Тип ядра Macos

Обновлено: 02.07.2024

OS X предоставляет множество преимуществ пользователям Macintosh и сообществам разработчиков. Эти преимущества включают в себя повышенную надежность и производительность, расширенные сетевые функции, интерфейс объектно-ориентированного системного программирования и расширенную поддержку отраслевых стандартов.

При создании OS X компания Apple полностью переработала основную операционную систему Mac OS. Основой OS X является ядро. Рисунок 3-1 иллюстрирует архитектуру OS X.

Рис. 3-1 Архитектура OS X

Ядро предоставляет множество улучшений для OS X. К ним относятся вытеснение, защита памяти, повышенная производительность, улучшенные сетевые возможности, поддержка Macintosh (Extended и Standard) и файловые системы, отличные от Macintosh (UFS, ISO 9660 и т. д.), объектно-ориентированные API и многое другое. Две из этих функций, вытеснение и защита памяти, обеспечивают более надежную среду.

В Mac OS 9 приложения совместно используют процессорное время. Точно так же все приложения делят между собой память компьютера. Mac OS 9 — это среда совместной многозадачности. Скорость отклика всех процессов скомпрометирована, если даже одно приложение не взаимодействует. С другой стороны, приложения реального времени, такие как мультимедиа, должны обеспечивать предсказуемое и критичное по времени поведение.

Напротив, OS X — это среда упреждающей многозадачности. В OS X ядро обеспечивает принудительное сотрудничество, планируя процессы для совместного использования времени (вытеснение). Это поддерживает поведение в реальном времени в приложениях, которым это необходимо.

В OS X процессы обычно не используют общую память. Вместо этого ядро назначает каждому процессу собственное адресное пространство, контролируя доступ к этим адресным пространствам. Этот элемент управления гарантирует, что ни одно приложение не сможет непреднамеренно получить доступ или изменить память другого приложения (защита). Размер не имеет значения; с системой виртуальной памяти, включенной в OS X, каждое приложение имеет доступ к своему собственному адресному пространству размером 4 ГБ.

Говорят, что при совместном рассмотрении все приложения работают в пользовательском пространстве, но это не означает, что они совместно используют память. Пользовательское пространство — это просто термин для объединенных адресных пространств всех приложений пользовательского уровня. Само ядро имеет собственное адресное пространство, называемое пространством ядра. В OS X никакое приложение не может напрямую изменять память системного программного обеспечения (ядра).

Хотя пользовательские процессы по умолчанию не используют общую память, как в Mac OS 9, взаимодействие (и даже совместное использование памяти) между приложениями по-прежнему возможно. Например, ядро предлагает богатый набор примитивов, позволяющих обмениваться информацией между процессами. Эти примитивы включают разделяемые библиотеки, платформы и разделяемую память POSIX. Обмен сообщениями Mach обеспечивает другой подход, передавая память от одного процесса к другому. Однако, в отличие от Mac OS 9, совместное использование памяти не может происходить без явных действий со стороны программиста.

Дарвин

Ядро OS X — это проект с открытым исходным кодом. Ядро вместе с другими основными частями OS X вместе именуются Darwin. Darwin – это полнофункциональная операционная система, основанная на многих технологиях, лежащих в основе OS X. Однако Darwin не включает проприетарную графику Apple или уровни приложений, такие как Quartz, QuickTime, Cocoa, Carbon или OpenGL.

На рис. 3-2 показана взаимосвязь между Darwin и OS X. Оба основаны на одном и том же ядре, но в OS X добавлены Core Services, Application Services и QuickTime, а также Classic, Carbon, Cocoa и Java (JDK). И Darwin, и OS X включают среду приложений командной строки BSD; однако в OS X использование среды не требуется, и поэтому она скрыта от пользователя, если только он не решит получить к ней доступ.

Рис. 3-2 Дарвин и OS X

Технология Darwin основана на технологиях BSD, Mach 3.0 и Apple. Лучше всего то, что технология Darwin является технологией с открытым исходным кодом, что означает, что разработчики имеют полный доступ к исходному коду. По сути, сторонние разработчики OS X могут быть частью команды разработки программного обеспечения базовой системы Darwin. Разработчики также могут увидеть, как Apple работает с основной операционной системой, и принять (или адаптировать) код для использования в своих собственных продуктах. Дополнительные сведения см. в Лицензии Apple Public Source (APSL).

