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XNU開発元Apple
初版1996年12月 (27年前) (1996-12)
リポジトリ
github.com/apple-oss-distributions/xnu
プログラミング
言語C C++
対応OSDarwin, iOS, macOS, Unix系
サポート状況開発中
種別カーネル・ハイブリッドカーネル
ライセンスApple Public Source License 2.0
公式サイト ⇒www.opensource.apple.com/
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XNUは、Appleが取得・開発したオペレーティングシステムカーネルである。macOSに用いられ、オープンソースソフトウェアのDarwinの一部として公開されている。XNUはX is Not Unixの略[1]。 XNUはモノリシックカーネルとマイクロカーネルの特徴を併せもつハイブリッドカーネルで、マイクロカーネルが可能にするメッセージパッシングのモジュール性やより広範なメモリ保護、モノリシックカーネルがもつ実行速度の保持など、両方の技術を有効に利用することを試みている。 XNUは現在、ARM[2]、IA-32、x64、PowerPCベースのプロセッサにおいて、シングルプロセッサとSMPの両方で動作する。 XNUの基礎であるMachはシンプルなマイクロカーネルであり、OSのコアを分割された柔軟なプロセスとして実行することができる(Machコアの上でいくつかのOSを平行して実行できる)。しかし、これはカーネル/ユーザモードの切り替えに時間を消費し、またマイクロカーネルのアドレス空間とデーモンとのあいだで行われるメッセージのマッピングやコピーによってオーバーヘッドを生じることから、しばしばパフォーマンスが低下してしまう。macOSでは効率化のために、BSDの機能はMachのコアの中に組み込まれた。その結果、Machと古典的なBSDカーネル両方の利点と欠点を併せもつものとなった。 Machは、カーネルスレッド、プロセス管理、プリエンプティブ・マルチタスク、メッセージパッシング(プロセス間通信)、メモリ保護、仮想記憶、ソフトリアルタイム処理のサポート、カーネルデバッグのサポート、コンソールI/Oを提供する。 カーネルのBSDの部分は、POSIX API(BSDシステムコール)、Machタスク上でのUnixプロセスモデル、基本的なセキュリティーポリシー、ユーザIDとグループID、アクセス権、プロトコルスタック、仮想ファイルシステム、HFS / HFS+などいくつかのローカルファイルシステム、Network File System (NFS) クライアントとサーバ、暗号化フレームワーク、UNIX System Vプロセス間通信、auditサブシステム、強制アクセス制御、いくつかのlocking primitivesを提供する。 I/O Kit システムの安定性を高めるため、多くのドライバはユーザ空間で実行されるように書くことができる。(もしユーザ空間のドライバがクラッシュしてもカーネルはクラッシュしないが、カーネル空間のドライバがクラッシュするとカーネルもクラッシュする。)カーネル空間のドライバの例として、ディスクアダプタやネットワークアダプタのドライバ、グラフィックドライバ、USBやFireWireのコントローラのドライバ、仮想機械のドライバなどがある。 マルチプロセッサのマシンを安全に動かすために(ファイル、データ構造など)共有資源へのアクセスは、同一時間のうちにリソースが改変されないように直列化しなければならない。同時発生的なアクセスを防ぐための手法として不可分操作、スピンロック、クリティカルセクション、排他制御、serializing tokenを用いることができる。 もともとNeXTSTEP OSのためにNeXTによって開発されたXNUは、カーネギーメロン大学が開発したMachカーネル2.5に4.3BSDコンポーネントを付加し、Driver Kitと呼ばれるドライバを記述するためのオブジェクト指向APIを組み合わせたハイブリッドカーネルであった。 NeXTがAppleに買収された後、Machコンポーネントは3.0へ、BSDコンポーネントはFreeBSDプロジェクトに由来するコードへとアップグレードされ、Driver KitはI/O Kitと呼ばれるドライバを記述するためのC++ APIに置き換えられた。 XNUはMac OS X 10.6 Snow Leopard(Darwinバージョン10)から、K32と呼ばれる32ビットのバージョンとK64と呼ばれる64ビットのバージョンの2つになった[3]。K32は64ビットアプリケーションをユーザランドで実行できる。Mac OS X 10.6で新しくなったのは、XNUが64ビットのカーネル空間で実行できるようになったことである。K64はK32と比べていくつかの利点がある[4]。 64ビットカーネルをサポートする機種で、6と4キーを押し続けて起動するとK64で起動できる[5]。
デザイン
XNUカーネルの図
Noyau xnu simplifie
Mach
XNU カーネル
XNUの図
BSD
I/O Kit
共有資源の保護
歴史
NeXT社時代詳細は「NEXTSTEP」および「OPENSTEP」を参照
Apple買収後詳細は「macOS」、「Darwin」、および「iOS」を参照
K32/K64
実メモリとして32GBより多いRAMを扱うことができる。
より大きなキャッシュバッファが扱え、潜在的なI/Oパフォーマンスが向上する。
非常に大きなDMAバッファがいくつかあっても、すべてのデバイスを64ビット空間に配置でき、高性能なネットワークデバイスや複数のGPUを使ったときのパフォーマンスが向上する。
Size:27 KB
出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』
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