Original-URL des Artikels: https://www.golem.de/news/apfs-unter-ios-10-3-im-test-schneller-suchen-und-ein-bisschen-schneller-booten-1703-126964.html    Veröffentlicht: 30.03.2017 12:09    Kurz-URL: https://glm.io/126964

APFS unter iOS 10.3 im Test

Schneller suchen und ein bisschen schneller booten

Mit APFS bringt Apple nach langer Zeit wieder ein neues Dateisystem in die Computerlandschaft. Zunächst wird die iOS-Welt nach einer erstaunlich kurzen Testphase umgestellt. Wir haben anhand von alten wie neuen Geräten versucht, die Unterschiede auszumachen und geben Tipps zu dem sehr seltenen Konvertierungsvorgang.

Wer hat schon einmal ein Dateisystem eines laufenden Gerätes konvertiert? Vermutlich die wenigsten, denn der Wechsel eines Dateisystems ist ausgesprochen selten geworden, erst recht bei einem Live-System. Am ehesten kennt sich damit noch die Unix-Fraktion aus, die eine große Auswahl von Dateisystemen hat - da ist für jeden etwas dabei. Mit APFS, dem Apple File System, erhält eine besonders große Nutzerbasis ein neues Dateisystem: Besitzer von iPads und iPhones. Auch andere Systeme, wie das Apple TV, die Apple Watch oder der iPod Touch bekommen APFS. Wir beschränken uns aber auf iPads und iPhones.

Jüngere Apple-Anwender kennen nur HFS+ als Grundsystem, das auch iOS verwendet, und setzen der Kompatibilität zu Windows wegen auch das Dateisystem FAT und das exFAT ein, in seltenen Fällen sogar NTFS. Der Profi kennt zumindest die Feinheiten solcher Dateisysteme und damit die Probleme der Groß- und Kleinschreibung in Datensätzen. Doch der reguläre Apple-Anwender setzt sich mit solchen Feinheiten nicht auseinander.

Mit APFS kommt also etwas völlig Neues auf das Gros der Apple-Nutzer zu. Wir haben uns das System auf praktische Auswirkungen hin angesehen. Zum Einsatz kommen dabei bewusst alte wie neue Geräte. Die 1-GByte-Klasse, gemeint sind die Geräte mit eben jener RAM-Kapazität, vertreten das iPhone 6 und das iPad Air der ersten Generation. Beide haben einen langen Praxiseinsatz hinter sich, mehrere iOS-Upgrades überstanden und mit 128 GByte viel Flash-Speicher. Hier wäre zu erwarten, dass sich APFS positiv bemerkbar macht, da der RAM als Zwischenspeicher kaum Auswirkungen hat. Außerdem sind weit mehr als 100 Apps installiert und die Geräte sind damit recht nah am Limit der genutzten Speicherkapazität.

Die Nachteile eines langen Einsatzes hat ein anderes Gerät nicht: Das iPhone 7 Plus ist noch so neu, dass sein Zustand eher einem idealen Szenario für ein Update entspricht. Anders als bei den anderen Geräten haben wir keine echten, jahrelangen Langzeiterfahrungen. Bisher mussten wenige iOS-Updates absolviert werden und noch sind weniger Apps installiert. Dieses Gerät ist hochperformant und im Vergleich zu den Alt-Geräten mit sehr viel RAM ausgestattet, nämlich mit 3 GByte. Können derart schnelle Geräte von der Dateisystemverbesserung profitieren? Das galt es herauszufinden.

Die Testphase war sehr kurz

Vorab ist allerdings eine Warnung angebracht. Es gab zwar einen öffentlichen Betatest, der war allerdings Apple-typisch sehr kurz. Wer die Entwicklungen in der Unix-Fraktion beobachtet, weiß, dass öffentliche Tests über einen Zeitraum von Jahren gehen können, bis die letzten Dateisystemfehler ausgemerzt sind. Apple geht hier durchaus ein gewisses Risiko ein und damit auch der Anwender, der das Update durchführt. Wir raten daher, ganz besonders auf ein funktionsfähiges Backup zu achten - oder besser zwei.

