全新檔案系統 Apple File System 解析

iOS 10.3 正式版推出後，許多使用者發現，系統更新後可用空間多出不少，這背後原因在於 iOS 10.3 採用全新的 APFS 檔案系統，取代原有的 HFS+。

APFS 適用於 macOS、iOS、tvOS 甚至 watchOS。Apple 不僅將 APFS 用在 iOS 系統上，亦即將以它取代 Apple 旗下各產品平台目前所使用的檔案系統。

Apple 為何要大刀闊斧改用 APFS ？由於傳統的 HFS+ 著重在讓電腦系統同步運作多個硬碟，處理大型檔案，然而這些特點對 iOS 系統而言卻是無關緊要。反而減少延遲（latency），增加讀取速率，迅速開機及載入 app，才是 iOS 系統所看重的。APFS 便是專門針對固態硬碟及快閃記憶體最佳化的檔案系統。

加密功能是 APFS 最大優勢，它不但支援最新版本 OS X 上的完整磁碟加密，也可針對 iOS 上各個檔案進行加密，符合 Apple 所重視的隱私及安全性。APFS 支援幾種不同的加密方式：不加密；單一密鑰加密；多重密鑰加密（即針對各個檔案使用專用密鑰加密，同時針對敏感的元數據 metadata 另外使用單獨密鑰加密。）

APFS 支援的 inode 數量增加到 64 位元，現有的 HFS+ 檔案系統目前只能支援 32 位元的檔案 ID 數量。簡而言之，APFS 能夠在磁碟卷宗上儲存檔案數目高達 10¹⁸（假設磁碟卷宗有足夠容量）。

APFS 在空間配置上較有彈性。HFS+ 只能同時對整個儲存空間進行初始化，而 APFS 提供了可擴展的區塊分配程序（Extensible block allocator），對資料結構進行延遲初始化（Lazy initialization），進而提高大容量卷宗的效能。

APFS 檔案系統記錄時間的精確度可細分至 1 奈秒（nanosecond），以如此精密的時間戳記來準確追蹤每一個檔案。此外，APFS 支援稀疏檔案（Sparse files），能更有效地利用儲存空間，並採用寫入時複製（copy-on-write）架構，只有當檔案被修改時，系統才會複製一份專用副本，並寫入另一資料區塊。這樣一來可減少 SSD 的使用率，二來可避免系統當機時失去原有資料。

APFS 的優點很多，但是有些細節需要注意。舉例來說，APFS 沒辦法在 Mac 上用於開機磁碟或 Apple 的 Fusion Drive，而且檔案名稱的大小寫有別。特別要注意的是，OS X 10.11 Yosemite 之前的舊系統無法辨識 APFS  格式的磁碟，故無法利用 APFS 磁碟來移轉舊 Mac 上的檔案。

要轉換至 APFS 很簡單，只要安裝 iOS 10.3，裝置所有的資料便自動轉換到新的檔案系統上。不久後， MacOS 的檔案系統亦將改用 APFS。屬於 APFS 的新時代即將到來。