Поскольку одно и то же программное обеспечение составляет основу и для OS X, и для Darwin, разработчики могут создавать низкоуровневое программное обеспечение, которое будет работать как в OS X, так и в Darwin, практически без изменений. Единственная разница, вероятно, заключается в том, как программное обеспечение взаимодействует со средой приложения.

Darwin основан на проверенной технологии из многих источников. Большая часть этой технологии получена из FreeBSD, версии 4.4BSD, которая предлагает расширенные сетевые функции, производительность, безопасность и совместимость.Другие части системного программного обеспечения, такие как Mach, основаны на технологии, ранее использовавшейся в проекте Apple MkLinux, в OS X Server, а также на технологии, полученной от NeXT. Большая часть кода не зависит от платформы. Весь основной код операционной системы доступен в виде исходного кода.

Основные технологии были выбраны по нескольким причинам. Mach предоставляет чистый набор абстракций для работы с управлением памятью, межпроцессорным (и межпроцессорным) взаимодействием (IPC) и другими низкоуровневыми функциями операционной системы. В сегодняшней быстро меняющейся аппаратной среде это обеспечивает полезный слой изоляции между операционной системой и базовым оборудованием.

BSD — это тщательно разработанная, зрелая операционная система с множеством возможностей. На самом деле, большинство современных коммерческих UNIX и UNIX-подобных операционных систем содержат большое количество кода BSD. BSD также предоставляет набор стандартных отраслевых API.

Новые технологии, такие как I/O Kit и Network Kernel Extensions (NKE), были разработаны и разработаны Apple для использования преимуществ передовых возможностей, таких как возможности, предоставляемые объектно-ориентированной моделью программирования. В OS X эти новые технологии сочетаются с проверенными временем отраслевыми стандартами для создания стабильной, надежной, гибкой и расширяемой операционной системы.

Архитектура

Основной уровень Darwin и OS X состоит из нескольких архитектурных компонентов, как показано на рис. 3-3. Вместе эти компоненты образуют среду ядра.

Рис. 3-3 Архитектура ядра OS X

Важно: обратите внимание, что OS X использует термин ядро несколько иначе, чем вы могли ожидать.

«Ядро в традиционной терминологии операционной системы — это небольшое ядро программного обеспечения, предоставляющее лишь минимальные средства, необходимые для реализации дополнительных служб операционной системы». — из Проектирование и реализация операционной системы BSD 4.4, МакКьюсик, Бостик, Карелс и Квартерман, 1996 г.

Точно так же в традиционных операционных системах на основе Mach ядро ссылается на микроядро Mach и игнорирует дополнительный низкоуровневый код, без которого Mach мало что делает.

Однако в OS X среда ядра содержит гораздо больше, чем само ядро Mach. Среда ядра OS X включает ядро Mach, BSD, I/O Kit, файловые системы и сетевые компоненты. Их часто называют ядром. Каждый из этих компонентов кратко описан в следующих разделах. Дополнительные сведения см. в главах, посвященных конкретным компонентам, или в справочных материалах, перечисленных в библиографии.

Поскольку OS X содержит три основных компонента (Mach, BSD и I/O Kit), для некоторых ключевых операций часто используется до трех API. Как правило, выбранный API должен соответствовать той части ядра, в которой он используется, что, в свою очередь, определяется тем, что пытается сделать ваш код. В оставшейся части этой главы описываются Mach, BSD и I/O Kit, а также функциональные возможности, предоставляемые этими компонентами.

Mach управляет ресурсами процессора, такими как использование ЦП и памяти, управляет планированием, обеспечивает защиту памяти и предоставляет инфраструктуру, ориентированную на обмен сообщениями, для остальных уровней операционной системы. Компонент Mach предоставляет

нетипизированное межпроцессное взаимодействие (IPC)

удаленные вызовы процедур (RPC)

поддержка планировщика для симметричной многопроцессорной обработки (SMP)

поддержка услуг в режиме реального времени

поддержка виртуальной памяти

поддержка пейджеров

Общую информацию о Mach можно найти в главе Обзор Mach. Информацию о планировании можно найти в главе Mach Scheduling and Thread Interfaces. Информацию о системе ВМ можно найти в разделе Память и виртуальная память.

