2016年6月14日，蘋果在 WWDC 上正式宣布了全新的文件格式——Apple File System（簡稱 APFS）。根據 Apple 提供的初版開發者文檔介紹，APFS 的具體解釋是：針對閃存/SSD 存儲進行優化，提供了更強大的加密、寫入時復制（Copy-on-write）元數據、空間分享、文件和目錄克隆、快照、目錄大小快速調整、原子級安全存儲基元（Atomic safe-save primitives），以及改進的文件系統底層技術。

　　現在，當用戶升級iOS 10.3系統后，會將整個文件系統升級為 APFS，得益于這個新系統，你會發現打開應用、切換后臺應用時感覺比之前流暢了，而設備內的可用存儲空間也比以前變多了。

　　是的，蘋果這是做好了充分準備，將讓APFS替代此前舊的文件系統HFS+。那么APFS文件系統究竟有什么革新之處呢，它將能夠為用戶們帶來怎樣的變化呢？

　　為什么要做更新

　　在詳解 APFS 之前，我們必須先從HFS+開始講講文件系統對蘋果的重要性。操作系統中負責管理和存儲文件信息的軟件機構稱為文件管理系統，簡稱文件系統，也就是我們理解的在存儲設備上組織文件的方法。

　　HFS+文件系統是蘋果第三代文件系統，最早期型號的Mac使用了名為MFS（Macintosh File System）的文件系統，但很快蘋果又在1985年推出了 HFS 文件系統，那時Mac 512K還是蘋果的旗艦級產品，這套系統存在了十幾年，直到1998年，蘋果在HFS的基礎上升級出了HFS+文件系統，隨著擁有4GB硬盤的G3 PowerMacs一起到來。在那之后，家用電腦的存儲能力可以說增長了好幾千倍，為了對應不同的設備，HFS+也被分成了多個競爭的方向，擁有不同的功能。

　　HFS+不僅作為Mac的文件系統標準從1998年沿用至今，而且同樣也是iPod及iOS設備的文件系統基礎。HFS+推出之時市面上仍以軟盤和HDD作為主要存儲設備，基本沒有為現在流行的閃存和SSD作優化。算上原始的HFS基礎，這套老舊的系統已經使用了30年。

　　30年時間里，計算機硬件和軟件的發展日新月異，HFS+在應付現代硬件和軟件都已經力不從心，存在元數據以大字節序保存、單線程訪問、不支持稀疏文件、寫時復制等等一大堆缺點，不僅速度很慢，而且用久了之后會出現卡、崩潰之類的情況。是時候該出現一個全新的替代系統了。

　　APFS強在哪？

　　APFS在基本的文件系統設計上就遠比HFS+先進，HFS+為32位文件ID，而APFS支持64位索引節點，時間戳間距從HFS+的1秒降低至1納秒，配合著現代處理器和 SSD 遠低于1秒的文件操作時間，所以在低延遲性上足以讓用戶感受到某種使用體驗的飛躍。

　　APFS還原生支持SSD的FTL和Trim，所以性能上當然更強、空間利用率更高，另外與HFS+固定形式的文件系統結構不同，APFS是個具有擴展性的文件系統，可以在未來增加更多新特性、API，為用戶提供更多樣化的服務。

　　通俗地說APFS幾大新特性：

　　一、解決了空間占用的不合理

　　這得益于APFS的兩大功能：文件克?。–lones）和空間共享（Space Sharing），以及從克隆衍生的磁盤快照?？寺「淖兞艘酝募到y復制文件時必須額外騰出空間來儲存這份復制文檔的問題，在 APFS 下，復制文件不會產生同等的空間占用，它只儲存有變化的數據，然后快速地提取出來。這意味著文件的復制速度會變得很快，而無論你復制多少份文件，它都不需要額外騰出大量存儲空間來“安置”它們了。

　　在macOS和iOS中，以往我們重復調用應用，或者應用之間進行調用時，就會涉及到復制，復制一遍，就得騰出雙倍空間，復制幾遍，就要好幾倍空間。但升級為APFS系統后，不管怎樣調用，都只需額外占用 1 倍的空間，可以說徹底解決了應用運行中很關鍵的存儲和讀取問題。

　　在克隆的原理基礎上，蘋果又進一步給APFS加入了相似的磁盤快照（Snapshot），解決了備份占用時間長、空間大的問題?？煺蘸涂寺∫粯樱际侵挥形募l生變化的那一部分才會占用更多的空間，所以你大可以更頻繁的去備份數據，而不用擔心它們把你的磁盤占滿，更不用擔心備份和恢復備份浪費掉漫長的時間了。

　　空間共享解決的可能是大家最為心塞的問題：系統盤已滿。傳統的硬盤分區，會出現一個存儲盤被占得滿滿的，但別的存儲盤又很空的尷尬情況。而 APFS 則利用一項名為Space Sharing的新技術，將存儲分區模擬成整體的“容器”，容器相對獨立，但是在需要的時候，又是歸于APFS的統籌之下，某一個出現容量不夠時，整個APFS下的冗余空間可以隨意調配，這意味著每個容器的空間可以根據操作系統的指令，自由收放大小，除非整個存儲盤已經填滿，否則將再不會出現某個盤空間不足的情況。

