Darwin (操作系统)

Darwin是由蘋果公司於2000年所釋出的一個開放原始碼作業系統。Darwin是macOS和iOS操作環境的作業系統部份。蘋果公司於2000年把Darwin釋出給開放原始碼社群。

Darwin
开发者蘋果公司
编程语言C, C++, Objective-C, 汇编语言
作業系統家族类Unix系统
運作狀態Current
源码模式自由及開放源碼件
最新版本20.1.0 / 2020年10月31日​（2020-10-31）
支援平台目前: x86-64, 64-bit ARM
历史上: PowerPC, IA-32, 32-bit ARM (ARM32位支持是闭源的)
内核类别混合內核
许可证主要为APSL,含有闭源的设备驱动
官方網站opensource.apple.com

Darwin是一種類Unix作業系統，包含開放原始碼的XNU內核，其以微核心為基礎的核心架構來實作Mach，而作業系統的服務和使用者空間工具則以BSD為基礎。類似其他類Unix作業系統，Darwin也有對稱多處理器的優點，高效能的網路設施和支援多種整合的檔案系統。

整合Mach到XNU内核的好處是可攜性，或者是在不同形式的系統使用軟體的能力。舉例來說，一個作業系統核心整合了Mach微核心，能夠提供多種不同CPU架構的二進位格式到一個單一的檔案（例如x86和PowerPC），這是因為它使用了Mach-O的二進位格式。Mach的缺點則是增加了作業系統内核 的複雜度。在過去的微核心實作上，這種複雜度有時候會導致很難分離核心效能的問題。因此，採用Mach微核心會伴隨風險，但它有潛在的好處是廣泛的可移植性。以Darwin可移植性的具體例子來說，在2005年6月，蘋果電腦宣佈它會於2006年在Mac電腦上開始採用Intel處理器。

Darwin的開發者在2000年決定採用一個吉祥物，選擇了鴨嘴獸Hexley。蘋果電腦也沒有把Hexley認可為Darwin的一個標誌。

在2002年4月，在網際網路軟體論壇（Internet Software Consortium, ISC）上，Apple成立OpenDarwin.org，是一個協助合作Darwin發展的社群。OpenDarwin建立它自己釋出的Darwin作業系統。值得注意的是OpenDarwin子計畫中包含了DarwinPorts，目標是組合下一世代的port集合給Darwin使用（對於長期而言，也給其他的BSD所衍生的作業系統）。OpenDarwin專案於2006年中止，2007年另一個PureDarwin專案成立去接手OpenDarwin之前的目標。

2003年7月，蘋果在APSL的2.0版本下釋出了Darwin，是由自由軟體基金會批准為自由軟體的許可證。先前在較早的APSL版本下，儘管它已經達到開放原始碼定義的要求，但所釋出的先前版本並不符合FSF對於自由軟體的定義。


设计

内核

Darwin的内核是XNU，它是一种混合内核，它采用了来自OSF的OSFMK 7.3[1]（Open Software Foundation Mach Kernel）和FreeBSD的各种要素（包括过程模型，网络堆栈和虚拟文件系统），[2]还有一个称为I/O Kit的面向对象的设备驱动程序API。[3] 混合内核设计使其具备了了微内核的灵活性和宏内核的性能。[4]

硬件和软件支持

Darwin目前支持在Mac中使用的Intel x86处理器的64位x86-64变体以及在iPhone 5S，第六代iPod Touch，iPad Air，第四代Apple TV中使用的64位ARM处理器，最初的HomePod和更高版本，以及在iPhone 5C和更早版本，早期版本的iPod Touch，直到第四代的iPad以及第二和第三代Apple TV中使用的32位ARM处理器。 XNU内核的一个开源的移植支持Apple尚未正式支持的Intel和AMD x86平台上的Darwin，尽管自2009年以来似乎未进行过更新。[5]XNU内核的开源移植也可用于ARM平台。[6]较旧的版本支持32位PowerPC，64位PowerPC和32位x86的部分或全部。

它通过对BSD的沿袭（主要是FreeBSD用户领域）支持POSIX API，并且可以在Darwin上编译为其他各种类UNIX系统编写的大量程序，而无需更改源代码。

Darwin不包含macOS的许多定义元素，例如Carbon和Cocoa API或Quartz Compositor和Aqua用户界面，因此无法运行Mac应用程序。但是，它确实支持macOS的许多鲜为人知的功能，例如mDNSResponder，它是多播DNS响应器，是Bonjour网络技术的核心组件，并已推出高级服务管理框架。