Выше уровня Mach уровень BSD предоставляет API-интерфейсы и сервисы «личности ОС». Уровень BSD основан на ядре BSD, прежде всего FreeBSD. Компонент BSD предоставляет

сеть (кроме аппаратного уровня устройства)

Модель безопасности UNIX

модель процесса BSD, включая идентификаторы процессов и сигналы

API ядра FreeBSD

многие из POSIX API

поддержка ядра для pthreads (потоки POSIX)

Компонент BSD более подробно описан в главе Обзор BSD .

Сеть

В сети OS X используются расширенные сетевые возможности BSD для обеспечения поддержки современных функций, таких как преобразование сетевых адресов (NAT) и брандмауэры. Сетевой компонент обеспечивает

4.4BSD API стека TCP/IP и сокетов

поддержка как IP, так и DDP (транспорт AppleTalk)

Поддержка Mac OS Classic (через фильтры)

Дополнительную информацию о сети можно найти в главе «Сетевая архитектура» .

Файловые системы

OS X обеспечивает поддержку множества типов файловых систем, включая HFS, HFS+, UFS, NFS. , ISO 9660 и другие. Тип файловой системы по умолчанию — HFS+; OS X загружается (и «корнево») из HFS+, UFS, ISO, NFS и UDF. Дополнительные функции файловых систем OS X включают усовершенствованную структуру виртуальной файловой системы (VFS). VFS обеспечивает многоуровневую архитектуру (файловые системы наращиваемые). Компонент файловой системы обеспечивает

Поддержка UTF-8 (Unicode)

повышенная производительность по сравнению с предыдущими версиями Mac OS.

Дополнительную информацию можно найти в главе Обзор файловых систем .

Комплект ввода-вывода

Комплект ввода-вывода обеспечивает платформу для упрощенной разработки драйверов, поддерживающую многие категории устройств. Комплект ввода-вывода представляет собой объектно-ориентированную архитектуру ввода-вывода, реализованную в ограниченном подмножестве C++. Платформа I/O Kit является одновременно модульной и расширяемой. Компонент I/O Kit предоставляет

подключи и работай

динамическое управление устройствами

динамическая («по требованию») загрузка драйверов

управление питанием для настольных и портативных систем

Комплект ввода-вывода более подробно описан в главе Обзор комплекта ввода-вывода .

Расширения ядра

OS X предоставляет механизм расширения ядра, позволяющий динамически загружать фрагменты кода в пространство ядра без необходимости повторной компиляции. Эти фрагменты кода известны как плагины или, в среде ядра OS X, как расширения ядра или KEXT.

Поскольку KEXT обеспечивают как модульность, так и динамическую загрузку, они являются естественным выбором для любой относительно автономной службы, которой требуется доступ к интерфейсам, которые не экспортируются в пространство пользователя. Многие компоненты среды ядра поддерживают этот механизм расширения, хотя и по-разному.

Например, некоторые новые сетевые функции включают использование расширений ядра сети (NKE). Они обсуждаются в главе «Архитектура сети».

Возможность динамического добавления новой реализации файловой системы основана на KEXT VFS. Драйверы устройств и семейства устройств в I/O Kit реализованы с использованием KEXT. KEXT значительно упрощают разработку для разработчиков, пишущих драйверы, или тех, кто пишет код для поддержки нового формата тома или сетевого протокола. KEXT более подробно обсуждаются в главе Обзор расширения ядра .

И ядро Linux, и ядро macOS основаны на UNIX. Некоторые люди говорят, что macOS — это «Linux», другие говорят, что обе совместимы из-за сходства между командами и иерархией файловой системы.

Сегодня я хочу показать немного того и другого, показав различия и сходства между ядром Linux и ядром Mac, как я упоминал в предыдущих статьях о ядре Linux.

Ядро macOS

В 1985 году Стив Джобс покинул Apple из-за разногласий с генеральным директором Джоном Скалли и советом директоров Apple. Затем он основал новую компьютерную компанию под названием NeXT. Джобс хотел, чтобы новый компьютер (с новой операционной системой) был выпущен быстро. Чтобы сэкономить время, команда NeXT использовала ядро Carnegie Mellon Mach и части кодовой базы BSD для создания операционной системы NeXTSTEP.

