Wat is Apple File System (APFS), het nieuwe bestandssysteem van Apple?

Sinds iOS 10.3 en macOS 10.13 High Sierra gebruikt Apple een nieuwe bestandssysteem, Apple File System (APFS). Wat zijn de voordelen van APFS en welke gevolgen zal het hebben voor de manier waarop jij werkt? Dat leggen we uit in deze gids.

Apple File System in iOS 10.3

In iOS 10.3 zijn de meeste iPhone en iPads automatisch overgestapt op Apple’s nieuwe bestandssysteem APFS. Je zult er waarschijnlijk weinig van hebben gemerkt, omdat Apple APFS vooraf uitgebreid heeft getest, maar achter de schermen vond er toch een behoorlijke operatie plaats. In macOS 10.13 High Sierra zullen de meeste Macs de overstap maken. Aanvankelijk geldt het nog alleen voor SSD’s, later komt er ook ondersteuning voor Fusion Drives.

Maar wat is APFS nou eigenlijk en hoe krijg jij ermee te maken?

Wat is een bestandssysteem?

Apple File System (APFS) werd aangekondigd tijdens WWDC 2016 (hier kun je de WWDC-workshop bekijken). Het vervangt het al langer gebruikte bestandssysteem HFS+ van Apple, dat wel eens toe was aan een update. Een bestandsysteem zorgt ervoor dat de vertaalslag van hardware naar software (en omgekeerd) probleemloos verloopt. Software moet in staat zijn om bestanden weg te schrijven naar een fysiek opslagmedium zoals een harddisk of SSD. Dit moet foutloos verlopen, zodat er geen bestanden corrupt raken. Maar het moet ook snel en efficiënt gebeuren, zodat jij niet minutenlang zit te wachten tot een bestand is opgeslagen.

HFS+ is aan vervanging toe

HFS+ dateert nog uit 1998, toen Mac OS 8.1 verscheen. HFS+ verving destijds het Hierarchical File System (HFS) dat in de eerste Macintosh-computers werd gebruikt. Tegenwoordig wordt HFS+ gebruikt op de Mac, iPhone, iPad en andere apparaten en zelfs op iCloud. Toen HFS+ werd ontwikkeld kon Apple nog niet bevroeden dat het ooit op kleine apparaten zoals een Apple Watch en Apple TV én op apparaten met vele terabytes opslag gebruikt zou gaan worden. Ook had Apple misschien nog niet voorzien dat flashopslag betaalbaar genoeg zou worden om in allerlei apparaten te stoppen en dat mobiele apparaten naar 64-bit zouden gaan.

In totaal zijn er nu 9 varianten van HFS+, die vanaf 2017 gaandeweg vervangen zullen worden door APFS.

Bestandssystemen gebruiken unieke ID’s voor bestanden en mappen, zogenaamde ‘inodes’. Omdat HFS+ op 32-bit inodes was gebaseerd waren daarmee maximaal 4.3 miljard objecten (2³²-1) mogelijk. Dat is behoorlijk wat, maar op een harddisk met vele terabytes kun je die limiet op een gegeven moment bereiken. APFS stapt daarom over naar 64-bit inodes, zodat je 2⁶⁴-1 objecten kunt opslaan, oftewel 18.446.744.073.709.551.615.

APFS biedt ook bestandsattributen, zodat deze niet in een apart bestand hoeven te worden opgeslagen. Tijdstempels zijn tot op de nanoseconde nauwkeurig, terwijl dat in HFS+ per seconde werd geteld. En er zijn nog wel meer voordelen, die we verderop zullen noemend. Zo is er verbeterde crash-bescherming, optimalisatie voor flashgeheugen en copy-on-write. Dat laatste houdt in dat data op een schijf alleen wordt gekopieerd als er een aanpassing wordt gedaan. Er is ook geen journal voor het bestandssysteem meer nodig. Kleine schrijfoperaties leveren minder slijtage voor SSD’s op.

Een tussenstapje: CoreStorage in 2011

Apple voerde in 2011 in Mac OS X Lion 10.7 wel stilletjes CoreStorage in, een beheertool voor logische volumes. CoreStorage bracht eindelijk meer mogelijkheden om opslag te beheren, maar veel mensen zullen het nauwelijks hebben opgemerkt. Twee functies van CoreStorage kent iedereen wel: het volledig versleutelen van je harddisk met FileVault 2 en de invoering van FusionDrive, waarmee de performance verbeterde bij gecombineerd gebruik van SSD/HDD. CoreStorage verbeterde alleen niet het bestandsysteem zelf, dat ongewijzigd bleef. Macs bleven gewoon het gedateerde HFS+ gebruiken dat bijna twintig jaar oud is. Apple voegde wel nieuwe functies toe aan HFS+, maar er waren drastischer maatregelen nodig.

