XNU

XNUカーネルのベースは、大幅に修正された（ハイブリッド）Open Software Foundation Machカーネル（OSF MK）7.3です。^{[ 4 ]} OSF MK 7.3はマイクロカーネル^{[ 10 ]}であり、ユタ大学のMach 4カーネルと、オリジナルのカーネギーメロン大学Mach 3.0マイクロカーネルからフォークされた多くのMach 3.0バリアントからの適用可能なコードが含まれています。

XNU は Mach をマイクロカーネルとして使用せず、他のサブシステム ( BSDのものなど) をユーザー空間デーモンとしてではなくカーネルの一部として組み込んでいます。XNU の Mach は、仮想メモリの管理、プロセス間通信(IPC) の促進、コンソールとの入出力(I/O) 操作に使用されます。 ^{[ 11 ]}

OSF MK 7.3は、オペレーティングシステムのコアを分離プロセスとして実行できるため、非常に柔軟性があります（Machコア上で複数のオペレーティングシステムを並列実行できます）。しかし、時間のかかるカーネル/ユーザーモードのコンテキストスイッチや、カーネルとサービスデーモンのアドレス空間間でメッセージをマッピングまたはコピーすることによるオーバーヘッドのため、パフォーマンスが低下することがよくあります。

AppleはOSFからOSF MK 7.3のライセンスを取得し、 MachコードとともにBSD関数をカーネルに組み込むことで、一部のタスクの効率化を図った。その結果、大幅に改変された（ハイブリッド型の）OSF MK 7.3カーネルが誕生した。

カーネルのBerkeley Software Distribution (BSD) 部分は、Portable Operating System Interface ( POSIX )アプリケーションプログラミングインターフェイス(API、BSD システムコール)、 Mach タスク上のUnixプロセスモデル、基本的なセキュリティ ポリシー、ユーザーおよびグループ ID、パーミッション、ネットワークプロトコル スタック(プロトコル)、仮想ファイルシステムコード (ファイルシステムに依存しないジャーナリングレイヤーを含む)、階層型ファイルシステム(HFS、HFS Plus (HFS+)) やApple File System (APFS)などの複数のローカル ファイルシステム、ネットワーク ファイルシステム(NFS) クライアントおよびサーバー、暗号化フレームワーク、UNIX System Vプロセス間通信(IPC)、監査サブシステム、強制アクセス制御、およびいくつかのロック プリミティブを提供します。^{[ 12 ]} XNU に含まれる BSD コードは、最近FreeBSDカーネルのコードと同期されました。その多くは大幅に変更されていますが、 2009 年現在も Apple と FreeBSD プロジェクトの間でコード共有が行われています。[ ^{13 ]} MachがBSDを初期化した後に最初に起こることは、メモリ割り当ての初期^化です。^{[ 14 ]}

Mac OS X Snow Leopard v10.6 ( Darwinバージョン 10)の XNU には、 K32と呼ばれる32 ビット版とK64と呼ばれる64 ビット版の 2 種類があります。^{[ 15 ]} K32 は、ユーザーランドで 64 ビット アプリケーションを実行できます。^{[ 16 ]} Mac OS X 10.6 の新機能は、64 ビットカーネル空間で XNU を実行できる機能でした。K32 は、 2008 年以降のMac ProおよびXserveモデルを除くすべてのマシンで使用される10.6 Serverのデフォルト カーネルであり^{[ 17 ]}、64 ビット アプリケーションを実行できます。K64 は、K32 と比較していくつかの利点があります。^{[ 18 ]}

• メモリマップが32ビットカーネル空間の不釣り合いに大きな領域を消費するため、 32GBを超える RAMを管理することはできません。
• キャッシュバッファのサイズは、32ビットカーネル空間で許容されるサイズよりも大きくすることができ、I/Oパフォーマンスを向上させる可能性があります。
• 高性能なネットワークデバイスや複数のグラフィックス処理ユニット（GPU）を使用する場合、カーネルは、たとえ複数のデバイスが非常に大きなダイレクトメモリアクセス（DMA）バッファを持っていたとしても、すべてのデバイスを64ビット空間にマッピングできるため、パフォーマンスが向上します。

6 キーと4 キーを押しながら起動すると、64 ビット カーネルをサポートするマシンでは K64 が強制的に起動されます。^{[ 19 ]} K64 は 32 ビット アプリケーションを実行しますが、32 ビットカーネル拡張機能(KEXT)は実行しないため、ロードできるようにするには K64 に移植する必要があります。

OS X Mountain Lion (10.8) 以降の XNU は、64 ビット カーネルのみを提供します。

IOKit は、例外、多重継承、テンプレートなどの機能を持たない組み込みC++のサブセットで記述されたデバイスドライバフレームワークです。 [ ^{6 ]オブジェクト}指向設計により、あらゆるクラスのドライバに共通する機能がフレームワーク内に提供され、デバイスドライバをより少ない時間とコードで記述できるようになります。IOKit はマルチスレッド、対称型マルチプロセッシング(SMP) に対応しており、ホットプラグ対応デバイスと自動的かつ動的なデバイス構成を可能にします。

多くのドライバはユーザーモードで実行するように記述でき、これによりシステムの安定性がさらに向上します。ユーザーモードで実行されているドライバがクラッシュしても、カーネルはクラッシュしません。しかし、カーネルモードで実行されているドライバがクラッシュすると、カーネルもクラッシュします。カーネルモードで実行されるドライバの例としては、ディスクアダプタおよびネットワークアダプタドライバ、グラフィックスドライバ、USBおよびFireWireホストコントローラのドライバ、 VirtualBox、Parallels Desktop for Mac、VMware Fusionなどの仮想マシンソフトウェアのドライバなどがあります。macOS Catalina以降のリリースでは、DriverKitにより、これらのタイプのドライバの一部をユーザーモードで実行できます。^{[ 20 ]}