HFSプラス

HFS PlusまたはHFS+ ( Mac OS ExtendedまたはHFS Extended ^{[ 5 ]}とも呼ばれる) は、Apple Inc.が開発したジャーナリングファイルシステムです。1998 年にMac OS 8.1がリリースされ、Hierarchical File System (HFS) に 代わってApple コンピュータのプライマリファイルシステムとなりました。HFS+ は、2017 年にmacOS High SierraでリリースされたApple File System (APFS)に置き換えられるまで、 Mac OS X のプライマリファイルシステムとして使用され続けました。HFS + は、 iPodデジタルミュージックプレーヤーでサポートされているフォーマットの 1 つでもあります。2026 年に、macOS Golden Gate は暗号化された HFS+ を正式に非推奨とし、暗号化されたAPFSを推奨しました。^{[ 6 ]}

前身のHFS （ Mac OS StandardまたはHFS Standardとも呼ばれる）と比較して、 HFS Plusははるかに大きなファイル（ブロックアドレスが16ビットではなく32ビット長）をサポートし、アイテムの名前付けにUnicode （ Mac OS Romanや他のいくつかの文字セットの代わりに）を使用します。HFSと同様に、HFS PlusはBツリーを使用してボリュームメタデータの大部分を保存しますが、ハードリンクをサポートするほとんどのファイルシステムとは異なり、HFS Plusはディレクトリへのハードリンクをサポートします。HFS Plusは、最大255文字の長さのファイル名と、NTFSと同様のnフォークファイルを許可しますが、2005年までは、データフォークとリソースフォーク以外のフォークを利用するシステムソフトウェアはほとんどありませんでした。HFS Plusはまた、HFSの16ビットではなく完全な32ビットの割り当てマッピングテーブルを使用するため、大容量ディスクのスペースの使用効率が向上します。

開発中はコードネームSequoia^{と呼ばれていた HFS+ は、} 1998 年 1 月 19 日にMac OS 8.1のリリースとともに導入されました。^{[ 2 ]}

2002年11月11日にMac OS X 10.2.2アップデートがリリースされた際、Appleはデータ信頼性を向上させるためにHFS Plusにオプションのジャーナリング機能を追加しました。これらの機能はMac OS X Serverのディスクユーティリティアプリケーションを使用してGUIからアクセスできましたが、標準のデスクトップクライアントではコマンドラインからのみアクセスできました。^{[ 8 ]}

Mac OS X v10.3以降では、すべてのMac上のすべてのHFS Plusボリュームがデフォルトでジャーナリングされるように設定されました。システム内では、ジャーナルを持つHFS PlusボリュームはHFSJとして識別されます。

Mac OS X 10.3 では、HFSXと呼ばれる HFS Plus の別のバージョンも導入されました。HFSX ボリュームは、HFS Plus ボリュームとほぼ同じですが、HFS Plus ボリュームに典型的なHFS Wrapperで囲まれておらず、ファイル名とフォルダ名の大文字小文字の区別をオプションでサポートしています。HFSX ボリュームは、ボリューム ヘッダーの 2 つのエントリ、署名フィールドの値が HX、バージョン フィールドの値が 5 であることで識別できます。^{[ 2 ]}

Mac OS X 10.3では、AppleがUnicode 3.2分解を採用し、それまで使用されていたUnicode 2.1分解に取って代わりました。この変更は、Mac OS X向けソフトウェアを開発する開発者に問題を引き起こしました。^{[ 9 ]}

Mac OS X 10.3では、HFS+におけるファイルの断片化を回避することを目的とした多くの技術が導入されました。^{[ 10 ]}

Mac OS X 10.4 では、Apple はインライン属性データレコードのサポートを追加しました。これは少なくとも10.0以降、HFS Plus の Mac OS X 実装の一部でしたが、常に「将来の使用のために予約済み」とマークされていました。^{[ 11 ]} Mac OS X Server 10.4がリリースされるまで、HFS Plus は標準の UNIXファイルシステムのアクセス許可のみをサポートしていました。しかし、10.4 ではアクセス制御リストベースのファイルセキュリティのサポートが導入され、ファイルアクセス許可を定義するためのより豊富なメカニズムが提供され、 Microsoft Windows XPやWindows Server 2003などの他のプラットフォームのファイルアクセス許可モデルと完全に互換性があるように設計されています。^{[ 12 ]}

Mac OS X Leopard 10.5では、ディレクトリのハードリンクがTime Machineの基本機能として追加されました。

Mac OS X Snow Leopard 10.6 では、Deflate (Zlib) を使用して HFS+ 圧縮が追加されました。オープンソースやその他の分野では、これは AppleFSCompression または decmpfs と呼ばれています。圧縮データは、拡張属性またはリソース フォークのいずれかに格納できます。Apple 以外の API を使用する場合、AppleFSCompression は必ずしも完全に透過的ではありません。^{[ 13 ]} OS X 10.9 では、LZVN (libFastCompression) とLZFSE という2 つの新しいアルゴリズムが導入されました。