Apple selbst hat absolut keine Bedenken. Das Unternehmen teilt Anwendern nicht einmal mit, dass es eine Konvertierung gibt. Nur tief in der Entwickler-Dokumentation des Software Development Kits (SDK) findet sich der Hinweis zu einer automatischen Konvertierung des Dateisystems bei der Installation von iOS 10.3 samt des Hinweises, dass - wie bei jedem Update - ein Backup durchgeführt werden sollte. Wir finden das doch arg riskant und hoffen, dass APFS für die vielen Anwender tatsächlich fehlerfrei arbeitet.

Aber genug der Bedenken. Schauen wir uns zunächst an, was das neue Dateisystem bringen soll, bevor wir die finale Version installieren und die Messergebnisse präsentieren.

APFS ist für Flash-Speicher optimiert

APFS ist vor allem eines: modern. Schnappschüsse und Copy and Write gehören dazu. Eine gewisse äußerliche Verwandtschaft zu dem von Sun Microsystems entwickelten Dateisystem ZFS ist kaum zu übersehen, und das ist wohl kaum ein Zufall: Vor rund zehn Jahren wollte Apple ZFS einsetzen, stellte das Projekt dann aber wieder ein und blieb beim alten, ja uralten HFS+.

Die Nachteile von HFS+ sind im Prinzip die Vorzüge von ZFS oder auch dessen Ableger Btrfs. Beide befinden sich durchaus im Einsatz, wenn auch in Spezialfällen wie dem Enterprise-Umfeld (ZFS) oder zunehmend performanten Consumer-NAS-Systemen (Btrfs) - letzteres allerdings oft in einer nicht vollständigen Umsetzung. APFS wird von Apple als besonders modern eingestuft. Das Dateisystem sei im Unterschied zu HFS+ nicht für rotierende Datenträger wie Disketten geschrieben worden, sondern spezialisiert auf Flash-Speicher.

APFS hätte auch auf Festplatten teils Vorteile

Doch das ist zu kurz gedacht. Viele Funktionen sind auch für rotierende Datenträger von Vorteil. Dazu gehören etwa Cloning und Snapshotting; Dateien werden auf Dateisystemebene schnell verdoppelt oder auch für die Ewigkeit festgehalten. Das aufwendige Kopieren der Datei zur Erstellung eines Klons oder die Erstellung eines zeitlich festgelegten Backups entfallen weitgehend, da Verweise die Arbeit übernehmen. Im Falle eines Klons werden beispielsweise die veränderten Daten dieses Klons an einer anderen Stelle gespeichert. Das Unveränderte bleibt dort, wo der Original-Klon sich befindet. Das ist auf Flash-Speicher natürlich in der Theorie besonders schnell. Bei Festplatten löst das eine größere Anzahl an Kopfbewegungen aus, was die Leistungsfähigkeit des Gesamtsystems beeinträchtigt.

Diese Leistungseinschränkungen stellen damit auch klar, was Apple mit "optimiert für Flash-Speicher" meint. Gemeint ist nämlich nicht nur, dass die alten Dateisysteme ziemlich lahm auf Flash-Speicher sind; manch eine Operation braucht einfach die Geschwindigkeit von Flash-Speicher, um realistisch eingesetzt werden zu können und ist deswegen in alten Dateisystemen nicht vorhanden. Mit anderen Worten: Die Flash-Speicher-Technik eröffnet Dateisystementwicklern und Anwendungsentwicklern neue Möglichkeiten. Dazu gehört auch die sogenannte Data Deduplication, bei der mehrfach abgespeicherte Daten nur noch einmal gespeichert werden. Apple wird aber das genau nicht verwenden.

