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国产操作系统二十年“守夜人”

人气: 发表时间:2021-02-06 10:23

过去 20 多年,我们曾经因缺乏一定程度自主可控的操作系统而耿耿于怀。

  这种局面在今天终于有一些改变了。

  1 月 24 日,华为消费者业务软件部总裁王成录介绍了鸿蒙 OS(HarmonyOS)的最新进展,预计今年将在华为手机上正式搭载鸿蒙 OS。在此之前,华为还已经推出了鸿蒙 OS 2.0 手机 beta 版。

  再往前推一个月,统信软件宣布完成 11 亿元人民币A轮融资,并与国内首批 30 家代表共同成立了同心生态联盟,以进一步加强上下游的合作。统信软件成立于 2019 年,由国内多家操作系统企业整合而来。

  2020 年 8 月,银河麒麟 V10 发布,该套操作系统适配了国内主流 CPU 平台,同时兼容支持数万款软硬件生态。而这一版本的操作系统来自麒麟软件。后者于 2019 年由中标软件与天津麒麟合并后成立。

  如今,国产化操作系统产业正努力从自身改变过去过于分散的状态,开始通过力量整合以谋求新的市场机遇。

  而这个机遇恰恰是过去以来,一直难以形成的用户群体与开发者生态。

  想要解决这点,在此之前有很多科研专家和领域从业者都已经从不同角度给出答案。

  总结一些核心要点,雷锋网发现:

  1、符合用户体验,才能获得市场支持,有了市场认可才有机会吸引到更多开发者入驻生态,这是一个正循环。比如在系统稳定、兼容适配、整体性能等方面持续优化。

  针对用户习惯的问题,国产操作系统普遍还是会延续用户使用习惯的传统 UI 设计,但在一些更为符合国内用户使用习惯场景下,是可以进行强化设计的。

  2、持续高研发投入。可以将 Linux 与微软 Windows、苹果 macOS 系统在代码量和研发成本方面进行对比。例如,微软在过去近 20 年(从 2002 年至 2018 年期间)间花费在操作系统研发及生态构建上的费用合计已近超过了 1669 亿美元。但从人才角度,目前国内操作系统方面的人才和能力十分匮乏,因而国内在研发投入上的策略,其实决定了未来长期会看到的一种成效。

  3、在外部环境下,国产操作系统的成长和生存空间跟高端芯片会有类似的挑战。也就是说,同样会遭遇美国政府的打压,以抑制中国在基础软件领域的突破。而像微软黑屏、Windows 系统停更等事件的发生,已经敲响了警钟。这跟中国的国际地位和影响力无疑是直接挂钩的。

  4、中国操作系统受到打压还有一个重要原因,在于专利问题。美国企业早年间建立的专利池,以及通过不断并购和持续研发的方式,能够维护自身的垄断地位。这种先发优势导致了国产软件需要明确认清自身:不会短期就能硬超车。

  未来以 Linux 为代表的开源操作系统将持续迎来发展,开源文化也将越来越得到社会的认可,国产操作系统也在关注对开源社区的贡献和国际地位。

  如今,在桌面领域、服务器领域、手机移动端、嵌入式领域,能够找到基于 Linux、Android 的发行版、微软 Windows、苹果 macOS/iOS 等主流操作系统的广泛深入应用。这种背景下,国产化操作系统的局面又该如何打开?

  第一棒的失利

  无论是国家队的麒麟软件,还是最近才有的鸿蒙,它们对未来操作系统产业发展的影响力不可谓不深远。但对于如今沉迷于社区团购的 60 后绝大多数父辈而言,操作系统一直没有得到他们的普遍关注。即便放在过去,这也是极少数人才会关注的话题。

  “操作系统跟我们有什么关系?”

  1999 年,以中科院院士倪光南、中科院软件研究所副所长孙玉芳为首的中国软件业可并不这么认为,扶持国产操作系统,绕开 X86+Windows 阵营,是当时的重要“科研”议题。

  而此时,微软的拳头产品之一 Windows98 操作系统发行已经一年有余,在全球 PC 机市场中所向披靡。其中这个市场也包括中国市场。

  发表在人民日报的《Wintel 面临挑战》中,倪光南指出,“Linux 正在迅速扩展市场,呼吁政府及企业大力支持 Linux 在中国的发展,基于 Linux 发展自主操作系统,建立中国自主、完整的软件产业体系。”

  这一年,国产操作系统红旗 Linux 正式发布。

国产操作系统二十年“守夜人”

  2000 年,国家 863 项目正式将“国产服务器操作系统内核”列入攻关项目。

  2001 年,中国政府首轮正版化采购中,北京市科委主任俞慈声带头干了一件轰动的事情:将微软踢出局,选择了包括麒麟软件的前身之一中软 Linux、红旗 Linux、永中 Office、金山 WPS 等在内的国产化软件。