许可证

2003年7月，Apple在Apple Public Source License（APSL）2.0版之下发布了Darwin，自由软件基金会（FSF）将其归类为与GNU General Public License不兼容的自由软件许可证。[7]它之前的版本是根据APSL许可证的较早版本发布的，尽管它确实满足了开放源代码定义的要求，但它不符合FSF对自由软件的定义。[8]

版本歷史

下表是主要的Darwin版本及其发行日期和相应的macOS版本的表格。[9]请注意，相应的macOS版本可能是在其他日期发布的；有关这些日期，请参阅macOS页面。

版本 版本發佈日期 對應的版本 注解
0.1 1999年3月16日 Mac OS X Server 1.0发行版
  • 初始版本
  • 0.1是人为设置的版本号，为了便于排序和标识。它本身的标识是 Rhapsody 5.3
0.2 1999年4月14日 Mac OS X Server 1.0.1
0.3 1999年8月5日 基于 Rhapsody 5.5
  • 可于archive.org找到ISO镜像
  • 此后，内核从 NeXTSTEP/OPENSTEP/Rhapsody 更改为Mac OS X的较新XNU。
1.0 2000年4月12日 開發者預覽第3版
1.1 2000年4月5日 開發者預覽第4版
1.2.1 2000年11月15日 Mac OS X 公開測試版 代号 "Kodiak"
1.3.1 2001年4月13日 Mac OS X v10.0
  • 代号 "Cheetah"
  • Darwin的首个商业版本
  • Cheetah(v10.0.0-4)的所有版本都有相同版本的Darwin
1.4.1 2001年10月2日 Mac OS X v10.1
  • 代号 "Puma"
  • 启动时间、实时线程、线程管理、缓存刷新和抢占式处理的性能改进
  • 支持SMB和NFS
  • 以Wget取代cURL[10]
5.1 2001年11月12日 Mac OS X v10.1.1
  • 更改编号方案以匹配Mac OS X内部版本编号方案
5.5 2002年6月5日 Mac OS X v10.1.5
6.0.1 2002年9月23日 Mac OS X v10.2
6.8 2003年10月3日 Mac OS X v10.2.8
7.0 2003年10月24日 Mac OS X Panther
  • Mac OS X v10.3.0
  • BSD層與FreeBSD5同步
  • HFS+中的自動文件碎片整理、熱文件集群和可選的区分大小写功能
  • 用bash取代tcsh作為默認shell
  • 支持只讀NTFS（Darwin 7.9）.[12]
7.9 2005年4月15日 Mac OS X v10.3.9
8.0 2005年4月29日 Mac OS X Tiger
Mac OS X for Apple TV
  • Mac OS X v10.4.0
  • 穩定版的应用程序接口,细粒度的内核锁,64位的BSD層
  • launchd服務管理框架
  • 擴展文件屬性，存取控制表
  • 更新如cp及mv的命令以保護擴展屬性及resource forks[13]
8.11 2007年11月14日 Mac OS X v10.4.11
9.0 2007年10月26日 Mac OS X Leopard
iPhone OS 1.0		 Mac OS X v10.5.0
  • Darwin 9.0.0d1中的iPhone OS 1支持
  • 完整的POSIX標準实现，改進分層的行程排程模型，動態分配分頁檔案、動態資源限制（對個別檔案與行程）、行程沙盒化、隨機位址空間配置、DTrace的追蹤框架、檔案系統事件的管理員、目錄的硬式連結
  • Apache1.3及PHP4更新至Apache 2.2及PHP 5
  • 支持只讀ZFS[14]
  • 最早用于iPhone的Darwin内核
9.8 2009年8月5日 Mac OS X v.10.5.8
10.0 2009年8月28日 Mac OS X Snow Leopard
iOS 4.0		 Mac OS X v10.6.0
10.1 2009年9月10日 Mac OS X v10.6.1
10.2 2009年11月9日 Mac OS X v10.6.2
10.3 2010年3月29日 Mac OS X v10.6.3
iOS 4.0
10.4 2010年6月15日 Mac OS X v10.6.4
10.5 2010年11月11日 Mac OS X v10.6.5
10.6 2011年1月6日 Mac OS X v10.6.6
10.7 2011年3月21日 Mac OS X v10.6.7
10.8 2011年6月23日 Mac OS X v10.6.8
11.0.0 2011年7月20日 Mac OS X Lion
iOS 5[16]		 Mac OS X v10.7.0
  • XNU不再支持PowerPC二进制文件（大二进制文件仅适用于i386，x86_64）。
  • XNU需要x86_64处理器，基于ARM的iOS除外。
  • 改进了应用程序的沙箱
  • 完全支持自动引用计数
11.1.0 2011年8月16日 Mac OS X v10.7.1
11.2.0 2011年10月13日 Mac OS X v10.7.2
11.3.0 2012年2月2日 Mac OS X v10.7.3
11.4.2 2012年10月4日 Mac OS X v10.7.5 (额外的)
12.0.0 2012年2月16日 OS X Mountain Lion OS X v10.8.0
12.6.0 2015年1月27日 OS X v10.8.5(带有安全更新2015-001)
13.0 2013年6月10日 OS X Mavericks
iOS 6		 OS X v10.9.0
  • 虚拟内存压缩
  • 计时器合并
  • OpenGL 4.1和OpenCL 1.2
  • 服务器消息块版本2（SMB2）取代AFP成为共享文件的默认协议。这是为了提高性能和跨平台兼容性。
  • IPoTB（基于Thunderbolt桥的Internet协议）。
  • Open Transport API已被删除
13.4.0 2014年9月7日 OS X v10.9.5
14.0.0 2014年9月18日 OS X Yosemite
iOS 7
iOS 8		 OS X v10.10.0
14.5.0 2015年8月13日 OS X v10.10.5
15.0.0 2015年9月16日 OS X El Capitan
iOS 9		 OS X v10.11.0