Cloning statt Data Deduplication

Stattdessen wird das genannte Cloning von Apple aktiv im System verwendet und nicht nur, wenn der Anwender eine Datei kopiert. Zumindest liest sich so bisher die Dokumentation. Das soll Speicherplatz sparen und eine Alternative zur Data-Deduplication sein, die Apple aufgrund der Verschlüsselung der Daten nicht einsetzen wird. Zu beachten ist beim Cloning aber, dass die Dateien damit physisch nicht mehrfach vorhanden sind. Auf einer Festplatte bietet sich beispielsweise durchaus ein lokales Backup an, weil im Falles eines Datenträgerproblems unserer Erfahrung nach häufig andere Bereiche einer Festplatte noch problemlos auslesbar sind.

Ähnlich interessant ist das sogenannte Space Sharing. Mehrere Partitionen können sich einen gemeinsamen Speicher teilen. Ob das in der Praxis bei iOS-Geräten eingesetzt wird, war auf den ersten Blick in diesem Test aber nicht erkennbar. Denkbar wäre, dass Apple intern das Betriebssystem auf eine Partition packt und ein temporäres Verzeichnis auf eine andere. Sollte das Betriebssystem mal mehr Platz brauchen, ist das dank Space Sharing kein Problem, da ein Repartitionieren entfallen kann und sich das System an dem verbliebenen Platz bedient, der nicht unbedingt von der temporären Partition kommen muss, sondern auch von einer anderen Partition stammen kann.

Andere Neuerungen beinhalten das schnellere Zusammenzählen von Dateien und deren Kapazitätsbelegung auf dem Datenträger sowie eine größere Stabilität gegenüber Abstürzen. Eine direktere Unterstützung von Verschlüsselung gehört ebenfalls dazu. All diese Funktionen gab es natürlich schon früher. APFS verspricht nur eine deutlich höhere Effizienz und Robustheit.

Eine gute Erklärung zum neuen Dateisystem bietet Apple in einer Video-Session der WWDC-2016. Weitere Neuerungen sind in der Gegenüberstellung von APFS und HFS+ zu sehen.

Doch all das sind theoretische Überlegungen, und nicht alles kommt vermutlich bei iOS-Geräten voll zur Geltung. In der Praxis zeigen sich aber durchaus Unterschiede zwischen den Geräten und den Auswirkungen von APFS auf sie.

Booten und Apps starten unter APFS

Richtig große Lasten auf dem Dateisystem eines iPhones oder iPads gibt es selten. Solche Mobilgeräte sind zwar fast immer angeschaltet, aber überwiegend im Schlafmodus. Uns hat dabei interessiert, ob sich APFS oder iOS 10.3 positiv auf einige Szenarien auswirkt, die gelegentlich aufreten. Hierbei lässt sich leider nicht genau bestimmen, was der ausschlaggebende Faktor ist: das Dateisystem, nicht dokumentierte Änderungen im Betriebssystem oder beides. Es ist im Unterschied zu Desktop-Systemen nicht möglich, unterschiedliche Kombinationen zu testen.

Ein paar Verbesserungen erwarteten wir beim Starten der Geräte. Gemessen haben wir jeweils vom ausgeschalteten Zustand bis zur Verfügbarkeit des Betriebssystems. Dabei wurden die Systeme zuvor in den Flugmodus versetzt, um Einflüsse durch WLAN oder Mobilfunknetze auszuschließen. Typischerweise braucht das System noch einige Sekunden nach dem Booten, um wieder schnell zu reagieren. Zu beachten ist, dass es sich um eine Handmessung handelt und die Ergebnisse nicht repräsentativ sind, da die Geräte sehr individuell genutzt werden. Das haben wir anhand eines testweise zurückgesetzten Systems verifiziert. Ein leeres iPad startet erheblich schneller als eines, das schon länger in Benutzung ist.

Altgeräte brauchen viel Zeit

In erster Linie zeigt sich zunächst einmal, wie drastisch die Unterschiede zwischen den Generationen sind. Mit iOS 10.2.1 booten die Altgeräte in einem Zeitraum von etwas über einer Minute; Neugeräte benötigen nur ein Drittel der Zeit. Zugegebenermaßen booten die meisten iOS-Nutzer ihre Geräte so gut wie nie, es sei denn der Akku versagt unterwegs.

