إكس أن يو

معلومات عامة
نوع	نواة
مسقط الويب	opensource.apple.com/source/xnu
المطورون	ابل
لغة البرمجة	C, C++
حالة التطوير	نشط
المستودع	opensource.apple.com; github.com; github.com;
الرخصة	Apple Public Source License
مأخوذ عن	Mach — توزيعة برمجيات بيركلي

XNU هي نواة نظام تشغيل الكمبيوتر التي تم تطويرها في ابل منذ ديسمبر 1996 لأنضمة الماك ، وافرج عنه كبرنامج مجاني مفتوح المصدر كجزئ من نظام تشغيل داروين ، كما يستخدم كنواة لانظمة ابل تي في وiOS وووتش أوإس . XNU اختصار X وليس Unix . تم تطوير XNU في الأصل بواسطة NeXT لنظام التشغيل NeXTSTEP ، حيث تم دمج الإصدار 2.5 من نواة Mach في جامعة كارنيجي ميلون مع مكونات من 4.3BSD وObjective-C API لكتابة برامج التشغيل تسمى Driver Kit بعد حتى حصلت Apple على NeXT ، تمت ترقية عنصر Mach إلى OSFMK 7.3 من OSF ، وتمت ترقية مكونات BSD برمز من مشروع FreeBSD ، وتم استبدال مجموعة برامج التشغيل بقابلة برمجة C ++ لكتابة برامج التشغيل المسماة I / O Kit

تصميم النواة

نواة الXNU

XNU تعبير عن نواة هجينة تحتوي على ميزات من جميع من حبيبات متجانسة وmicrokernels ، في محاولة لتحقيق أفضل استخدام لكل من التقنيات، مثل قدرة تمرير قدرة microkernels على تمكين المزيد من النمطية وأجزاء أكبر من نظام التشغيل للاستفادة من حماية الذاكرة، والاحتفاظ سرعة حبات متجانسة لبعض المهام الحرجة.

اعتبارا من عام 2007 ، تعمل XNU على معالجات ARM ، وIA-32 ، وx86-64 ، جميع من المعالج ونماذج المعالجة المتعددة المتماثلة (SMP). تمت إزالة دعم PowerPC اعتبارًا من الإصدارعشرة (على سبيل المثال، ماك أوإس).

match

أساس نواة XNU هونواة OSFMK 7.3 معدلة بشكل كبير (هجينة). على هذا النحو، فإنه قادر على تشغيل جوهر نظام التشغيل كعمليات منفصلة، مما يسمح بمرونة كبيرة (يمكنه تشغيل الكثير من أنظمة التشغيل بشكل متواز فوق نواة match) ، ولكن هذا غالباً ما يقلل الأداء نظرًا لأن النواة / المستخدم يستغرق وقتًا طويلاً. تبديل السياق الوضع والنفقات العامة من تعيين أونسخ الرسائل بين مساحات العناوين من kernel ومن عفريت (برمجيات) الخدمة. مع نظام التشغيل ماك أوإس ، حاول المصممون تبسيط بعض المهام، إلى غير ذلك تم بناء وظيفة BSD في جوهرها مع match. والنتيجة هي نواة OSFMK 7.3 معدّلة بشكل كبير (هجينة) ، وأبل مرخصة OSFMK 7.3 ، وهي تعبير عن ميكرويكيلل، من OSF. (يتضمن OSFMK 7.3 التعليمات البرمجية المعمول بها من نواة جامعة يوتا match أربعة والرمز الساري من الكثير من المتغيرات الميك 3.0 التي انبثقت عن الجيل الأصلي من الميكروفون 3.0 في جامعة كارنيجي ميلون.)

BSD

يوفر جزء Berkeley Software Distribution) BSD) من النواة قابلة برمجة تطبيقات POSIX (API ، مكالمات نظام BSD) ، نموذج عملية Unix فوق مهام Mach ، سياسات الأمان الأساسية، معهدات المستخدمين والمجموعات، الأذونات، بروتوكولات الشبكة، الظاهرية شفرة نظام الملفات (بما في ذلك طبقة دفتر يومية مستقلة لنظام الملفات) ، والكثير من أنظمة الملفات المحلية مثل HFS / HFS + ، وعميل وخادم نظام ملفات الشبكة (NFS) ، وإطار التشفير، وUNIX System V inter-process communication (IPC) ، والنظام الفرعي للتدقيق، التحكم في الوصول الإلزامي، وبعض الأوليات القفل. رمز BSD الموجود في XNU اتى من نواة FreeBSD. على الرغم من حتى الكثير منها قد تم تعديله بشكل كبير، إلا حتى المشاركة في الكود مازالت تحدث بين Apple ومشروع FreeBSD.

