XNU

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XNU
Basisdaten
Entwickler Apple
Aktuelle Version 3247.1.106 (OS X)[1]
(9. Dezember 2015)
Abstammung Kernel:
Mach 3.0
FreeBSD
↳ XNU
Betriebssystem:
BSD 4.4Lite
↳ FreeBSD
↳ Rhapsody
↳ Darwin
Kernel hybrid
Architekturen IA-32 (i386 und AMD64), ARM
Lizenz APSL 2.0
Website http://www.opensource.apple.com/source/xnu/
Kompatibilität FreeBSD

XNU ist der Name des Kernels, der in dem freien Betriebssystem Darwin verwendet wird. Darwin bildet die Grundlage von Apples Betriebssystem OS X und iOS. XNU wird als freie Software unter Version 2 der Apple Public Source License (APSL) veröffentlicht.

Namensgebung[Bearbeiten]

XNU leitet sich einerseits von X is Not Unix[2] ab, in Anlehnung an GNU ebenfalls ein rekursives Akronym. Andererseits steht es vermutlich auch für Mac OS X NuKernel.[3] Der NuKernel war ein Mach-3.0-Kernel für das Projekt Copland, der zwischen 1994 und 1997 komplett neu geschrieben worden war. Copland sollte der Nachfolger des veralteten System 7 werden, doch es gelang Apple nicht den Kernel zu stabilisieren. Die einzigen je veröffentlichen Entwicklerversionen von Copland zeigten ständige Abstürze aufgrund des instabilen NuKernel. Erst mit OPENSTEP der Firma NeXT hatte Apple einen stabilen Mach-2.5-Kernel in der Hand, auf dessen Grundlage ein stabiler Mach-3.0-Kernel für das Nachfolgebetriebssystem von Mac OS entwickelt werden konnte.

Kernel-Design[Bearbeiten]

XNU ist ein hybrider Kernel, bestehend aus Teilen des Mach-3.0-Mikrokernels und des monolithischen FreeBSD-Kernels, aber auch aus Teilen von MkLinux, NetBSD und OpenBSD.[3] Der XNU-Kernel von Darwin Version 7 entspricht dabei dem FreeBSD-Kernel in Version 5.[4]

Im BSD-Teil wird das Mehrbenutzersystem (Benutzer-IDs, Rechte), der TCP/IP-Stack (auch die Firewall), die Synchronisierung und die Prozessaufteilung gesteuert. Der Mach-Teil ist verantwortlich für Multitasking, Speicherverwaltung und Fehlerbehandlung. Das I/O-Kit verwaltet Plug and Play, Hotplugging, Energiemanagement und Extensionsverwaltung.[4]

Im Laufe der Entwicklung wurden diverse Sicherheitsmechanismen in den Kernel eingebaut. So wird in der Intel-Version von Mac OS X Tiger (XNU-Version 792.x, Anfang 2006) das NX-Bit unterstützt, um vor der Ausführung von böswillig überschriebenem Stack mit einer dort platzierten Schadfunktion zu schützen. Auch integriert wurde ab Mac OS X Leopard (XNU-Version 933.x, Ende 2007) und iOS 4.3 (XNU-Version 1735.x, Mitte 2011) Address Space Layout Randomization (ASLR) und seit iPhone OS 2.0 (XNU-Version 1228.x, Mitte 2008) auch Funktionen für Code Signing, damit keine unsignierten Treiber geladen werden können. Dieses wurde im Herbst 2012 als Gatekeeper auch in OS X Mountain Lion (XNU-Version 2050.x) und Mac OS X 10.7.5 (XNU-Version 1699.x) eingebaut.

Geschichte[Bearbeiten]

Der Kernel wurde ursprünglich von NeXT für deren Betriebssystem NeXTStep entwickelt. Bis Version 3.3 hieß das Betriebssystem NeXTStep, ab Version 4.0 wurde es in OPENSTEP umbenannt und Ende 1996 von Apple aufgekauft. Da man dort nach einem Nachfolger für das als veraltet geltende System 7 suchte wurde OPENSTEP im Projekt Rhapsody (Version 5.0 bis 5.6) zu einem Nachfolger für Mac OS weiterentwickelt. Dabei wurde die Grundlage von OPENSTEP, BSD4.3 und Mach 2.5, ebenfalls erneuert. Rhapsody wie auch Mac OS X bieten ein UNIX-System, das auf BSD4.4-Lite und Mach 3.0 basiert – wie bei FreeBSD wurde jedoch aus Kompatibilitätsgründen auch bei XNU Mach 3.0 nicht zu 100 % umgesetzt. Während der Rhapsody-Entwicklung wurde der UNIX-Teil als Darwin (ein BSD-Betriebssystem ähnlich FreeBSD) – mit XNU als dessen Kernel – zusammengefasst, die Darwin-Versionsnummer startete wieder bei 1.0 und wurde ab Version 5.1 (mit einem Sprung von Darwin 1.4.1 auf 5.1) mit der Build-Nummer von Mac OS X (ab Version 10.1.1, November 2001) synchronisiert. Darwin wurde zur Grundlage von Mac OS X, das ab 2012 OS X heißt (ohne „Mac“ im Namen), und seit 2007 auch von iOS (ursprünglich „iPhone OS“ und „iPad OS“, ab Version 4.2.1 als „iOS“ zusammengeführt).

