Darwin (操作系统)

Darwin是由苹果公司于2000年所释出的一个开放原始码作业系统。Darwin是macOS和iOS操作环境的作业系统部份。苹果公司于2000年把Darwin释出给开放原始码社群。

Darwin

开发者	苹果公司
编程语言	C、C++、Objective-C、汇编语言
作业系统家族	类Unix系统
运作状态	Current
源码模式	自由及开放源码件
当前版本	1228（2007年10月30日）[1] 22.2.0（2022年12月13日）
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）[来源请求]
内核类别	混合内核
许可证	主要为APSL，含有闭源的设备驱动
官方网站	opensource.apple.com
仓库	github.com/apple-oss-distributions/xnu

Darwin是一种类Unix作业系统，并包含开放原始码的XNU内核。其以微核心为基础的核心架构来实作Mach，而作业系统的服务和使用者空间工具则以BSD为基础。与其他类Unix作业系统相似，Darwin也有对称多处理器的优点，高效能的网路设施和支援多种整合的档案系统。

整合Mach到XNU内核的好处是可携性，或者是在不同形式的系统使用软体的能力。举例来说，一个作业系统核心整合了Mach微核心，能够提供多种不同CPU架构的二进位格式到一个单一的档案（例如x86和PowerPC），这是因为它使用了Mach-O的二进位格式。Mach的缺点则是增加了作业系统内核的复杂度。在过去的微核心实作上，这种复杂度有时候会导致很难分离核心效能的问题。因此，采用Mach微核心会伴随风险，但它有潜在的好处是广泛的可移植性。以Darwin可移植性的具体例子来说，在2005年6月，苹果电脑宣布它会于2006年在Mac电脑上开始采用Intel处理器。

Darwin的开发者在2000年决定采用一个吉祥物，并最终选择了鸭嘴兽Hexley。苹果电脑没有把Hexley认可为Darwin的一个标志。^{[来源请求]}

在2002年4月，Apple在网际网路软体论坛（Internet Software Consortium, ISC）上成立OpenDarwin.org，一个协助合作Darwin发展的社群。OpenDarwin建立它自己释出的Darwin作业系统。值得注意的是OpenDarwin子计画中包含了DarwinPorts，其目标是组合下一世代的port集合给Darwin使用（长远来说，其也能供给其他BSD所衍生的作业系统所用）。OpenDarwin专案于2006年中止，并且于2007年由另一个PureDarwin专案成立去接手OpenDarwin之前的目标。

2003年7月，苹果在APSL的2.0版本下释出了Darwin，其是由自由软体基金会批准为自由软体的许可证。尽管它先前在较早的APSL版本已经达到开放原始码定义的要求，它们并不符合FSF对于自由软体的定义。

设计

macOS 架构图

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^[2]（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），^[3]还有一个称为I/O Kit的面向对象的设备驱动程序API。^[4] 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。^[5]

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。^[6]XNU内核的开源移植也可用于ARM平台。^[7]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。^[8]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。^[9]

版本历史

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。^[10]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	版本发布日期	对应的版本	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		开发者预览第3版 可于archive.org找到ISO镜像
1.1	2000年4月5日		开发者预览第4版
1.2.1	2000年11月15日	Mac OS X 公开测试版	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[11]
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	代号 "Jaguar" GCC由2更新至3.1 支持IPv6及IPSec mDNSResponder 服务探索的守护行程（Rendezvous) 新增CUPS, Ruby, Python 在HFS+中支持日志 速度更快的应用程序配置文件（"pre-heat files"）[12]
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层与FreeBSD5同步 HFS+中的自动文件碎片整理、热文件集群和可选的区分大小写功能 用bash取代tcsh作为默认shell 支持只读NTFS（Darwin 7.9）.[13]
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 稳定版的应用程序接口,细粒度的内核锁,64位的BSD层 launchd服务管理框架 扩展文件属性，存取控制表 更新如cp及mv的命令以保护扩展属性及resource forks[14]
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标准实现，改进分层的行程排程模型，动态分配分页档案、动态资源限制（对个别档案与行程）、行程沙盒化、随机位址空间配置、DTrace的追踪框架、档案系统事件的管理员、目录的硬式连结 Apache1.3及PHP4更新至Apache 2.2及PHP 5 支持只读ZFS[15] 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 停止支援PowerPC架构 64-bit核心及驱动程式 libdispatch任务并行框架 OpenCL异构计算框架 初始支持自动引用计数 透过C语言支援Blocks 以HFS+数据压缩文件[16]
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[17]	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 Mac OS X被更名为OS X。 不再推荐使用Objective-C垃圾收集，建议使用自动引用计数
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。[18] DriverKit取代了IOKit。 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。[19][20][21]
20.1.0	2020年10月30日	macOS Big Sur iOS 14	macOS 11.0.1
20.2.0	2021年12月15日		macOS 11.1
20.3.0	2021年2月2日		macOS 11.2
20.4.0	2021年4月20日		macOS 11.3
20.5.0	2021年5月24日		macOS 11.4
20.6.0	2021年6月2日		macOS 11.5
21.0.0	2021年6月7日	macOS Monterey iOS 15	macOS 12.0 beta 1
21.0.1	2021年10月25日		macOS 12.0
21.1.0	2021年10月25日		macOS 12.0.1
21.2.0	2021年12月7日		macOS 12.1
21.3.0	2022年1月7日		macOS 12.2

