Features.html#//apple_ref/doc/uid/TP40016999-CH5-DontLinkElementID_18 Apple File System Guide]</ref> Ta on optimeeritud SSD- ja välkmäluseadmetele, kuid töötab ka traditsioonilistel pöörlevatel kõvaketastel.<ref name = "faq">[https://developer.apple.com/library/content/documentation/FileManagement/Conceptual/APFS_Guide/FAQ/FAQ.html#//apple_ref/doc/uid/TP40016999-CH6-DontLinkElementID_17 Apple File System Guide FAQ]</ref>

==Ajalugu==
Apple File System lansseeriti Apple arendajate konverentsil (WWDC) juunis 2016 asendamaks HFS+-i, mis oli kasutusel alates 1998.aastast. Kasutusele võeti see iOS-iga seadmetel 27.märtsil 2017 iOS 10.3 reliisiga ning macOS seadmetel 25.septembril 2017 macOS 10.13 reliisiga.<ref name = "wiki"/>
==Omadused<ref name="guide"/>==
===Kloonimine (Clones)===
Kloon on pea hetkeline koopia failist või kataloogist. Kloonid võimaldavad operatsioonisüsteemil teha kiireid ja energiatõhusaid koopiaid sama kettajao ulatuses, hõivamata selleks lisaruumi. Andmete muudatused kirjutatakse mujale, ning algseid, muutmata plokke jagatakse. Kui faili muudetakse, siis muutused salvestatakse algsest failist eraldi vaba koha peale. Neid muutusi nimetatakse faili deltadeks. Selline salvestusviis vähendab dokumendi koopiate ja versiooniuuenduste ruumikasutust.
===Kuvatõmmis (Snapshots)===
Kettajao kuvatõmmis on teatud hetkes tehtud ''read-only'' tõmmis failisüsteemist. Operatsioonisüsteem kasutab tõmmiseid efektiivsemaks varukoopiate tegemiseks ning vajadusel muutuste tagasipööramiseks.
===Ruumijagamine (Space Sharing)===
Ruumijagamine võimaldab erinevatel failisüsteemidel jagada ühist vaba kettaruumi. Erinevalt jäikadest partitsioneerimisskeemidest, mis eel-eraldavad kindla koguse ruumi kindlale failisüsteemile, suudavad APFS-vormindatud kettajaod kasvada ning kahaneda ilma kettajagude (''volume'') ringijagamiseta.
APFS-i puhul luuakse konteiner, mis võib sisaldada mitut kettajagu. Kettaruum on jagatud kõigi kettajagude vahel. Vaikimisi näitab iga kettajagu APFS konteineris sama palju saadaolevat ruumi, kui on kogu konteineri ulatuses. Näiteks konteiner mahuga 100GB, mis sisaldab kettajagu A (mis kasutab 10GB) ja kettajagu B (mis kasutab 20GB), näitab mõlema kettajao puhul vaba ruumi 70GB (100GB-10GB-20GB).
Konteineris saab vajadusel seadistada maksimaalse eraldatud ruumi iga kettajao jaoks, samuti ka reserveerida või garanteerida minimaalselt eraldatud ruumi kettajaole.
===Krüpteerimine (Encrypting)===
APFS toetab järgmisi krüpteeringuid:
* Ilma krüpteeringuta
* Ühe võtme krüpteering (''Single-key encryption'')
* Mitme võtme krüpteering (''Multi-key encryption'') per-file võtmetega failidele ning eraldi võtmega tundlike metaandmete jaoks.
Mitme võtme krüpteering tagab andmete tervikluse. Ka juhul, kui kurjategijal on ligipääs füüsilisele seadmele ning seadmes olevale privaatvõtmele, ei saaks ta andmeid dekrüpteerida.