Versionsgeschichte[Bearbeiten]

XNU für OS X kann bei Apple angesehen und heruntergeladen werden, nicht aber jene für iOS.[1] Die Version folgt in keiner Weise der Version von Darwin, OS X oder iOS. Welche XNU-Version auf einem System läuft kann mit uname -v ausgelesen werden, z. B. bei Mac OS X 10.7.2: Darwin Kernel Version 11.2.0: Tue Aug 9 20:54:00 PDT 2011; root:xnu-1699.24.8~1/RELEASE_X86_64.

Version von
XNU Darwin OS X
 ? 0.1 Mac OS X Developer Preview 1; das Betriebssystem weist sich als „Mac OS X 10.0“ aus, nicht als „Darwin 0.1“.
44 0.2 Mac OS X Developer Preview 2
 ? 1.0 Mac OS X Developer Preview 3
 ? 1.1 Mac OS X Developer Preview 4
 ? 1.2.1 Mac OS X Public Beta
123.5 1.3.1 Mac OS X 10.0.0 „Cheetah“
124.x 1.3.1 Mac OS X 10.0.1-10.0.4 „Cheetah“
201.x 1.4.x / 5.x Mac OS X 10.1.x „Puma“
344.x 6.x Mac OS X 10.2.x „Jaguar“
517.x 7.x Mac OS X Mac OS X Panther.x „Panther“
792.x 8.x Mac OS X Mac OS X Tiger.x „Tiger“
933.x 9.x iOS 1.x; erste ARM-Version
1228.x Mac OS X 10.5.x „Leopard“; letzte PowerPC-Version; iOS 2.x
1357.x 10.x iOS 3.0-3.1.3
1456.1.26 Mac OS X 10.6.0-10.6.1 „Snow Leopard“
1486.2.11 Mac OS X 10.6.2 „Snow Leopard“
1504.x Mac OS X 10.6.3-10.6.8 „Snow Leopard“; iOS 3.2-4.2.1
1699.x 11.x Mac OS X 10.7.x „Lion“
1735.x iOS 4.3-4.3.5
1878.x iOS 5.x
2050.x 12.x OS X 10.8.x „Mountain Lion“
2107.x 13.x iOS 6.x
2422.x OS X 10.9.x „Mavericks“
2423.x 14.x iOS 7.x
2782.x OS X 10.10.x „Yosemite“
2783.x iOS 8.0-8.2
2784.x iOS 8.3-8.4.1
3247.x 15.x OS X 10.11.x „El Capitan“
3248.x iOS 9.x

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. a b Apple Source: XNU (englisch), abgerufen am 12. Dezember 2015
  2. Porting UNIX/Linux Applications to OS X: Glossary (englisch), abgerufen am 3. August 2012
  3. a b  Amit Singh: Mac OS X Internals: A Systems Approach. Addison-Wesley Professional, 2006, ISBN 9780132702263, S. 36 (Volltext in der Google-Buchsuche).
  4. a b Mac OS X Internals: What is Mac OS X? (englisch), Amit Singh, Dezember 2003, abgerufen am 12. Dezember 2015

Weblinks[Bearbeiten]

  • Mac Developer Library - Beschreibung des XNU-Kernels (englisch)
  • Mac Developer Library - Beschreibung der Architektur der Kernelumgebung (englisch)
  • kernelthread.com - XNU: The Kernel (englisch) (Seite nicht gefunden / 2. August 2012)
  • OpenDarwin - Anleitung zum Übersetzen des XNU-Kernels unter Mac OS X 10.3 (englisch) (Seite nicht gefunden / 2. August 2012)
  • Inside the Mac OS X Kernel - Präsentation vom 24th Chaos Communication Congress 24C3, Berlin 2007 in englisch (PDF-Datei; 84 kB)