APFS: Was ihr zum neuen Dateisystem auf iOS 10.3 wissen müsst

Im April wird iOS 10.3 vermutlich an alle Nutzer ausgeteilt. Unter der Haube ist das Update jedoch größer, als der Name erwarten lässt. Denn mit der iOS-Version 10.3 führt Cupertino erstmals sein neues Apple File System (APFS) ein, das die Performance, Stabilität und Sicherheit eures Systems verbessern soll.

APFS in Zukunft auf allen Systemen

Apple File System (APFS) ist der universelle Nachfolger von Apples fast 20 Jahre altem Hierarchial File System Plus (HFS+), welches seinerseits der Nachfolger des über 30 Jahre alten HFS ist und von dem es verschiedene Versionen für verschiedene Anwendungsbereiche gab. APFS soll in Zukunft die Dateiverwaltung auf allen Systemen übernehmen: Von watchOS auf den verhältnismäßig schwach ausgestatteten Apple Watches über tvOS auf den Apple TVs, iOS auf iPods, iPhones und iPads bis hin zu macOS auf den rechenstarken Macs. Das Dateisystem wurde auf Apples Entwicklerkonferenz WWDC im Juni 2016 vorgestellt und soll bereits mit iOS 10.3 zum ersten Mal den Weg auf eure Geräte finden. Inzwischen wird die siebte Betaversion von iOS 10.3 von Entwicklern auf der ganzen Welt getestet. APFS ist im Gegensatz zu seinem Vorgänger aus dem Zeitalter der Floppy-Laufwerke auf die Verwendung mit Flash-Speichern wie SSDs spezialisiert uns soll die Performance, Stabilität und Sicherheit eures Systems verbessern. Dazu wurden zahlreiche neue Funktionen entwickelt.

Verfügbarer Speicher lässt sich besser Nutzen

Ein APFS-formatiertes Speichermedium enthält einen APFS-Container, in der kompletten Größe des Speichermediums. Dieser Container kann mehrere Partitionen (engl.: Volumes) beherbergen (engl.: to contain). „Space Sharing“ erlaubt dabei mehreren logischen Laufwerken (Partitionen), den Speicherplatz des physischen Datenträgers, also des APFS-Containers, gemeinsam in vollem Umfang zu nutzen. So können sich zwei Mac-Systeme auf zwei Partitionen den Speicherplatz frei teilen. Ein sogenannter „Extensible Block Allocator“ ermöglicht es, die Größe der Partitionen variabel anzupassen: Sind auf einem APFS-formatierten Medium mit einer Kapazität von 100 GB beispielsweise zwei Partitionen angelegt, die zu 10 und 20 GB gefüllt sind, so wird für beide Laufwerke der komplette Rest-Speicherplatz von 70 GB als verfügbarer Speicher angegeben. APFS-Laufwerke können ihre Größe entsprechend dynamisch anpassen, ohne formatiert werden zu müssen. Dank „Fast Directory Sizing“ wird der Speicherverbrauch schneller berechnet und stets aktuell gehalten.

Unter APFS lassen sich außerdem sofort verfügbare Datei-Klone erstellen. Dabei wird nur ein Verzeichniseintrag kopiert, sodass die Klone keinen zusätzlichen Speicherplatz beanspruchen. Erfolgen Änderungen an einem Klon, werden auch nur die geänderten Blöcke auf das Laufwerk geschrieben. Damit, und durch Unterstützung sogenannter Sparse-Dateien, spart APFS viel wertvollen Speicherplatz bei Dateien, von denen mehrere Versionen existieren, aber auch Prozessorleistung, die normalerweise beim Kopieren beansprucht wird. Als 64-Bit-Dateisystem unterstützt APFS nun bis zu 9 Quintillionen Dateien pro Partition.

Noch sicherer verschlüsselt

APFS unterstützt neben der Verschlüsselung des vollständigen Volumens durch einen einzelnen Schlüssel auch die Verschlüsselung einzelner Dateien sowie als erstes Dateisystem weltweit auch die separate Verschlüsselung einzelner Datei-Teile wie sensibler Metadaten mit mehreren Schlüsseln. Im Gegensatz zur Verschlüsselung der kompletten Partition, wie bei File Vault, können Dateien einzeln entschlüsselt werden. Damit wird gewährleistet, dass die Nutzer-Dateien selbst mit Zugang zum Geräteschlüssel nicht entschlüsselt und ausspioniert werden können. Eine zusätzliche Verschlüsselung wird mit APFS überflüssig. Je nach Hardware nutzt AFPS AES-XTS oder AES-CBC zur Verschlüsselung.

Eine Technik namens „Atomic Safe-Save“ sorgt außerdem für die Sicherheit eurer Dateien, indem eine Operation wie das Speichern einer Datei entweder vollständig oder gar nicht durchgeführt wird. Das beugt beispielsweise Datenverlust bei einem Systemcrash oder Stromausfall vor.

Schnappschüsse und weitere Features

Mit Schnappschüssen lassen sich ausschließlich lesbare Abbilder des Dateisystems erstellen. Dies ermöglicht eine effiziente Datensicherung sowie das Zurücksetzen von Änderungen auf einen bestimmten Zeitpunkt, wie man es beispielsweise von den Wiederherstellungspunkten unter Windows kennt.

Als modernes Dateisystem der Zukunft bietet APFS auch Zeitstempel auf Nanosekundenbasis, statt wie bisher nur aus Sekundenbasis. Für optimale SSD-Leistung ist TRIM jetzt außerdem direkt integriert.

Was gilt es zu beachten?

Die Reaktionen des bisherigen Tester (wie uns) sind überwiegend positiv. Der Umstieg erfolgt automatisch, weshalb das Update auf iOS 10.3 länger dauern kann, als gewöhnlich. Obwohl Apple eine reibungslose Migration verspricht (was bei uns bisher auch der Fall war), raten wir dennoch dazu, vorher ein verschlüsseltes Backup über iTunes anzulegen.

Kritik gibt es hauptsächlich zum späteren Einsatz im Mac. Die zukunftsweisende Technologie bietet keine Abwärtskompatibilität. So wird APFS von macOS 10.12 zwar bereits unterstützt, APFS-Laufwerke können von einem Mac mit OS X 10.11 aber nicht erkannt werden. Das könnte im Alltag für Kompatibilitätsprobleme sorgen. Auch Apples ähnlich klingendes Netzwerkprotokoll, das Apple File Protocol (AFP) wird mit APFS nicht mehr unterstützt. Stattdessen kommt SMB zum Einsatz. Das speziell für Apple-Produkte entwickelte Dateisystem ist außerdem nicht für den Einsatz in Servern ausgelegt. Bis APFS auf den Mac kommt, werden aber vermutlich noch einige Monate vergehen. So kann APFS bisher nur unter iOS als Systemlaufwerk verwendet werden und unterstützt bislang weder Fusion Drives, noch Case Sensitivity, die Verschlüsselung mit FileVault oder Time-Machine-Backups. Bei Erscheinen der finalen Version will Apple ein Tool vorstellen, welches das komplette Medium in das neue Format umwandelt. Die „Rückumwandlung“ in HFS+ ist dann aber anscheinend nur durch eine Neuformatierung und unter Verlust aller Daten möglich.

Für alle Interessierten ist hier noch Apples mehr als halbstündige Präsentation von APFS von der WWDC 2016:

https://youtu.be/edXustlp-d8