Mac OS X Lion 10.7では、論理ボリューム暗号化（FileVault 2として知られる）がオペレーティングシステムに追加されました。このオペレーティングシステムへの追加は、ファイルシステムの論理構造を一切変更するものではありません。Appleの論理ボリュームマネージャはCore Storageと呼ばれ、ボリュームレベルでの暗号化はHFS Plus以外のファイルシステムにも適用できます。適切なハードウェアを使用すれば、暗号化と復号化は透過的に行われます。

2027年にリリース予定のmacOS 28では、暗号化されたHFS+ドライブのサポートが削除されます。^{[ 14 ]}

HFS Plus ボリュームは、通常 512 バイトのサイズのセクタ (HFS では論理ブロックと呼ばれます) に分割されます。これらのセクタは、1 つ以上のセクタを含むことができる割り当てブロックにグループ化されます。割り当てブロックの数は、ボリュームの合計サイズによって異なります。HFS Plus は、割り当てブロックのアドレス指定に HFS よりも大きな値、つまり 16 ビットではなく 32 ビットを使用します。これは、HFS で使用可能な 65,536 (= 2 16 ) 個の割り当てブロックではなく、4,294,967,296 (= 2 32 ) 個の割り当てブロックにアクセスできることを意味します^。 [ ² ]^{ディスクが小さかっ}たときは、これはほとんど問題になりませんでしたが、大容量のドライブが利用可能になると、どのファイルも占有できる最小のスペース (単一の割り当てブロック) が過度に大きくなり、かなりのスペースが無駄になることを意味しました。例えば、1GBのディスクでは、HFSにおける割り当てブロックサイズは16KBなので、1バイトのファイルでも16KBのディスク容量を消費します。HFS Plusのシステムは、その結果として、大容量ディスクにおける容量利用効率を大幅に向上させます。

HFS Plus のファイル名とフォルダ名もUTF-16 ^{[ 15 ]}でエンコードされ、 Unicode Normalization Form D (NFD) ^{[ 16 ]}とほぼ同じ形式に正規化されます(つまり、「å」のような合成文字は HFS+ ファイル名で分解され、2 つのコード ユニットとしてカウントされます^{[ 17 ]。}また、UTF-16 では、基本多言語面以外の文字も HFS+ ファイル名で 2 つのコード ユニットとしてカウントされます)。HFS Plus では、最大 255 UTF-16 コード ユニットの長さのファイル名を使用できます。

以前は、HFS Plus ボリュームは HFS 標準ファイルシステム内に埋め込まれていました。これは Tiger から Intel Mac への移行に伴い段階的に廃止され、HFS Plus ファイルシステムはラッパー内に埋め込まれなくなりました。ラッパーは 2 つの目的で設計されていました。1 つは HFS Plus を ROM でサポートしていない Macintosh コンピュータで HFS Plus ボリュームを起動できるようにするため、もう 1 つは、HFS Plus をサポートしていない Mac OS 8.0 以前のバージョンを使用しているユーザーにボリュームには HFS Plus をサポートするシステムが必要であることを説明する読み取り専用ファイルWhere_have_all_my_files_gone?を含む最小限のHFS ボリュームを含めることで、ユーザーが HFS Plus に移行できるようにするためのものでした。元の HFS ボリュームには、ボリューム ヘッダー内に埋め込まれた HFS Plus ボリュームへの署名とオフセットが含まれています。埋め込まれたボリュームを含む HFS ボリューム内のすべての割り当てブロックは、HFS 割り当てファイルから不良ブロックとしてマッピングされます。^{[ 2 ]}

