HFSプラス

HFS+
開発者	アップル社
フルネーム	階層ファイルシステムプラス
紹介された	1998年1月19日; 26年前のMac OS 8.1
先行	HFS
後継者	APFS
パーティションID	Apple_HFS( Apple パーティションマップ)0xAF( MBR ) HFS および HFS+Apple_HFSX( Apple パーティションマップ) HFSX ( GPT )の場合; 48465300-0000-11AA-; AA11-00306543ECAC
構造
ディレクトリの内容	Bツリー
ファイルの割り当て	ビットマップ
不良ブロック	Bツリー
制限
最大ボリュームサイズ	8 エクサバイト
最大ファイルサイズ	8 EB
最大ファイル数	4,294,967,295 (2 32 − 1)
ファイル名の最大長	255 文字 (255 UTF-16 エンコードユニット、Apple 修正版 Unicode 正規化形式 D に正規化)
ファイル名に使用できる; 文字	Unicode、NULを含む任意の文字。OS API では、レガシーな理由から一部の文字が制限される場合があります。
特徴
記録された日付	アクセス、属性の変更、バックアップ、コンテンツの変更、作成
日付範囲	1904年1月1日 – 2040年2月6日
日付解決	1秒
フォーク	はい
属性	色 (3 ビット、その他のフラグはすべて 1 ビット)、ロック、カスタムアイコン、バンドル、非表示、エイリアス、システム、文房具、初期化済み、INIT リソースなし、共有、デスクトップ
ファイルシステムの; 権限	Unix パーミッション、NFSv4 ACL ( Mac OS X v10.4以降)
透過的な; 圧縮	部分的（decmpfs、Mac OS X 10.6以降）
透過的な; 暗号化	はい ( Mac OS X 10.7以降)。ホームディレクトリごとの暗号化は、OS X バージョン 10.7 以前でMac OS X 10.3以降のHFS+ 形式の.dmgボリュームを使用して、 AES [明確化が必要]で利用できます。
他の
サポートされている; オペレーティングシステム	Mac OS 8.1、Mac OS 9、macOS / iOS / tvOS / watchOS / Darwin、Linux、Microsoft Windows（Boot Camp IFSドライバー経由）

HFS PlusまたはHFS+ ( Mac OS ExtendedまたはHFS Extended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年にリリースされたMac OS 8.1で、 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、引き続き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形式の 1 つでもあります。

HFS Plus は、その前身であるHFS ( Mac OS 標準またはHFS 標準とも呼ばれる)と比較して、はるかに大きなファイル (ブロックアドレスの長さは 16 ビットではなく 32 ビット) をサポートし、項目の命名にUnicode ( Mac OS Romanやその他のいくつかの文字セットではなく) を使用しています。HFS と同様に、HFS Plus はほとんどのボリュームメタデータの格納にB ツリーを使用しますが、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ています。HFS Plus では、最大 255 文字の長さのファイル名と、NTFSに似たn フォークファイルが許可されていますが、2005 年まで、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。また、HFS Plus は、HFS の 16 ビットではなく完全な 32 ビットのアロケーションマッピングテーブルを使用するため、大容量ディスク上の領域の使用が改善されています。

歴史

開発中はコード名Sequoiaと呼ばれていた^{[5] HFS+は、1998年1月19日の}Mac OS 8.1のリリースで導入されました。^[2]

2002年11月11日のMac OS X 10.2.2アップデートのリリースに伴い、Appleはデータの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しかアクセスできませんでした。^[6]

Mac OS X v10.3 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 ボリュームに典型的な HFS ラッパーで囲まれていないことと、ファイル名とフォルダ名の大文字と小文字の区別をオプションでサポートしていることを除いて、HFS Plus ボリュームとほぼ同じです。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 HX とバージョンフィールドの 5 によって認識されます。^[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分解に取って代わった。この変更により、Mac OS X用のソフトウェアを開発する開発者に問題が生じた。^[7]

Mac OS X 10.3では、HFS+でのファイルの断片化を回避するためのいくつかの技術が導入されました。^[8]

Mac OS X 10.4 で、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以来の Mac OS X の HFS Plus 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。^[9]Mac OS X Server 10.4がリリースされるまで、HFS Plus は標準の UNIXファイルシステムパーミッション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、ファイルパーミッション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パーミッションモデルと完全に互換性を持つように設計されています。^[10]

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

Mac OS X Snow Leopard 10.6では、Deflate (Zlib)を使用した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。圧縮されたデータは、拡張属性またはリソースフォークのいずれかに保存されます。Apple以外のAPIを使用する場合、AppleFSCompressionは常に完全に透過的であるとは限りません。^[11] 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として知られています) 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によって、ファイルシステムの論理構造が変わることはありません。Apple の論理ボリュームマネージャは Core Storage として知られており、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、暗号化と復号化の両方が透過的になります。