iOS 9.0

  • 系统完整性保护。 即使由root或具有root特权的用户运行，也可以防止某些系统部件被进程修改或篡改。
  • sudo配置默认情况下使用“tty_tickets”标志，将会话超时限制为用户在其中验证程序的终端会话（例如窗口或选项卡）。
  • LibreSSL取代了OpenSSL
15.6.0 2016年7月18日 OS X v10.11.6

iOS 9.3.3

16.0.0 2016年9月13日 macOS Sierra
iOS 10		 macOS v10.12.0

iOS 10.0.1（初始发行版）

  • OS X被更名为macOS。
  • 现在，仅有root用户或具有root特权的用户可以写入/Volumes目录
  • 系统完整性保护现在涵盖了/Library/ApplicationSupport/com.apple.TCC目录，其中包含允许“控制计算机”的应用程序列表
  • 删除了Objective-C垃圾收集器，并替换为Darwin v12.0（OS X v10.8）引入的自动引用计数。使用垃圾回收的Objective-C应用程序将不再起作用。
  • 对PPTP的本机支持已删除。
16.5.0 2017年3月27日 macOS v10.12.4

iOS 10.3

  • 在iOS设备上将文件系统从HFS+更改为APFS。自10.12.0起，APFS已在macOS上可用，但不能在启动分区上使用。
16.6.0 2017年7月19日 macOS v10.12.6

iOS 10.3.3

17.0.0 2017年9月19日 macOS High Sierra
iOS 11
  • 在具有闪存的Mac上，macOS中引导分区的默认文件系统从HFS+替换为了APFS。在具有HDD的Mac上，必须重新格式化启动分区才能使用APFS。
  • 将时间同步服务从ntpd替换为了timed
  • FTP和telnet命令被删除。
  • 内核扩展（Kexts）将需要用户明确批准才能运行。
17.5.0 2018年3月29日 macOS 10.13.4
  • 支持使用Thunderbolt 3的外部图形处理器，并删除了使用Thunderbolt 1和2的外部图形处理器的支持。
17.6.0 2018年6月1日 macOS v10.13.5
17.7.0 2018年7月9日 macOS v10.13.6

iOS 11.4.1

18.0.0 2018年9月2日 macOS Mojave
iOS 12
18.2.0 2018年10月30日 macOS v10.14.1

iOS 12.1

  • 在新的MacBook中增加了对新的Radeon Vega 20 GPU的支持
19.0.0 2019年9月19日 macOS Catalina
iOS 13
19.2.0 2019年12月10日 macOS 10.15.2

iOS 13.3

19.3.0 2020年1月28日 macOS 10.15.3

iOS 13.3.1

  • 系统扩展取代了Kexts，并在内核之外的用户空间中运行。[17]
  • DriverKit取代了IOIKit。 它引入了使用DriverKit构建的“ Dexts”（驱动程序扩展）。 Driverkit是一个新的SDK，具有基于IOKit的所有新框架，但已进行了更新和现代化。 设备驱动程序在内核外部的用户空间中运行。[18][19][20]
20.1.0 2020年10月30日 macOS Big Sur macOS 11.0.1

