Apple推出全新的檔案管理系統，這個很重要嗎？／Jean-Louis Gassée

大多數人在談到「電腦裡的檔案管理系統」時，大概都不會覺得是個檯面上的重要角色，而只是在電腦深處默默工作的小齒輪；然而，如果我們更深入瞭解一下，就會發現這個「小齒輪」將會是下一代電腦作業系統中的關鍵。

尤其對於Apple來說，新的檔案管理系統更是影響著未來不同版本作業系統、以及各種硬體裝置之間彼此連結的關鍵。

雖然對於資訊科技有點瞭解的人都知道，檔案系統是電腦上最重要的核心功能之一，但對於一般用戶來說，這是個比較無聊的部份；甚至多數專家也很少有機會介紹它的功勞。

APFS的重要性

現在，就讓我們來看看它到底有哪些重要性、它到底幫我們做了哪些事、以及它到底服務了誰。Apple隨著新版iOS公開的APFS檔案管理系統，未來將會令三個方面受惠最多：

• 使用者：也就是願意付錢的顧客，而且這個族群是主要的獲利來源；

• 應用程式開發者：他們所開發的各種軟體，能夠讓這些Apple硬體產品有更多功能、以及更強的市場吸引力；

• 當然，還有Apple本身。

對於一般使用者來說，檔案系統的分內工作很單純，不外乎儲存檔案、並且為檔案編目索引，以便之後隨時取用；但對於比較專業的用戶而言，APFS檔案系統的檔案細緻管控功能、極快的資料解析速度、以及對個別檔案進行多金鑰加密的能力，都是非常先進的設計。但一般使用者並不一定會感受到、或是欣賞這些優點。

iOS可以在用戶「不太清楚」的狀況下，完整而安全的抽換系統底層，才是難度最高的地方。

簡單的說，就是大部分用戶都不太在意這種事情，而在意的人也不見得完全瞭解它。舉例來說，APFS這些看起來很難懂的新功能，可以讓資料加密處理更快、更容易使用、也更安全，而且使用儲存空間的效率更高、備份也更可靠。包括iPhone、iPad、Apple Watch和Apple TV，在從30年前設計的HFS+檔案系統升級到新的APFS之後，將可以容納未來更新、更先進的應用。

在這個更新的過程中，您可能只知道手上的iPhone升級到了iOS 10.3版，此外一概不太清楚；但正因為可以在用戶「一概不太清楚」的狀況下，完整而安全的抽換整個系統底層的檔案管理架構，才是這次升級難度最高、也最值得稱讚的地方。

「現代化」的檔案管理系統讓資料更安全

在這裡來分享一個最近的經驗。筆者家裡的一部MacBook Air在備份資料到Airport Time Capsule網路硬碟的時候，一直出現問題；過去手邊的Apple筆電狀況一直都不錯，我也以為很快就可以找到問題根源，於是研究了一下，最後發現問題出在SSD（固態硬碟）上有一些檔案壞了。

因為損壞狀況很嚴重，連磁碟修復工具都沒辦法處理；後來的暫時解決方法，是用一個叫做「Super Duper」的複製工具，將整部磁碟的內容拷貝成映像檔。這樣一來，我就可以在出門時做好映像檔、並且帶著上路以防萬一；如果自己的電腦開不了機，就用別人的電腦接上備份檔來使用。

SSD原本就是一種會逐漸損壞的消耗品，這種狀況通常稱為容量位元衰減（Bit Rot）。對於這種在SSD開始流行之後特有的問題，像APFS、Btrfs、ZFS這類的現代化檔案系統，都必須能夠主動偵測問題，並且最好能準確標示發生位置、同時發出警告訊息；可惜的是，目前這些新的系統都還沒有廣泛使用在消費性的電腦和手持設備上。

但當我在備份損壞的SSD時，它老是停留在同一個地方，也就是損毀檔案的位置；在接下來的兩天之中，我花了許多時間把這些壞檔一一找出來刪除，直到備份作業順利完成為止（或許有更簡單、更專業的處理方法，有的話歡迎指點）。

