Darwin (Betriebssystem)

Darwin ist ein freies Unix-Betriebssystem des Unternehmens Apple und bildet die Grundlage für dessen proprietäre Distribution OS X, das bis 2011 „Mac OS X" hieß. Es beinhaltet weder die grafische Benutzerschnittstelle Aqua noch Quartz, OpenGL oder QuickTime und auch nicht die Programmierschnittstellen Cocoa und Carbon. Freie, z. B. unter FreeBSD nutzbare Desktop-Umgebungen können unter Darwin nachinstalliert und genutzt werden.

Die Quelltextbasis von Darwin geht auf 4.4BSD-Lite zurück, das nach dem Streit um Rechte am UNIX-Code, der 1994 endete, von den letzten noch bestehenden originalen System-V-Quelltextzeilen gesäubert wurde. Es steht daher unter freier Lizenz, der APSL. Zugleich ist Darwin ein Nachfahre des von NeXT entwickelten Betriebssystems NeXTStep, das 1996 in OPENSTEP umbenannt wurde und noch auf 4.3BSD basierte. Apple kaufte NeXT gegen Ende 1996 auf und entwickelt das eingekaufte System daraufhin zu Rhapsody weiter. Dabei wurde statt 4.3BSD- nun 4.4BSD-Lite-Quelltext zur Grundlage und der Kernel von Mach 2.5 auf Mach 3 fundiert. Mit der Veröffentlichung der Mac OS X Developer Preview 1 wurde dieser Kernel erstmals unter dem Namen XNU bekannt und als Teil des Darwin-Quelltextes veröffentlicht. Mach 3 wird jedoch nicht vollständig umgesetzt, sondern um Teile des FreeBSD-Kernels zu einem Hybridkernel ergänzt, sodass er die Vorteile eines monolithischen Kernels mit den Vorteilen eines Microkernels verbindet.

Darwin ist in verschiedenen Versionen auf PPC-Prozessoren, x86-Prozessoren und auf ARM-Prozessoren lauffähig. Während alle Programme für Darwin auch auf OS X laufen, funktionieren auf OS X zugeschnittene Programme nicht unbedingt auf Darwin. Die Mobilbetriebssysteme iOS für iPhone, iPad und iPod touch, tvOS für Apple TV und watchOS für die Apple Watch basieren ebenfalls auf Darwin, wobei der Nutzer jedoch weder Zugriff auf das Dateisystem noch auf die Kommandozeile hat. Diese Beschränkung lässt sich in einigen Fällen durch einen Jailbreak aufheben.

Darwin wird unter der Apple Public Source License herausgegeben, die seit der Version 2.0 von der Free Software Foundation als Lizenz für freie Software anerkannt wird.^[1] Das Maskottchen von Darwin ist Hexley, das Schnabeltier.^{[2] [3]}

Von Apple selbst wird nur mehr der Quelltext der zur Erstellung eines Darwin-Betriebssystems nötigen Teile herausgegeben.^{[4] [5]} Aufgrund des von Apple genutzten internen Build-Systems, das nicht öffentlich verfügbar ist, sind die Quellen jedoch nicht so einfach zu kompilieren.^[6] Bei Projekten wie OpenDarwin und PureDarwin war es daher die erste Aufgabe, den Quelltext auch mit öffentlich verfügbaren Compilern übersetzbar zu machen. Auch sind die Quelltexte spezifisch auf die Apple-Hardware angepasst und zudem nicht sehr gut dokumentiert, was eine Anpassung schwierig macht. Beim XNU-Kernel beispielsweise veröffentlichte Apple stets nur die für die von den aktuellen Macs genutzte Prozessorarchitektur notwendigen Teile für OS X, nicht aber jene für iOS. Da mit Mac OS X Snow Leopard (10.6) die Unterstützung für PowerPC eingestellt wurde, ist auch keine PowerPC-Unterstützung mehr im XNU-Kernel für Darwin 10.0 und neuer zu finden. Quelltexte von iOS sind bis auf wenige Ausnahmen nicht verfügbar.^[7]

