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國產操作系統二十年“守夜人”

人氣: 發表時間:2021-02-06 10:23

過去 20 多年,我們曾經因缺乏一定程度自主可控的操作系統而耿耿于懷。

  這種局面在今天終于有一些改變了。

  1 月 24 日,華為消費者業務軟件部總裁王成錄介紹了鴻蒙 OS(HarmonyOS)的最新進展,預計今年將在華為手機上正式搭載鴻蒙 OS。在此之前,華為還已經推出了鴻蒙 OS 2.0 手機 beta 版。

  再往前推一個月,統信軟件宣布完成 11 億元人民幣A輪融資,并與國內首批 30 家代表共同成立了同心生態聯盟,以進一步加強上下游的合作。統信軟件成立于 2019 年,由國內多家操作系統企業整合而來。

  2020 年 8 月,銀河麒麟 V10 發布,該套操作系統適配了國內主流 CPU 平臺,同時兼容支持數萬款軟硬件生態。而這一版本的操作系統來自麒麟軟件。后者于 2019 年由中標軟件與天津麒麟合并后成立。

  如今,國產化操作系統產業正努力從自身改變過去過于分散的狀態,開始通過力量整合以謀求新的市場機遇。

  而這個機遇恰恰是過去以來,一直難以形成的用戶群體與開發者生態。

  想要解決這點,在此之前有很多科研專家和領域從業者都已經從不同角度給出答案。

  總結一些核心要點,雷鋒網發現:

  1、符合用戶體驗,才能獲得市場支持,有了市場認可才有機會吸引到更多開發者入駐生態,這是一個正循環。比如在系統穩定、兼容適配、整體性能等方面持續優化。

  針對用戶習慣的問題,國產操作系統普遍還是會延續用戶使用習慣的傳統 UI 設計,但在一些更為符合國內用戶使用習慣場景下,是可以進行強化設計的。

  2、持續高研發投入。可以將 Linux 與微軟 Windows、蘋果 macOS 系統在代碼量和研發成本方面進行對比。例如,微軟在過去近 20 年(從 2002 年至 2018 年期間)間花費在操作系統研發及生態構建上的費用合計已近超過了 1669 億美元。但從人才角度,目前國內操作系統方面的人才和能力十分匱乏,因而國內在研發投入上的策略,其實決定了未來長期會看到的一種成效。

  3、在外部環境下,國產操作系統的成長和生存空間跟高端芯片會有類似的挑戰。也就是說,同樣會遭遇美國政府的打壓,以抑制中國在基礎軟件領域的突破。而像微軟黑屏、Windows 系統停更等事件的發生,已經敲響了警鐘。這跟中國的國際地位和影響力無疑是直接掛鉤的。

  4、中國操作系統受到打壓還有一個重要原因,在于專利問題。美國企業早年間建立的專利池,以及通過不斷并購和持續研發的方式,能夠維護自身的壟斷地位。這種先發優勢導致了國產軟件需要明確認清自身:不會短期就能硬超車。

  未來以 Linux 為代表的開源操作系統將持續迎來發展,開源文化也將越來越得到社會的認可,國產操作系統也在關注對開源社區的貢獻和國際地位。

  如今,在桌面領域、服務器領域、手機移動端、嵌入式領域,能夠找到基于 Linux、Android 的發行版、微軟 Windows、蘋果 macOS/iOS 等主流操作系統的廣泛深入應用。這種背景下,國產化操作系統的局面又該如何打開?

  第一棒的失利

  無論是國家隊的麒麟軟件,還是最近才有的鴻蒙,它們對未來操作系統產業發展的影響力不可謂不深遠。但對于如今沉迷于社區團購的 60 后絕大多數父輩而言,操作系統一直沒有得到他們的普遍關注。即便放在過去,這也是極少數人才會關注的話題。

  “操作系統跟我們有什么關系?”