NeXT так и не добился финансового успеха, отчасти из-за привычки Джобса тратить деньги так, как если бы он все еще работал в Apple. Тем временем Apple несколько раз безуспешно пыталась обновить свою операционную систему, даже сотрудничая с IBM. В 1997 году Apple купила NeXT за 429 миллионов долларов. В рамках сделки Стив Джобс вернулся в Apple, а NeXTSTEP стал основой для macOS и iOS.

Ядро Linux

В отличие от ядра macOS, Linux не создавался как часть коммерческого предприятия. Вместо этого он был создан в 1991 году студентом-компьютерщиком Линусом Торвальдсом. Первоначально ядро было написано в соответствии со спецификациями компьютера Линуса, потому что он хотел использовать преимущества своего нового процессора 80386.

Линус опубликовал код своего нового ядра в Интернете в августе 1991 года. Вскоре он стал получать предложения по коду и ресурсам со всего мира. В следующем году Орест Зборовски перенес систему X Windows на Linux, предоставив ей возможность поддерживать графический интерфейс пользователя.

Ресурсы ядра MacOS

Ядро macOS официально известно как XNU. Аббревиатура расшифровывается как «XNU — это не Unix.Согласно официальной странице Apple на Github, XNU — это «гибридное ядро, сочетающее в себе ядро Mach, разработанное в Университете Карнеги-Меллона, с компонентами FreeBSD и C++ для драйверов».

Часть кода подсистемы BSD «обычно реализуется как серверы пользовательского пространства в микроядерных системах». Часть Mach отвечает за низкоуровневую работу, такую как многозадачность, защищенная память, управление виртуальной памятью, поддержка отладки ядра и консольный ввод-вывод.

Карта MacOS: сердце всего называется Дарвин; и внутри него у нас есть отдельные системные утилиты и ядро XNU, которое частично состоит из ядра Mach и ядра BSD.

В отличие от Linux, это ядро разделено на то, что они называют гибридным ядром, что позволяет одной его части останавливаться для обслуживания, в то время как другая продолжает работать. В нескольких дебатах это также подняло вопрос о том, что гибридное ядро более стабильно; если одна из его частей останавливается, другая может запустить ее снова.

Ресурсы ядра Linux

В то время как ядро macOS сочетает в себе возможности микроядра с Mach и монолитного ядра, такого как BSD, Linux — это просто монолитное ядро. Монолитное ядро отвечает за управление процессором, памятью, взаимодействием между процессами, драйверами устройств, файловой системой и вызовами системных служб. То есть он делает все без подразделений.

Очевидно, что это уже вызвало много споров даже с самим Линусом и другими разработчиками, которые утверждают, что монолитное ядро более подвержено ошибкам, помимо того, что оно медленнее; но Linux каждый год делает противоположное этому, и его можно оптимизировать как гибридное ядро. Кроме того, с помощью RedHat ядро теперь включает Live Patch, который позволяет выполнять обслуживание в режиме реального времени без перезагрузки.

Различия между ядром MacOS (XNU) и Linux

Ядро macOS (XNU) существует дольше, чем Linux, и основано на сочетании двух еще более старых кодовых баз. Это говорит в пользу стабильности и истории.
С другой стороны, Linux новее, написан с нуля и используется на многих других устройствах; настолько, что он присутствует во всех 500 лучших среди лучших суперкомпьютеров и в недавно открытом североамериканском суперкомпьютере.

В области системы у нас нет диспетчера пакетов через командную строку в терминале macOS.

Установка пакетов в формате .pkg, таких как BSD, осуществляется через эту командную строку, если не через графический интерфейс:

ПРИМЕЧАНИЕ: .pkg для MacOS полностью отличается от .pkg для BSD!

Не думайте, что macOS поддерживает программы BSD и наоборот. Не поддерживает и не устанавливает. У вас может быть команда, эквивалентная apt в macOS, с двумя вариантами:

Установка Homebrewили MacPorts. В итоге у вас будет следующий синтаксис:$ brew install PACKAGE

Помните, что не все программы/пакеты, доступные для Linux или BSD, будут в портах MacOS.

Совместимость

О совместимости сказать особо нечего; ядро Darwin и ядро Linux столь же различны, как сравнение ядра Windows NT с ядром BSD. Драйверы, написанные для Linux, не работают на macOS и наоборот. Они должны быть составлены заранее; Любопытно, что в Linux есть ряд демонов macOS, включая сервер печати CUPS!

