我國操作系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)生態(tài)報(bào)告

賽迪智庫

我國操作系統(tǒng)經(jīng)過近20年的發(fā)展，特別是2008年“核高基”重大專項(xiàng)實(shí)施以來，在技術(shù)、產(chǎn)品、市場、應(yīng)用等方面取得了明顯進(jìn)展，一些產(chǎn)品已經(jīng)達(dá)到“可用、適用” 的水平，并在國防、電信、能源、電子政務(wù)、電子商務(wù)、互聯(lián)網(wǎng)、信息安全等領(lǐng)域得到較好應(yīng)用。但是，國產(chǎn)操作系統(tǒng)軟件和廠商與國際成熟軟件和巨頭之間仍然存在相當(dāng)大的差距，尚不能滿足經(jīng)濟(jì)和社會信息化的快速發(fā)展需求。特別是近期以云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)為代表的新一輪信息技術(shù)浪潮席卷而來，新興操作系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)，“窗口期”稍縱即逝。為此，我們必須更加清醒地認(rèn)識到國產(chǎn)基礎(chǔ)軟件的“重要性、必要性、緊迫性、艱巨性、復(fù)雜性和長期性”。在“十三五”乃至更長的一段時(shí)期內(nèi)，需要認(rèn)清操作系統(tǒng)發(fā)展的新內(nèi)涵、新趨勢，把握新機(jī)遇、新挑戰(zhàn)，制定新思路、新舉措，形成可持續(xù)發(fā)展的操作系統(tǒng)發(fā)展生態(tài)。

概念與發(fā)展意義

概念與內(nèi)涵

操作系統(tǒng)（Operating System，簡稱os）是承載各種信息設(shè)備和軟件應(yīng)用運(yùn)行的基礎(chǔ)平臺，是配置在計(jì)算機(jī)硬件上的第一層軟件。它是一組控制和管理計(jì)算機(jī)硬件和軟件資源，合理地對各類作業(yè)進(jìn)行調(diào)度以及方便用戶的程序集合。操作系統(tǒng)是用來對整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件和軟件資源進(jìn)行配置和管理，控制所有應(yīng)用程序運(yùn)行，提供人機(jī)交互的平臺，是計(jì)算機(jī)工作的靈魂，CPU、數(shù)據(jù)庫、辦公軟件、中間件、應(yīng)用軟件等需要與操作系統(tǒng)深度適配?，F(xiàn)如今，操作系統(tǒng)發(fā)展迅速，逐步進(jìn)入了社會生活的各個(gè)方面，涉及大型計(jì)算機(jī)、個(gè)人計(jì)算機(jī)、移動便攜設(shè)備、其他自動化設(shè)備等各個(gè)層次的應(yīng)用領(lǐng)域。

操作系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)生態(tài)非常復(fù)雜，需要以操作系統(tǒng)為核心，支撐軟件（數(shù)據(jù)庫、中間件）、硬件（芯片、其他硬件廠商）、終端（基于嵌入式系統(tǒng)）、應(yīng)用支持、教育和培訓(xùn)體系等各個(gè)方面的相互配合和支撐，形成可持續(xù)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。

自主操作系統(tǒng)不僅要擁有自主知識產(chǎn)權(quán)（一有），還應(yīng)具備“可知、可編、可重構(gòu)、可信、可用”等特征，需要利用開源成果，選擇開源技術(shù)路線實(shí)現(xiàn)核心技術(shù)創(chuàng)新突破。“一有” 是指要對最終的自主操作系統(tǒng)擁有自主知識產(chǎn)權(quán)，并處理好所使用的開源技術(shù)的知識產(chǎn)權(quán)問題。開源技術(shù)要受到GPL協(xié)議的約束，目前我國現(xiàn)有基于開源的操作系統(tǒng)尚未遇到知識產(chǎn)權(quán)方面的明顯糾紛，但這僅僅是因?yàn)檫@些系統(tǒng)尚無規(guī)模化應(yīng)用，一旦我自主操作系統(tǒng)形成氣候，必然會面臨這方面的挑戰(zhàn)，我們應(yīng)及早謀劃應(yīng)對?！翱芍笔侵笇陂_源技術(shù)的操作系統(tǒng)應(yīng)完全掌握其源代碼?！翱删帯?是指要做到操作系統(tǒng)的可編譯、可驗(yàn)證，不僅完全自主編寫代碼，還擁有配套的開發(fā)平臺、編譯工具等?！翱芍貥?gòu)”是指面向具體的應(yīng)用場景和安全需求，應(yīng)能對基于開源技術(shù)的操作系統(tǒng)代碼進(jìn)行重構(gòu)，形成定制化的新的體系結(jié)構(gòu)。“可信” 是指應(yīng)通過可信計(jì)算技術(shù)增強(qiáng)自主操作系統(tǒng)免疫性，防范自主操作系統(tǒng)中的漏洞影響系統(tǒng)安全性?！翱捎谩笔侵笐?yīng)做好應(yīng)用程序與操作系統(tǒng)的適配工作，確保原有應(yīng)用程序等自動遷移到自主操作系統(tǒng)平臺。

