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APFS: Apples Dateisystem von macOS High Sierra bis macOS Ventura

Die Anfänge von APFS, Apples hauseigenem Dateisystem für Mac, iPhone und iPad waren ein wenig holperig. Das Apple File System, welches 2017 zunächst in iOS/iPadOS und etwas später in macOS High Sierra Einzug hielt, war zunächst nicht kompatibel zu Fusion Drives, es gab Berichte über Datenverluste (siehe ) und Entwickler klagten über eine unzureichende Dokumentation. All das gehört allerdings schon seit etlichen Jahren der Vergangenheit an, APFS hat sich dank ständiger Weiterentwicklung längst als stabil und sicher erwiesen und bietet eine Reihe von Vorzügen gegenüber älteren Dateisystemen.


APFS: Komponenten und grundsätzliche Struktur
Howard Oakley zeichnet jetzt in einem Beitrag auf seinem Blog The Eclectic Light Company die Geschichte der macOS-Version von APFS nach und erläutert kurz dessen grundsätzliche Struktur. Das Dateisystem besteht ihm zufolge aus drei Komponenten, nämlich der Kernel-Erweiterung apfs.kext, den Frameworks APFS.framework und apfs_boot_mount.framework sowie den in apfs.fs gebündelten ausführbaren Files. Hinzu kommen einige Tools wie etwa apfs.util, fsck_apfs für die Überprüfung auf Fehlerfreiheit und mount_apfs. Anders als ältere Dateisysteme arbeitet APFS mit Containern und Volumes, außerdem werden Snapshots erstellt, anhand derer eine Wiederherstellung von Dateien möglich ist (siehe ).

Weiterentwicklung und wichtige Neuerungen
Apple entwickelte APFS kontinuierlich weiter, merzte im Lauf der Jahre einige Fehler aus und führte neue Funktionen ein. Nach einem Update auf Version 748.21.6 in macOS High Sierra 10.13.1, das Probleme mit Snapshots behob, folgten etliche weitere Aktualisierungen. Mit Version 1412.11.7 in macOS Catalina 10.15 führte Apple System-Volume-Gruppen und die Unterstützung von Firmlinks ein. Version 1412.120.2 (macOS Catalina 10.15.5) diente unter anderem der Behebung eines Bugs im Zusammenhang mit RAID-Volumes. Version 1677.50.1 (macOS Big Sur 11) hatte das signierte System-Volume im Gepäck. APFS-Ausgabe 1933.41.2 (macOS Monterey 12.0.1) verfügte aller Wahrscheinlichkeit nach über ein Trim-Feature für UDRW-Images. Mit jeder neuen Major-Version von macOS stieg auch die Versionsnummer von APFS, wie folgende Tabelle zeigt.

macOS-Version APFS-Version
High Sierra 10.13 748.x.x
Mojave 10.14 945.x.x
Catalina 10.15 1412.x.x
Big Sur 11 1677.x.x
Monterey 12 1933.x.x
Monterey 12.3 1934.x.x
Ventura 2142.x.x.

Rückwärtskompatibilität und mögliche Probleme
Neuere Versionen von APFS sind in aller Regel rückwärtskompatibel zu älteren Ausgaben. Umgekehrt ist das nicht immer der Fall. Wer mehr als eine Version von macOS auf seinem Rechner einsetzt, also etwa Ventura und Catalina, sollte daher stets die jüngste Fassung des Betriebssystems nutzen, wenn er etwa mit dem Festplattendienstprogramm arbeitet. Beachten sollte man zudem, dass System-Volume-Gruppen und Firmlinks erst ab APFS 1412.11.7 (macOS Catalina) unterstützt werden. Überprüfungen von SSDs und Festplatten mithilfe von fsck_apfs aus Mojave oder älteren Betriebssystemen sollte man daher tunlichst vermeiden. Besondere Aufmerksamkeit ist zudem geboten, wenn der Wiederherstellungsmodus zum Einsatz kommt. Der Mac nutzt dabei zwar üblicherweise das zuletzt gebootete Volume, bei einigen Kombinationen aus macOS und Hardware ist das allerdings nicht immer der Fall, was zu Irritationen führen kann.