Общая совместимость — это, по сути, терминальные инструменты, такие как пакеты GNU Utils или Busybox, так что у нас есть не только BASH, но также и gcc, rm, dd, top, nano, vim и т. д. И это присуще всем приложениям на базе UNIX. Кроме того, у нас есть архитектура папок файловой системы, общие папки, общие для root в /, /lib, /var, /etc, /dev и так далее.

Заключение

У macOS и Linux есть сходства и различия, точно так же, как у BSD по сравнению с Linux. Но поскольку они основаны на UNIX, они имеют общие шаблоны, которые делают их привычными для среды. Те, кто использует Linux и мигрирует на macOS pro или наоборот, будут знакомы с рядом команд и функций.

Самым разительным отличием будет графический интерфейс, проблема которого будет зависеть от индивидуальной адаптации.

Некоторые люди могут подумать, что между macOS и ядром Linux есть сходство, потому что они могут обрабатывать похожие команды и похожее программное обеспечение. Некоторые люди даже думают, что macOS от Apple основана на Linux. Правда в том, что оба ядра имеют очень разные истории и особенности. Сегодня мы рассмотрим разницу между ядрами macOS и Linux.

История ядра macOS

Мы начнем с истории ядра macOS. В 1985 году Стив Джобс покинул Apple из-за ссоры с генеральным директором Джоном Скалли и советом директоров Apple. Затем он основал новую компьютерную компанию NeXT.Джобс хотел быстро вывести на рынок новый компьютер (с новой операционной системой). Чтобы сэкономить время, команда NeXT использовала ядро Mach от Carnegie Mellon и части кодовой базы BSD для создания операционной системы NeXTSTEP.

NeXT так и не добилась финансового успеха, отчасти из-за привычки Джобса тратить деньги так, как если бы он все еще работал в Apple. Тем временем Apple несколько раз безуспешно пыталась обновить свою операционную систему и даже дошла до партнерства с IBM. В 1997 году Apple приобрела NeXT за 429 миллионов долларов. В рамках сделки Стив Джобс вернулся в Apple, а NeXTSTEP стал основой для macOS и iOS.

История ядра Linux

В отличие от ядра macOS, Linux создавался не в коммерческих целях. Вместо этого он был создан в 1991 году финским студентом информатики Линусом Торвальдсом. Первоначально ядро было написано в соответствии со спецификациями компьютера Линуса, потому что он хотел использовать его новый процессор 80386. Линус разместил код своего нового ядра в Usenet в августе 1991 года. Вскоре он получил предложения по коду и функциям со всего мира. В следующем году Орест Зборовски перенес систему X Window на Linux, предоставив ей возможность поддерживать графический интерфейс пользователя.

За последние 27 лет Linux медленно рос и набирался новых возможностей. Это уже не студенческий мелкий проект. Теперь на нем работает большинство вычислительных устройств и суперкомпьютеров мира. Не слишком потрепанный.

Возможности ядра macOS

Ядро macOS официально известно как XNU. Аббревиатура расшифровывается как «XNU — это не Unix». Согласно странице Apple на Github, XNU — это «гибридное ядро, объединяющее ядро Mach, разработанное в Университете Карнеги-Меллона, с компонентами из FreeBSD и C++ API для написания драйверов». Часть кода подсистемы BSD «обычно реализуется как серверы пользовательского пространства в микроядерных системах». Часть Mach отвечает за низкоуровневую работу, такую как многозадачность, защищенная память, управление виртуальной памятью, поддержка отладки ядра и консольный ввод-вывод.

Возможности ядра Linux

В то время как ядро macOS сочетает в себе функции микроядра (Mach)) и монолитного ядра (BSD), Linux представляет собой исключительно монолитное ядро. Монолитное ядро отвечает за управление ЦП, памятью, взаимодействием между процессами, драйверами устройств, файловой системой и вызовами системного сервера.

Разница между ядром Mac и Linux в одной строке

Ядро macOS (XNU) существует дольше, чем Linux, и основано на сочетании двух еще более старых кодовых баз. С другой стороны, Linux новее, написан с нуля и используется на многих других устройствах.