Sõltuvalt kasutuselolevast raudvarast kasutatakse [https://en.wikipedia.org/wiki/Disk_encryption_theory AES-XTS või AES-CBC] krüpteerimisvõtet.
===Kirjutamisel kopeerimine (Copy-On-Write)===
Tagamaks andmete säilimist kettale kirjutamisel, kasutatakse uudset ''copy-on-write'' (COW) süsteemi, mis erineb nn ''journaling''-tüüpi meetodist, kus andmed kirjutatakse kõigepealt nn päevikusse, ja alles siis õigesse kohta kettal. COW puhul kirjutatakse failiuuendused suvalisele tühjale kohale kettal, ning neile viidatatakse metaandmestikus. Sel moel ei ole võimalik kettale kirjutamise ajal tekkinud voolukatkestuse või mõne muu vea korral sealolevaid andmeid rikkuda.<ref name = arstechnica>[https://arstechnica.com/gadgets/2016/09/macos-10-12-sierra-the-ars-technica-review/7/ macOS 10.12 Sierra: The Ars Technica review]</ref>
===Hõredad failid (Sparse files)===
Tühjade plokkide efektiivsemaks kirjeldamiseks kasutatakse nn. hõredaid faile. Hõredate failide korral ei jäeta kettale tühje klastriosasid, vaid need kirjeldatakse metaandmestikus.
Hõredate failide korral eraldatakse salvestusruum ainult siis, kui seda vajatakse. Sel moel saab failide loogiline suurus olla suurem kui füüsiliselt kasutatud kettaruum (teistes failisüsteemides on see võimatu).<ref>[https://whereismydata.wordpress.com/2009/02/10/forensics-physical-and-logical-size/ Forensics: Physical and Logical Size]</ref>
===Kiire kataloogimahu arvutus (Fast Directory Sizing)===
APFS võimaldab kiirelt arvutada kogu kataloogihierarhia poolt hõivatud mälumahu. ''Fast Directory Sizing'' (FDS) arvutab kasutatud mahu hetkel, kui sisu luuakse või eemaldatakse. See on sobilik kataloogidele, mis sisaldavad palju faile. FDS ei sobi kataloogidele, nagu /tmp, kus on palju ajutisi faile.
FDS-i saab lubada tühjadele kataloogidele. Kataloogid, mis juba sisaldavad faile ning teisi katalooge, tuleb FDS-i kasutamiseks liigutada eelnevalt FDS-i võimekusega kataloogi.  
===Atomic Safe-Save===
Atomic Safe-Save funktsioon teostab failide ümbernimetamist, liigutamist või kopeerimist üheainsa operatsioonina. See tähendab, et originaalandmeid ei puututa enne, kui operatsioon on edukalt lõpetatud. Seega kasutaja vaatenurgast operatsoioon kas lõpetati edukalt või seda ei teostatud üldse.
==Failisüsteemi paigaldamine==
Käivitatavatel kettajagudel pakub macOS High Sierra paigalduspakett turvalist uuendust HFS+ süsteemist APFS-ile. Väliste kettajagude konverteerimiseks tuleb kasutada ''Disk Utility''-t.
Paigaldatud APFS-iga kettajao saab muuta tagasi HFS+-iks, kuid sel juhul ei säili andmed.<ref name = "faq"/>

Uuendades operatsioonisüsteemi High Sierrale, vormindatakse SSD kettad automaatselt. Traditsioonilise kõvaketta puhul<ref name = avoidapfs>[https://derflounder.wordpress.com/2017/09/26/using-the-macos-high-sierra-os-installers-startosinstall-tool-to-avoid-apfs-conversion/ Using the macOS High Sierra OS installer’s startosinstall tool to avoid APFS conversion]</ref> tuleb APFS-iks konverteerimine eraldi märkeruudust lubada. Kui see jäi tegemata, või soovitakse failisüsteemi hiljem uuendada, tuleb alglaadimise käigus siseneda ''Recovery Mode''-i (saates masina restardile, tuleb all hoida CMD+R). Sealt edasi ''Disk utility'', kust tuleb valida ''boot volume'' ehk alglaadurti sisaldav kettajagu. ''Edit''-menüüs on valik ''Convert to APFS''. Kui see peaks olema mitteaktiivne, sai valitud vale kettajagu. 

Väidetavalt kulub 256GB ketta konverteerimiseks umbes 2 minutit.

Kontrollimaks, kas protsess oli edukas, saab kasutada ''Finder->Preferences->General''. Avanenud aknast tuleb valida õige ketas, ja CMD+I avab infoakna, kus on rida ''Format''.
<ref name = howtoupgrade>[https://www.macobserver.com/tips/how-to/upgrade-mac-apfs-after-high-sierra/ How to Upgrade to APFS if Not Done in macOS High Sierra Installer]</ref>

Käsurealt konverteerimiseks tuleb alustuseks leida vajalik ketas

<code>diskutil list</code>

Haagi ketas lahti, kustuta partitsioon ning loo APFS konteiner:

<code>diskutil apfs createContainer /dev/konverteeritavketas</code>

Kui protsess on edukas, peaks lõpus olema teade

<code>Created new APFS Container ketasX</code>

Edasi tuleb luua APFS kettajagu

<code>diskutil apfs addVolume ketasX APFS newAPFS</code>

Protsessi lõpus peaks vormindatud ketas kasutatav olema.<ref name = cmdline>[https://www.macobserver.com/tips/quick-tip/experiment-apfs-drive-heres-how-format-apfs/ Want to Experiment With an APFS drive? Here’s How You Can Do That]</ref>

Kui kasutusel on SSD ketas, ja soovitakse automaatset APFSile vormindamist vältida, tuleb kasutada käsureaprogrammi