  1999 年,以中科院院士倪光南、中科院軟件研究所副所長孫玉芳為首的中國軟件業可并不這么認為,扶持國產操作系統,繞開 X86+Windows 陣營,是當時的重要“科研”議題。

  而此時,微軟的拳頭產品之一 Windows98 操作系統發行已經一年有余,在全球 PC 機市場中所向披靡。其中這個市場也包括中國市場。

  發表在人民日報的《Wintel 面臨挑戰》中,倪光南指出,“Linux 正在迅速擴展市場,呼吁政府及企業大力支持 Linux 在中國的發展,基于 Linux 發展自主操作系統,建立中國自主、完整的軟件產業體系。”

  這一年,國產操作系統紅旗 Linux 正式發布。

國產操作系統二十年“守夜人”

  2000 年,國家 863 項目正式將“國產服務器操作系統內核”列入攻關項目。

  2001 年,中國政府首輪正版化采購中,北京市科委主任俞慈聲帶頭干了一件轟動的事情:將微軟踢出局,選擇了包括麒麟軟件的前身之一中軟 Linux、紅旗 Linux、永中 Office、金山 WPS 等在內的國產化軟件。

  2002 年,紅旗宣布與永中合作,將紅旗 Linux 和永中 Office 聯合銷售。

  但輝煌時刻尚未持續多久,便迎來了第一輪重大失利。

  倪光南的助手,梁寧曾在《一段關于國產芯片和操作系統的往事》中提及了當時的一個“要命的問題”——用戶體驗很差。

  據了解,永中 office、金山 WPS 等基于 Linux 開發,與微軟的文檔格式存在兼容性問題。盡管后來俞慈聲帶頭啟動“啟航工程”,召集中、日、韓三國技術人員,一起研究如何破解微軟的文檔格式,以實現讀寫和存儲的完美兼容,但效果并不理想……

  其實,中國在計算機操作系統方面的研究并不算晚。早在 1969 年 12 月,北京大學就開始牽頭攻堅“150 機”,主要應用于石油勘探數據計算。1989 年,COSIX 系統項目啟動,希望對抗 UNIX 系統。不過由于當時國內硬件落后,系統研發跟不上硬件更新,無法兼容最先進的電子設備,國內系統長期原地踏步。

  回看這段歷史,國產操作系統起步的早期,其實面臨著諸多內憂外患。一個最核心的問題是,研發層面,政府主導項目過于急功近利,且研發人員往往將操作系統研發作為一種科研項目來看待與理解。

  而外則是,中美關系局勢下,美國政府對本國企業出于保護性目的的施壓。這里不得不提一下微軟。

  微軟一頓操作猛如虎

  盡管微軟進入中國是在 1992 年,但它一紙訴狀將 Windows 盜版商番茄花園告上法庭則是在 2006 年。

  在此期間,中國 PC 市場份額開始走向突飛猛進,同樣日漸陡增的還有北京中關村里的 Windows 盜版產品。那個時候,就算電腦中預裝了國產操作系統,用戶購買后回家第一件事就是卸載,甚至零售商還會直接安裝盜版 Windows 系統進行出售。

  一方面,國產操作系統應用生態方面的貧乏,也迫使消費者主動選擇 Windows,例如,像國民軟件 QQ 直到 2008 年才有基于 Linux 開發的版本。但另一方面,Windows 的正版銷售價格并不低,據當時的情況,一款正版 Windows95 的建議零售價在 209 美元(折合人民幣也在千元以上),而 Windows98 中文版發行之初,1998 元的售價仍是讓國內的電腦發燒友們排長隊購買。

  1994 年,微軟干了一件事:與中國電子工業部簽署了一份合作備忘錄,雙方達成共同開發 Windows95 中文版的意向。通過此次合作,微軟獲得了搶占中國 PC 市場的先發優勢。

  1998 年 7 月 20 日,《財富》雜志刊登了股神巴菲特對比爾·蓋茨的采訪,當被問及微軟的中國策略,蓋茨的回答是:

  “中國人不會為軟件付錢,不過總有一天他們會的。既然他們想要去偷,我們想讓他們偷我們的。他們會因此上癮,這樣接下來的十年我們就會找出某種辦法讓他們付賬。”

國產操作系統二十年“守夜人”

  于是在 2006 年就發生了上述微軟打擊盜版的一系列騷操作。同年 Windows 借著正版的名義還開始了它的黑屏策略。其最終影響的結果是,洪磊因涉嫌侵犯知識產權被抓后,雨林木風等公司開始紛紛轉型,而中國本土四大 PC 廠商 TCL、同方、方正、聯想合計向微軟采購近 17 億美元的正版操作系統大單。

  這一舉動,也徹底讓微軟確定了在中國個人 PC 市場中的地位。

  總的來看,盜版加速了微軟占據市場的進程,但 Windows 操作系統的普及在當時已很難阻擋了。

  自上個世紀 90 年代以來,Wintel 聯盟充分利用市場化手段,在全球范圍內打下堅實的客戶使用基礎。上萬的軟件開發廠商,都是基于 Wintel 的計算生態開發軟件和測試程序。生態體系加強了 Wintel 體系市場優勢的同時,也帶動了相關生態體系的進一步豐富,從而形成了正向滾動的機制。雖然后來的 Linux 以開源模式打開了一個全新市場,但是微軟所具備的先發優勢,讓其在生態環境上仍然高度領先。一款操作系統被用戶的認可,性能是一方面,但生態能力是被普通用戶關注的主要方面。

  關于這段歷史,麒麟軟件副總經理李震寧告訴雷鋒網,

  “使用者對操作系統的選擇一直傾向于一致性,只有共同生態的操作系統及軟件體系,才能最大化的實現計算方便性、通信實時性、存儲有效性。

  在我國操作系統發展早期,正是國外操作系統大范圍占領市場的時期,當時的國產操作系統企業還在成立初期。另外,計算機作為舶來品,從硬件到軟件在當時基本上都是國外產品,在我國缺‘芯’少‘魂’的時代,國內廠商在生態能力和研發實力等都無法與其抗衡的。”

  直到 2011 年,永中科技宣告破產,2013 年,中科紅旗貼出清算公告,宣布團隊解散,我們清醒地看到,國產操作系統第一棒在微軟具備壓倒性優勢的背景下,宣布了它的終結。

  夾縫中求生存

  不過,國產軟件的種子還是被保留了下來。盡管可以說在夾縫中求得生存,但在這有限的市場空間里,經過近十多年發展,銀河麒麟、中標麒麟、藍點 BluePoint、普華基礎軟件、優麒麟、深度科技 Deepin 等產品經過不斷自我迭代和相互競爭,形成了如今的格局。

  從發展路徑上講,麒麟系,包括面向服務器和桌面端的銀河麒麟操作系統,在信創市場占有率方面,在國內市場的綜合占有率超過 70%;而統信軟件,Deepin 定位為社區版本,面向開發者,由志愿者進行維護;而 UOS 則定位商業版本,面向生產環境,更為穩定和成熟。

  現如今,國產操作系統普遍也基于 Linux 內核進行研發。例如,銀河麒麟、深度吸收了 Ubuntu 技術開發了桌面以及終端操作系統(Ubuntu 源自 Debian,Debian 也是 Linux 的一個發行版),紅旗、中科方德基于 CentOS 開發了服務器社區版。

  統信軟件副總經理張木梁告訴雷鋒網:

  “能看到目前國產化在不同產品類型里有不同的標準。在操作系統領域,其最大問題在于國產化率與其所在的生態會有比較大的沖突。如果特別強調高國產化率,則代表基礎生態能力非常薄,因此需要在二者之間尋找一個平衡點。這也是為什么國產化操作系統會選擇 Linux 作為基礎的一個重要原因?;?Linux,要保證自主可控,就意味著能拿到操作系統的源代碼,對這個操作系統具備可控的能力和條件。”

  值得一提的是,很多芯片廠商也都會公布自己的操作系統版本。而華為鯤鵬則基于 Linux 開發了歐拉服務器操作系統,并在 2019 年開源,更名為 openEuler。不同于操作系統廠商,芯片廠商開發操作系統的本質目的還是為了驗證、優化自身芯片性能??梢哉f,硬件創新其實也需要借助軟件生態的發展,軟件生態的構建難度并不低于軟件設計的難度。

  上海兆芯集成電路高級產品經理張偉在最近的圓桌中提到:

  “計算機如果想要良好地運轉,芯片和操作系統二者必須統籌兼顧才能實現。從操作系統的發展歷史來看,不管是 Intel+Windows、Android+ARM,還是蘋果A系列芯片 +iOS,都是軟硬結合在一起,發揮各自優勢,以把更好的體驗帶給用戶。”

  openEuler 社區理事長江大勇指出,openEuler 的策略是兩個版本并行:長生命周期版本,作為穩定版本,每兩年發布一次,維護性能、可靠性和兼容性;創新版本,每半年發布一次,集成 openEuler 以及其他社區最新技術進展。

  目前來看,openEuler 是服務器操作系統社區版中相對出色的一款,openEuler 的定義實際上也是希望能夠最大限度發揮鯤鵬計算平臺的能力。

  華為表示不會歐拉商業版這一舉動,加之后來 CentOS 8 停止維護問題的加劇,也讓麒麟軟件、普華、深度等企業開始與 openEuler 社區合作,研發服務器操作系統。

  數據統計機構 Netmarketshare 桌面操作系統市場份額報告,2019 年 10 月至 2020 年 10 月

  值得關注的是,通用型操作系統仍面臨嚴峻的挑戰。首先 Windows 桌面操作系統經過幾十年的迭代,本身已經具備極為豐富的軟硬件生態,這極大地提高了自身操作系統的易用性;其次,大多數人都已經習慣于 Windows 系統的界面表現形式和它的交互方式;此外,巨大的市場占有率使其具備規?;拿黠@優勢。

  這是短期內,國內企業很難達到的一個高度。

  面向未來的操作系統

  現如今,不少人將眼光投放在未來,認為在以物聯網為核心的時代,操作系統有可能是中國發展的一個利基點。因為物聯網是一個更加碎片化的場景,無論是 Windows、macOS,還是 Android、iOS,都無法滿足各類不同場景的應用,會需要越來越多細分化、差異化、定制化的操作系統。

  面向物聯網時代的操作系統,其實不得不提及手機操作系統的演進趨勢。

  彼時,曾出現不少名留科技史的操作系統,如 Symbian、BlackBerry、Windows Phone、Tizen,每家似乎都能有機會站在不遠的起跑線上。

  數據統計機構 Netmarketshare 移動端操作系統市場份額報告,2019 年 10 月至 2020 年 10 月

  不過,從目前的市場格局來看,Android 和 iOS 幾乎占據了市場主流。而移動時代 Android 基于 Linux 內核開發并開源出來,僅上市兩年就已經超越稱霸十年的 Symbian 系統。

  很多國產手機操作系統則基于開源的 Android 進行開發,包括早期中國移動與 Google 開發的 OMS(OMS 基于 Linux 內核、采用 Android 源代碼進行開發)、魅族 Flyme OS、錘子 Smartisan OS,以及后來的小米 MIUI。

  2011 年,在王堅的堅持下,阿里云選擇開發移動操作系統(基于 Linux 宏內核),并在隨后成為阿里巴巴集團戰略級產品,并宣稱將向其投入 2 億美元。2018 年,與斑馬重組后,AliOS 實際定位也改成了下一代互聯網汽車的標準。從阿里云 OS 到 YunOS,再到 AliOS 的一系列產品更名與定位變遷中,能夠看到在移動操作系統市場開辟疆土同樣存在不小難度。