  2002 年,红旗宣布与永中合作,将红旗 Linux 和永中 Office 联合销售。

  但辉煌时刻尚未持续多久,便迎来了第一轮重大失利。

  倪光南的助手,梁宁曾在《一段关于国产芯片和操作系统的往事》中提及了当时的一个“要命的问题”——用户体验很差。

  据了解,永中 office、金山 WPS 等基于 Linux 开发,与微软的文档格式存在兼容性问题。尽管后来俞慈声带头启动“启航工程”,召集中、日、韩三国技术人员,一起研究如何破解微软的文档格式,以实现读写和存储的完美兼容,但效果并不理想……

  其实,中国在计算机操作系统方面的研究并不算晚。早在 1969 年 12 月,北京大学就开始牵头攻坚“150 机”,主要应用于石油勘探数据计算。1989 年,COSIX 系统项目启动,希望对抗 UNIX 系统。不过由于当时国内硬件落后,系统研发跟不上硬件更新,无法兼容最先进的电子设备,国内系统长期原地踏步。

  回看这段历史,国产操作系统起步的早期,其实面临着诸多内忧外患。一个最核心的问题是,研发层面,政府主导项目过于急功近利,且研发人员往往将操作系统研发作为一种科研项目来看待与理解。

  而外则是,中美关系局势下,美国政府对本国企业出于保护性目的的施压。这里不得不提一下微软。

  微软一顿操作猛如虎

  尽管微软进入中国是在 1992 年,但它一纸诉状将 Windows 盗版商番茄花园告上法庭则是在 2006 年。

  在此期间,中国 PC 市场份额开始走向突飞猛进,同样日渐陡增的还有北京中关村里的 Windows 盗版产品。那个时候,就算电脑中预装了国产操作系统,用户购买后回家第一件事就是卸载,甚至零售商还会直接安装盗版 Windows 系统进行出售。

  一方面,国产操作系统应用生态方面的贫乏,也迫使消费者主动选择 Windows,例如,像国民软件 QQ 直到 2008 年才有基于 Linux 开发的版本。但另一方面,Windows 的正版销售价格并不低,据当时的情况,一款正版 Windows95 的建议零售价在 209 美元(折合人民币也在千元以上),而 Windows98 中文版发行之初,1998 元的售价仍是让国内的电脑发烧友们排长队购买。

  1994 年,微软干了一件事:与中国电子工业部签署了一份合作备忘录,双方达成共同开发 Windows95 中文版的意向。通过此次合作,微软获得了抢占中国 PC 市场的先发优势。

  1998 年 7 月 20 日,《财富》杂志刊登了股神巴菲特对比尔·盖茨的采访,当被问及微软的中国策略,盖茨的回答是:

  “中国人不会为软件付钱,不过总有一天他们会的。既然他们想要去偷,我们想让他们偷我们的。他们会因此上瘾,这样接下来的十年我们就会找出某种办法让他们付账。”

国产操作系统二十年“守夜人”

  于是在 2006 年就发生了上述微软打击盗版的一系列骚操作。同年 Windows 借着正版的名义还开始了它的黑屏策略。其最终影响的结果是,洪磊因涉嫌侵犯知识产权被抓后,雨林木风等公司开始纷纷转型,而中国本土四大 PC 厂商 TCL、同方、方正、联想合计向微软采购近 17 亿美元的正版操作系统大单。

  这一举动,也彻底让微软确定了在中国个人 PC 市场中的地位。

  总的来看,盗版加速了微软占据市场的进程,但 Windows 操作系统的普及在当时已很难阻挡了。

  自上个世纪 90 年代以来,Wintel 联盟充分利用市场化手段,在全球范围内打下坚实的客户使用基础。上万的软件开发厂商,都是基于 Wintel 的计算生态开发软件和测试程序。生态体系加强了 Wintel 体系市场优势的同时,也带动了相关生态体系的进一步丰富,从而形成了正向滚动的机制。虽然后来的 Linux 以开源模式打开了一个全新市场,但是微软所具备的先发优势,让其在生态环境上仍然高度领先。一款操作系统被用户的认可,性能是一方面,但生态能力是被普通用户关注的主要方面。

  关于这段历史,麒麟软件副总经理李震宁告诉雷锋网,

  “使用者对操作系统的选择一直倾向于一致性,只有共同生态的操作系统及软件体系,才能最大化的实现计算方便性、通信实时性、存储有效性。

  在我国操作系统发展早期,正是国外操作系统大范围占领市场的时期,当时的国产操作系统企业还在成立初期。另外,计算机作为舶来品,从硬件到软件在当时基本上都是国外产品,在我国缺‘芯’少‘魂’的时代,国内厂商在生态能力和研发实力等都无法与其抗衡的。”

