MacOS a unixové systémy

macOS v kontextu Unixu: historie, certifikace a ekosystém

macOS (dříve Mac OS X a OS X) vychází z projektu Darwin, který kombinuje mikrojádro Mach, prvky FreeBSD/BSD a vlastní subsystémy Applu. Patří do rodiny UNIX® systémů s oficiální certifikací POSIX a Single UNIX Specification (SUS) pro vybrané verze. Díky tomu sdílí se „světem Unixu“ společné paradigmy – hierarchii souborového systému, oprávnění, signály, sockets, rozhraní libc – a současně přidává grafickou nadstavbu Aqua, vývojové frameworky a bezpečnostní model, který je přísnější než u většiny tradičních BSD/Linux distribucí.

Architektura Darwin: XNU, Mach a BSD vrstvy

• Jádro XNU: Hybridní design („X is Not Unix“) – mikrojádro Mach zajišťuje IPC, plánování vláken a paměť; BSD vrstva poskytuje POSIX API, sockets, VFS a procesní model.
• IOKit: Objektově orientovaný framework pro ovladače v C++ s referenčním počítáním a bezpečnostními sandboxy.
• Userspace: Standardní libSystem (libc + pthreads + System framework), dynamický linker dyld, formát binárek Mach-O včetně „universal“ (fat) binárů pro více architektur.

Apple Silicon, univerzální binárky a Rosetta 2

macOS přešel z x86_64 na ARM64 (Apple Silicon). „Universal 2“ binárky obsahují segmenty pro obě ISA a systém volí nativní. Pro x86_64 aplikace bez nativní verze slouží Rosetta 2 s binárním překladem just-in-time/předem. Vývojáři kompilují více cílových platforem přes clang/LLVM a prostředí Xcode či CMake.

Souborové systémy: APFS, HFS+ a interakce s Unix světem

• APFS: Moderní copy-on-write FS se snapshoty (Time Machine), prostorovým sdílením (spacemaps), klony souborů, šifrováním a rychlým metadatovým I/O. Podporuje case-insensitive i case-sensitive varianty.
• Oddělení systémového svazku: Systémový objem je sealed a jen pro čtení; zápisy směřují do datového svazku. Zvyšuje to integritu OS a komplikuje neautorizované úpravy.
• Kompatibilita: Nativní podpora exFAT/FAT32; NTFS převážně read-only; ext4 bez oficiální podpory (třetí strany). ZFS není součástí systému.

Start a správa služeb: launchd místo SysV/systemd

launchd je jednotný init a správce daemonů/agentů. Konfigurace přes property listy (.plist) v /System/Library/LaunchDaemons, /Library/LaunchDaemons a uživatelské LaunchAgents. Nástroje launchctl a brew services integrují servisní model s Homebrew.

Bezpečnostní model: Gatekeeper, Notarization, SIP a TCC

• Gatekeeper: Ověřuje podpis vývojáře a notářství (notarization) binárek stažených z internetu, omezuje spuštění neznámých zdrojů.
• System Integrity Protection (SIP): Chrání systémové adresáře a procesy i před rootem; vypnutí je možné jen z Recovery.
• TCC (Transparency, Consent and Control): Jemnozrnná oprávnění k citlivým zdrojům (kamera, mikrofon, adresář Dokumenty, kalendáře) napříč aplikacemi.
• Sandbox a code signing: Povinné podepisování aplikací v App Storu; mimo Store dobrovolné, ale výhodné pro přístup k API a menší friction.

Shody a rozdíly proti Linux/BSD

• Shody: POSIX rozhraní, shellové nástroje, sockets, poll/kqueue, oprávnění, ACL a extended attributes.
• Rozdíly: XNU/Mach vs. monolitické linuxové jádro; launchd vs. systemd; pf firewall (z BSD); jiné cesty k jádrovým parametrům; některé GNU utility nahrazené BSD variantami (odlišné přepínače).
• Vývojářské dopady: sed/awk/tar mohou mít jiné výchozí chování než GNU verze; doporučeno explicitně instalovat GNU coreutils přes Homebrew, pokud skripty očekávají GNU semantiku.

Shell, balíčkování a vývojové nástroje

• Shell: Výchozí zsh (dříve bash), dostupný fish/bash/tcsh. Konfigurace v ~/.zshrc.
• Balíčkovací systémy: Nejrozšířenější Homebrew (/opt/homebrew na ARM, /usr/local na x86), dále MacPorts nebo Nix.
• SDK: Xcode Command Line Tools poskytují clang, make, git, lldb. Python/Perl/Ruby se doporučuje spravovat uživatelsky (pyenv, rbenv) místo systémových kopií.

Procesy, signály a observabilita

• Procesní model: POSIX fork/exec, signály (SIGINT, SIGTERM, SIGKILL), task_for_pid omezeno bezpečností.
• Trace a profily: dtrace (s omezeními), Instruments (Time Profiler, Allocations, System Trace), fs_usage a powermetrics pro I/O a energii.
• Logování: Unified Logging (log stream), signposty a activity IDs místo syslogu pro aplikační vrstvy.