Zu den Benchmarks sei angemerkt, dass wir weitgehend auf synthetische Tests verzichtet haben, um näher an der Praxis zu bleiben. Das hat allerdings auch Nachteile. Zum einen sind nur wenige Apps langsam genug, um Unterschiede klar zu zeigen, und die langsamen werden durch andere Faktoren beeinflusst. Die Zen-Garden-Demo startet beispielsweise bei einem frisch gebooteten Gerät schneller als auf einem Gerät, das schon eine Weile in Benutzung ist.

Verbindungsprobleme sorgen zudem für deutliche Ausschläge bei Super Mario Run und der erstaunlich lahmen Lufthansa-Miles-&-More-App. Andere App-Entwickler schaffen es, in demselben Zeitraum ganze 3D-Engines zu laden, den Lufthansa für ein paar simple Werbeschilder braucht. Unsere Werte zeigen den reproduzierbaren Idealfall. Nachvollziehbare Ausschläge durch externe Einflüsse haben wir aus der Rechnung herausgenommen, auch wenn diese in der Praxis natürlich sehr oft auftauchen.

Einen kurzen Test haben wir mit Geekbench durchgeführt, der keine Auswirkungen durch APFS zeigte. Das war zu erwarten. Erkennbare Unterschiede sind vor allem bei den Altgeräten zu sehen, doch die Auswirkungen halten sich in Grenzen. Die APFS-basierten Installationen booten ein paar Sekunden schneller. Bei den Apps ergab sich hingegen ein sehr unterschiedliches Bild. Während die App Miles & More - unsere neue Referenz in Sachen Langsamkeit - und die Nahverkehrsanwendung VBB so gut wie keine Unterschiede zwischen iOS 10.2.1 und 10.3 beim Startverhalten zeigten, wurde Epics Zen-Garden-Grafikdemo erstaunlich langsam. Rund 50 Prozent mehr Zeit braucht mitunter die Demo unter iOS 10.3. Apple stuft die Anwendung allerdings auch als schlechte App ein, die das ganze System ausbremst. Sie müsste aktualisiert werden, so Apple. Trotzdem sollte ein neues Betriebssystem unserer Meinung nach Alt-Apps nicht deutlich verlangsamen.

Bei Mini Metro gibt es wiederum kaum Auswirkungen durch das Update. Schwieriger war die Lage mit Super Mario Run. Während wir unter iOS 10.2.1 noch konstante Werte ermitteln konnten, verhielt sich die App unter 10.3 nicht mehr nachvollziehbar. Trotz guter Internetverbindung schwankten die Startzeiten so stark zwischen 11 und 20 Sekunden, dass wir keinen vernünftigen Mittelwert bilden konnten.

Zumindest auf Anwendungsebene zeigte sich anhand der Beispielmessungen keine gravierende Änderung. Das sieht in der Praxis aber durchaus anders aus.

Konvertierung und in der Praxis erkennbare Vorteile

Abseits der Messungen zeigen sich durchaus einige Unterschiede, die uns vor allem beim iPhone 6 auffielen. Bei einem schnellen Gerät merkt der Anwender hingegen nichts. Es gibt aber ein paar praktische Auffälligkeiten, mit denen wir nicht gerechnet hatten. Direkt nach dem Booten unter 10.3 bemerkten wir beispielsweise, dass das schnelle Zusammenzählen von Verzeichnissen offenbar noch nicht funktioniert. Die Anzahl der Songs, Videos und Fotos wurde erst nach etwa einer Minute auf dem iPhone 6 angezeigt.

Das gilt auch nach einem Reboot. Bei der Anzeige der Speicherbelegung im Detail kam es ebenfalls jedes Mal zu einer Neuberechnung. Geschwindigkeitsunterschiede waren nicht erkennbar. Nur das iPad Air hatte etwas Schwierigkeiten nach dem Update, die Anzahl der Objekte anzuzeigen. Ein App-Wechsel war immer wieder notwendig.

