APFS – avagy mit rejt az Apple új fájlrendszere?

Az idei WWDC technológiailag talán egyik legfontosabb bejelentése az APFS, azaz az Apple File System (egyes nemhivatalos források szerint Apple Proprietary File System) volt. A cupertinói cég a saját gyártású hardverein eddig széleskörűen használt fájlrendszerek, a HFS és HFS+ lecserélését, modernizálását tűzte ki céljául az új formátum kifejlesztésével.

A HFS fájlrendszer 1985-ben, míg utódja, a HFS+ 1998-ban indult útjára. Azóta már majdnem két évtized telt el, így a változó felhasználói igényeknek és technológiai-hardveres megvalósításoknak megfelelő, újratervezett szoftveres támogatásra van szükség.

A HFS család tagjai még a merevlemezes, floppy-s, CD-s érában születtek meg. Amint az Apple hivatalos APFS File System Guide-ja is leírja, az almás mobileszközökben található flash memória és a mind nagyobb teret hódító SSD-k speciális bánásmódot igényelnek, így az APFS kifejezetten ezekre a tárolóeszközökre lett optimalizálva. Az új rendszer célja mindemellett az egyre növekvő mennyiségű és méretű fájl tárolása, a mind gyorsabb és gyorsabb háttértárak jó kihasználása, és a manapság egyre inkább az átlagembernek is fontossá váló biztonsági elvárások teljesítése is, s ezeknek a funkcióknak is külön figyelmet szenteltek a tervezők.

Az APFS jelenleg még közel sem kész teljeskörű használatra: többek között (az iMac számítógépekben található) Fusion Drive technológiájú meghajtók nem tudják egyelőre használni, a Time Machine biztonsági mentések használata sem támogatott, illetve rendszert indítani, bootolni sem lehet róluk. Természetesen a jövőben minden ilyen és ehhez hasonló fontos funkció támogatása várható. Az Apple azt ígéri, hogy 2017-ben az APFS lesz az alapértelmezett fájlrendszer a cég által gyártott készülékeken. A fenti, fejlesztőknek szóló dokumentációból azt is megtudhatjuk, hogy egyes funkciókhoz még nincsenek nyilvánosan elérhető interfészek (API-k), de a többséggel szerencsére nem ez a helyzet, és jól dokumentáltak.

Főbb jellemzők és újítások

Az egyik legegyszerűbb és legszembetűnőbb változás a háttértárakon létrehozható fájlok száma. A HFS családba tartozó fájlrendszerek az egyes fájlok azonosítására egy-egy 32 bites számot (az úgynevezett inode numbert) használtak, amely így 2^32, azaz közel 4,3 milliárd fájl tárolását tette lehetővé. Manapság azonban már egyáltalán nem elképzelhetetlen egy olyan helyzet, amelyben több mint négymilliárd fájlt kell egy meghajtónak elraktároznia. Ennek érdekében az APFS-ben immár 64 bites egyedi azonosítót kapnak a fájlbejegyzések, ezzel a trilliós (10 a 18-adikon) nagyságrendbe emelve a fájlok számát.

Biztonság, pontosabban adatintegritás szempontjából érdekes újítást jelentenek a copy-on-write (íráskor másolódó) módban működő metaadatok. Ez a technológia ellenállóvá teszi a fájlokat az operációs rendszer és a fájlrendszert módosító programok összeomlása ellen azáltal, hogy a fájlrendszert módosító műveletek atomikusan viselkednek: vagy teljesen végrehajtódnak, vagy egyáltalán nem hajtanak végre változtatást. Emiatt nem lehetséges az, hogy egyes részlegesen végrehajtott műveletek (például átnevezés vagy törlés) inkonzisztens állapotba hozzák a fájlrendszert.

A copy-on-write módszere és hasonló trükkök máshol is megjelenik az APFS-ben, többek között a fájlmásolás gyorsítása érdekében. Az Apple által “klónozás” névre keresztelt módszerrel úgy optimalizálták a másolás sebességét, hogy a másolás során az operációs rendszer először csak egy referenciát hoz létre, ami a régi, eredeti fájlra mutat. A fájlok blokkokra osztva kerülnek a háttértárra, és az új, másolt fájl írása során csak azok a blokkok másolódnak le ténylegesen, amelyek módosultak.

Az APFS mindemellett natívan, belsőleg támogatja az adattitkosítást. Ez három lépcsőben állítható be. Először is, lehetséges annak teljes kikapcsolása. Ha azonban bekapcsoljuk a titkosítást, akkor a széleskörűen használt, erős AES algoritmust kapjuk meg, kétféle kulcsbeállítással. Választhatjuk azt, hogy mindent egy kulccsal titkosítunk, vagy azt is – és természetesen ez nyújtja az erősebb védelmet –, hogy minden fájlt és az érzékeny metaadatokat is más kulccsal zárja le a fájlrendszer. Azt ígérik, hogy ez utóbbi opcióval akkor is biztonságban tudhatjuk fájljaink tartalmát, ha valaki a háttértárhoz fizikailag hozzáfér, mint például a MacBook-unk vagy iPhone-unk esetleges ellopása esetén.

Összességében elmondhatjuk, hogy az APFS egy nagy mérnöki teljesítmény és sok kemény munka eredménye, ami szükséges – és reméljük, elégséges is – ahhoz, hogy az Apple eszközei megfeleljenek a XXI. század technológiai kihívásainak.