  華為早期還曾開發過路由器和數據通信交換機操作系統 VRP、云計算操作系統 Fusion Sphere。而它還有一款頗受關注的物聯網嵌入式操作系統 LiteOS。2015 年,LiteOS 開源,華為 WatchGT 就開始使用 LiteOS,到 2018 年搭載了 LiteOS 的 NB-IoT 產品出貨量已經超過 2000 萬。HDC 2019 大會上,鴻蒙 OS 架構里清晰地展示出包括 Linux、鴻蒙和 LiteOS 三者在內的內核,LiteOS 已經完整融入鴻蒙體系內。

  2020 年 9 月,華為鴻蒙 HarmonyOS 2.0 的公布,已經搭載在華為智慧屏、可穿戴設備、智能家居等終端設備。相較于 Android 基于 Linux 宏內核的開發方式,HarmonyOS 基于 Linux 微內核開發,開發難度更高,對各種設備的兼容性更強,是一款更加面向全場景的分布式操作系統。(注:有關宏內核、微內核、混合內核的釋義,可參考 https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%86%85%E6%A0%B8)

  同樣,RT-Thread、指令集、SylixOS、AliOS Things 等等,也是基于同樣定位的物聯網嵌入式操作系統。2020 年 9 月,熊譜翔宣布了 RT-Thread Smart 微內核操作系統的正式開源。

  對此,李震寧表示,

  “國際電聯無線電通信組定義了未來 5G 的三大類應用場景,分別是:增強型移動互聯網業務、海量連接的物聯網業務、超高可靠性與超低時延業務。這些多樣性的業務需求 ,都離不開操作系統的支持。

  5G 擴展了移動通信的邊界,進一步使能物聯網,操作系統要滿足對嵌入式硬件、VR/AR 新業務的支撐和資源調配,通過對數百萬級連接終端的識別及信息讀取,再通過網絡將這些信息傳輸和共享。雖然從架構體系上來看,仍然是傳統操作系統的能力范疇,但嵌入式操作系統的連接能力和強健性較傳統嵌入式 OS 會有較大提升。”

  從目前來看,嵌入式操作系統經過幾十年的發展,正迎來更為廣泛的機遇。

  何時會有質的飛躍?

  如今,人工智能、物聯網、大數據等前沿技術正持續推動底層芯片走向多樣算力,上層應用持續場景化創新,操作系統則扮演了一個承上啟下的關鍵角色。

  李震寧看到的趨勢是,硬件和技術架構的變化必然推動操作系統的演變,未來的操作系統發展將朝著云和端兩個方向發生急劇變化。

  “在云層面,操作系統要支撐越來越多的數據中心和云中心,能夠更強健地支持高并發和多用戶。

  另一方面,為了適應物聯網或移動設備特定的應用領域,包括在特定的家用設備,如智能電視或冰箱等,未來操作系統必然逐漸向定制功能和小型化發展。此外,隨著納米技術的發展,在一些微型設備中需要專門設計一些微型操作系統。

  操作系統也將更加便攜,隨著虛擬化技術的發展,目前的操作系統已經可以像文件一樣隨身攜帶,并在不同的計算機上運行。”

  這種快速變化或許也是國產操作系統的機遇。盡管當前的市場空間非常薄弱,未來的生態中可能也只會剩下一兩家,但這并不妨礙國內品牌,希望與國際品牌一較高下的信心。因為歷史已經給出了答案。

  對話中,統信軟件總經理劉聞歡還給出了一個數據——5%。

  據他的觀察,操作系統市場占有率上看,macOS 在開始超過5% 后,開始進入一個快速增長的過程。

  “這個臨界點上,當時很多應用軟件廠商將常用軟件遷移到了 macOS 上??赡苤袊僮飨到y的市場占有率也會有這樣一個臨界點,目前國內終端保有量是 4 億臺來看,5% 就是 2000 萬臺。也就是說,當國產操作系統能夠在中國市場擁有 2000 萬以上用戶規模的體量時,國產軟件生態可能會有一個的質的飛躍。”

  如今,國產操作系統研發正面臨前所未有的窗口期。
      來自: 雷鋒網

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