揭秘：拯救16/32GB iPhone空間的APFS的確是神器

16GB的iPhone用戶有救了！你肯定經常遇到手機內存空間不足的各種提示，沒裝幾款App手機空間就不夠了。不過這一切都會在你升級iOS10.3的時候有所變化，因為你會發現本來不夠用的手機突然多出來了1GB以上的空間，這是為什么呢？一切皆是因為蘋果升級采用了最新的APFS文件系統。

究竟為什么升級iOS10.3系統后的APFS文件系統可以幫助我們節省更多的內存呢？APFD文件系統又是個啥？暫且不談文件系統，咱們先聊一聊電子產品的存儲器。眾所周知，存儲器就是將你電腦，手機下載的亂七八糟的東西能夠存放的地方，用于保存信息的記憶設備。磁盤就是常用的電腦存儲器。磁盤分為硬盤和軟盤。而軟盤漸漸地被時代淘汰了，硬盤為當今主要的存儲設備。

而硬盤又分為機械硬盤（HDD傳統硬盤）、固態硬盤（SSD新式硬盤）和混合硬盤（SSHD）。HDD價格低廉，壽命長，性價比高。SSD讀取速度快，價格高，但是因讀取次數有限，因而壽命要短于HDD，適合中高端游戲玩家配備的硬盤。

為何SSD讀寫速度快呢？如圖所示，一塊SSD硬盤由主控、DRAM緩存、NAND FLASH閃存組成。主控是SSD的大腦，SSD所做的東西全部都是它所控制的；DRAM緩存則是高速緩沖區，具體作用要看主控的算法而定，有些是用來放LBA表的，有些則是拿來做數據緩存的，更有些方案是沒有外置DRAM緩存，只在主控內置了小量緩存，這樣做的目的有些是為了數據的安全性（如SandForce），有些則是為了降低成本（大多數入門級主控）；NAND閃存則是數據存儲的地方，你的數據全部都存放在里面。閃存為主要存儲介質，閃存的質量可直接影響硬盤的各方面性能包括讀取速度，存儲大小和壽命。盡管主控的性能也可以影響硬盤的讀取速度。

因為手機無法適用硬盤的安裝模式，所以安裝在智能手機上的存儲器只有NAND FLASH閃存了。常見的閃存類型有SLC、MLC、TLC。因為SLC成本太高，所以大部分的智能手機配備的是MLC和TLC兩種模式。

話說回來，APFD文件系統中的“文件系統”是什么？和存儲器有啥關系？文件系統是用于明確存儲設備的操作系統，即在存儲設備上組織文件的方法。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系統。

簡單的來說，好比有一輛法拉利488，如果沒有一個好司機的話，是發揮不了此款車的所有性能的。所以不管是SSD、HDD還是基于手機閃存的MLC和TLC，需要一個強有力的文件系統幫助存儲器的推算，來引導它發揮最強的實力。

文件系統是基于存儲硬件的軟件，長達30年的時間，蘋果一直使用HFS作為產品的文件系統。HFS誕生于1985年，隨后在1998年發布的4GB硬盤版本G3 PowerMac中引入了改進的HFS+文件系統。從1998年4GB容量的傳統HDD機械硬盤，到現在TB規模的SSD固態硬盤，HFS+已經招架不住存儲領域的大量改變和創新。

2016年6月14日，蘋果公司在WWDC上正式宣布了全新的文件系統（也稱文件格式）——Apple File System（簡稱APFS）。這一全新文件系統專門針對閃存/SSD進行優化（但依然可用于傳統機械硬盤），提供了更強大的加密、寫入時復制元數據、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，以及改進的文件系統底層技術，將全面應用于該公司旗下所有設備中。

全新開發的APFS除了支持HFS+的全部功能外，還在以下方面有了突出的改進：與使用32位文件ID的HFS+不同，APFS可支持64位索引節點（Inode）編號，借此一個卷最多可存儲超過900億億個文件。

HFS+只能同時對整個存儲設備的文件系統進行初始化，APFS提供了一種可擴展存儲塊分配程序（Extensible block allocator），可對數據結構進行延遲初始化（Lazy initialization），進而大幅改善大容量卷的性能。

APFS支持三種模式的加密：不加密；適用于元數據和用戶數據的單密鑰加密；以及適用于元數據、文件，甚至文件中特定部分的多密鑰加密。此外，APFS還包含其他改善和新功能，例如稀疏文件、改進的TRIM操作，內建對擴展屬性的支持等。脫胎換骨的APFS已經具備與BSD HAMMER、Linux btrfs或OpenZFS等現代化文件系統不相上下的功能和特性。

APFS的優勢：

兼容性

新一代的APFD文件系統兼容性很強，小到 Apple Watch，大到Mac Pro所有iPhone設備一律兼容。

數據加密

安全與隱私是APFS的設計基礎。Apple的很多設備和操作系統早已具備加密功能，OS X 10.7 Lion開始提供全磁盤加密功能；iOS 4開始可通過專用數據保護技術將每個文件使用一個專用密鑰進行加密。APFS對這兩種功能進行整合，為文件系統元數據提供了一種統一的加密模式。

加密是APFS原生支持的特性，用戶可以針對每個卷選擇下列任何一種加密方法：不加密，統一用一個密鑰加密，或多密鑰加密（針對每個文件使用專用密鑰加密，同時針對敏感的元數據使用一個單獨的密鑰）。多密鑰加密可確保哪怕設備物理安全受到威脅，依然可以保障用戶數據的完整性。取決于具體硬件，APFS加密可使用AES-XTS或AES-CBC算法。

這種加密機制還實現了一個額外的功能：更為快速的數據擦除。通常情況下當用戶從設備中刪除文件后，可以通過市面上提供的很多（免費或收費的）反刪除軟件找回刪掉的內容。為避免這種情況，以往如果需要刪除包含機密信息的文件，或需要將存儲過私密數據的設備退役給他人使用，必須首先使用抹掉功能擦除存儲設備，并可能要將這一過程執行多遍。取決于存儲設備容量，整個過程將耗費極多時間。

對于使用APFS文件系統的存儲設備，在啟用加密功能后，安全擦除的過程將變得大為簡便和快捷，不再需要耗費大量時間多次給存儲設備填充隨機數據，只需要刪除加密所用的密鑰即可。