デザイン

HFS Plus ボリュームはセクター（HFS では論理ブロックと呼ばれる）に分割され、そのサイズは通常 512 バイトです。これらのセクターは、1 つ以上のセクターを含むことができるアロケーションブロックにグループ化されます。アロケーションブロックの数は、ボリュームの合計サイズによって異なります。HFS Plus は、アロケーションブロックのアドレス指定に HFS よりも大きな値（16 ビットではなく 32 ビット）を使用します。つまり、HFSで使用可能な65,536 (= 2 ^{16 ) アロケーションブロックではなく、4,294,967,296 (= 2}³² ) アロケーションブロックにアクセスできます。^[2]ディスクが小さかったときは、これはあまり問題になりませんでしたが、大容量のドライブが使用可能になると、ファイルが占有できる最小のスペース量（単一のアロケーションブロック）が非常に大きくなり、かなりのスペースが無駄になりました。たとえば、1 GB のディスクでは、HFS での割り当てブロックサイズは 16 KB なので、1 バイトのファイルでも 16 KB のディスク領域を占有します。その結果、HFS Plus のシステムでは、大容量ディスクでの領域利用率が大幅に向上します。

HFS Plus のファイル名とフォルダ名もUTF-16 ^[12]でエンコードされ、 Unicode 正規化形式 D (NFD) ^[13]とほぼ同じ形式に正規化されます(つまり、「å」などの合成済み文字は HFS+ ファイル名で分解されるため、2 つのコード単位としてカウントされます^{[14]。また、UTF-16 では、}基本多言語面外の文字も HFS+ ファイル名で 2 つのコード単位としてカウントされます)。HFS Plus では、最大 255 の UTF-16 コード単位の長さのファイル名が許可されます。

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 への移行により段階的に廃止され、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ました。1 つは、ROM に HFS Plus を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、最小限の HFS ボリュームにWhere_have_all_my_files_gone?という読み取り専用ファイルを含めて、ユーザーが HFS Plus に移行できるように設計されていたことです。このファイルにより、Mac OS 8.0 以前の HFS Plus 非対応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が説明されます。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アロケーションブロックは、HFS アロケーションファイルから不良ブロックとしてマップされます。^[2]

Unix システムで使用されるファイルシステムの中で注目すべきは、HFS Plus がスパースファイルをサポートしていないことです。

典型的なHFS Plusボリュームを構成する構造は9つあります。^[2]

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。^[15]
セクター 2 にはボリュームヘッダーが含まれています。これは、HFS ボリュームの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他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あります。
アロケーションファイルは、どのアロケーションブロックが空いていて、どのアロケーションブロックが使用中であるかを記録します。これは HFS のボリュームビットマップに似ており、各アロケーションブロックは 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が通常のファイルとして保存されることです。つまり、ボリュームの先頭付近の特別な予約領域を占有しません。アロケーションファイルはサイズを変更でき、ボリューム内で連続して保存する必要はありません。
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、より多くのフィールドを格納できるようにレコードが大きく、それらのフィールドを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 ファイル名を使用できます)。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のサイズは、クラシック Mac OS では 4 KB、macOSでは 8 KB です。HFS のフィールドのサイズは固定ですが、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わることがあります。
エクステントオーバーフローファイルは、各ファイルにエクステントとして割り当てられている割り当てブロックを記録する別の B ツリーです。カタログファイル内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が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としてエクステントオーバーフローファイルに記録されます。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 1 KB、macOS では 4 KB です。
属性ファイルは HFS Plus の新しい B ツリーで、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 レコードを保存できます。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を保存します。フォークデータ属性レコードには、より大きな属性を保存できる最大 8 つのエクステントへの参照が含まれています。拡張属性は、8 つのエクステントレコードがすでに使用されている場合に、フォークデータ属性レコードを拡張するために使用されます。
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 以外のシステム用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似ています。
最後から 2 番目のセクターには、代替ボリュームヘッダーが含まれています。これは、HFS の代替マスターディレクトリブロックに相当します。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大きい場合、AVH はファイルシステムの範囲外になります。
ボリュームの最後のセクターはAppleが使用するために予約されており、コンピュータの製造プロセス中に使用される。^[2]

批判

HFS Plusには、ZFSやNTFSのような現代のファイルシステムの定番とされる機能がいくつか欠けています。^[16]データチェックサムは、最も頻繁に欠落していると指摘される機能です。^[17]

チェックサムの他に、HFS+ にはない最新のファイルシステムの機能には次のものがあります。

ナノ秒タイムスタンプ^[17]
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）^[17]
スナップショット^[17]
2040年2月6日以降の日付のサポート^[18]
スパースファイルのサポート^[17]
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保存される小さなファイルとして実装されています）^[17]

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に移行したときにファイルシステムの権限やハードリンクなどの機能を後付けする必要がありました^。[17]

その他のオペレーティングシステム

リナックス

Linuxカーネルには、 HFS+ファイルシステムを読み書き可能にマウントするためのhfsplusモジュール^{[19]が含まれています。HFS+の}fsckとmkfsはLinuxに移植されており、hfsprogsパッケージの一部です。^[20]

