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macOS Ventura: Einblicke in die Layout-Änderung der SSD-Struktur

Bei der Arbeit mit macOS hantiert man mit Ordnern und Dateien. Unter der Oberfläche des Finders verbirgt sich allerdings eine wesentlich komplexere Struktur, welche im Festplattendienstprogramm sichtbar wird. Apple hat in diesem Zusammenhang in den vergangenen Jahren immer wieder Veränderungen vorgenommen und unter anderem die Sicherheit der hauseigenen Rechner und des Betriebssystems erheblich verbessert. Auf den ersten Blick gab es im soeben veröffentlichten macOS Ventura in dieser Hinsicht keine Modifikationen, das Layout der Massenspeicher bleibt scheinbar gleich.

macOS Ventura mit Veränderungen beim Preboot-Volume
Bei genauerem Hinsehen lassen sich in macOS Ventura allerdings Unterschiede zu den Vorgängern Monterey und Big Sur entdecken. Der bekannte Entwickler Howard Oakley hat die Struktur der System-SSD und den Bootvorgang einer eingehenden Analyse unterzogen und festgestellt, dass Apple eine durchaus signifikante Änderung vorgenommen hat. Diese betrifft das Preboot-Volume, welches sich sowohl bei Intel-Macs als auch Computern mit Apple Silicon in einem APFS-Container befindet. In macOS Monterey weist dieses eine Größe von knapp einem Gigabyte auf und enthält unter anderem die Rechner-Firmware, eine Kernel-Sammlung sowie weitere für den Startvorgang erforderliche Daten.

Cryptexes: Erweiterungen für verschlüsseltes System-Volume
macOS Ventura weist dem Preboot-Volume nunmehr eine weitere wichtige Aufgabe zu. Apple legt dort nämlich „cryptographically-sealed extensions“ (Cryptexes) ab. Dabei handelt es sich um verschlüsselte und mit einem Zertifikat versehene Erweiterungen für das signierte und besonders geschützte System-Volume. Einer der Zwecke dieser Modifikation besteht darin, bestimmte Systemkomponenten wie etwa XProtect, das Malware Removal Tool (MRT) oder auch Safari unabhängig von größeren macOS-Updates aktualisieren und mit Sicherheitspatches versorgen zu können. Wie Apple entsprechende Hotfixes künftig einspielen will, ohne dass in jedem Fall ein Neustart des Macs erforderlich ist, haben wir bereits vor einiger Zeit in dieser Meldung erläutert.

Preboot-Volume nimmt deutlich mehr Platz in Anspruch
Das Preboot-Volume wächst durch diese Maßnahme in macOS Ventura erheblich. Es enthält nämlich in der neuen Betriebssystemversion neben den dort bislang schon abgelegten Daten zusätzlich auch Safari mitsamt aller Komponenten einschließlich Apples Browser-Engine namens WebKit. Hinzu kommen ein Dutzend Treiber-Pakete, gemeinsam genutzte Caches sowie die Grafik-Frameworks OpenCL und OpenGL. Abgesehen von einem nach dem Update auf macOS Ventura möglicherweise veränderten freien Speicherplatz auf der SSD bemerken Nutzer von dieser Modifikation allerdings nichts. Im Finder und in den Apps sind nach wie vor alle Ordner, Dateien und Programme an den gewohnten Plätzen zu finden.

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Kommentare

Mecki25.10.22 20:20

Abgesehen von einem nach dem Update auf macOS Ventura verringerten freien Speicherplatz auf der SSD bemerken Nutzer von dieser Änderung allerdings nichts.

Sind die Daten dann doppelt vorhanden? Also einmal auf Preboot und einmal auf dem normalen Systemvolumen? Denn ansonsten wären die ja nur umgezogen, am Gesamtspeicherverbrauch würde das ja nichts ändern, aber ich nehme mal an, dass das System selber nochmal alles das besitzt und es nicht vom Preboot-Volume ließt, korrekt?

haschuk25.10.22 22:01

Meine spontane Idee. Hackintosh und Lösungen um ältere Hardware mittels den bekannten Tools ein Merge auf Ventura zu ermöglichen, wird damit gecutted.

Dupondt25.10.22 22:22

Mecki:

Wie sich die Veränderungen konkret auswirken, müsste man genauer untersuchen. Bei meinen Macs sind die Preboot-Volumes von etwa 1 Gigabyte auf rund 5 Gigabyte angewachsen, wobei sich die Werte um knapp ein halbes Gigabyte unterscheiden. Howard Oakley schreibt von 17 Gigabyte. Der Zuwachs ist also offenbar von Faktoren abhängig, die nicht bekannt sind.