Anfangs wurde von Apple ein als „Darwin OS" bezeichnetes Paket für Mac OS veröffentlicht, womit Darwin auf einem Mac installiert werden konnte. Eigenständige Distributionen wurden teilweise von externen Entwicklern angeboten. Ab 2002 wurde diese Aufgabe, das Darwin-Betriebssystem als Distribution verfügbar zu machen, an das OpenDarwin-Projekt abgegeben. Als dieses eingestellt wurde, gab es unabhängige Bestrebungen, eine auf Darwin basierende Distribution eines vollwertigen Unix-Betriebssystems zu veröffentlichen, die jedoch nur von mäßigem Erfolg geprägt waren.

Ab 1999 begann Apple die ersten Developer Previews von Mac OS X an eine limitierte Anzahl von Entwicklern abzugeben. Dessen Kern basierte auf dem von NeXT entwickelten OPENSTEP (bis 1995 NeXTStep bzw. NeXTSTEP) und wurde nach dessen Übernahme Ende 1996 von Apple als Nachfolge für System 7 weiterentwickelt. Nachdem 1998 das Projekt Rhapsody (das als Version 5.x von OPENSTEP angesehen werden kann) eingestellt wurde, veröffentlichte Apple 1999 eine darauf direkt basierende Version als Mac OS X Server 1.0. Der Kern dieses ersten „Mac OS X" genannten Betriebssystems wurde die Basis von Mac OS X 10.0 (2001, Alpha- und Beta-Versionen 1999–2000), gleichzeitig wurde der quelloffene Teil jedoch von Apple in der Hoffnung veröffentlicht, die Mitarbeit von freien Entwicklern anzuregen. Da sich Apple ab 1997 für das Ende der Multi-Platform-Strategie entschied (und das für Macs und PCs entwickelte Rhapsody als gescheitert bezeichnete) konzentrierte sich die weitere Entwicklung rein auf die PowerPC-Architektur. Die Freigabe der Quelltexte ermöglichte jedoch eine Rückportierung auf die Intel-x86-Architektur unter Mitwirkung von freien Entwicklern.^[8]

Darwin OS 0.3 (1999) hatte die gleichen Anforderungen an die Hardware wie Mac OS X Server 1.0 (1999, Rhapsody 5.3-5.6)^[9] und, da es mit Mac OS X weiterentwickelt wurde, bald dessen Anforderungen und Systemkompatibilität. So läuft Darwin 1.2.1 (2000) auf allen Macintosh-Systemen, auf denen auch die Mac OS X Public Beta läuft^[10] und auf einigen Intel-x86-PCs. Allerdings wurde die Unterstützung der x86-Version („Darwin x86") von Apple nicht gerade aktiv verfolgt.^[11]

Das von Apple veröffentlichte Paket ließ sich nur von Mac OS aus installieren, doch gab es externe Quellen für eine Art Darwin-Distribution als startfähige Installations-CD.^[10]

Wie schon NeXTStep und OPENSTEP profitierte auch Darwin (und damit auch OS X) von einer Vielzahl quelloffener Projekte.^[12] Apple ist damit Teil der weltweiten Open-Source-Community, da Weiterentwicklungen oft lizenzbedingt veröffentlicht werden müssen (wie z. B. WebKit).

OpenDarwin wurde im April 2002 von der ISC und Apple gegründet. Es stand jedermann frei, zum Projekt beizutragen. Das Ziel war eine eigenständige Darwin-Distribution, als Plattform sollten sowohl PowerPC- als auch x86-Architekturen unterstützt werden. Damit war OpenDarwin eine Verkörperung des Darwin-Betriebssystems, die es auch externen Entwicklern möglich machte, am Quelltext direkt beizutragen, ohne Apple-Mitarbeiter zu sein oder sich bei Apple registrieren zu müssen. Wie schon bei Darwin OS (ab 1999) war es die einzige Möglichkeit für externe Entwickler, an den Kernkomponenten wie dem Systemkernel mitarbeiten zu können, da der CVS-Tree in einigen Teilen immer auf dem Live-Darwin-CVS beruhte. Andere Teile wurden von Apple hingegen nur periodisch aktualisiert, was Beiträge außerhalb von Apple zusätzlich erschwerte.^{[13] [6]} OpenDarwin wurde jeweils aufgrund des aktuellen CVS-Tree verfügbar gemacht.

Statt der erhofften Offenheit einer eigenständigen Distribution war es jedoch zunehmend schwieriger, die von Apple zur Verfügung gestellten Quellen ohne einen Computer von Apple, auf dem Mac OS X lief, zu kompilieren. Apple nutzte ein nur intern verfügbares Build-System und passte die Quellen nur an die eigene Hardware an, größere Beiträge von unabhängigen Entwicklern wurden hingegen in den meisten Fällen nicht in Darwin integriert. Im Gegenteil wurde von Apple bereits existierende Unterstützung für ältere Hardware entfernt, was die freien OpenDarwin-Entwickler irritierte, da ein solches Vorgehen als unüblich in der Open-Source-Welt gilt. Mit dem Erfolg von Mac OS X begann Apple in zunehmendem Maße damit, neue Versionen der Quelltexte sowie neue Treiber vom proprietären Mac OS X abhängig zu machen, was eine eigenständige Darwin-Distribution ohne zusätzlichen Aufwand wie Eigenentwicklungen oder Rückportierungen unmöglich machte. Schließlich wurden die aktivsten OpenDarwin-Entwickler von Apple übernommen. Da diese einen Geheimhaltungsvertrag (NDA: non-disclosure agreement) unterzeichnen mussten, konnten sie nichts mehr für das freie Projekt beitragen. OpenDarwin konnte schließlich mangels aktiver Entwickler nicht mehr weiter gepflegt werden.^[11]

Am 26. Juli 2006 wurde das Projekt „OpenDarwin" eingestellt.^[14] Apple war offenbar nicht daran interessiert, OpenDarwin nach den Grundsätzen einer Open-Source-Community zu unterstützen, sondern nutzte Darwin lediglich als Basis für das proprietäre Mac OS X. In diesem Licht erscheinen die quelloffenen Betriebssystembestandteile nur noch als Mittel, Mac OS X erfolgreicher zu vermarkten.^[11] Auf der offiziellen Webpräsenz, die bis zum 28. Juni 2007 erreichbar war, gaben die Administratoren zuletzt als Grund für das OpenDarwin-Ende an, dass die gesetzten Ziele des Projektes in vier Jahren nicht erreicht wurden.^[13]

Nachdem OpenDarwin eingestellt wurde, gab es ab Ende 2007 mit PureDarwin ein Nachfolgeprojekt, dessen Ziel es war, ein startfähiges Darwin-ISO herzustellen. Allerdings gab es seit 2012 keine neuen Bemühungen und die letzte Version ist PureDarwin 1.3 Beta, die auf Darwin 9.8 (analog Mac OS X Leopard 10.5.8 von 2007–2009) basiert.^[15]

Mit dem „Darwin on ARM Project" gibt es seit ca. 2013 ein auf Darwin 12.x (OS X Mountain Lion, 10.8) basiertes Projekt eines einzelnen Entwicklers, das den Darwin-Kernel XNU – und alles andere, was dazu benötigt wird – auf ARM-Geräten lauffähig machen soll (AArch64, ARMv7, ARMv6-A).^[16]

Trotz der Bestrebungen, Darwin abseits von OS X (bis 2012 Mac OS X) verfügbar zu machen, gibt es das Darwin-Betriebssystem hauptsächlich als Unterbau und somit als integralen Bestandteil von OS X und iOS. Daher nimmt diese somit unvollständige Versionsgeschichte auch nur auf die Betriebssysteme von Apple Bezug, nicht aber auf die oben erwähnten Projekte oder mögliche weitere Inkarnationen von Darwin.

