XNU

La base del kernel XNU es un kernel Mach de la Open Software Foundation ( OSF MK ) 7.3 modificado (híbrido). ^{[ 4 ]} OSF MK 7.3 es un microkernel ^{[ 10 ]} que incluye código aplicable del kernel Mach 4 de la Universidad de Utah y de las muchas variantes de Mach 3.0 derivadas del microkernel Mach 3.0 original de la Universidad Carnegie Mellon .

XNU no utiliza Mach como microkernel, sino que incluye otros subsistemas (como el de BSD ) como parte del kernel, en lugar de como demonios en el espacio de usuario . Mach en XNU se utiliza para gestionar la memoria virtual , facilitar la comunicación entre procesos (IPC) y realizar operaciones de entrada/salida (E/S) con la consola. ^{[ 11 ]}

OSF MK 7.3 es capaz de ejecutar el núcleo de un sistema operativo como procesos separados, lo que permite una gran flexibilidad (podría ejecutar varios sistemas operativos en paralelo sobre el núcleo Mach), pero esto a menudo reduce el rendimiento debido a los cambios de contexto entre el modo kernel y el modo usuario, que consumen mucho tiempo, y a la sobrecarga derivada de la asignación o copia de mensajes entre los espacios de direcciones del kernel y los de los demonios de servicio.

Apple obtuvo la licencia de OSF MK 7.3 de la OSF e intentó simplificar algunas tareas integrando funciones BSD en el núcleo junto con el código Mach. El resultado es un núcleo OSF MK 7.3 híbrido (considerablemente modificado).

La parte del núcleo de Berkeley Software Distribution (BSD) proporciona la interfaz de programación de aplicaciones (API, llamadas al sistema BSD ) Portable Operating System Interface ( POSIX ), el modelo de procesos Unix sobre tareas Mach, políticas de seguridad básicas, identificadores de usuario y grupo, permisos, la pila de protocolos de red (protocolos), el código del sistema de archivos virtual (incluida una capa de registro independiente del sistema de archivos ), varios sistemas de archivos locales como Hierarchical File System (HFS, HFS Plus (HFS+)) y Apple File System (APFS), el cliente y servidor de Network File System (NFS), el marco criptográfico, la comunicación entre procesos (IPC) de UNIX System V , el subsistema de auditoría, el control de acceso obligatorio y algunas de las primitivas de bloqueo. ^{[ 12 ]} El código BSD presente en XNU se ha sincronizado recientemente con el del núcleo FreeBSD . Aunque gran parte de él se ha modificado significativamente, todavía se comparte código entre Apple y el proyecto FreeBSD a partir de 2009.. ^{[ 13 ]} Lo primero que sucede después de que Mach inicializa BSD es la inicialización de la asignación de memoria . ^{[ 14 ]}

XNU en Mac OS X Snow Leopard , v10.6, ( versión Darwin 10) viene en dos variedades, una versión de 32 bits llamada K32 y una versión de 64 bits llamada K64 . ^{[ 15 ]} K32 puede ejecutar aplicaciones de 64 bits en el espacio de usuario . ^{[ 16 ]} Lo nuevo en Mac OS X 10.6 fue la capacidad de ejecutar XNU en el espacio del kernel de 64 bits . K32 era el kernel predeterminado para 10.6 Server cuando se usaba en todas las máquinas excepto Mac Pro y los modelos Xserve de 2008 en adelante ^{[ 17 ]} y puede ejecutar aplicaciones de 64 bits. K64 tiene varias ventajas en comparación con K32: ^{[ 18 ]}

• Puede gestionar más de 32  GB de RAM, ya que el mapa de memoria consumiría una superficie desproporcionadamente grande del espacio del kernel de 32 bits.
• El tamaño del búfer de caché puede ser mayor que el que permite el espacio del kernel de 32 bits, lo que podría aumentar el rendimiento de E/S.
• El rendimiento aumenta al utilizar dispositivos de red de alto rendimiento o varias unidades de procesamiento gráfico (GPU), ya que el núcleo puede asignar todos los dispositivos en un espacio de 64 bits, incluso si varios tienen búferes de acceso directo a memoria (DMA) muy grandes.

Al arrancar manteniendo pulsados ​​los botones 6 y 4, se fuerza a la máquina a arrancar K64 en máquinas que admiten núcleos de 64 bits. ^{[ 19 ]} K64 ejecutará aplicaciones de 32 bits, pero no ejecutará extensiones de núcleo de 32 bits (KEXT), por lo que estas deben portarse a K64 para poder cargarse.

XNU en OS X Mountain Lion (10.8) y versiones posteriores solo proporciona un núcleo de 64 bits.

IOKit es el marco de trabajo para controladores de dispositivos , escrito en un subconjunto de C++ basado en Embedded C++ que carece de características como excepciones , herencia múltiple y plantillas . ^{[ 6 ]} Gracias a su diseño orientado a objetos , el marco de trabajo proporciona características comunes a cualquier clase de controlador, lo que ayuda a escribir controladores de dispositivos en menos tiempo y con menos código. IOKit es multihilo, seguro para multiprocesamiento simétrico (SMP) y permite la conexión en caliente de dispositivos y la configuración automática y dinámica de los mismos.

Muchos controladores pueden escribirse para ejecutarse en modo usuario , lo que mejora aún más la estabilidad del sistema. Si un controlador que se ejecuta en modo usuario falla, no provocará un fallo en el kernel. Sin embargo, si un controlador que se ejecuta en modo kernel falla, sí provocará un fallo en el kernel. Algunos ejemplos de controladores que se ejecutan en modo kernel incluyen controladores de adaptadores de disco y de red, controladores gráficos, controladores para controladores de host USB y FireWire , y controladores para software de máquinas virtuales como VirtualBox , Parallels Desktop para Mac y VMware Fusion . En macOS Catalina y versiones posteriores, DriverKit permite que algunos de estos tipos de controladores se ejecuten en modo usuario. ^{[ 20 ]}