  直到 2011 年,永中科技宣告破产,2013 年,中科红旗贴出清算公告,宣布团队解散,我们清醒地看到,国产操作系统第一棒在微软具备压倒性优势的背景下,宣布了它的终结。

  夹缝中求生存

  不过,国产软件的种子还是被保留了下来。尽管可以说在夹缝中求得生存,但在这有限的市场空间里,经过近十多年发展,银河麒麟、中标麒麟、蓝点 BluePoint、普华基础软件、优麒麟、深度科技 Deepin 等产品经过不断自我迭代和相互竞争,形成了如今的格局。

  从发展路径上讲,麒麟系,包括面向服务器和桌面端的银河麒麟操作系统,在信创市场占有率方面,在国内市场的综合占有率超过 70%;而统信软件,Deepin 定位为社区版本,面向开发者,由志愿者进行维护;而 UOS 则定位商业版本,面向生产环境,更为稳定和成熟。

  现如今,国产操作系统普遍也基于 Linux 内核进行研发。例如,银河麒麟、深度吸收了 Ubuntu 技术开发了桌面以及终端操作系统(Ubuntu 源自 Debian,Debian 也是 Linux 的一个发行版),红旗、中科方德基于 CentOS 开发了服务器社区版。

  统信软件副总经理张木梁告诉雷锋网:

  “能看到目前国产化在不同产品类型里有不同的标准。在操作系统领域,其最大问题在于国产化率与其所在的生态会有比较大的冲突。如果特别强调高国产化率,则代表基础生态能力非常薄,因此需要在二者之间寻找一个平衡点。这也是为什么国产化操作系统会选择 Linux 作为基础的一个重要原因。基于 Linux,要保证自主可控,就意味着能拿到操作系统的源代码,对这个操作系统具备可控的能力和条件。”

  值得一提的是,很多芯片厂商也都会公布自己的操作系统版本。而华为鲲鹏则基于 Linux 开发了欧拉服务器操作系统,并在 2019 年开源,更名为 openEuler。不同于操作系统厂商,芯片厂商开发操作系统的本质目的还是为了验证、优化自身芯片性能。可以说,硬件创新其实也需要借助软件生态的发展,软件生态的构建难度并不低于软件设计的难度。

  上海兆芯集成电路高级产品经理张伟在最近的圆桌中提到:

  “计算机如果想要良好地运转,芯片和操作系统二者必须统筹兼顾才能实现。从操作系统的发展历史来看,不管是 Intel+Windows、Android+ARM,还是苹果A系列芯片 +iOS,都是软硬结合在一起,发挥各自优势,以把更好的体验带给用户。”

  openEuler 社区理事长江大勇指出,openEuler 的策略是两个版本并行:长生命周期版本,作为稳定版本,每两年发布一次,维护性能、可靠性和兼容性;创新版本,每半年发布一次,集成 openEuler 以及其他社区最新技术进展。

  目前来看,openEuler 是服务器操作系统社区版中相对出色的一款,openEuler 的定义实际上也是希望能够最大限度发挥鲲鹏计算平台的能力。

  华为表示不会欧拉商业版这一举动,加之后来 CentOS 8 停止维护问题的加剧,也让麒麟软件、普华、深度等企业开始与 openEuler 社区合作,研发服务器操作系统。

  数据统计机构 Netmarketshare 桌面操作系统市场份额报告,2019 年 10 月至 2020 年 10 月

  值得关注的是,通用型操作系统仍面临严峻的挑战。首先 Windows 桌面操作系统经过几十年的迭代,本身已经具备极为丰富的软硬件生态,这极大地提高了自身操作系统的易用性;其次,大多数人都已经习惯于 Windows 系统的界面表现形式和它的交互方式;此外,巨大的市场占有率使其具备规模化的明显优势。

  这是短期内,国内企业很难达到的一个高度。

  面向未来的操作系统

  现如今,不少人将眼光投放在未来,认为在以物联网为核心的时代,操作系统有可能是中国发展的一个利基点。因为物联网是一个更加碎片化的场景,无论是 Windows、macOS,还是 Android、iOS,都无法满足各类不同场景的应用,会需要越来越多细分化、差异化、定制化的操作系统。

  面向物联网时代的操作系统,其实不得不提及手机操作系统的演进趋势。

  彼时,曾出现不少名留科技史的操作系统,如 Symbian、BlackBerry、Windows Phone、Tizen,每家似乎都能有机会站在不远的起跑线上。

  数据统计机构 Netmarketshare 移动端操作系统市场份额报告,2019 年 10 月至 2020 年 10 月

  不过,从目前的市场格局来看,Android 和 iOS 几乎占据了市场主流。而移动时代 Android 基于 Linux 内核开发并开源出来,仅上市两年就已经超越称霸十年的 Symbian 系统。

  很多国产手机操作系统则基于开源的 Android 进行开发,包括早期中国移动与 Google 开发的 OMS(OMS 基于 Linux 内核、采用 Android 源代码进行开发)、魅族 Flyme OS、锤子 Smartisan OS,以及后来的小米 MIUI。

  2011 年,在王坚的坚持下,阿里云选择开发移动操作系统(基于 Linux 宏内核),并在随后成为阿里巴巴集团战略级产品,并宣称将向其投入 2 亿美元。2018 年,与斑马重组后,AliOS 实际定位也改成了下一代互联网汽车的标准。从阿里云 OS 到 YunOS,再到 AliOS 的一系列产品更名与定位变迁中,能够看到在移动操作系统市场开辟疆土同样存在不小难度。

  华为早期还曾开发过路由器和数据通信交换机操作系统 VRP、云计算操作系统 Fusion Sphere。而它还有一款颇受关注的物联网嵌入式操作系统 LiteOS。2015 年,LiteOS 开源,华为 WatchGT 就开始使用 LiteOS,到 2018 年搭载了 LiteOS 的 NB-IoT 产品出货量已经超过 2000 万。HDC 2019 大会上,鸿蒙 OS 架构里清晰地展示出包括 Linux、鸿蒙和 LiteOS 三者在内的内核,LiteOS 已经完整融入鸿蒙体系内。

  2020 年 9 月,华为鸿蒙 HarmonyOS 2.0 的公布,已经搭载在华为智慧屏、可穿戴设备、智能家居等终端设备。相较于 Android 基于 Linux 宏内核的开发方式,HarmonyOS 基于 Linux 微内核开发,开发难度更高,对各种设备的兼容性更强,是一款更加面向全场景的分布式操作系统。(注:有关宏内核、微内核、混合内核的释义,可参考 https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%86%85%E6%A0%B8)

  同样,RT-Thread、指令集、SylixOS、AliOS Things 等等,也是基于同样定位的物联网嵌入式操作系统。2020 年 9 月,熊谱翔宣布了 RT-Thread Smart 微内核操作系统的正式开源。

  对此,李震宁表示,

  “国际电联无线电通信组定义了未来 5G 的三大类应用场景,分别是:增强型移动互联网业务、海量连接的物联网业务、超高可靠性与超低时延业务。这些多样性的业务需求 ,都离不开操作系统的支持。

  5G 扩展了移动通信的边界,进一步使能物联网,操作系统要满足对嵌入式硬件、VR/AR 新业务的支撑和资源调配,通过对数百万级连接终端的识别及信息读取,再通过网络将这些信息传输和共享。虽然从架构体系上来看,仍然是传统操作系统的能力范畴,但嵌入式操作系统的连接能力和强健性较传统嵌入式 OS 会有较大提升。”

  从目前来看,嵌入式操作系统经过几十年的发展,正迎来更为广泛的机遇。

  何时会有质的飞跃?

  如今,人工智能、物联网、大数据等前沿技术正持续推动底层芯片走向多样算力,上层应用持续场景化创新,操作系统则扮演了一个承上启下的关键角色。

  李震宁看到的趋势是,硬件和技术架构的变化必然推动操作系统的演变,未来的操作系统发展将朝着云和端两个方向发生急剧变化。

  “在云层面,操作系统要支撑越来越多的数据中心和云中心,能够更强健地支持高并发和多用户。

  另一方面,为了适应物联网或移动设备特定的应用领域,包括在特定的家用设备,如智能电视或冰箱等,未来操作系统必然逐渐向定制功能和小型化发展。此外,随着纳米技术的发展,在一些微型设备中需要专门设计一些微型操作系统。

  操作系统也将更加便携,随着虚拟化技术的发展,目前的操作系统已经可以像文件一样随身携带,并在不同的计算机上运行。”

  这种快速变化或许也是国产操作系统的机遇。尽管当前的市场空间非常薄弱,未来的生态中可能也只会剩下一两家,但这并不妨碍国内品牌,希望与国际品牌一较高下的信心。因为历史已经给出了答案。

  对话中,统信软件总经理刘闻欢还给出了一个数据——5%。

  据他的观察,操作系统市场占有率上看,macOS 在开始超过5% 后,开始进入一个快速增长的过程。

  “这个临界点上,当时很多应用软件厂商将常用软件迁移到了 macOS 上。可能中国操作系统的市场占有率也会有这样一个临界点,目前国内终端保有量是 4 亿台来看,5% 就是 2000 万台。也就是说,当国产操作系统能够在中国市场拥有 2000 万以上用户规模的体量时,国产软件生态可能会有一个的质的飞跃。”

  如今,国产操作系统研发正面临前所未有的窗口期。
      来自: 雷锋网

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