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）。^[22]

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是开放原始码的作业系统——Darwin（Mac OS X的核心）的吉祥物。Hexley是一个卡通的鸭嘴兽，通常戴著一个类似BSD小恶魔的帽子，并握著三叉戟。Hexley是由Jon Hooper所设计的，版权也为他所有。但Hexley并不附属于苹果电脑。本来这个吉祥物的名称应该是Huxley，源由是捍卫达尔文（Darwin）演化理论的英国生物学家托马斯·亨利·赫胥黎，而原先提议的人误以为是达尔文的助理，并错用了Hexley。而发现错误时，要改名已经太晚，因此沿用了Hexley这个名称。

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。^[23]

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。”^[24]它最后的稳定版本是2004年7月16日发行的7.2.1版。^[25]

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。^[26]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^[27]和仅基于Darwin 17的命令行17.4 Beta。^[28]

其他衍生项目

XDarwin上的Window Maker

• XQuartz（前身为XDarwin），是苹果电脑为Mac OS X/OS X/macOS（Darwin）上X Window系统的实作。
• GNUstep，GNU计划的专案之一。它将Cocoa（前身为NeXT的OpenStep）Objective-C软体库，部件工具箱（widget toolkits）以及其上的应用软体，以自由软体方式重新实作。
• Window Maker，是X Window系统上一个自由及开放原始码的窗口管理器，可让图形化应用软体在类Unix作业系统上执行。它最最初设计用来模拟NeXT的图形使用者介面，令其成为符合OpenStep相容环境。
• WebKit是一个开源的Web浏览器引擎(Web browser engine)。它被用于Apple Safari。Webkit亦被使用于Apple iOS的预设浏览器。
• 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。^[29]它已被合并到Mac OS X 10.5中。^[30]
• 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。^[31]
• 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。^[32]
• 有许多项目专注于驱动程序支持：例如无线驱动程序^[33][34]，有线NIC驱动程序^[35][36][37]，调制解调器驱动程序^[38]，读卡器^[39]，ext2和ext3文件系统^[40][41]。

参考

1. Release 1228. 2007年10月30日 [2023年1月9日].
2. Jim Magee. WWDC 2000 Session 106 - Mac OS X：Kernel. 14 记录于. [2020-04-29]. （原始内容存档于2018-12-26）.
3. Mac Technology Overview: Kernel and Device Drivers Layer. Apple Developer Connection. [February 11, 2013]. （原始内容存档于2014-03-09）.
4. Singh, Amit. XNU: The Kernel. January 7, 2004 [February 11, 2013]. （原始内容存档于2019-04-19）.
5. Additional Features. Porting UNIX/Linux Applications to OS X. Apple Inc. （原始内容存档于2017-11-14）.
6. Voodoo XNU Kernel Source. （原始内容存档于2015-09-30）. 需要一个Apache SVN客户端。
7. XNU on ARMv7.
8. FSF's Opinion of the Apple Public Source License (APSL) 2.0. （原始内容存档于2020-05-04）.
9. The Problems with older versions of the Apple Public Source License (APSL). （原始内容存档于2020-04-19）.
10. Open Source Releases. Apple Developer Connection. [February 11, 2013]. （原始内容存档于2020-09-17）.
11. "Technical Note TN2029：Mac OS X v10.1。" （页面存档备份，存于互联网档案馆） Apple Developer Connection. 于2008年6月2日检索。
12. Siracusa, John (September 5, 2002). "Mac OS X 10.2 Jaguar." （页面存档备份，存于互联网档案馆） Ars Technica. 于2008年5月31日检索。
13. Siracusa, John (November 9, 2003). "Mac OS X 10.3 Panther." （页面存档备份，存于互联网档案馆） Ars Technica.于2008年5月31日检索。
14. Siracusa, John (April 28, 2005). "Mac OS X 10.4 Tiger." （页面存档备份，存于互联网档案馆） Ars Technica. 于2008年5月30日检索。
15. Siracusa, John (October 28, 2007). "Mac OS X 10.5 Leopard：Ars Technical review." （页面存档备份，存于互联网档案馆） Ars Technica. 于2008年5月30日检索。
16. Siracusa, John (August 31, 2009). "Mac OS X 10.6 Snow Leopard: the Ars Technica review." （页面存档备份，存于互联网档案馆） Ars Technica. 于2009年11月29日检索。
17. 在一台越狱的iPhone 4S中发现。
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25. OpenDarwin 7.2.1 Released. 2004-08-05 [2019-10-07]. （原始内容存档于2004-08-05）.
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30. What's New In Mac OS X: Mac OS X v10.5. Mac OS X Reference Library. Apple Inc. November 13, 2009 [2020-04-29]. （原始内容存档于2009-12-08）.
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外部链接

• Apple - Mac OS X - Technologies - Darwin（页面存档备份，存于互联网档案馆）
• PureDarwin社群开发网页（页面存档备份，存于互联网档案馆）
• DarwinPorts专案
• Hexley, Darwin吉祥物（页面存档备份，存于互联网档案馆）
• Apple Public Source License 2.0
• 对于APSL之自由软体基金会的意见（页面存档备份，存于互联网档案馆）
• Apple Press Release：苹果电脑于2006年开始使用Intel微处理器
• Mac OS X和BSD的差异