Kommentare

tk69
tk6904.09.23 17:37
Ist es immer noch ratsam, externe HDs (nicht externe SSDs) nicht mit APFS zu formatieren? Oder hat sich das inzwischen gegeben?
+2
aMacUser
aMacUser04.09.23 17:39
tk69
Ist es immer noch ratsam, externe HDs (nicht externe SSDs) nicht mit APFS zu formatieren? Oder hat sich das inzwischen gegeben?
Soweit ich weiß, ist das kein Problem mehr.
+4
jeti
jeti04.09.23 17:57
Habe seit etlichen Jahren eine externe HD als Backup-Medium
mit APFS (Groß-/Kleinschreibung) am Mac hängen. Bisher keine Auffälligkeiten.
+5
tk69
tk6904.09.23 19:26
aMacUser
tk69
Ist es immer noch ratsam, externe HDs (nicht externe SSDs) nicht mit APFS zu formatieren? Oder hat sich das inzwischen gegeben?
Soweit ich weiß, ist das kein Problem mehr.
Danke für die Info!
+1
t.stark04.09.23 20:14
Und immer noch sind Dateirechte ein Thema, weil sie nicht vom Dateisystem abstrahiert sind. Man stelle sich vor unter iPadOS wären Dateirechte auf diesem Level organisiert…
-5
ahnungsloser04.09.23 20:18
Wird APFS bei einem Update automatisch auf die neue Version angehoben oder findet dies nur bei einem frischen Aufsetzen einer Festplatte statt? Sprich, ist es sinnvoll irgendwann komplett neu aufzusetzen und nicht Updates einzuspielen?
+5
Düsseldorfer9504.09.23 20:20
t.stark
Man stelle sich vor unter iPadOS wären Dateirechte auf diesem Level organisiert…

Jedes Betriebssystem von Apple läuft auf APFS, also auch iPadsOS!
+4
Düsseldorfer9504.09.23 20:21
ahnungsloser
Wird APFS bei einem Update automatisch auf die neue Version angehoben oder findet dies nur bei einem frischen Aufsetzen einer Festplatte statt?

Das ganze APFS aktualisiert sich mit den Systemupdates.
+5
t.stark04.09.23 21:02
Düsseldorfer95
t.stark
Man stelle sich vor unter iPadOS wären Dateirechte auf diesem Level organisiert…

Jedes Betriebssystem von Apple läuft auf APFS, also auch iPadsOS!
Okay, falls es nicht klar geworden ist: Mir ging es um die Organisation dieser Dateirechte durch den Nutzer.
0
Huba04.09.23 21:24
Schade, dass DiskWarrior es immer noch nicht hinbekommen hat, auch interne Laufwerke mit AFPS zu unterstützen. War ein feines Tool auf alten Systemen…
+2
Kronar (back)05.09.23 10:06
Huba
Schade, dass DiskWarrior es immer noch nicht hinbekommen hat, auch interne Laufwerke mit AFPS zu unterstützen. War ein feines Tool auf alten Systemen…
Ja, das ist richtig, aber ich muss auch sagen, dass ich seit APFS wesentlich weniger Datenträgerprobleme habe als frühe mit HFS+....
+1
little_pixel05.09.23 13:08
Ich bin mit APFS nur bedingt zufrieden…

# HDDs und verschlüsseltes APFS

Für Bild und Video verwende ich 5x 20TB Exos HDDs.
Mit APFS formatiert haben diese eine r/w rate von ~270MB/s.

Verschlüsselt bricht das zwischen 20 und 50MB/s ein.
Das es langsamer wird ist klar, aber so massiv ist für mich doch nicht nachvollziehbar.
Das habe ich in kleiner Testreihe vielfach geprüft.

Da einiges Kundendaten sind möchte ich es natürlich verschlüsselt ablegen.

# Anstecken von APFS-Laufwerken

Bei einem externen HDD-Gehäuse mit mehreren Einschüben funktioniert das automatische Mounten beim Einschalten sehr ruckelig.
Man hat oft den Eindruck, als würden die HDDs sich nicht einig, wer im Betriebsystem als erstes "hallo" sagt.

Extrem ist das bei verschlüsselten APFS Volumes und das Mounten dauert ewig.
Sogar der Finder ist oftmals nicht anzusprechen und wie eingefroren.
Die Prozedur dauert gefühlt ewig und ein/zwei Minuten sind keine Seltenheit bei 7x Volumes.

