HFSプラス

HFS+
開発者Apple Inc.
氏名階層型ファイルシステムプラス
導入1998年1月19日Mac OS 8.1 （1998年1月19日）
先行HFS
後継APFS
パーティションIDApple_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[ 1 ]
最大ファイルサイズ8  EB [ 2 ]
最大ファイル数4,294,967,295 (2 32 − 1)
ファイル名の最大文字数255文字（UTF-16エンコード単位255文字、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。
機能
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
期間1904年1月1日～2040年2月6日[ 3 ]
日付解像度1秒
フォークはい
属性色 (3 ビット、その他のフラグ 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)
透過的圧縮部分的（decmpfs、Mac OS X 10.6以降）[ 4 ]
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、Mac OS X 10.3以降（10.7より前）のHFS+フォーマットの.dmgボリュームを使用したAESで利用できます
その他
対応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 [ 5 ]とも呼ばれる）は、Apple社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、階層ファイルシステム（HFS）に 代わってApple製コンピュータの主要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の主要ファイルシステムとして存続しました。HFS+は、 iPodデジタル音楽プレーヤー 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。

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 アドレスは 16 ビットではなく 32 ビット長) をサポートし、項目の命名にUnicode ( Mac OS Romanやその他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B ツリーを使用してほとんどのボリュームメタデータを格納しますが、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に類似したn フォーク ファイルが許可されますが、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。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スペースの使用効率が向上しています。

歴史

開発中はコードネームSequoiaと呼ばれていましたが、 [ 6 ] 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HFS Plusにオプションのジャーナリング機能を追加し、データの信頼性を向上させました。これらの機能は、Mac OS X Serverでは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。[ 7 ]

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、ジャーナルが記録された 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ラッパーで囲まれておらず、ファイル名とフォルダ名の大文字と小文字の区別がオプションでサポートされている点が異なります。HFSXボリュームは、ボリュームヘッダーの2つのエントリ、つまり署名フィールドの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はUnicode 3.2の分解を採用し、それまで使用されていたUnicode 2.1の分解に取って代わりました。この変更は、Mac OS X向けのソフトウェアを開発する開発者にとって問題を引き起こしました。[ 8 ]

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。[ 9 ]

Apple は Mac OS X 10.4 で、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から 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。[ 10 ] 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。[ 11 ]

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)を用いたHFS+圧縮が追加されました。オープンソースなどの分野では、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に保存されます。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。[ 12 ] 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）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はまったく変更されません。Appleの論理ボリュームマネージャはCore Storageと呼ばれ、そのボリュームレベルの暗号化は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実行されます。

デザイン

HFS Plus ボリュームは、通常 512 バイトのサイズのセクター（HFS では論理ブロックと呼ばれる）に分割されます。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決まります。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 )個のアロケーション ブロックではなく、4,294,967,296 (= 2 32 ) 個の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につれて、ファイルが占有できる最小のスペース（単一のアロケーション ブロック）が非常に大きくなることを意味しており、かなりの量のスペースが無駄になっています。例えば、1GBのディスクでは、HFSのアロケーションブロックサイズは16KBなので、1バイトのファイルでも16KBのディスク容量を占有します。その結果、HFS Plusのシステムは大容量ディスクでのディスク容量利用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はUTF-16 [ 13 ]でエンコードされ、 Unicode 正規化形式 D (NFD) [ 14 ]とほぼ同じ形式に正規化されます(つまり、「å」などの合成文字は HFS+ ファイル名では分解されるため 2 つのコード単位としてカウントされます[ 15 ] 。また、UTF-16 では、基本多言語面外の文字も HFS+ ファイル名では 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 UTF-16 コード単位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組み込まれなくなりました。このラッパーは 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は、このボリュームには 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署名と、埋め込まれた HFS Plus ボリュームへの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つある。[ 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あり、HFSラッパーの一部です。[ 16 ]
  2. セクター2にはボリュームヘッダーが含まれます。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、ボリューム自体に関する様々なデータが格納されます。例えば、アロケーションブロックのサイズ、ボリュームの作成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位置などです。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、どのアロケーションブロックが空いているか、どのアロケーションブロックが使用中かを記録します。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、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に特別な予約領域を占有しません。また、アロケーションファイルはサイズが変更可能であり、ボリューム内で連続して保存される必要はありません。
  4. カタログファイルは、ボリューム内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点です (たとえば、HFS Plus では 255 文字の Unicode ファイル名を使用できる)。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、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。
  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アロケーション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。これらのエクステントが使用されると、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・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。エクステント・レコードのデフォルトサイズは、クラシックMac OSでは1KB、macOSでは4KBです。
  6. アトリビュートファイルは、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。アトリビュートファイルには、インラインデータアトリビュートレコード、フォークデータアトリビュートレコード、拡張アトリビュートレコードの 3 種類の 4KB レコードを格納できます。インラインデータアトリビュートレコードには、レコード自体に収まる小さなアトリビュートが格納されます。フォークデータアトリビュートレコードには、最大 8 つのエクステントへの参照が含まれており、より大きなアトリビュートを格納できます。拡張アトリビュートは、フォークデータアトリビュートレコードの 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。HFSボリュームのブートブロックに似ています。
  8. 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（AVH）が含まれます。これはHFSの代替マスターディレクトリブロック（ALDMB）に相当します。これはディスクの最後から2番目のセクターであり、ボリュームのものではありません。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社が使用するために予約されており、コンピュータの製造工程で使用されます。[ 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いくつかの機能が欠けています。[ 17 ]データチェックサムは、最も頻繁に指摘される欠落機能です。[ 18 ]