舊的檔案管理系統是檔案用「K」計算時代的產物，現在的單位已經是「T」了。

該讓軟碟片時代的檔案管理系統退休了

但對於軟體開發者而言，事情就沒有那麼單純了。雖然Apple隨著新系統推出，也公布了一系列的新API

[footnote]Application Programming Interfaces（應用程式設計介面），也就是讓開發商透過程式取用系統新功能的規格。[/footnote]

；這一點基本上是好消息，但也有些稍微麻煩一點的地方：新的程式架構中不免會有新的臭蟲、或是文件不完整的地方，需要開發商自己花點時間去研究和適應；但只要假以時日克服這些問題，終究還是可以轉移到新系統上、並且享受新的優點。

如前所述，這些優點包括更嚴謹的檔案處理程序、更具彈性的儲存空間管理、內建的編碼加密功能（目前Mac系統的「File Vault」加密功能，算是後來再新增上去的）；這些不僅是好東西，而且都是未來新的app上非得充分運用不可的功能。如同Apple在新的開發技術文件上所說明的：

過去的HFS檔案系統、以及後續的加強版HFS+，都可以說是30年前的設計；在它們的時代，軟碟片和機械式硬碟都還是主流，而且檔案的大小是用「幾K」、大不了「幾M」來計算的。

現在，大家都是用動輒幾百G或幾百T的容量，將上百萬的檔案儲存在高速SSD上，而且必須要能在極短的時間之內，把想要的檔案找出來；大家都會把資料帶著走，但同時也要求最高的安全性。

對APFS技術細節有興趣的讀者，可以參閱Backblaze網站上的這篇文章：

[embed]https://medium.com/@smokingtuna/jlg-8a5f75e169be[/embed]

如果您用個人電腦的資歷夠久，或許會記得一個叫做「The Flounder」的老作業系統：

然後是1984年推出的Mac作業系統：

在最早版本的這個系統上，甚至還沒有「檔案夾」的概念，所有的檔案就攤平在桌面上。

不久之後，HFS（Hierarchical File System）階層式檔案管理系統在1985年推出，然後一路進化到我們目前使用的樣子；而在這個過程中，HFS當然加上了無數的修改、延伸、以及疊床架屋的改進。有趣的是，全新APFS的系統架構師之一Dominic Giampaolo，正是當年針對HFS的缺點改進，而創造出BeOS檔案管理系統的人。

iOS上的AFPS

需要一提的是，雖然目前iPhone和iPad已經改用了APFS檔案系統，但內部的階層管理仍然被隱藏在用戶看不到的地方。iOS用戶唯一看得到檔案夾、或是增加新檔案的地方，是在iCloud Drive雲端儲存空間上；但使用者不能在iOS設備上新增檔案夾，必須在Mac電腦上才能操作。

也就是說，iOS上目前還沒有像macOS上「Finder」這樣，讓使用者直接管理檔案的系統介面。當然，真正內行的使用者可以跳過Finder介面，直接以終端機模式進入系統底層，愛改什麼就改什麼，甚至毀掉磁碟內的所有檔案：

APFS是Apple生態系返老還童的機會

對於Apple來說，APFS是讓整個生態環境「返老還童」，把所有破銅爛鐵留在過去、只留下重要資料和回憶的絕佳機會。而且就是因為Apple常常被詬病的所謂「封閉式系統」，才能讓這次轉換得以如此順利成功。

新系統有臭蟲在所難免，但也因為它是個全新的封閉系統，所以更容易找到並修正問題，而不需要跟各式各樣、五花八門、甚至來路不明的第三方軟硬體奮戰。有某一家PC作業系統大廠的主管告訴筆者，他們用在開發、修正各種驅動程式的時間和金錢，比用來改善作業系統本身的還多。

筆者很期待看到APFS應用在桌上電腦的macOS系統，讓舊系統的一切黑歷史都隨風而去；而這次在iOS上先行發表，也說明了Apple目前的優先順序、以及未來的發展方向。順帶一提，Apple將會在5月2日發表新的當季營運數字，我們將可以看到關於這些最近發展的初步結果，應該會相當精彩。