Networking, firewall a VPN

• Stack: BSD sockets, pf firewall (pfctl), packet filter anchor pro aplikace třetích stran.
• VPN: Integrované IPsec/IKEv2, L2TP, moderně Network Extensions pro per-app tunely a obsahové filtry.
• AirDrop/Bonjour: Multicast DNS (mDNSResponder), service discovery přes DNS-SD; kompatibilní s POSIX I/O.

Oprávnění, ACL a extended attributes

Souborový model zahrnuje klasická unixová práva (ugo, chmod, umask) i ACL (chmod +a), a rozšířené atributy (xattr) k uchování metadat (např. karanténa souboru, značky Finderu). V produkčních skriptech je vhodné testovat existenci a typ souborů přes stat/test, protože atributy mohou ovlivnit chování nástrojů.

Grafická vrstva a frameworky

• Aqua/Cocoa: Obj-C/Swift frameworky pro GUI, filozofie sandboxovaných balíčků (.app) s Info.plist a Contents/MacOS.
• Metal: Nízkoúrovňový grafický/compute API; pro cross-platform lze využít MoltenVK (Vulkan→Metal).
• Automatizace: AppleScript, Shortcuts (Automator nástupce), Scripting Bridge, osascript pro CLI integraci.

Virtualizace a kontejnery

• Virtualization Framework: Nativní hypervizor pro macOS (ARM host → ARM guest), spravuje CPU/Memory/Devices; Apple Silicon nepodporuje běh x86 guestů nativně.
• Docker/containers: Na Apple Silicon běží ARM64 kontejnery; x86 obrazy vyžadují emulaci s výkonnostní penalizací. Síť a FS izolace využívá Network/Filesystem Extensions.

Kompatibilita POSIX a portace aplikací

• POSIX API: Vysoká kompatibilita, výjimky v GNU-specifických rozšířeních. Portace C/C++/Rust/Go projektů obvykle vyžaduje úpravu build skriptů a detekci platforem (__APPLE__ makra).
• Balíčky: Distribuce CLI nástrojů přes Homebrew formulae, grafické aplikace přes .dmg a .pkg, nebo notarized podepsané zipy.

Správa výkonu a energie

• Power management: pmset, App Nap, QoS třídy vláken, dispatch (Grand Central Dispatch) pro škálování na big.LITTLE jádrech.
• Úložiště: APFS snapshoty a komprese (decmpfs) šetří I/O; delší životnost SSD díky efektivnímu COW.

FSEvents, Spotlight a Time Machine

• FSEvents: Notifikace o změnách souborů na úrovni FS s nízkou režijností, preferované oproti aktivnímu polling.
• Spotlight: Indexace metadat a obsahového full-textu (MDQuery), integrace s aplikacemi a Finderem.
• Time Machine: Inkrementální zálohy přes snapshoty APFS; obnovy na úrovni souboru i systému.

Bezpečné nasazení a správa flotil

• MDM: Mobile Device Management profily (konfigurace FileVault, firewall, VPN, Gatekeeper politiky).
• Update kanály: Řízení OTA updatů, „rapid“ vs. „deferred“, testovací kaskády a rollback pomocí snapshotů.
• Hardening: Minimální práva, zásady k TCC, zakázání nepotřebných rozšíření, audit přístupů přes Unified Log a Endpoint Security framework.

Praktické tipy pro vývojáře a administrátory

• GNU vs. BSD nástroje: Instalujte coreutils (gsha256sum, greadlink) a používejte plně kvalifikovaná jména (prefix g), chcete-li spoléhat na GNU chování.
• Knihovny a linkování: Ověřte závislosti přes otool -L, práci s rpath pomocí install_name_tool.
• Signování: Skripty distribuujte jako archiv bez karantény; binárky podepisujte codesign a posílejte na notářství, minimalizujete problémy u koncových uživatelů.
• Automatizace buildů: xcodebuild/xcbuild, CI na macOS bězích (Xcode Cloud, GitHub Actions s macOS runnerem).

macOS jako Unixový desktop i server

macOS zůstává plnohodnotným Unixem s rozsáhlým grafickým ekosystémem. V produkci typicky slouží jako vývojová stanice, automatizační uzel nebo edge klient; pro čistě serverová nasazení je častější Linux/BSD. Díky sofistikované bezpečnosti (SIP, TCC), APFS a kvalitním nástrojům pro vývoj však nabízí kombinaci uživatelského komfortu a technické disciplíny, kterou je těžké jinde napodobit.

Závěr

macOS stojí na pevných unixových základech a současně posouvá paradigmy směrem k bezpečnému, podpisy řízenému software a integrovaným službám systému. Rozumět jádru XNU, APFS, launchd, bezpečnostním vrstvám a rozdílům proti GNU/Linuxu je klíčem k úspěšné portaci, správě i vývoji moderních aplikací na platformě Apple.