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[ 18 ]
  • 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）[ 18 ]
  • スナップショット[ 18 ]
  • 2040年2月6日以降の日付のサポート[ 19 ]
  • スパースファイルのサポート[ 18 ]
  • 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）[ 18 ]

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権限やハードリンクなどの機能を後付けする必要があった。[ 18 ]

ある情報源は、HFS PlusはSSDのTRIMをサポートしていないと明言しており[ 20 ]、パ​​フォーマンスが制限され摩耗が増加するとしている[ 21 ]。しかし別の情報源によると、外部ストレージの場合は、SSDにNVMeインターフェースがあるかどうか、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よってのみ決まるという。[ 22 ]

その他のオペレーティングシステム

ジャーナリングファイルシステム

Linuxカーネルには、HFS+ファイルシステムを読み書きマウントするためのhfsplusモジュール[ 23 ]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。[ 24 ]

2009年に、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。[ 25 ]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。[ 26 ] 2011年2月現在、この制限を解除するための作業が進行中です。[ 27 ]

Linuxの現在のHFS+ドライバでは、HFS+パーティションにデータを安全に書き込むには、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限り、macOSではジャーナリングを無効にすることができます。[ 28 ] OS X Yosemiteのディスクユーティリティを使用する場合、マウントされたパーティションを選択した状態で、Alt/Optionキーを押しながらファイルメニューの「ジャーナリングを無効にする」をクリックします。

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。[ 28 ] [ 29 ]

ジャーナリング対応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[ 30 ]は、 2011年にLinux Foundationに採択されましたが、その時点では完了しておらず、現在も開発が進められています。HFS+ドライバの進捗状況と改良点、特にジャーナリングサポートのアップデートは、linux-fsdevelメーリングリスト[ 31 ]に随時投稿されています。

2011年7月現在、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を提供している。[ 32 ]この製品は、Paragon独自のUFSDライブラリに基づくHFS+の独自実装である。このドライバには無料版と有料版があり、HFS+ボリュームのチェックと修復のためのユーティリティが含まれている。オンラインドキュメント（無料版[ 33 ]または有料版[ 34 ]）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る。公式にサポートされているLinuxディストリビューションは、 Ubuntu、Debian、Fedora Linux、Rocky Linux、Red Hat Enterprise Linux、OpenSUSE、CentOSのみである。[ 35 ]

Windows

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ます。[ 36 ]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ますが、書き込むことはできません。Microsoftは、主にHFS+フォーマットのiPodを読み取ることを目的として、Xbox 360用のHFS+ドライバを作成しました

無料のオープンソースソフトウェアであるjHFSplus（HFSExplorerとjpfmをベースとしている）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することができます。[ 37 ]

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。[ 38 ]

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。[ 39 ]

商用製品であるMacDriveも利用可能で、WindowsエクスプローラーでHFS+およびAPFSドライブ、光ディスク、その他のメディアをマウントでき、ボリュームの読み取りと書き込み、Macディスクの修復とフォーマットが可能です。[ 40 ]

商用製品であるParagonのHFS+ for Windowsは、Windows XPからWindows Server 2008までのすべてのバージョンのWindowsからの完全な読み取りと書き込みおよびディスク管理を可能にします。[ 41 ]

クロスプラットフォーム

フリー（GPL ）の代替ソフトとしては、Erik Larsson 氏によって書かれた HFSExplorer があります。[ 42 ] 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、各種Apple ディスクイメージ形式およびスパースディスクイメージ形式、あるいは生のファイルシステムダンプのいずれかに配置できます。ただし、HFSExplorer は読み取り専用であり、HFS 形式のボリュームに書き込むことはできません。

参照

参考資料

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  • iBored – HFS Plusをサポートするディスクエディタとビューア
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  • 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レビュー- このファイルシステムに関する批判
Apple社のファイルシステム