O que é APFS (sistema de arquivos Apple)? | phoenixNAP Glossário de TI

APFS, ou Apple File System, é um sistema de arquivos moderno desenvolvido pela Apple Inc. Ele foi projetado para otimizar o desempenho em unidades de estado sólido (SSDs) e fornece recursos robustos como criptografia forte, compartilhamento de espaço e proteções à prova de falhas.

O que é APFS?

APFS, ou Apple File System, é o sistema de arquivos desenvolvido pela Apple Inc. especificamente para seus sistemas operacionais, macOS e iOS. Ele foi introduzido em 2017 com o macOS High Sierra e é otimizado para armazenamento flash e em unidades de estado sólido, com foco em criptografia, confiabilidade e desempenho. Desenvolvido para substituir o antigo Hierarchical File System Plus (HFS+), o APFS foi projetado para maximizar o desempenho e a confiabilidade das modernas tecnologias de armazenamento.

APFS oferece vários recursos notáveis, incluindo integridade aprimorada de dados, otimização de espaço por meio de clonagem e instantâneos, criptografia nativa forte para melhor segurança e eficiência metadados manuseio para acesso mais rápido e gerenciamento de espaço. Além disso, oferece suporte à proteção contra falhas para manter a consistência e evitar a perda de dados em caso de falhas do sistema. APFS agora é o sistema de arquivos padrão em todos os produtos Apple, incluindo macOS, iOS, watchOS e tvOS.

Uma breve história do APFS

O APFS foi anunciado pela primeira vez na Worldwide Developers Conference (WWDC) da Apple em junho de 2016. Nesta fase, ele foi apresentado como um sistema de arquivos moderno projetado para substituir o antigo HFS+, que estava em uso desde 1998. Os principais objetivos de design do APFS eram otimizar o armazenamento flash/SSD, que estava se tornando padrão em toda a linha de produtos da Apple, e incorporar recursos avançados, como forte criptografia, compartilhamento de espaço e proteção robusta contra colisões.

Em 2017, com o lançamento do iOS 10.3, o APFS foi implementado em todos os dispositivos iOS por meio de um processo de atualização que converteu perfeitamente o sistema HFS+ existente em APFS. Esta implantação foi um teste crucial às capacidades e estabilidade do APFS, especialmente devido ao grande número de dispositivos e à variedade de dados envolvidos. Mais tarde, em 2017, o macOS High Sierra foi lançado, trazendo o APFS para computadores Mac. A atualização para APFS foi automática para SSDs, enquanto Fusion Drives e tradicionais Discos rígidos inicialmente manteve o formato HFS+ antes de fazer a transição para APFS posteriormente.

Desde seus lançamentos iniciais em iOS e macOS, o APFS continuou a evoluir. Ele foi otimizado ainda mais para eficiência e velocidade, e a Apple estendeu seu uso a todas as novas instalações do macOS, iOS, watchOS e tvOS. Hoje, o APFS é o sistema de arquivos padrão em todas as linhas de produtos da Apple.

Recursos do APFS

APFS representa uma evolução técnica significativa que visa atender melhor às demandas dos modernos dispositivos Apple. Aqui estão alguns recursos principais do APFS:

Otimizado para SSDs. O APFS foi projetado para operar com as características de baixa latência das unidades de estado sólido, oferecendo velocidades de leitura/gravação aprimoradas e melhor alocação de espaço.
Compartilhamento de espaço. Ele permite que vários sistemas de arquivos compartilhem o mesmo espaço de armazenamento livre subjacente em um volume físico. Isso é útil em configurações de inicialização múltipla e para gerenciar o armazenamento entre diferentes usuários ou aplicações sem precisar particionar a unidade.
Clonagem de arquivos e diretórios. APFS pode criar cópias de arquivos e diretórios sem duplicar os dados no disco. O processo é instantâneo e economiza espaço em disco.
Instantâneo e versionamento. Ele oferece suporte a instantâneos e controle de versão, o que permite ao sistema capturar e salvar o estado de um sistema de arquivos em um determinado momento. Este recurso é útil para backup e recuperação processos.
Criptografia forte. O APFS oferece opções de criptografia robustas com suporte para criptografia de chave única e multichave, que pode criptografar arquivos, metadados e até mesmo diretórios separadamente.
Proteção contra colisões. APFS melhora integridade de dados e minimiza o risco de corrupção através dos seus recursos de proteção contra falhas, que garantem consistência operacional mesmo em caso de falhas do sistema.