2009年、これらのドライバは2TBを超える容量のHFS+ドライブを破損させると診断されました。^[21]その結果、DebianやUbuntuなどのLinuxディストリビューションは、2TBを超えるHFS+ドライブまたはパーティションのマウントを許可しなくなりました。^[22] 2011年2月現在^{[アップデート]}、この制限を解除するための作業が進行中です。^[23] ^{[更新が必要]}

Linux の現在の HFS+ ドライバーでは、HFS+ パーティションにデータを安全に書き込むためにジャーナリングを無効にする必要があります。パーティションが Apple のTime Machineソフトウェアによって使用されていない場合は、macOS でジャーナリングを無効にすることができます。^[24] OS X Yosemite のディスクユーティリティを使用する場合、ユーザーはまずマウントされたパーティションを選択してから、Alt/Option キーを押したままファイルメニューの「ジャーナリングを無効にする」をクリックすることができます。

ジャーナリングが有効になっているHFS+パーティションはLinux上で強制的に書き込みアクセス付きでマウントされる可能性がありますが、これはサポートされておらず、賢明ではありません。^[24]^[25]

ジャーナリングされたHFS+への書き込みサポートを実装するGoogle Summer of Codeプロジェクト[ 26 ^]は、2011年にLinux Foundationに受け入れられましたが、その時点では完了しておらず、現在も進行中です。ジャーナリングサポートの更新を含むHFS+ドライバーの進捗状況と改善は、linux-fsdevelメーリングリスト^[27]に随時投稿されています。

2011年7月現在^{[アップデート]}、Paragon Software Groupは、 HFS+ジャーナルボリュームへの完全な読み取り/書き込みアクセスを可能にするカーネルドライバーを提供しました。^[28]この製品は、Paragon独自のUFSDライブラリに基づくHFS+の独自実装です。ドライバーには無料版と有料版の両方があり、HFS+ボリュームをチェックして修復するためのユーティリティが含まれています。オンラインドキュメント（無料版^[29]または有料版^[30]）によると、無料版と有料版の両方が現在2.6.36から4.12.xまでのLinuxカーネルをサポートしています。Ubuntu 、Debian、Fedora Linux 、 Rocky Linux、Red Hat Enterprise Linux、OpenSUSE、CentOSのみが公式にサポートされているLinuxディストリビューションです。^[31]

ウィンドウズ

2012年5月現在、AppleはMac OS X 10.6のBoot Campソフトウェアの一部として、Windows XP、Windows Vista、Windows 7用の読み取り専用HFS+ドライバのみをリリースしている。^[32]つまり、これらのシステムのユーザーはHFS+ドライブ上のデータを読み取ることはできるが、書き込むことはできない。Microsoftは、主にHFS+フォーマットのiPodを読み取る目的で、Xbox 360用のHFS+ドライバを作成した。^[^要出典^]

HFSExplorerとjpfmをベースにした無料のオープンソースソフトウェアjHFSplusを使用すると、hfs/hfs+パーティションを読み取り専用の仮想フォルダとしてマウントできます。^[33]

Total Commander用のフリーウェアプラグインが存在し、HFSやHFS+ファイルシステムなどを読み取ることができます。^[34]

DiskInternals Linux Readerは、HFSおよびHFS+ハードドライブ/パーティションからフォルダ/ファイルを抽出/保存するために使用できます。^[35]

商用製品であるMacDriveも利用可能で、HFSおよびHFS+ドライブ、光ディスク、その他のメディアをWindowsエクスプローラーにマウントし、ボリュームの読み取りと書き込み、およびMacディスクの修復とフォーマットが可能です。^[36]

商用製品であるParagonのHFS+ for Windowsでは、Windows XPからWindows Server 2008までのすべてのバージョンのWindowsで完全な読み取り、書き込み、およびディスク管理が可能です。^[37]

クロスプラットフォーム

フリー（GPL ）の代替品としては、Erik Larsson が作成した HFSExplorer があります。^[38] HFSExplorer は、HFS+ ボリューム（Mac OS 拡張）または HFSX ボリューム（Mac OS 拡張、大文字と小文字を区別）からファイルを表示および抽出するための Java アプリケーションです。ボリュームは、物理ディスク、さまざまなApple ディスクイメージおよびスパースディスクイメージ形式、または生のファイルシステムダンプ上に配置できます。ただし、HFSExplorer は読み取り専用のソリューションであり、HFS 形式のボリュームに書き込むことはできません。

参照

参考文献

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外部リンク

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Apple「レガシー」技術ノート 1189 – モンスターディスクドライバー技術ノート
hfsdebug 2009-07-25 にWayback Machineでアーカイブ– Amit Singh による HFS Plus ボリュームのデバッガー
hfsprogs – Linux システム上の HFS+ ファイルシステム用のユーザー空間サポートツール (Apple のネイティブツールから適応)。
iBored – HFS Plus をサポートするディスクエディターおよびビューア
MacDrive – Windows で HFS および HFS+ ボリュームの読み取り、書き込み、作成を行う商用製品
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 のレビュー - このファイルシステムに関する批判

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歴史