K32 / K64

هذا القسم يحتاج إلى تحديث. على وجه الخصوص: لا يصف أي تغييرات منذ 10.6. الراتى تحديث هذه الموضوعة لتعكس الأحداث الأخيرة أوالمعلومات المتوفرة حديثًا. (ديسمبر 2017)

XNU في ماك أوإس إكس سنوليوبارد، v10.6، (إصدار داروين 10) يأتي في نوعين، إصدار 32 بت يدعى K32 وإصدار 64 بت يدعى K64. يمكن لـ K32 تشغيل تطبيقات 64 بت في userland. كان الجديد في نظام التشغيل ماك أوإس إكس سنوليوبارد هوالقدرة على تشغيل XNU في مساحة kernel 64 بت. كانت K32 هي النواة الافتراضية لملقم 10.6 عند استخدامها على جميع الأجهزة باستثناء طرازات Mac Pro وXserve من عام 2008 فصاعدًا ويمكن تشغيل تطبيقات 64 بت. يتميز K64 بالكثير من الفوائد مقارنة بـ K32:

يمكن إدارة أكثر من 32 غيغابايت من ذاكرة الوصول العشوائي، حيث تستهلك خريطة الذاكرة مساحة كبيرة بشكل غير متناسب من مساحة kernel 32 بت.

يمكن حتى تكون أحجام المخزن المؤقت المؤقت أكبر مما تسمح به مساحة kernel 32 بت، مما قد يؤدي إلى زيادة أداء الإدخال / الإخراج.

يتم زيادة الأداء عند استخدام أجهزة شبكة عالية الأداء أووحدات معالجة رسومات متعددة (GPU) ، حيث يمكن حتى يقوم kernel بتعيين كافة الأجهزة في مساحة 64 بت حتى إذا كان لدى الكثير من المخازن المؤقتة (DMA) للذاكرة المباشرة الكبيرة جدًا.

يعمل التثبيت أثناء الضغط باستمرار علىستة وأربعة على إجبار الجهاز على تشغيل K64 على الأجهزة التي تدعم نواة 64 بت. سيقوم K64 بتشغيل تطبيقات 32 بت ولكن لن يتم تشغيل ملحقات kernel 32 بت (KEXT) لذا يجب حتى يتم نقلها إلى K64 لتتمكن من التحميل.

XNU في نظام التشغيل Mac OS X Lion ، الإصدار 10.7 ، والإصدارات الأحدث فقط توفر نواة 64 بت.

مجموعة الإدخال / الإخراج

مجموعة الإدخال / الإخراج (I / O Kit) هوإطار عمل برنامج تشغيل الجهاز، المكتوب في مجموعة فرعية من C ++ تستند إلى Embedded C ++. باستخدام التصميم الموجه للكائنات، يتم توفير الميزات الشائعة لأي فئة من برامج التشغيل في إطار العمل، مما يساعد على كتابة برامج تشغيل الأجهزة في وقت أقل وتعليمات برمجية. إذا وحدة الإدخال / الإخراج هي متعددة العمليات ومتعددة المعالجات متماثلة (SMP) ، وتسمح للأجهزة القابلة للتوصيل والتكوين التلقائي والديناميكي للجهاز.

يمكن كتابة الكثير من برامج التشغيل للتشغيل من مساحة المستخدم، مما يزيد من ثبات النظام. في حالة تعطل برنامج تشغيل مستخدم الفضاء، فلن يؤدي ذلك إلى تعطل النواة. ومع ذلك، إذا تعطل سائق kernel-space فإنه سيعطل النواة. تتضمن أمثلة برامج تشغيل kernel-space مهايئ للأقراص ومهايئ محول الشبكة وبرامج تشغيل الرسومات وبرامج تشغيل الناقل التسلسلي العالمي (USB) ووحدات تحكم مضيف FireWire وبرامج تشغيل برامج الأجهزة الظاهرية مثل VirtualBox وParallels Desktop for Mac وVMware Fusion.

حماية الموارد المشهجرة

للتشغيل بأمان في الأجهزة ذات المعالجات المتعددة، يجب إجراء تسلسل للوصول إلى الموارد المشهجرة (الملفات وهياكل البيانات وما إلى ذلك) بحيث لا تحاول سلاسل العمليات أوالعمليات تعديل نفس المورد في نفس الوقت. العمليات الذرية، spinlocks ، الأقسام الحرجة، الاستثناءات المتبادلة ("mutexes") ، والرموز التسلسلية هي جميع الطرق الممكنة التي يمكن استخدامها لمنع الوصول المتزامن. مثل الإصدارات الحديثة من Linux وFreeBSD ، فإن XNU ، كما في نظام Mac OS X 10.4 وDarwin 8.0 ، تستخدم نموذج mutex دقيق الحبيبات لتحقيق أداء أعلى في الأنظمة متعددة المعالجات.

مراجع

^ Jim Magee. . 14 دقيقة في. مؤرشف من الأصل في 26 ديسمبر 2018.
^ "Porting UNIX/Linux Applications to Mac OS X: Glossary". Apple Computer. 2005. مؤرشف من الأصل في 03 أكتوبر 2017. اطلع عليه بتاريخ June 7, 2017.
↑ iPhone processor found: 620MHz ARM CPU (July 1, 2007) Retrieved January 6, 2008 نسخة محفوظة 07 أكتوبر 2018 على مسقط واي باك مشين.