Unixシステムで使用されるファイルシステムの中でも特筆すべきは、HFS Plusがスパースファイルをサポートしていない点である。

典型的な HFS Plus ボリュームは 9 つの構造で構成されています。^{[ 2 ]}

1. ボリュームのセクター0と1はHFSブートブロックです。これらはHFSボリュームのブートブロックと同一です。これらはHFSラッパーの一部です。^{[ 18 ]}
2. セクター2にはボリュームヘッダーが含まれており、これはHFSボリュームにおけるマスターディレクトリブロックに相当します。ボリュームヘッダーには、割り当てブロックのサイズ、ボリュームが作成された日時を示すタイムスタンプ、カタログファイルやエクステントオーバーフローファイルなどのボリューム構造の場所など、ボリューム自体に関するさまざまなデータが格納されます。ボリュームヘッダーは常に同じ場所に配置されます。
3. アロケーションファイルは、どの割り当てブロックが空いていて、どの割り当てブロックが使用中かを追跡するファイルです。HFSのボリュームビットマップに似ており、各割り当てブロックは1ビットで表されます。0はブロックが空いていることを意味し、1はブロックが使用中であることを意味します。HFSボリュームビットマップとの主な違いは、アロケーションファイルは通常のファイルとして保存される点です。ボリュームの先頭付近に特別な予約領域を占有することはありません。また、アロケーションファイルはサイズを変更でき、ボリューム内に連続して保存する必要はありません。
4. カタログファイルは、ボリュームに格納されているすべてのファイルとディレクトリのレコードを含むB ツリーです。HFS Plus カタログ ファイルはHFS カタログ ファイルと非常によく似ていますが、主な違いは、レコードのサイズが大きく、より多くのフィールドを格納でき、フィールドのサイズも大きくできることです (たとえば、HFS Plus では 255 文字の長い Unicode ファイル名を格納できます)。HFS カタログ ファイルのレコードのサイズは 512 バイトです。HFS Plus カタログ ファイルのレコードは、 従来の Mac OS では 4 KB、macOS では 8 KBです。HFS のフィールドは固定サイズですが、HFS Plus では格納するデータの実際のサイズに応じてサイズが変化する場合があります。
5. エクステントオーバーフローファイルは、各ファイルに割り当てられた割り当てブロックをエクステントとして記録する別のBツリーです。カタログファイルの各ファイルレコードは、ファイルのフォークごとに8つのエクステントを記録できます。これらが使用されると、追加のエクステントはエクステントオーバーフローファイルに記録されます。不良ブロックもエクステントオーバーフローファイルにエクステントとして記録されます。クラシックMac OSのエクステントレコードのデフォルトサイズは1KB、macOSでは4KBです。
6. 属性ファイルは、HFS Plus の新しい B ツリーであり、HFS には対応する構造がありません。属性ファイルには、インラインデータ属性レコード、フォークデータ属性レコード、拡張属性レコードの 3 種類の 4 KB レコードを格納できます。インラインデータ属性レコードには、レコード自体に収まる小さな属性が格納されます。フォークデータ属性レコードには、より大きな属性を格納できる最大 8 つのエクステントへの参照が含まれます。拡張属性は、フォークデータ属性レコードの 8 つのエクステントレコードが既に使用されている場合に、そのレコードを拡張するために使用されます。
7. スタートアップファイルは、HFSまたはHFS PlusをサポートしていないMac OS以外のシステム向けに設計されています。これは、HFSボリュームのブートブロックに相当します。
8. 最後から2番目のセクターには、HFSの代替マスターディレクトリブロックに相当する代替ボリュームヘッダーが含まれています。これはボリュームではなく、ディスクの最後から2番目のセクターです。ディスクがボリュームよりも大きい場合、AVHはファイルシステムの範囲外になります。
9. ボリュームの最後のセクターはApple社用に予約されています。これはコンピュータの製造工程で使用されます。^{[ 2 ]}

HFS Plusには、 ZFSやNTFSなどの最新のファイルシステムの必須機能とされるいくつかの機能が欠けている。^{[ 19 ]}データチェックサムは、最もよく指摘される欠落機能である。^{[ 20 ]}

チェックサム機能に加えて、HFS+にはない最新のファイルシステムの機能には以下のようなものがある。

• ナノ秒タイムスタンプ^{[ 20 ]}
• 同時アクセス（つまり、複数のプロセスが同時にファイルシステムにアクセスできる）^{[ 20 ]}
• スナップショット^{[ 20 ]}
• 2040年2月6日以降の日付のサポート^{[ 21 ]}
• スパースファイルサポート^{[ 20 ]}
• ハードリンクのより良い実装（他のファイルシステムでは、これらは通常、同じデータブロックを指す複数のディレクトリエントリです。macOS のハードリンクは、特別な隠しディレクトリに格納される小さなファイルとして実装されています）^{[ 20 ]}

HFS PlusはUnix系システム向けに設計されていなかったため、 AppleがMac OS Xに移行した際に、ファイルシステムのパーミッションやハードリンクなどの機能を後付けする必要があった。^{[ 20 ]}

ある情報源は、HFS Plus はSSD上でTRIM をサポートしていないと明確に主張しており、^{[ 22 ]}パフォーマンスが制限され、摩耗が増加します^{[ 23 ]。}しかし、別の情報源は、外部ストレージの場合、SSD に NVMe インターフェイスがあるかどうか、および/または機能が明示的に有効になっているかどうかにのみ依存すると述べています。^{[ 24 ]}

• ファイルシステムの比較
• Appleファイルシステム– 2017年にHFS+に取って代わった

• hfsexplorer – HFS、HFS+、HFSXをサポートする、Javaで記述されたMS-Windows®用オープンソースエクスプローラー
• Appleの「レガシー」テクニカルノート1150 – HFS Plusボリュームフォーマット
• Appleの「レガシー」技術ノート1189 – モンスターディスクドライバ技術ノート
• hfsdebug ( 2009年7月25日にWayback Machineにアーカイブ) – Amit SinghによるHFS Plusボリューム用デバッガー
• hfsprogs – Linuxシステム上のHFS+ファイルシステム向けユーザー空間サポートツール（Appleのネイティブツールを基に開発）。
• iBored – HFS Plusをサポートするディスクエディタおよびビューア
• MacDrive – Windows上でHFS+およびAPFSボリュームの読み書きと作成を行うための商用製品
• HFSleuth – macOSおよびLinux用のHFS+/HFSXボリュームとディスクイメージ（DMG）を検査できる無料のコマンドラインツール
• Mac OS X 10.7 Lion：Ars Technicaによるレビュー– このファイルシステムに関する批判