Schnelle Spotlight-Suche auf dem iPhone 6

Bei der Spotlight-Suche ist das aber der Fall. Die ist auf unserem iPhone 6 enorm beschleunigt worden. Wir haben sie in letzter Zeit wegen ihrer Langsamkeit kaum noch benutzt, jetzt kommen die Ergebnisse praktisch sofort - schneller, als Anwender tippen können. Allgemein fühlt sich gerade das iPhone 6 in der Bedienung ein wenig flüssiger an als vorher. Sonst bemerkten wir aber keine Unterschiede.

Ausnahme sind die Systemeinstellungen die Apple umgebaut hat, insbesondere was die iCloud-Anbindungen angeht. Es gibt zudem einen Hinweis auf veraltete Apps, und wer die Zwei-Faktor-Authentifizierung noch nicht aktiviert hat, bekommt fortan eine ständige Warnmeldung. Weitere Neuerungen, die nicht dokumentiert sind, fielen uns beim Login in Webseiten auf. Dort gibt es ein neues, besseres Login-Feld-Design in Safari. Ansonsten merkt der Anwender vom neuen iOS nicht so viel.

Das Update dauert teils lange

Die folgenden Messungen konnten wir prinzipbedingt nur ein einziges Mal vornehmen. Mit der Installation von iOS 10.3 wird ohne Rückfrage das Dateisystem umgewandelt; für die alten Geräte dauert das offenbar einige Zeit. Beim iPhone 6 benötigten die Konvertierung und Installation rund 36 Minuten. Das iPhone 7 Plus brauchte nur zehn Minuten. Bei den Tablets ist es ähnlich: Beim iPad Air dauerte es 30 Minuten, beim neueren iPad Pro 9.7 nur rund 7 Minuten. Die Geschwindigkeit des Flash-Speichers hat offenbar starke Auswirkungen. Zu beachten ist allerdings auch, dass der Grad der Speicherfüllung Auswirkungen hat. Übermäßig lang dauert die Konvertierung aber offensichtlich nicht. Das liegt im Rahmen dessen, was wir von früher kennen.

Abseits der Dateisystemänderungen finden sich einige weitere interessante Details. So sparen offenbar alle Geräte ein wenig Speicherplatz ein. Da der Wert mit weniger als 1 GByte allerdings sehr gering ist und hier auch die Möglichkeit besteht, dass Apple grundsätzlich aufgeräumt hat mit dem Update, lässt sich das nicht exakt dem Dateisystem zuordnen. Nett ist die Verbesserung dennoch, insbesondere iOS-Nutzer mit Geräten der 16 GByte-Klasse dürften sich freuen. Zudem stellten wir nach einigen Stunden des Betriebs fest, dass das iPhone 6 den freien Speicherplatz von 12,28 GByte (iOS 10.2.1) über 13,21 GByte (iOS 10.3) bis hin zu 14,33 GByte erweitern konnte. Offenbar war das Smartphone noch mit Aufräumarbeiten beschäftigt. Ein paar Nachkontrollen ergaben, dass dies allerdings keine Auswirkungen auf die App-Startzeiten hatte.

Backup und Wiederherstellung mit Problemen

Ärgerlich waren Auswirkungen, die wir nicht direkt iOS 10.3 oder APFS zuordnen konnten. Beim Versuch, eine Installation von einem iPhone auf ein weiteres zu übertragen, hatten wir mit einigen Fehlern zu kämpfen - bis hin zu einer Situation, bei der iTunes zwar ein Backup zurückspielte,sich in iOS aber zunächst eine frische Installation befand. Nur die Apps wurden von der Alt-Installation übernommen. Sonderlich robust ist der Prozess zudem auch nicht, wenn es Speichermangel gibt. Apple versäumt es, sich vor dem Rückspielen anzuschauen, wieviel Speicherplatz überhaupt vorhanden ist. Das gibt ein paar seltsame Fehler, wie ausgegraute Apps oder fehlende App-Bilder und -Namen. Wir waren einige Stunden damit beschäftigt, die Probleme zu beheben.