Mac OS X v10.1.1发行版中，版本号从Darwin 1.4.1跃升至5.1，旨在将Darwin与Mac OS X版本和内部版本号系统联系起来，而后者又是从NeXTSTEP继承而来的。在macOS的内部版本号系统中，每个版本都有一个唯一的开始内部版本号，用于标识其所属的整个macOS版本。Mac OS X v10.0的内部版本号以4开头，10.1的内部版本号以5开头，依此类推（早期的内部版本号代表开发人员的版本）。[21]

命令终端中的uname -r 命令将显示Darwin版本号，uname -v命令将显示XNU构建版本的字符串，其中包括Darwin的版本号。

吉祥物

Hexley是開放原始碼的作業系統——Darwin（Mac OS X的核心）的吉祥物。Hexley是一個卡通的鴨嘴獸，通常戴著一個類似BSD小惡魔的帽子，並握著三叉戟。Hexley是由Jon Hooper所設計的，版權也為他所有。但Hexley並不附屬於蘋果電腦。本來這個吉祥物的名稱應該是Huxley，源由是捍衛达尔文（Darwin）演化理論的英國生物學家托马斯·亨利·赫胥黎，而原先提議的人誤以為是达尔文的助理，並錯用了Hexley。而發現錯誤時，要改名已經太晚，因此沿用了Hexley這個名稱。

衍生项目

由于Darwin的自由软件性质，已经有了一些旨在修改或增强操作系统的项目。

OpenDarwin

OpenDarwin是基于Darwin的社区主导的操作系统。 它由Apple Inc.和Internet Systems Consortium于2002年4月成立。其目标是加强Apple开发人员与自由软件社区之间的协作。 苹果公司从该项目中受益，因为OpenDarwin的改进将纳入Darwin版本中。自由/开源社区受益于对其操作系统的完全控制，并且可以将其用于GNU-Darwin等自由软件发行版中。[22]

2006年7月25日，OpenDarwin团队宣布该项目已关闭，因为他们认为OpenDarwin“已成为Mac OS X相关项目的唯一托管工具”，并且创建独立的Darwin操作系统的努力失败了。他们还指出：“消息来源的可用性，与Apple代表的互动，建立和跟踪消息来源的困难以及社区缺乏兴趣，这一切都为此做出了贡献。”[23]它最后的稳定版本是2004年7月16日发行的7.2.1版。[24]

PureDarwin

PureDarwin是一个从Apple发行的Darwin源代码中创建可引导的操作系统映像的项目。[25]自从OpenDarwin停止运行以及Darwin8.x以来发布可启动映像以来，由于许多组件都成为封闭源，因此创建完整的操作系统变得越来越困难。 该项目已成功创建了基于Darwin 9和X11 GUI的Xmas版本[26]和仅基于Darwin 17的命令行17.4 Beta。[27]

其他衍生项目
  • MacPorts（以前是DarwinPorts），Fink和Homebrew是将UNIX程序移植到Darwin操作系统并提供包管理服务的程序。另外，几个标准的UNIX软件包管理器（例如RPM，pkgsrc和Portage）具有Darwin的移植。其中一些在自己的名称空间中运行，以免干扰基本系统。
  • GNU-Darwin是一个将自由软件的软件包移植到Darwin的项目。它们用类似于Linux发行版的方式打包OS镜像。
  • Darwine项目是Wine在Darwin上的移植，它使人们可以在Darwin上运行Microsoft Windows软件。
  • SEDarwin是TrustedBSD强制访问控制框架和SELinux框架的一部分在Darwin上的移植。[28]它已被合并到Mac OS X 10.5中。[29]
  • Darbat项目是Darwin在L4微内核系列上的试验性移植。 它旨在与现有的Darwin二进制文件二进制兼容。[30]
  • Darling项目是用于在Linux系统上运行macOS二进制文件的兼容性层。它使用了一些Darwin的源代码。[31]
  • 有许多项目专注于驱动程序支持：例如无线驱动程序[32][33]，有线NIC驱动程序[34][35][36]，调制解调器驱动程序[37]，读卡器[38]，ext2和ext3文件系统[39][40]。

参考
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  3. Singh, Amit. . January 7, 2004 [February 11, 2013]. （原始内容存档于2019-04-19）.
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  5. . （原始内容存档于2015-09-30）. 需要一个Apache SVN客户端。
  6. .
  7. . （原始内容存档于2020-05-04）.
  8. . （原始内容存档于2020-04-19）.
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  13. Siracusa, John (April 28, 2005). "Mac OS X 10.4 Tiger." 页面存档备份，存于 Ars Technica. 于2008年5月30日检索。
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外部連結
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