全球操作系統(tǒng)及產(chǎn)業(yè)生態(tài)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

發(fā)展現(xiàn)狀

從產(chǎn)業(yè)規(guī)模上看，全球OS市場規(guī)模保持穩(wěn)定，但其產(chǎn)業(yè)生態(tài)帶動作用持續(xù)增強(qiáng)。根據(jù)Gartner發(fā)布的數(shù)據(jù)，自2010年起，全球OS市場規(guī)模增速持續(xù)放緩，基本保持在320億美元左右。全球操作系統(tǒng)領(lǐng)軍企業(yè)微軟在操作系統(tǒng)領(lǐng)域的營收自2010年起呈現(xiàn)出逐步下滑態(tài)勢（2010年微軟操作系統(tǒng)全球市場份額為78.6%）。盡管市場規(guī)模增長乏力，但OS在信息技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的地位仍然較大。微軟持續(xù)加大在OS領(lǐng)域的研發(fā)，并積極布局發(fā)展移動終端、平板、虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備等新計(jì)算平臺上的操作系統(tǒng)。谷歌一方面不斷夯實(shí)其在智能手機(jī)OS領(lǐng)域的領(lǐng)先地位，另一方面積極拓展桌面、物聯(lián)網(wǎng)等操作系統(tǒng)市場。蘋果則一如既往加大對自身品牌操作系統(tǒng)的優(yōu)化，利用已經(jīng)建立的產(chǎn)業(yè)生態(tài)擴(kuò)大操作系統(tǒng)的市場地位。由此可見，操作系統(tǒng)在產(chǎn)業(yè)生態(tài)帶動中的價(jià)值依然突出，依舊保持著在產(chǎn)業(yè)競爭中的核心地位。

從產(chǎn)業(yè)格局上看，通用型OS已被國際巨頭占據(jù)先發(fā)優(yōu)勢，加快構(gòu)建壁壘。在桌面OS領(lǐng)域，微軟依舊占據(jù)著全球領(lǐng)先地位。根據(jù)Net Market Share的最新數(shù)據(jù)，截至2017年12月，全球桌面OS市場的絕大多數(shù)份額都被微軟Windows所占據(jù)，非Windows產(chǎn)品市場份額總和僅為11.12%。在移動終端OS領(lǐng)域，根據(jù)IDC數(shù)據(jù)，截至2017年第一季度，谷歌主導(dǎo)的安卓的全球市場份額已經(jīng)達(dá)到了85%，谷歌和蘋果兩家總市場份額達(dá)到99.7%，移動OS市場已經(jīng)呈現(xiàn)出“一大一小”的基本格局，相較于2010年，市場的集中度大幅提升。此外，微軟、谷歌等國際巨頭在OS領(lǐng)域的研發(fā)投入力度持續(xù)加大，通過不斷的推進(jìn)新產(chǎn)品的研發(fā)來確保自身在市場競爭中的優(yōu)勢地位，舊產(chǎn)品市場份額下降的同時(shí)新產(chǎn)品的市場份額會快速上升，從而使企業(yè)系列產(chǎn)品的市場份額總和保持穩(wěn)定，持續(xù)的技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)品更新構(gòu)建了較為厚實(shí)的市場競爭壁壘，市場新進(jìn)者基本無法撼動原有的市場格局。

從產(chǎn)業(yè)新領(lǐng)域布局上看，新興領(lǐng)域OS發(fā)展迅速，國內(nèi)外企業(yè)紛紛加快進(jìn)入。隨著信息技術(shù)的不斷創(chuàng)新演進(jìn)，新的計(jì)算平臺也不斷涌現(xiàn)，從而帶來了對新計(jì)算平臺OS的市場需求。全球主要科技企業(yè)都將新興領(lǐng)域的OS作為其布局新業(yè)務(wù)市場的重要抓手，積極研發(fā)新興OS，搶占未來市場競爭的制高點(diǎn)。為了迎合云計(jì)算所帶來的信息處理新架構(gòu)，IBM、谷歌、亞馬遜、百度、阿里巴巴等全球主要科技企業(yè)均研發(fā)了自身的云計(jì)算OS，谷歌、微軟、阿里巴巴還分別研發(fā)了基于云服務(wù)的終端型云操作系統(tǒng)。