（譯／ Fred Jame）

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編輯延伸討論

無論是哪個作業系統，檔案管理其實都是基礎中的基礎；因為無論是應用軟體本身、應用軟體內部使用的檔案（例如介面用的圖片）、外部使用的檔案（例如文件檔），或是其他公用函式庫、語系檔等等，無一不在檔案管理的籠罩之下。

如果檔案管理系統的效率高，整個作業系統的反應就會快。但有時候「效率」跟「功能」是互相矛盾的。

例如最小儲存單位如果比較大（磁碟上分割的區段較少），存取速度就比較快，但就更浪費空間（因為會有許多區段被填不滿的少量資料佔用）；同時，諸如上文中提到的個別檔案加密處理，理論上也會拖慢檔案存取的速度。

當然，只要電腦本身的運算速度、以及儲存媒介的處理速度越快，這些取捨所付出的代價就比較少，例如因為加密所拖慢的速度幾乎感覺不到，所以更容易兩全其美；但如果要能充分運用新電腦的速度，可能就需要改寫整個檔案系統，包括相關的磁碟區段分割方式、檔案索引和加密的演算法等等，並且讓這些技術彼此完全整合才行。

所以，最近iOS升級到10.3版之後，手機或平板上原本每佔用16GB的資料，都可以多空出2G來，就是拜改變區段分割方式之賜。

但區段因為變小了，所以在同樣的總容量之下，區段數量就會變多，也更需要更高的運算和索引速度來彌補；這一點對於現在iPhone和iPad使用的新款Ax處理器問題不大。

更換全新檔案系統這件事情，其實是任何一個主流作業系統近年來面對網路化、行動化、輕量化，再加上對省電、資訊安全、傳輸速度等等方面的要求，都必須勇敢面對的一個變革；相信能做出穩定作業系統的微軟、Google、甚至Canonical等公司，也都有能力針對這些需求推出新的版本。

但重點是，需要花多少時間、多少痛苦、多少客服支援，才能讓這麼多用戶幾乎全部以「無痛」方式順利升級完成。一般來說，廠商如果追求的是安全，應該會在某個重大版本推出時（例如「Windows 11」），認真要求用戶備份資料（雖然現在也都有要求，但真正先備份再升級的人應該不多），然後以「fo掉重灌系統再回存資料」的方式來做。

而Apple這次甚至不是大版本更新，只是iOS 10.2升級到10.3，就以「偷樑換柱」的方式更新系統，即使不說這一點在技術上有多了不起，說聲「膽子真的夠大」應該也不為過。

題外話

從早期的DOS到現在，作業系統的檔案管理方式多半還是以「階層」（hierarchy）概念為基礎，也就是用一層一層的模擬檔案夾來整理。

但檔案夾就是最好的整理方式嗎？其實不盡然，因為它的重要缺點之一，就是容易累積重複的檔案、或是同一個檔案的不同版本，浪費許多空間。所以，編輯在研究生時代就曾經提出一個概念，就是「沒有階層，但透過索引和標籤，在需要時再將相關檔案即時彙整為一組」，也就是「臨時彙整」（ad hoc group）的概念。

如果您用過iTunes軟體，裡面有一個「智慧型播放列表」的功能，就類似這個意思。例如原本並沒有設定「90年代歌曲」的歌單，但需要時就可以定義一個新的列表，將歌曲中有「90年代」標籤的項目彙整進來。

這個作法的優點，包括可以擺脫階層數目的限制、空間效率更高、重複檔案更少等等，但需要更強的硬體和演算機制，才能達到令人滿意的效能。當然，這個作法也還有其他缺點（所以二十多年來好像還沒有人實作）。

但總而言之，我們相信階層式檔案管理系統即將進入下一個世代，也將會趨近於這個形式的完美狀態；但它終究有一天會達到極限，未來的電腦使用和系統運作方式，也可能會徹底推翻這種形態。或許，這次我們就不用再等30年了。