Если статья показалась вам интересной, поделитесь ею в социальных сетях, Hacker News или Reddit.

Микроядро iOS?

iOS основана на ядре Mac OS X. Ядро Mac OS X основано на микроядре Carnage Mellon MACH с API-интерфейсами FreeBSD POSIX (все они были сильно изменены с конца 90-х годов), собственным интерфейсом драйверов устройств Apple и платформами Apple GUI.

Какое ядро у macOS?

< th style="padding-left:0">Разработчик

Ядро XNU
Apple Inc.
Семейство ОС	Unix-подобный, Unix
Рабочее состояние	Текущее
Исходная модель	Открытый код

Какой тип операционной системы Mac OS?

Mac OS X / OS X / macOS

Это операционная система на базе Unix, основанная на NeXTSTEP и других технологиях, разработанных в NeXT с конца 1980-х до начала 1997 года, когда Apple приобрела компанию, а ее генеральный директор Стив Джобс вернулся в Apple.

Является ли OSX монолитной?

Каковы недостатки микроядра?

Недостаток микроядра

Предоставление услуг в микроядерной системе стоит дорого по сравнению с обычной монолитной системой.
Переключение контекста или вызов функции необходимы, когда драйверы реализованы в виде процедур или процессов соответственно.

Где используется микроядро?

В компьютерных науках микроядро (часто сокращенно μ-kernel) – это практически минимальный объем программного обеспечения, которое может предоставить механизмы, необходимые для реализации операционной системы (ОС). Эти механизмы включают низкоуровневое управление адресным пространством, управление потоками и межпроцессное взаимодействие (IPC).

Является ли OSX Linux?

Кроме того, Mac OS X и Ubuntu являются двоюродными братьями, Mac OS X основана на FreeBSD/BSD, а Ubuntu основана на Linux, которые являются двумя отдельными ветвями UNIX.

Построен ли Mac на Unix?

Mac OS X — это операционная система Apple для линейки компьютеров Macintosh. Его интерфейс, известный как Aqua, построен на базе Unix.

Является ли операционная система Mac бесплатной?

Mac OS X бесплатна в том смысле, что она входит в комплект поставки каждого нового компьютера Apple Mac.

Какая операционная система Mac лучше?

Лучшая версия Mac OS — это та, до которой ваш Mac может обновиться. В 2021 году это macOS Big Sur. Однако для пользователей, которым необходимо запускать 32-разрядные приложения на Mac, лучшей macOS является Mojave. Кроме того, старые компьютеры Mac выиграют, если будут обновлены хотя бы до macOS Sierra, для которой Apple до сих пор выпускает исправления безопасности.

Является ли мой Mac слишком старым для обновления?

Компания Apple заявила, что она будет работать на MacBook или iMac конца 2009 г. или более поздней версии, а также на MacBook Air, MacBook Pro, Mac mini или Mac Pro 2010 г. или более поздней версии. Если ваш Mac поддерживается, прочитайте: Как обновиться до Big Sur. Это означает, что если ваш Mac старше 2012 года, он официально не сможет запускать Catalina или Mojave.

Какая новейшая операционная система Mac?

Какая версия macOS является последней?

macOS	Последняя версия
macOS Catalina	10.15.7
macOS Mojave	10.14.6
macOS High Sierra	10.13.6
macOS Sierra	10.12.6

MacOS лучше Linux?

Поскольку Linux обеспечивает более широкий административный и корневой доступ, чем Mac OS, поэтому он опережает автоматизацию задач через интерфейс командной строки, чем система Mac. Большинство ИТ-специалистов предпочитают использовать Linux в своей рабочей среде, а не Mac OS.

Это macOS Linux или Unix?

macOS — это операционная система, совместимая с UNIX 03, сертифицированная The Open Group. Так было с 2007 года, начиная с MAC OS X 10.5. Единственным исключением была Mac OS X 10.7 Lion, но совместимость была восстановлена с OS X 10.8 Mountain Lion.

Может ли Mac запускать программы для Linux?

Да. Всегда можно было запустить Linux на компьютерах Mac, если вы используете версию, совместимую с аппаратным обеспечением Mac. Большинство приложений Linux работают на совместимых версиях Linux. … Вы можете напрямую установить любую совместимую версию Linux прямо в отдельный раздел и настроить систему с двойной загрузкой.

Читайте также: