XNU

XNU内核以一个被深度定制的Mach3.0内核作为基础。如此这般，它便可以把操作系统的核心部分作为独立的进程运行，由此带来极大的灵活性（Mach核心之上可平行运行多个操作系统）。但是因为内核态/用户态的上下文切换会额外消耗时间，同时内核与服务进程之间的消息传递也会降低运行效率，所以这种设计通常会降低性能。为了提高效率，在 Mac OS X 中BSD部分与Mach一起内建于核心部分。深度定制的「混合」Mach3.0内核与传统BSD内核融合一体的产物就是一个「混合」内核，同时具有两者的优点与缺点。

内核的伯克利软件套件（BSD）部分提供了POSIX应用程序接口（BSD系统称为API）：基于Mach的任务之上的Unix进程模型，基本安全策略，用户和用户组，权限，网络协议栈，虚拟文件系统（包括一个文件系统无关的日志层），几个本地文件系统（例如HFS/HFS+），网络文件系统（NFS）客户端与服务器，加密框架，UNIX System V进程间通信（IPC），审计机制，强制访问控制，和一些锁原语[5]。XNU中的BSD代码来自FreeBSD内核。尽管其中相当一部分代码都被深度修改过，苹果和FreeBSD项目之间依然会交换代码[6]。

XNU在Mac OS X 10.6 Snow Leopard（Darwin版本号10）及之后演化为两个分支，称为K32的32位版和称为K64的64位版[7]。K32可以在用户态运行64位应用。Mac OS X 10.6 的新特性是在64位用户空间运行XNU。在除2008年及之后的Mac Pro和Xserve外的所有设备上，K32是10.6 Server系统的默认内核，并且可以运行64位应用[8]。K64相比K32有如下几点优势[9]：

• 可以管理超过32GB的内存，内存地址空间相比32位内核有巨大增长。
• 缓存容量可以超过32位内核空间的限制，潜在提升I/O性能。
• 当使用高性能网络设备或多个GPU时性能会提升，因为即使在直接存储器访问DMA缓存很大的情况下内核也可以把所有设备映射在64位地址空间中。

在支持64位内核的机器启动时按下6和4按键会使机器使用K64启动。K64可以运行32位应用，但不会运行32位的内核模块，所以这些内核模块需要移植到K64才能被加载。

I/O Kit 是一个设备驱动框架，用基于Embedded C++的C++子集编写[10]。借助它的面向对象设计，框架提供每种设备驱动需要的常见特性，以使驱动程序可以用更少的时间和代码完成。I/O Kit 具有多线程设计，对称多处理安全，支持热拔插设备和自动动态配置设备等特性。 很多设备驱动可以编写运行于用户态，进一步提升了系统的稳定性。如果用户态的驱动崩溃，内核不会因此崩溃。但是，内核态的驱动崩溃会导致内核崩溃。磁盘适配器和网络适配器驱动、显卡驱动、USB驱动和火线控制器驱动以及虚拟机软件如VirtualBox，Parallels Desktop for Mac和VMware Fusion等的驱动都是典型的内核态驱动。