谷歌為了延續(xù)其在移動終端操作系統(tǒng)中的領(lǐng)導(dǎo)地位，依托其強(qiáng)大的研發(fā)能力，在其他新興領(lǐng)域也加快了布局的步伐，2016年，谷歌發(fā)布了專門面向VR設(shè)備的Daydream操作系統(tǒng)，并且建立以Daydream為核心的VR產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系。在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，全球科技巨頭們都在積極布局，代表性的物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)有ARM mbed OS、谷歌的Android Things、微軟的Windows 10 IoT Core、華為的LiteOS等。此外，在車載OS、機(jī)器人OS、人工智能OS等領(lǐng)域，由于市場尚未形成壟斷格局，各大科技企業(yè)都在積極研發(fā)，搶占市場競爭制高點(diǎn)。

從創(chuàng)新模式上看，開源社區(qū)建設(shè)受到普遍重視，基于開源模式的產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)漸成氣候。開源模式一直以來都是OS領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新的重要途徑，微軟的Windows OS和蘋果的Mac OS其前身都是開源OS。當(dāng)前，在桌面操作系統(tǒng)領(lǐng)域，基于開源Linux的操作系統(tǒng)還占據(jù)了約3%的全球市場份額，在工控OS和服務(wù)器OS領(lǐng)域，這一比例更高。在全球Top 500的超級計(jì)算機(jī)上，有99%的計(jì)算機(jī)使用的是Linux操作系統(tǒng)，同時(shí)，在大型商業(yè)企業(yè)如谷歌、IBM、Facebook以及國家安全相關(guān)的服務(wù)器上，Linux操作系統(tǒng)也是主流選擇。此外，開源Linux也極大推動了新型操作系統(tǒng)的研發(fā)和應(yīng)用，例如谷歌的安卓OS就是以Linux為核心的，全球當(dāng)前主要的物理網(wǎng)操作系統(tǒng)也都選用了Linux內(nèi)核。除Linux之外，隨著信息技術(shù)的不斷創(chuàng)新演進(jìn)，特別是開源模式成為各類新興技術(shù)創(chuàng)新的主要方式，開源操作系統(tǒng)在整個(gè)操作系統(tǒng)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的地位日益突出，基于開源模式的產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)正在逐步形成。以物聯(lián)網(wǎng)OS為例，全球絕大多數(shù)的物聯(lián)網(wǎng)OS都采用的開源的開發(fā)模式。

發(fā)展趨勢

跨終端OS平臺將成為未來發(fā)展趨勢。當(dāng)前，隨著計(jì)算平臺的不斷豐富，跨終端OS成為諸多OS研發(fā)廠商進(jìn)行產(chǎn)品研發(fā)的重要方向。長期以來，微軟在桌面、服務(wù)器OS領(lǐng)域占據(jù)了較大的市場份額，但在移動終端OS領(lǐng)域受到了谷歌的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。為提升自身在移動終端OS領(lǐng)域的市場份額，微軟正在著力打造能夠跨PC和智能手機(jī)的新一代OS。從微軟產(chǎn)品研發(fā)路徑來看，Windows8和Windows 10都強(qiáng)調(diào)了其操作系統(tǒng)在智能終端上的可操作性和易用性。Windows 10為了擴(kuò)大其兼容范圍，提供了支持Web應(yīng)用、傳統(tǒng)桌面程序、安卓應(yīng)用和iOS應(yīng)用向Windows 10平臺的遷移等功能。此外，谷歌也在著力推動其主導(dǎo)操作系統(tǒng)的跨平臺使用，一方面，谷歌著力推動安卓適配平板電腦、VR設(shè)備、智能手表等新計(jì)算平臺，另一方面，谷歌積極探索將適用于PC端的Chrome OS推廣至移動智能終端。同時(shí)，谷歌還在秘密研發(fā)一種跨平臺的全能型操作系統(tǒng)Fuchsia。

應(yīng)用驅(qū)動成為OS演進(jìn)的重要動力。隨著信息技術(shù)的不斷演進(jìn)和信息系統(tǒng)在生產(chǎn)生活中的加速普及，人類對于信息系統(tǒng)的要求也在不斷提升，不僅要安全、可用，更要易用、友好。因此，作為連接底層硬件設(shè)備和上層應(yīng)用軟件的操作系統(tǒng)，其技術(shù)、功能、性能要求也在不斷提升。從微軟Windows操作系統(tǒng)發(fā)展歷程來看，早期的產(chǎn)品主要關(guān)注于產(chǎn)品的穩(wěn)定性和兼容性，而最新的Windows產(chǎn)品則更強(qiáng)調(diào)資源配置的有效性，操作的便捷性和界面的友好性，提供了大量的面向用戶操作的基本功能。

面對不同行業(yè)需求和應(yīng)用場景的專業(yè)化OS將不斷涌現(xiàn)。伴隨信息系統(tǒng)的專業(yè)化發(fā)展，OS的專業(yè)化發(fā)展水平也將不斷提升。在通用型操作系統(tǒng)領(lǐng)域，由于市場格局已經(jīng)基本穩(wěn)定，市場后來者很難獲得廣闊的發(fā)展空間。但在專業(yè)領(lǐng)域中，由于各行各業(yè)的業(yè)務(wù)重點(diǎn)不同、模式不同，對于OS的需求也不盡相同，專業(yè)化的OS發(fā)展前景較為廣闊。同時(shí)，伴隨開源技術(shù)的不斷發(fā)展，開源OS降低了OS定制研發(fā)的門檻，有力推動了專業(yè)化OS的發(fā)展。例如，在高性能計(jì)算領(lǐng)域，絕大多數(shù)計(jì)算機(jī)都使用了Linux為操作系統(tǒng)內(nèi)核。專業(yè)化OS也是我國操作系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要途徑，凝思科技在電力領(lǐng)域已經(jīng)占據(jù)較大的市場份額，深度科技則在金融ATM機(jī)操作系統(tǒng)方向取得了突破。

網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用模式下OS發(fā)展的方向有所轉(zhuǎn)變。歷史已經(jīng)表明，操作系統(tǒng)的創(chuàng)新演進(jìn)都是和底層硬件計(jì)算平臺的演化緊密相關(guān)的。網(wǎng)絡(luò)作為人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活中的重要部分，操作系統(tǒng)也日益依賴于網(wǎng)絡(luò)通信和資源共享，網(wǎng)絡(luò)在操作系統(tǒng)演進(jìn)中的作用和價(jià)值日益凸顯。正是由于移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，移動終端OS才登上了歷史舞臺，并經(jīng)過多年的市場競爭形成當(dāng)前以安卓為主的競爭格局。從信息系統(tǒng)計(jì)算平臺創(chuàng)新的方向來看，以互聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)、基于分布式架構(gòu)、能夠按需提供信息技術(shù)服務(wù)的云計(jì)算平臺將成為未來最為主流的計(jì)算平臺，因此，操作系統(tǒng)也正在向云計(jì)算范式的轉(zhuǎn)變，未來市場的競爭將以云計(jì)算為中心的操作系統(tǒng)生態(tài)為主。我國企業(yè)正在積極布局發(fā)展基于云的操作系統(tǒng)，典型代表如阿里巴巴研發(fā)的YunOS，其構(gòu)建了基于云計(jì)算的運(yùn)行環(huán)境和移動云應(yīng)用框架，具有強(qiáng)大的兼容性和可擴(kuò)展性，可用于智能手機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)汽車、互聯(lián)網(wǎng)電視、智能家居、智能可穿戴等多種計(jì)算平臺上。

我國操作系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展思路

產(chǎn)品體系初步建立

在國家高度重視和大力支持，尤其是“核高基”國家科技重大專項(xiàng)的支持下，我國操作系統(tǒng)發(fā)展取得積極成效。國產(chǎn)服務(wù)器/桌面操作系統(tǒng)完成了自主可控的相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)與技術(shù)升級，研發(fā)了中標(biāo)麒麟可信操作系統(tǒng)、中標(biāo)麒麟服務(wù)器操作系統(tǒng)、方德高可信服務(wù)器操作系統(tǒng)、紅旗Linux桌面操作系統(tǒng)等，中標(biāo)麒麟操作系統(tǒng)可支持龍芯、飛騰等5款主流架構(gòu)中央處理器，并得到VMware等主流平臺的認(rèn)證。移動智能終端操作系統(tǒng)領(lǐng)域，國內(nèi)典型的互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)（百度、阿里、網(wǎng)易等）、終端企業(yè)（華為、聯(lián)想、樂視等）、電信運(yùn)營商等根據(jù)自身技術(shù)特長和發(fā)展策略，研發(fā)了Yun OS 、MIUI、EUI、FreemeOS等移動智能終端操作系統(tǒng)，并根據(jù)企業(yè)定位和產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)積極開展了產(chǎn)業(yè)化布局。工控操作系統(tǒng)領(lǐng)域，嵌入式Linux系統(tǒng)及組態(tài)軟件近年來獲得了快速的發(fā)展，形成了包括紫金橋Realinfo、縱橫科技Hmibuilder、世紀(jì)星、三維力控、組態(tài)王KingView、MCGS、態(tài)神、uScada等在內(nèi)的一批國內(nèi)產(chǎn)品。

云操作系統(tǒng)領(lǐng)域，百度、阿里巴巴、騰訊等互聯(lián)網(wǎng)骨干企業(yè)的公共云服務(wù)平臺已經(jīng)具備了1000PB級數(shù)據(jù)處理能力，浪潮的云海云計(jì)算操作系統(tǒng)、華為的云操作系統(tǒng)FusionSphere、無錫江南計(jì)算所研制的vStar操作系統(tǒng)等私有云解決方案操作系統(tǒng)取得顯著進(jìn)展。