Welche Version auf einem System läuft kann mit uname -v ausgelesen werden, wenn Zugang zu einer Kommandozeile vorhanden ist, was bei iOS ohne Jailbreak grundsätzlich nicht der Fall ist. Unter Mac OS X Lion 10.7.2 gibt uname -v beispielsweise Darwin Kernel Version 11.2.0: Tue Aug 9 20:54:00 PDT 2011; root:xnu-1699248~1/RELEASE_X86_64 aus.

• Vergleich von BSD-Betriebssystemen

• GNU-Darwin-Sammlung freier Software für Darwin
• PureDarwin, eine Live-Distribution auf Basis des von Apple veröffentlichten Quelltextes von Darwin

1. ↑ Apple aktualisiert seine Public Source License. In: heise online. 7. August 2003, abgerufen am 30. Juni 2008. 
2. ↑ About Hexley. Archiviert vom Original am 13. Dezember 2006; abgerufen am 18. Dezember 2015 (englisch). 
3. ↑ http://www.hexley.com/
4. ↑ Apple Source Browser: tarballs
5. ↑ Apple Source Browser
6. ↑ ^{a b} Rob Braun: A Brief History of Apple’s Open Source Efforts. Archiviert vom Original am 13. Oktober 2006; abgerufen am 18. Dezember 2015 (englisch). 
7. ↑ The iPhone Wiki – Kernel: "It is worth noting that Apple does not list XNU as being an open source component of iOS. This can be seen by viewing opensource.apple.com and selecting any iOS version. As far as can be told, none of the versions of XNU are available in source version." und "It does not appear that Apple assumes what you see in the OS X pages are also on iOS as JavaScriptCore, WebCore, among others are listed on both OS X (10.8) and iOS (6.0), albeit different versions."
8. ↑ Darwin For Intel. Darwinfo.org, 1999, archiviert vom Original am 10. November 2000; abgerufen am 21. Februar 2016 (englisch). 
9. ↑ Darwin OS - Installation. Darwin OS 0.3. Apple Computer, Inc., 1999, archiviert vom Original am 7. Oktober 1999; abgerufen am 21. Februar 2016 (englisch). 
10. ↑ ^{a b} Darwin – Release Installation. Darwin 1.2.1. Apple Computer, Inc., 2000, archiviert vom Original am 6. Februar 2001; abgerufen am 21. Februar 2016 (englisch). 
11. ↑ ^{a b c} Why Darwin Failed. Rob Braun, 23. Februar 2006, archiviert vom Original am 1. Juni 2015; abgerufen am 21. Februar 2016 (englisch, Rob Brown war der Initiator von Darwinfo.org und ab 2002 Mitbegründer von OpenDarwin.org.). 
12. ↑ Darwin Contributors. Apple Computer, Inc., 2001, archiviert vom Original am 2. Februar 2002; abgerufen am 21. Februar 2016 (englisch). 
13. ↑ ^{a b} OpenDarwin Shutting Down. 25. Juli 2006, archiviert vom Original am 31. Dezember 2006; abgerufen am 18. Dezember 2015 (englisch). 
14. ↑ OpenDarwin schließt die Pforten. In: heise online. 26. Juli 2006, abgerufen am 6. April 2013. 
15. ↑ New PureDarwin 1.3 beta release (englisch), 15. Dezember 2012, abgerufen am 18. Dezember 2015
16. ↑ GitHub: Darwin on ARM Project, abgerufen am 18. Dezember 2015
17. ↑ GitHub: oisc-logger/mac_os_agents.txt listet diverse Darwin-Versionen mit den zugehörigen OS-X-Versionen auf; abgerufen am 24. Dezember 2015

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