Etwas Erschrocken waren wir zudem beim testweisen Zurückspielen von iOS 10.2.1 auf das iPad Pro 9.7. Da wurden wir sofort in den Recovery-Modus versetzt. Auf unserem Mac mit iTunes 12.6 konnten wir das Gerät nicht wieder in Gang setzen, unabhängig von der iOS-Version. Wir mussten einen Windows-Rechner bemühen, der mit iTunes 12.5.1 noch ausgestattet war und iOS 10.2.1 erfolgreich wiederherstellen konnte. Die Version 10.3 wurde uns nicht angeboten. Aufgrund der Erfahrungen warnen wie vor solchen Downgrade-Experimenten auf Produktivsystemen. Da funktioniert anscheinend noch einiges nicht.

Positiv machte sich die Korrektur der Akkuanzeige auf dem iPhone 6 bemerkbar. Das ist natürlich nur ein Einzelfall bei uns. Wir haben keine Möglichkeit, das Problem mit mehreren Geräten zu reproduzieren. Es ist aber wohlbekannt, dass einige Geräte sich vorschnell abschalteten, bei uns manches Mal sogar bei 60 bis 80 Prozent. Nach der Installation war das Problem behoben und das iPhone schaltete sich wieder bei korrekten Werten ab. Probleme mit dem Akku können wir ausschließen, denn sowohl die Ladezyklen (900) als auch der Akkuzustand (1.520 mAh) waren im Rahmen des zu Erwartenden gewesen; die Probleme stellten sich erst mit iOS 10.1 ein.

Verfügbarkeit von APFS unter iOS 10.3 und Fazit

APFS ist derzeit nur unter iOS verfügbar und eigentlich ein zwingendes Update, wenn man die Sicherheitslücken bedenkt, die mit iOS 10.3 geschlossen werden. Wann APFS auch für Macs zur Verfügung stehen wird, ist derzeit nicht exakt festgelegt. Geplant ist die Verteilung noch im Laufe des Jahres 2017. Es kann sein, dass Apple zunächst die Erfahrungen der iOS-Nutzer sammeln will.

Fazit

Besonders viele Auswirkungen hat iOS 10.3 samt APFS auf den Nutzer nicht; das gilt insbesondere für schnelle und erst seit wenigen Monaten genutzte Geräte. Bei unseren Altgeräten zeigten sich hingegen rein rechnerisch deutliche Verbesserungen, insbesondere beim Booten. Davon merkt der Anwender aber in der Regel kaum etwas, da sich die Verbesserungen nur in seltenen Szenarien wie dem Booten zeigen. Die potenzielle Speicherplatzersparnis freute uns hingegen. Auf dem iPhone 6 wurden immerhin fast 2 GByte freigeschaufelt, wir nutzten allerdings auch fast 100 GByte Speicher.

Die Beschleunigung der Spotlight-Suche erfreute uns auch auf den Altgeräten, war auf den neuen Geräten aber nicht spürbar. Die Geräte sind schon schnell. Nachteilig am neuen iOS ist nur, dass wir ein paar Probleme mit Backups und der Wiederherstellung hatten.

Insgesamt sind die Auswirkungen des neuen Betriebssystems für den Anwender gering und die Dateisystemkonvertierung ist offenbar robust. Viel genutzt wird APFS seitens Apple aber anscheinend noch nicht. Die vielen schönen Neuerungen sehen wir auf iOS-Geräten noch nicht. Vermutlich wird Apple erst mit einer kommenden iOS-Version die Vorteile nutzen.

Der Unterbau in Form eines neuen Dateisystems ist jetzt auf jeden Fall weit verbreitet und nach unseren Erfahrungen weitgehend ohne Probleme einsetzbar. Vorsichtige Anwender sollten dennoch warten oder zumindest sicherstellen, dass die Backups funktionieren.  (ase)


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