Es ist allerdings davon auszugehen, dass zumindest eine Reihe von Dateien doppelt bzw. in verschiedenen Versionen auf Preboot-Volume und System-Volume vorliegt. Das neue SSD-Layout nutzt Apple nämlich bekanntlich auch für Rapid Security Response. Damit (automatisch) eingespielte Hotfixes lassen sich rückgängig machen, ältere Datei-Versionen sind anschließend also mit hoher Wahrscheinlichkeit noch vorhanden. Das ändert sich erst, wenn ein reguläres (großes) Update erscheint, welches die zwischenzeitlich erfolgte Sicherheitspatches beinhaltet.

Von Apple gibt es leider bislang keine näheren Erläuterungen zu den Modifikationen.

Interessanterweise wurde übrigens auf meinen Macs die Volumengruppe „Macintosh HD“ deutlich kleiner. In Monterey war sie 15,42 Gigabyte groß, bei Ventura sind es jetzt nur noch 8,83. Der freie Speicherplatz hat sich also durch das Update sogar vergrößert. Ich habe den von Dir zitierten Satz daher etwas neutraler formuliert.

Mecki26.10.22 19:18

Es ist allerdings davon auszugehen, dass zumindest eine Reihe von Dateien doppelt bzw. in verschiedenen Versionen auf Preboot-Volume und System-Volume vorliegt

Ich bin jetzt nicht so der APFS Experte, daher ist folgendes mit Vorsicht zu genießen:

Wenn ich das richtig verstanden habe, sind Volumes bei APFS rein virtuell und sitzen auf einer APFS Partition (also eine APFS Partition kann beliebig viele Volumes haben, anders als bei HFS, wo ein Volume einer Partition entspricht) und APFS kennt auch Deduplication, d.h. wenn zwei identische Dateien auf einem APFS Volume liegen, dann kann das System eine davon "löschen" und einfach beide Verzeichniseinträge auf die gleichen Daten zeigen lassen (wie ein Hardlink, nur eine ebene tiefer und das Dateisystem tut nach oben hin so, als wären das nach wie vor zwei getrennte Dateien). Sobald man dann die "eine" Datei verändert, werden die veränderten Blöcke (weiß nicht wie die bei APFS heißen; Sektoren? Nodes? Cluster?) automatisch wieder getrennt, bringt also nicht viel bei Dateien, die auch oft verändert werden, aber das trifft ja auf Libraries und Programmcode nicht zu.

Und wenn ich nicht ganz falsch liege, dann ist das ein Feature das lediglich nicht über Partitionsgrenzen hinweg funktioniert, es müsste aber theoretisch über Volumengrenzen hinweg funktionieren (da diese eben nur virtuell sind). Falls das soweit alles stimmt, wäre es also möglich, dass das System zwar pro Volume einen höheren Verbrauch anzeigt, der Gesamtverbrauch aber in Wahrheit nur dann höher ist, wann immer sich die Dateien auf Preboot und System unterscheiden und nach jedem großen Update Apple identische Dateien per Deduplication zusammenführt.

Das ist rein spekulativ, aber im Rahmen der Möglichkeiten und wäre ein wirklich cooler Anwendungsfall für Deduplication, denn im normalen Betrieb kommt das Feature selten zum Einsatz, weil es sehr teuer wäre die SSD ständig nach Duplikaten zu durchsuchen. Das Feature kommt nur dann zur Anwendung, wenn man eine Datei im Finger dupliziert (CMD+D), weil egal wie groß die Datei ist, das geht praktisch in unter einer Sekunde, da hier gar nichts dupliziert wird, es wird nur ein neuer Verzeichniseintrag angelegt und nur wenn man die Kopie dann bearbeitet werden wirklich Teile (oder alles) dupliziert. Anders als ein Hardlink, stellen das wirklich zwei getrennte Dateien dar. Ein Hardlink hingegen stellt zweimal die gleiche Datei da, nur an zwei verschiedenen Orten im System und ggf. mit unterschiedlichen Namen, aber ändere ich "eine" davon, ist auch die andere geändert. Hardlinks kennt fast jedes moderne Dateisystem, aber bei weiten nicht jedes kennt Deduplication. Wer will, es gibt Tools, die das System nach Duplikaten durchsuchen und dann deduplizieren:

ShagMac01.11.22 07:32

Die Updates unterscheiden sich auch in ihrer Download Große.
Bei X 86 Maschinen sind es um die 4 GB während es bei Apple Silicon (M1) gute
13 GB sind. Warum benötigt ein M1, mehr als 9 GB mehr an Software?
Ich kann dazu bisher nichts finden, vielleicht kann hier jemand Licht ins Dunkel bringen?

ShagMac01.11.22 07:39

Nachtrag: Es werden mir In der Softwareupdate App verschiedenen Größen Angezeigt, von 4 über 6 bis 13 GB . Das verstehe wer will- was ist nur mit Apple los???

macOS Ventura: Einblicke in die Layout-Änderung der SSD-Struktur

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