# Auswerfen von APFS-Laufwerken

Im Finder ein Volume auswählen und auswerfen - Volume verschwindet.
Gerät abstecken und zack die Fehlermeldung, dass das Gerät nicht richtig entfernt wurde.
Wenn das Volume im Finder nicht mehr sichtbar ist, dann ein paar Sekunden warten und dann abziehen.

Kurz: Was man sieht ist nicht das was den Zustand des Laufwerkes repräsentiert.

Verschlüsselte Laufwerke auswerfen dauert um ein vielfaches länger.
Im Finder visuell ausgeworfen und nicht mehr sichtbar ist nicht der Status des Volumes.
Nach dem Auswerfen rödelt die HDD gerne 10, 20 oder manchmal mehr Sekunden weiter.
Hier darf nicht abgezogen werden, auch wenn sie im Finder nicht mehr sichtbar ist, sonst gibt es eine Fehlermeldung.

Bei dem Abziehen und Fehlermeldung bleibt am Ende halt immer das Gefühl, dass möglicherweise Dateien kaputt gegangen sind.

Erneutes Anstecken eins nicht korrekt ausgeworfenen Volumes beginnt mit ewigem Gerödel der HDD.
Klar, da werden irgendwelche Prüfungen und mögliche Wiederherstellungen laufen. In der Zeit ist die HDD aber leider sehr langsam.

Mit HFS+ verschlüsselt gab es dieses zähe Handling von vielen Laufwerken nicht.
+1
Krypton05.09.23 18:59
APFS würde ich auf HDDs immer nur selektiv einsetzten. Sicher geht es mittlerweile, aber es wurde nie für HDDs entwickelt und bekommt auch keine HDD-Anpassungen mehr. Wenn man ein 1:1 oder bootbares Backup der internen HDD machen möchte, dann empfiehlt sich APFS, da damit alle «Features» der internen SSD auf das externe Laufwerk kommen. Ebenso bei TimeMachine. Hier werden alle neuen Backups automatisch als APFS formatiert.
Für normale «Ablage» oder Archivplatten kann man aber problemlos auf HFS+ bleiben. Das wird wohl noch viele Jahre unterstützt.

APFS unterstütz zum Beispiel keine automatische Defragmentierung, was bei SSDs egal ist, auf mechanischen Platten nach einiger Zeit aber zu vielen kleinen, verstreuten Files führt, was wiederum die Platte sehr langsam macht.

APFS speichert Dateiänderungen auch nicht als eine neue Datei ab, sondern ersetzt nur das, was sich geändert hat. Das ist auf SSDs super, da weniger (alternde) Schreibzugriffe nötig werden, auf HDDs führt das aber wieder zu mehr Fragmentierung und die Platte wird sehr langsam, da sie sich die einzelnen Stückchen zusammensuchen muss.
Das passiert auch mit dem Inhaltsverzeichnis (welches verstreut vorliegt) und mit verschlüsselten Daten (welche ebenfalls verstreut werden). Das alles ist gut für SSD und hier gibt es durch die Stückelung keinen Nachteil (sind genau so schnell). Bei HDDs sorgt es aber für die oben berichtete Langsamkeit.
Das wird sich auch nicht ändern, da es eben eine grundlegende Strategie ist. Und diese ist bei APFS halt für SSDs optimiert und nicht für HDDs.

Ich verwende das folgendermaßen:

System muss schnell sein, daher auf SSD mit APFS

Arbeitslaufwerke, die ebenfalls schnell sein müssen habe ich ebenfalls gegen SSDs mit APFS getauscht

Backup-Laufwerke für das System sind HDDs mit APFS. Hier gab es (mit ChronoSync) Probleme auf HFS+, da nicht mehr alle Features von APFS auf die HFS+ Platte kopiert werden konnten. Da ist mir die Geschwindigkeit aber egal, das läuft im Hintergrund.

Backup für Arbeitslaufwerke könnten HDDs mit HFS+ sein.

Archiv Laufwerke für abgeschlossene Projekte, die ich nur noch selten lesen muss und nur 2-3x im Jahr Projekte drauf kopiert werden, sind auch HDDs mit HFS+. Die Spiegelung (Backup) des Archivs ebenfalls. Hier bringt APFS nur Nachteile aber keine Vorteile.
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