Bekijk ook

Wat is een Fusion Drive en wat heb ik eraan?

Een Fusion Drive combineert de grote opslagcapaciteit van een traditionele harde schijf met de snelheid van een SSD-schijf. Wat heb je hier in de praktijk aan en zijn er ook nadelen?

Apple had het bestandssysteem eigenlijk al veel eerder kunnen vernieuwen. Mac OS X was gebaseerd op NeXTStep, die het UNIX File System (UFS) gebruikte. Toch koos Apple bij de introductie van Mac OS X voor een aangepaste versie van HFS. Bij Mac OS X Leopard 10.5 stond Apple op het punt om HFS+ te vervangen door ZFS, maar draaide de plannen op het laatste moment terug vanwege de benodigde licenties.

APFS werkt op ‘alles’

Bij het ontwikkelen van Apple File System kon Apple gelukkig wél rekening houden met alle apparaten die ze tegenwoordig maken. Het is geoptimaliseerd voor flashgeheugen en SSD, bevat een standaardmethode voor encryptie en levert minder snel corrupte bestanden op bij een crash. In 2017 wil Apple voor alle apparaten de overstap maken naar APFS. Dat gaat nog niet lukken, want aanvankelijk zullen op de Mac alleen SSD’s worden ondersteund. Later zal ook ondersteuning volgen voor Fusion Drives, een combinatie van SSD en harddisk

Een vroege versie van APFS was al beschikbaar in een beta van macOS Sierra. Daarin zaten nog wel wat beperkingen. Je kon het niet gebruiken op een opstartschijf, het werkte nog niet met Fusion Drives en je kon nog geen backups maken met Time Machine. In macOS High Sierra gelden nog steeds wat beperkingen, maar iedereen met een geschikte Mac met SSD zal dan overstappen.

Waarom eerst APFS op de iPhone?

Dat Apple eerst voor iOS heeft gekozen, valt iets voor te zeggen. Bij iOS heb je geen directe controle over het bestandssysteem waardoor het een redelijk standaard omgeving is. Je kunt geen partities maken of je opslag defragmenteren met allerlei tools die buiten de invloedssfeer van Apple liggen. Bij de Mac kun je het bestandssysteem wat meer naar eigen hand zetten door partities zelf te kiezen en allerlei tools erop los te laten. Dit vormt voor Apple een groter risico als er iets misgaat.

Voordelen van APFS

APFS heeft een aantal voordelen, die ook voor gewone gebruikers meteen duidelijk zijn:

1. Betere encryptie (vooral op de Mac): Voor elk type apparaat heeft Apple andere encryptiemethoden ontwikkeld. In APFS wordt dat allemaal gelijkgetrokken, zodat dezelfde encryptie op iOS en macOS gebruikt wordt. De beveiliging van de Mac wordt daardoor zelfs beter, omdat elk bestand individueel wordt versleuteld, net zoals bij iOS al het geval was.
2. Meer vrijheid bij partities: Je kunt partities groter en kleiner maken, zonder dat je eerst partities die in de weg zitten hoeft te wissen. Je bent dus veel flexibeler. Partities kunnen daardoor op twee fysieke plekken op een schijf staan.
3. Minder kans op corruptie: Als de stroom uitvalt kan dat bij een Mac of ander apparaat leiden tot corrupte of anderszins beschadigde bestanden. APFS voorkomt dit door eventuele schrijfacties die plotseling zijn onderbroken terug te draaien.
4. Ruimtebesparing: Als je een foto wilt bewerken, maak je wel eens een kopie om te voorkomen dat het origineel verloren gaat. Voorheen was het zo, dat het origineel en de kopie dan tweemaal zoveel opslagruimte vereisten. Bij APFS is dat anders: daar worden alleen de wijzigingen ten opzichte van het origineel opgeslagen zodat het minder ruimte kost. Gooi je de kopie weg, dan zal het origineel gewoon blijven bestaan. Dit geldt voor losse bestanden, maar ook voor mappen en voor complete backups van een harde schijf (een zogenaamde snapshot). Het voordeel hiervan is dat je bij het terugzetten van een backup van je iPhone veel sneller klaar bent. De hele backup hoeft niet te worden teruggezet, maar alleen de wijzigingen ten opzichte van de reeds aanwezige versie.