Formatos APFS

O Apple File System (APFS) oferece suporte a vários formatos, cada um projetado para atender a diferentes tipos de dispositivos de armazenamento e casos de uso específicos. Aqui está uma lista dos principais formatos APFS:

APFS (diferencia maiúsculas de minúsculas). Este formato trata nomes de arquivos que diferem apenas em letras maiúsculas como distintos (por exemplo, "Arquivo.txt" e "arquivo.txt" seriam considerados dois arquivos separados). É útil para desenvolvedores ou em situações onde a distinção entre maiúsculas e minúsculas é necessária para compatibilidade com UNIX-sistemas semelhantes.
APFS (não diferencia maiúsculas de minúsculas). O formato padrão para a maioria dos usuários, esta versão do APFS trata nomes de arquivos que diferem apenas em letras maiúsculas como iguais (por exemplo, "Arquivo.txt" e "arquivo.txt" seriam considerados o mesmo arquivo). É adequado para uso geral e é o formato padrão para instalações do macOS.
APFS (criptografado). Este formato fornece criptografia forte no nível do sistema de arquivos, oferecendo melhor data security. Pode diferenciar maiúsculas de minúsculas ou não, com base na preferência do usuário.
APFS (diferencia maiúsculas de minúsculas, criptografado). Combina distinção entre maiúsculas e minúsculas com criptografia, fornecendo requisitos específicos de nomenclatura de arquivos e recursos de segurança.

Vantagens e desvantagens do APFS

Os usuários devem considerar o tipo de operações que desejam realizar antes de se comprometerem com o APFS, pois o sistema apresenta um conjunto específico de vantagens e desvantagens. Aqui estão os prós e contras de usar APFS:

Vantagens

APFS (Apple File System) oferece diversas vantagens sobre seu antecessor, HFS+, e outros sistemas de arquivos tradicionais. Aqui está uma lista dos principais benefícios do APFS:

Otimizado para SSDs. O APFS foi projetado especificamente para unidades de estado sólido (SSDs) e outras tecnologias de armazenamento flash, que são padrão na maioria dos dispositivos Apple modernos. Essa otimização resulta em velocidades de leitura e gravação mais rápidas e em uma alocação de espaço mais eficiente.
Eficiência de espaço. O APFS inclui recursos como clonagem e instantâneos, que permitem gerenciar o espaço com mais eficiência. A clonagem de arquivos e diretórios não duplica os dados reais, a menos que sejam feitas modificações, economizando espaço de armazenamento valioso. Os instantâneos fornecem uma maneira de capturar o sistema de arquivos em um ponto específico sem a necessidade de duplicar todo o conteúdo do sistema de arquivos.
Criptografia forte. O APFS oferece opções robustas de criptografia, suportando criptografia de chave única e de múltiplas chaves para proteger dados e metadados de arquivos. Este recurso aprimora o usuário data security, o que é particularmente importante numa época em que as violações de dados são comuns.
Proteção contra colisão. APFS aprimora a integridade dos dados com seus recursos de proteção contra falhas. Ele usa um mecanismo de cópia na gravação que garante que os dados não sejam substituídos diretamente. Em vez disso, as novas gravações são confirmadas no disco somente depois de serem completamente gravadas, o que ajuda a preservar a integridade dos dados em caso de falha.
Instantâneo e versionamento. APFS oferece suporte à criação de instantâneos do sistema de arquivos, que podem ser usados para fazer backup e visualizar versões mais antigas de arquivos.
Compartilhamento de espaço. APFS permite que vários sistemas de arquivos compartilhem o mesmo espaço de armazenamento. Isto pode ser particularmente útil em um ambiente multiusuário ou onde são necessárias múltiplas partições, pois evita a necessidade de pré-alocar quantidades fixas de armazenamento para cada partição.
Dimensionamento rápido de diretório. O APFS pode calcular rapidamente o tamanho de um diretório e seu conteúdo, o que melhora o desempenho de tarefas que requerem tais cálculos.
Suporte Unicode para nomes de arquivos. APFS suporta Unicode para nomes de arquivos, o que fornece uma gama maior de caracteres e símbolos em nomes de arquivos, tornando-os mais flexpossível num ambiente globalizado.
Carimbo de hora aprimorado. O APFS oferece granularidade de carimbo de data/hora em nanossegundos, o que é uma melhoria em relação aos carimbos de data/hora de segundo nível no HFS+. Isso permite um rastreamento de modificações mais preciso e é benéfico em ambientes onde os arquivos são atualizados com frequência.

