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Apple 文件系统 (APFS) 概述

简介和概述

Apple 文件系统 (APFS) 是 Apple 开发的一种现代文件系统，旨在替换 macOS 和 iOS 设备上的 HFS+ 文件系统。它首次在 macOS High Sierra (10.13) 和 iOS 10.3[3] 中推出。

APFS 针对闪存存储进行了优化，支持强大的加密，并包括诸如写时复制 (COW)、空间共享和快照[2][3] 等功能。它旨在提供优异的性能、安全性和可靠性，以满足现代计算设备的需求。

技术概述

建立年份和背景故事

APFS 最初于 2016 年的 WWDC 上宣布，并于 2017 年在 macOS High Sierra (10.13) 中成为默认文件系统[4]。

文件系统历史和发展中的关键里程碑

• WWDC 2016：Apple 宣布开发 APFS，旨在提升闪存存储设备的性能和安全性[4]。
• macOS High Sierra (10.13)：APFS 成为 macOS 设备的默认文件系统[3]。
• iOS 10.3 及更高版本：APFS 也从 iOS 10.3 开始被用于 iOS 设备[3]。

法规遵从性和许可证

APFS 不是传统意义上的许可或认证产品；它是 Apple 开发的一种专有文件系统。但是，它符合各种行业标准，以确保数据完整性和安全性。

APFS 功能和技术细节

块头

每个 APFS 文件系统都从一个块头开始，其中包含校验和、块 ID、版本、块类型和标志[1]。

容器超级块

容器超级块是文件系统的入口点。它包含有关块大小、块数量以及指向空间管理器和块映射 B 树的指针的信息[1]。

卷超级块

APFS 文件系统中的每个卷都有自己的卷超级块，其中包含卷名称、ID、时间戳以及指向块映射和根目录的指针[1]。

检查点

APFS 中的检查点存储容器的记录状态。每个检查点都使用容器超级块进行初始化，并包含容器和卷的元数据。它的功能类似于快照[1]。

APFS 技术细节

空间管理器

APFS 中的空间管理器管理已分配的块。它存储有关可用块的信息以及指向分配信息文件的指针[1]。

分配信息文件

分配信息文件作为分配文件的标头，存储有关其长度、版本和偏移量的信息[1]。

位图结构

APFS 使用位图结构来跟踪容器块。位图描述符 (BMD) 包含有关位图结构级别的信息，该信息从检查点超级块描述符 (CSBD) 中引用。位图块 (BMB) 跟踪每个包含单个位的 8 个块，该位指示分配状态[1]。

APFS 性能和安全功能

写时复制 (COW)

APFS 使用 COW 机制，在发出复制命令时不会复制文件。相反，文件会在原地修改，只有在修改复制文件时才会发生实际写入[2]。

空间共享

APFS 使用空间共享来动态地为卷分配空间。如果卷需要更多空间，它可以扩展并使用来自其他卷的可用空间，而无需单独的分区[2][3]。

快照

APFS 中的快照使用一个单独的 B 树来管理，该 B 树跟踪文件内容和块长度。这允许高效地创建和管理快照[1]。

APFS 在现代计算中的应用

与 macOS 和 iOS 的兼容性

APFS 是 macOS 和 iOS 设备的默认文件系统，为 Apple 生态系统提供了统一的文件系统[3]。

性能优化

APFS 针对闪存存储进行了优化，减少了碎片，提高了整体系统性能[3]。

结论

APFS 是一种由 Apple 开发的现代、针对闪存优化的文件系统。它支持强大的加密、COW、空间共享和快照。它已成为 macOS 和 iOS 设备的默认文件系统。

关于 APFS 的常见问题解答

以下是一些关于 APFS 的常见问题解答。

• 问：什么是 APFS？
• 答：APFS 是 Apple 开发的一种现代文件系统，用于替换 macOS 和 iOS 设备上的 HFS+[3]。
• 问：APFS 的主要功能是什么？
• 答：主要功能包括强大的加密、COW、空间共享和快照[2][3]。
• 问：为什么开发 APFS？
• 答：APFS 是为了解决 HFS+ 的局限性，而开发的，以提高闪存存储设备的性能和安全性[4]。

参考文献

• [1] https://daesiker.tistory.com/38
• [2] https://m.blog.naver.com/bcc0688/221672690219
• [3] https://recoverit.wondershare.kr/harddrive-tips/convert-external-drive-to-apple-file-system-apfs-format.html
• [4] https://daesiker.tistory.com/37