<code>startosinstall</code>

mis asub 

<code>Install macOS High Sierra.app/Contents/Resources</code>

Automaatseks uuendamiseks ilma APFSi vormindamiseta võib kasutada käsku

<code>/Applications/Install\ macOS\ High\ Sierra.app/Contents/Resources/startosinstall --applicationpath /Applications/Install\ macOS\ High\ Sierra.app --agreetolicense --converttoapfs NO --nointeraction</code><ref name = "avoidapfs"/>

==APFS ja failinimed==
APFS kasutab failide loomisel ainult kehtivaid UTF-8 kodeeringuga failinimesid. Nagu ka HFS+, on ka APFS tõstutundlik iOS-il ning valitava (mitte)tõstutundlikkusega macOS-il. Vaikimisi on macOS mittetõstutundlik.<ref name = "faq"/>
==Puudused<ref>[https://appletoolbox.com/2017/03/apple-file-system-apfsthe-big-ios-10-3-feature-youve-never-heard/ Apple Toolbox]</ref>==
* APFS ei toeta hetkel ''startup''- ja hübriidkettaid (Fusion Drive). ''Time Machine'' varukoopiad ei ole samuti toetatud. 
* Failinimed on tõstutundlikud.
* OS X 10.11 Yosemite ja sellest varasemad versioonid ei tööta APFS-iga vormindatud ketastega. 
* Toetatud on ainult 64-bitised seadmed.
* APFS ei taga andmete terviklust, kuna ei toeta kontrollsummasid (''checksum'').<ref name =not30years>[https://appletoolbox.com/2017/03/apple-file-system-apfsthe-big-ios-10-3-feature-youve-never-heard/ Why Apple's APFS won't last 30 years]</ref>
* APFS on [https://en.wikipedia.org/wiki/Block_(data_storage) plokipõhine], kuid aktiivselt arendatakse [https://en.wikipedia.org/wiki/Non-volatile_random-access_memory NVRAM] põhiseid talletussüsteeme, ning seega peaks olema toetatud nii ploki- kui baidipõhine salvestus.<ref name="not30years"/>
* Avatuse puudumine

==Teiste failisüsteemide tugi==
APFS-iga süsteem suudab lugeda HFS+-vormindatud kettaid.<ref name = "prepareforapfs">[https://support.apple.com/en-gb/HT208018 Prepare for APFS in macOS High Sierra]</ref>

HFS+-iga süsteem suudab lugeda APFS-iga vormindatud kettaid, kui operatsioonisüsteemiks on macOS High Sierra.<ref name = "prepareforapfs"/>
Viimane võib olla ebatäpne, kuna ajakirja Macworld andmetel suudab lugeda APFS-vormindatud ketast ka Sierra.<ref>[https://www.macworld.com/article/3230498/storage/apple-file-system-apfs-faq.html Apple File System FAQ: How APFS works with older Macs, encryption, external drives, and other questions]</ref>

Teiste failisüsteemide tugi suuresti puudub, ning APFS-ketta lugemiseks tuleks kasutada võrgujagamise protokolle. APFS-is on toetatud [https://en.wikipedia.org/wiki/Server_Message_Block SMB] ja [https://en.wikipedia.org/wiki/Network_File_System NFS] protokollid.<ref name = "prepareforapfs"/>

Linuxi jaoks on olemas tarkvara [https://backstage.paragon-software.com/business/apfs-linux/ APFS for Linux], mis suudab APFSi vormindatud kettalt lugeda, kuid mitte sinna kirjutada<ref name = "paragon">[https://backstage.paragon-software.com/business/apfs-linux/#features Features]</ref>

Windowsi peal töötab [http://www.ufsexplorer.com/download_std.php UFS Explorer Standard Access], mis võimaldab samuti APFSi lugeda.

''Boot Camp''-i kasutajad peaksid silmas pidama, et macOS ja Windowsi vahel liikumine saab toimuda ainult läbi ''Startup Manager''-i (restart -> hoia all Option nuppu).<ref name = "bootcamp">[https://support.apple.com/en-us/HT208123 How to switch between Windows and macOS in macOS High Sierra]</ref>
Kui macOS-iga allalaetud faile soovitakse kasutada ''Boot Camp''-is, saab seda teha kas läbi välise ketta või näiteks tasulise tarkvaraga [https://www.paragon-software.com/ufsdhome/ntfs-mac/ Paragon NTFS for Mac].

==Lisalugemist==
* [https://arstechnica.com/gadgets/2016/06/a-zfs-developers-analysis-of-the-good-and-bad-in-apples-new-apfs-file-system/ A ZFS developer’s analysis of the good and bad in Apple’s new APFS file system]
* [https://www.bleepingcomputer.com/news/apple/macos-may-lose-data-due-to-apfs-filesystem-bug/ macOS võib failisüsteemi APFS vea tõttu andmeid kaotada]

==Allikad==
{{Reflist}}
[[Category:Operatsioonisüsteemide administreerimine ja sidumine]]