Desvantagens

Embora o Apple File System (APFS) ofereça inúmeras vantagens adaptadas às modernas tecnologias de armazenamento e dispositivos Apple, ele também possui algumas limitações que devem ser consideradas:

Problemas de compatibilidade. APFS foi projetado especificamente para o ecossistema da Apple. Isso pode representar desafios ao tentar compartilhar unidades ou dados com sistemas que executam outros sistemas operacionais, como Windows ou Linux, que podem exigir software de terceiros para ler corretamente unidades formatadas em APFS. Dispositivos que executam versões mais antigas do macOS anteriores ao High Sierra não podem ler ou gravar nativamente em volumes formatados em APFS, o que pode complicar a transferência de dados e a compatibilidade com versões anteriores.
Complexidade de recuperação de dados. Devido à sua estrutura nova e complexa, a recuperação de dados de unidades APFS pode ser mais desafiadora do que com sistemas de arquivos mais antigos, como HFS+. A estrutura de metadados do APFS, que melhora o desempenho e a confiabilidade, também torna as ferramentas tradicionais de recuperação de dados menos eficazes sem atualizações ou novas abordagens.
Estabilidade testada por tempo limitado. Como um sistema de arquivos relativamente novo, o APFS não foi testado ao longo do tempo tão extensivamente quanto os sistemas de arquivos mais estabelecidos, como NTFS ou HFS+. As versões anteriores enfrentavam bugs e problemas de estabilidade, embora muitos deles tenham sido resolvidos em atualizações subsequentes.
Desempenho em HDDs. Embora o APFS seja otimizado para SSDs (unidades de estado sólido), seu desempenho em HDDs (unidades de disco rígido) pode ser menos impressionante. Os usuários relataram desempenho mais lento em unidades mecânicas em comparação com SSDs, provavelmente devido à otimização do APFS para tempos de acesso mais rápidos da tecnologia de estado sólido.
Falta de compactação completa do disco. Ao contrário de alguns outros sistemas de arquivos, o APFS não suporta nativamente disco completo compressão. Isto pode ser uma desvantagem para utilizadores que necessitam de gerir o espaço de armazenamento de forma mais eficiente, especialmente em dispositivos com capacidade de disco limitada.
Sobrecarga de snapshots e clones. Embora os recursos de snapshot e clonagem do APFS sejam úteis para fazer backup e restaurar dados, eles também podem levar ao aumento do uso do armazenamento ao longo do tempo. Os usuários precisam gerenciar os snapshots com cuidado para evitar o consumo inadvertido de espaço em disco excessivo.
Complexidade de criptografia. Gerenciar a criptografia com APFS, especialmente com configurações de criptografia multichave, pode ser complexo e exigir uma compreensão mais profunda das configurações e opções do sistema.

APFS x HFS+

APFS (Apple File System) e HFS+ (Hierarchical File System Plus) são duas gerações de sistemas de arquivos usados pela Apple, sendo APFS o mais novo dos dois, introduzido para substituir o HFS+.

O APFS foi projetado com tecnologias modernas de armazenamento em mente, sendo otimizado especificamente para unidades de estado sólido (SSDs) e apresentando recursos robustos como criptografia nativa, compartilhamento de espaço e instantâneos. Este sistema de arquivos está estruturado para melhorar o desempenho e a confiabilidade nos diversos ambientes de computação atuais, proporcionando tempos de acesso mais rápidos e maior integridade de dados em comparação com seu antecessor. Além disso, a arquitetura do APFS permite uma utilização mais eficiente do espaço e oferece melhor suporte para grandes volumes de armazenamento, o que é crucial dadas as crescentes demandas de dados dos aplicativos contemporâneos. Em contraste, o HFS+, desenvolvido em 1998, foi uma melhoria em relação ao HFS original e foi o principal sistema de arquivos da Apple por quase duas décadas. Embora o HFS+ tenha introduzido vários recursos avançados na época, como registro em diário para melhorar a confiabilidade e o suporte para arquivos maiores, ele carece de muitas das otimizações que são críticas para as tecnologias de hardware mais recentes. Por exemplo, o HFS+ não lida com a alocação de espaço de armazenamento tão eficientemente quanto o APFS, o que pode levar a problemas como arquivos fragmentação e desempenho mais lento em SSDs mais recentes. Além disso, o HFS+ não oferece suporte a recursos como clonagem, instantâneos e criptografia multichave, que são essenciais para o APFS. Apesar de sua confiabilidade comprovada, o HFS+ não se adapta tão bem às altas capacidades de armazenamento e aos requisitos de segurança dos dispositivos atuais, tornando o APFS uma opção mais adequada para macOS, iOS e outros sistemas operacionais modernos da Apple.