Apples derzeitiges Dateisystem HFS ist nun - von Updates einmal abgesehen - seit 30 Jahren am Markt. Früher wurde es auf kleinsten Festplatten und Disketten eingesetzt, nun auf modernsten SSDs. Apple erweiterte das alte Dateisystem mit einigen Tricks und Kompromissen um moderne Funktionen wie zum Beispiel Journaling - aber viele neue Technologien konnten nicht umgesetzt werden.

Erst durch die Entwicklerdokumentation wurde gestern bekanntgegeben, dass Apple im kommenden Jahr ein neues Dateisystem mit dem Namen "Apple File System", kurz APFS, auf den Markt bringen wird. Dabei scheint es sich nach derzeitigen Informationen um eine Eigenentwicklung von Apple zu handeln und nicht um ein übernommenes Open-Source-Projekt.


Kopieren ohne Verzögerung

Eine besonders interessante Neuerung in APFS ist "Copy On Write". Dies bedeutet, dass eine kopierte Datei erst dann tatsächlich kopiert wird, wenn das Original oder die Kopie wirklich verändert wird - bis dahin existieren für den Benutzer zwar zwei Dateien im Finder, aber nur einmal physikalisch auf der Festplatte. Dadurch werden selbst gigantisch große Dateien praktisch ohne zeitliche Verzögerung kopiert. Bestehende Programme müssen nicht angepasst werden, um diese neue Funktionalität zu nutzen.

Flexible Partitionen

Apple führt mit Space Sharing eine aus anderen fortschrittlichen Dateisystemen bekannte Technik ein, mit der sich eine Festplatte mit mehreren Partitionen erstellen lässt, die aber keine feste Größe mehr haben. Jede einzelne Partition meldet, dass der gesamte Platz der Festplatte zur Verfügung steht. Dies ist praktisch, wenn man im Vorhinein mehrere Systeme auf einem Mac installieren will, aber nicht genau weiß, wie viel Platz man auf den jeweiligen Partitionen tatsächlich für das Arbeiten benötigt.

Snapshots

Mit dem neuen Dateisystem ändert sich die Art und Weise, wie Backups angefertigt werden. APFS unterstützt Snapshots - dies sind Momentaufnahmen des aktuellen Stands des gesamten Dateisystems. Beim Anfertigen eines Snapshots findet erst einmal kein Kopiervorgang statt. Es wird lediglich markiert, welcher Stand von welcher Datei zu diesem Snapshot gehört. Erst wenn eine Datei nach Erstellen des Snapshots geändert wird, schreibt das Dateisystem die geänderte Stelle der Datei an eine neue Position auf der Festplatte und APFS registriert, dass diese Änderung nicht zum Snapshot gehörte. So kann Time Machine beim späteren Kopieren sich die lästige Suche nach geänderten Dateien sparen - Backups auf andere physikalische Medien sind so deutlich effizienter.

Sofortige Größenberechnung von Ordnern

Jeder Nutzer kennt die ewig langsame Berechnung von Ordnergrößen,  selbst auf Macs mit SSD. Dies soll mit APFS der Vergangenheit angehören - Ordnergrößen sollen sich der Entwickler-Dokumentationen sehr effizient errechnen lassen. Leider gibt Apple hier wenig Informationen bekannt, auf welche Weise dies erreicht wird.

Verschlüsselung nativ im Dateisystem

APFS bietet nun eine Verschlüsselung direkt auf Ebene des Dateisystems an. Bisher war dies nur auf OS X mittels File Vault möglich - iOS-Geräte verschlüsselte jede Datei individuell. APFS vereint die beiden Ansätze und bietet viele verschiedene Abstufungen an Verschlüsselungsverfahren: Keine Verschlüsselung, Verschlüsselung mit einem einzigen Schlüssel und Verschlüsselung mit individuellen Schlüsseln pro Datei. Als Verschlüsselungsverfahren kommt entweder AES-XTS oder AES-CBC zum Einsatz, je nachdem auf welcher Hardware das Dateisystem betrieben wird.

Weitere Neuerungen

Im alten HFS-Dateisystem wurden Änderungs- und Erstellungszeitpunkte noch mit einer Präzision von einer Sekunde gespeichert - Apple erhöhte dies in AFPS auf eine Nano-Sekunde. Der Sinn dahinter ist, dass das Dateisystem so erheblich genauer den Änderungsverlauf an einer Datei protokollieren kann um so im Falle eines Absturzes den letzten Zustand wieder herstellen zu können.

Ein alter Bekannter aus den frühen Mac-OS-Tagen wird mit APFS endgültig begraben: Das Apple Filing Protocol, kurz AFP, erlaubte seit System 6 das Austauschen von Dateien über Netzwerke. AFP wird auf APFS-formatierten Volumes nicht mehr funktionieren - Apple wird nur noch das ursprünglich von Microsoft entwickelte und im Unternehmensumfeld verbreitete SMB unterstützen. Schon seit OS X 10.9 Mavericks ist SMB das bevorzugte Protokoll, mit dem zwischen Macs Dateien im Netzwerk ausgetauscht werden.

APFS erlaubt nun auch endlich flexible Datei-Attribute wie beispielsweise unendlich viele Etikett-Typen. Im alten Dateisystem HFS wurden Dateiattribute über eine gesonderte Datei realisiert - dies ist aber ein großer Kompromiss aus Entwickler-Sicht gewesen.

Große Dateien, welche erst im Laufe der Zeit mit Daten gefüllt werden (Beispiel: Virtuelle Festplatte einer Virtualisierungsumgebung wie Parallels oder VMWare), belegen mit APFS nur den tatsächlich genutzten Speicherplatz.

Von Marktreife noch weit entfernt

Laut Apple soll APFS erstmalig 2017 beim Endkunden eingesetzt werden. In macOS Sierra können Entwickler schon Partitionen oder DMGs mit APFS formatieren, um Programme mit dem neuen Dateisystem zu testen. Leider stehen viele Funktionen wie z.B. Snapshots oder das schnelle Errechnen von Ordnergrößen bislang noch nicht zur Verfügung.