苹果自我革命的APFS文件系统是什么？

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这年头智能手机的硬件水平都已达一定的高度，特别是旗舰级手机，各家的机皇都是有多强上多强，所搭载的SoC、存储性能都在伯仲之间、难分高下，所以便有厂商开始在软件方面着手配合硬件进行优化，比如我们在前几期超能课堂中，提到过华为Mate 9上使用的F2FS文件系统，而从今年二月初iOS 10.3开始，苹果也在iPhone上加入了对APFS文件系统的支持，这其实早在去年WWDC 2016上，苹果便已经公布这个全新的文件系统，那么APFS文件系统究竟有什么革新之处？

APFS是什么？

APFS的英文全称为Apple File System，这也就很简单地直译为“苹果文件系统”，为64位文件系统，单个分区支持9百亿亿文件，为取代苹果延用了30多年之久的HFS+文件系统而生，加入了很多现代文件系统应有的新功能特性。

作为新一代文件系统，苹果在去年的WWDC 2016开发者大会上表示，APFS通用于iOS、macOS、watchOS和tvOS这四个苹果主要的操作系统上，由于目前苹果大部分设备都采用闪存或SSD，所以APFS完全为这类存储作了优化设计（这点与F2FS文件系统的特性一样），并把加密性作为新文件系统最主要的功能改进。

APFS对苹果有多重要？

现有的HFS+实在太落后了

APFS文件系统对苹果有多重要，这就要提到苹果现有的文件系统HFS+。HFS+文件系统由苹果从HFS文件改进而来， 早在1998年就开始在苹果设备上使用（HFS在1984年），推出之时市面上仍以软盘和HDD作为主要存储设备，所以HFS+基本没有为现在流行的闪存和SSD作优化。HFS+在应付现代硬件和软件都已经力不从心，HFS+文件系统存在元数据以大字节序保存、单线程访问、不支持稀疏文件、写时复制等等一大堆缺点。

苹果现有设备的文件系统不统一

尽管苹果几乎所有设备和系统都是基于HFS文件系统，但实际上每个设备由于需要的特性不同（这其实也归咎于HFS的落后），导致采用的 文件系统却有多种，比如macOS上有HFS、HFS+和HFS+J，而iPhone、Apple Watch有用到HFS+和HFS+ Per-File Crypto，存储管理又有Fusion Drive和CoreStorage等等，相当混乱，所以苹果希望功能更先进、更齐全的APFS能改变这个现状，成为苹果设备中统一的文件系统。

苹果现在的文件系统太混乱

APFS功能特性？

APFS在基本的文件系统设计上就远比HFS+先进，HFS+为32位文件ID，而APFS支持64位索引节点，时间戳间距从HFS+的1秒降低至1纳秒，适应回现代处理器和SSD远低于1秒的文件操作时间，具备低延迟的特性，APFS还原生支持SSD的FTL和Trim，所以性能理论上会更强、空间利用率更高，另外与HFS+固定形式的文件系统结构不同，APFS是个具有扩展性的文件系统，可以在未来增加更多新特性、API。

APFS与HFS+对比

APFS文件系统上新增的Clone、Snapshot、Crash Protection等多个功能，这得益于Copy-On-Write（写时复制、简称COW），该技术主要作用为文件在进行修改操作时， 会先复制一份新文件，用户修改的实际是在这份新文件上，原来文件不会作修改，而等修改完成后新文件再替换掉原文件，这能充分发挥存储的读写性能和保持文件的完整性 ，而在修改过程中就算出现意外，也能保证原文件不掉失。

Clone（克隆）

Clone指的是APFS在执行复制文件操作时，实际只是创建了一个类似快捷方式的副本，文件本身并没有增加多一份出来、占多一份空间，而当文件作了修改后，也只会保存修改的部分，这对于苹果系统采取的沙盒运行APP机制相当有用，可以节省APP的占用空间。

Clone演示

Snapshot（快照）

在APFS文件系统中作了分区快照后，无论原分区内的文件作了增加还是删除操作，快照分区内的文件都不会发生变化，这提高了文件备份效率，还可以实现撤销操作，这有利iTunes、Time Machine等备份功能。

Snapshot演示

Space Sharing（空间共享）

Space Sharing为解决在单个磁盘上分区固定位置、固定大小的限制，允许在不用重新分区的情况下，动态调整分区的大小，APFS格式的磁盘实际为单个容器（container），多个分区共享容器的空余容量。

支持动态调整容量

比如在一个100GB的APFS格式磁盘上，有一个10GB的A分区和一个20GB的B分区，那么A和B分区都可以任意用到剩下的70GB，这样在A分区中，即使存储一个超过10GB的文件也没问题，最大可以去到80GB。

Encryption（加密）

（编辑：PHP编程网 - 黄冈站长网）

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