　　二、讓文件處理速度變快

　　APFS能夠讓人感覺系統和應用的響應速度變快，除了前面的克隆功不可沒，還有I/O QoS。I/O QoS翻譯過來叫做“輸入輸出進程服務質量”，也叫進程服務質量。當處理關鍵應用和多媒體應用時，多個輸入輸出路線會對操作網絡造成擁堵，QoS就是確保其中重要進程不受延遲或丟棄，同時保證網絡高速運行的技術。

　　APFS在借助各項新技術整體提升了與SSD的適配度的同時，也通過借助I/O QoS（服務質量）改善文件操作延遲，對數據的不同訪問被劃分到不同的優先級中，優先處理那些對用戶來說是緊要的——感知明顯的操作，所以在使用中，用戶就會明顯地感覺到“快”。

　　以往NFS+在設計的時候，考慮到硬件性能的上下兼容，自帶元數據全局鎖，為照顧低頻處理器，所以一個單位時間內只允許一個進程訪問文件系統。但到了如今多核處理器的年代，這顯然已經造成了文件處理速度的瓶頸，于是APFS打開了這把“鎖”，相當于給高性能多核處理器和SSD之間開放了一條更大的“高速公路”，路面更寬，對“交通”的管制也更規范合理了。

　　三、讓數據變得更加安全

　　數據安全有兩個方面，第一是它使用安全，可恢復，不害怕崩潰、不害怕在讀取中丟失；第二個就是它的加密安全。

　　APFS比NFS+更先進的一個方面就是它對數據的保護上。首先APFS有崩潰保護機制（Crash Protection），用戶在編輯文件時，原有數據不會立刻被覆蓋掉，修改產生的變量會在文件系統用新的位置來保存，只有確定新數據已經編輯完畢，才會最終完成覆蓋。即便是軟件崩潰或者發生斷電等意外，也可以最大程度確保數據等安全。

　　加密技術（Encryption）將原先的文件加密方式進行了整合，分為無加密、單密鑰加密、多密鑰加密三個模式。其中多密鑰加密允許用戶使用不同的密鑰分別給設備、文件、單個數據進行加密，這個不僅是系統級的也是硬件級的，意味著即便是別人獲得了你的硬件解鎖方法，依然無法獲取里面的數據。

　　iOS 10.3你能感受到的變化

　　升級iOS 10.3的同學們，同時iOS的文件系統也升級到了APFS，這個升級甚至不需要你做任何額外操作，數據也依舊全部保留完整（當然做備份這個習慣還是要的）。

　　大家議論不已的升級之后可用空間有不同程度的增加，就是因為APFS改善了文件存儲機制，同名文件在iOS系統中只會占用一份空間。一些大容量App的調用也不像以前那樣，必須有1倍多的冗余空間才能完成，自然就為設備存儲釋放了更多的空間。

　　升級 iOS 10.3之后，不少用戶反饋開機速度變快，打開、切換應用感覺更快，是因為 APFS 在應用運行中通過進程分配調整優先級，分層次分批次地運行，而反饋到iOS設備屏幕上，你會看到應用很快被打開，其實 APFS 還在分配其他文件一一啟動，只不過在那個瞬間對用戶來說，就已經是打開應用了。當然，各位感興趣的話也可以試一試SHSH備份，看看是不是備份速度也有了提升。

　　此外，iOS 10.3在數據安全性上也有了增強。這不僅對用戶很重要，其實對開發者同樣重要，這意味著更可靠的數據保存，更可靠的 API 調用，還能對用戶數據進行比較方便的備份了。

　　APFS還擴大了巨型文件的支持以及時間的準確度，對于需要精準時間支持的數據，APFS有了實現基礎。支持的單一文件大小上限從現在的8 exabyte大幅增加到2^63 bytes，App的體積限制得到開放了。

　　不過也需要提醒大家，您設備上的32位應用可能過一段時間就無法適應iOS了，開發者必須更新將App更到64位。

　　更快的時代 這只是序幕

　　APFS是不是蘋果在軟件層面的殺手锏？我們說：是的。盡管它現在剛剛在iOS設備上得到應用，我們也能感受到它對文件管理系統的一系列技術革新，從HFS+到APFS，必定是飛躍式發展。

　　未來，APFS將通用于iOS、macOS、watchOS和tvOS這四個蘋果主要的操作系統中，結束蘋果此前所說的“混亂”局面，讓蘋果產品實現文件系統的一致，實現代碼的一致，從而讓四大系統的更新維護、跨系聯動、應用開發、新技術同步上，都實現真正的統一。

　　從筆者今天升級iOS 10.3的過程來看，APFS對HFS+的替代兼容很安全，沒有發生數據丟失，也沒有發生App無法訪問的情況。但macOS上涉及到磁盤分區還有更復雜的問題，我們還要進一步看APFS針對更多設備的表現。而APFS也需要一段磨合時間，才能讓大家看到更多的進化成果。

　　無論如何，這是一個必須更快的時代，APFS既是這個時代呼之欲出的產物，也是推動蘋果設備變快甚至未來可能更多設備變快的技術助力。嘗試和享受新科技，這就是升級iOS 10.3的理由，這只是開始。