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國產作業系統二十年 “守夜人”

過去 20 多年,我們曾經因缺乏一定程度自主可控的作業系統而耿耿於懷。

這種局面在今天終於有一些改變了。

1 月 24 日,華為消費者業務軟體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,統信軟體宣佈完成 11 億元人民幣 A 輪融資,並與國內首批 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。統信軟體成立於 2019 年,由國內多家作業系統企業整合而來。

2020 年 8 月,銀河麒麟 V10 釋出,該套作業系統適配了國內主流 CPU 平臺,同時相容支援數萬款軟硬體生態。而這一版本的作業系統來自麒麟軟體。後者於 2019 年由中標軟體與天津麒麟合併後成立。

如今,國產化作業系統產業正努力從自身改變過去過於分散的狀態,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,一直難以形成的使用者群體與開發者生態。

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,本網發現:

  1. 符合使用者體驗,才能獲得市場支援,有了市場認可才有機會吸引到更多開發者入駐生態,這是一個正迴圈。比如在系統穩定、相容適配、整體效能等方面持續優化。

    針對使用者習慣的問題,國產作業系統普遍還是會延續使用者使用習慣的傳統 UI 設計,但在一些更為符合國內使用者使用習慣場景下,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 系統在程式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)間花費在作業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,目前國內作業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,國產作業系統的成長和生存空間跟高階晶片會有類似的挑戰。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體領域的突破。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. 中國作業系統受到打壓還有一個重要原因,在於專利問題。美國企業早年間建立的專利池,以及通過不斷併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體需要明確認清自身:不會短期就能硬超車。

    未來以 Linux 為代表的開源作業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,國產作業系統也在關注對開源社群的貢獻和國際地位。

如今,在桌面領域、伺服器領域、手機移動端、嵌入式領域,能夠找到基於 Linux、Android 的發行版、微軟 Windows、蘋果 macOS/iOS 等主流作業系統的廣泛深入應用。這種背景下,國產化作業系統的局面又該如何開啟?

第一棒的失利

無論是國家隊的麒麟軟體,還是最近才有的鴻蒙,它們對未來作業系統產業發展的影響力不可謂不深遠。但對於如今沉迷於社群團購的 60 後絕大多數父輩而言,作業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。

“作業系統跟我們有什麼關係?”

1999 年,以中科院院士倪光南、中科院軟體研究所副所長孫玉芳為首的中國軟體業可並不這麼認為,扶持國產作業系統,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 作業系統發行已經一年有餘,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 正在迅速擴充套件市場,呼籲政府及企業大力支援 Linux 在中國的發展,基於 Linux 發展自主作業系統,建立中國自主、完整的軟體產業體系。”

這一年,國產作業系統紅旗 Linux 正式釋出。

2000 年,國家 863 專案正式將 “國產伺服器作業系統核心”列入攻關專案。

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

2002 年,紅旗宣佈與永中合作,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,樑寧曾在《一段關於國產晶片和作業系統的往事》中提及了當時的一個 “要命的問題”——使用者體驗很差。

據瞭解,永中 office、金山 WPS 等基於 Linux 開發,與微軟的文件格式存在相容性問題。儘管後來俞慈聲帶頭啟動 “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件格式,以實現讀寫和儲存的完美相容,但效果並不理想……

其實,中國在計算機作業系統方面的研究並不算晚。早在 1969 年 12 月,北京大學就開始牽頭攻堅 “150 機”,主要應用於石油勘探資料計算。1989 年,COSIX 系統專案啟動,希望對抗 UNIX 系統。不過由於當時國內硬體落後,系統研發跟不上硬體更新,無法相容最先進的電子裝置,國內系統長期原地踏步。

回看這段歷史,國產作業系統起步的早期,其實面臨著諸多內憂外患。一個最核心的問題是,研發層面,政府主導專案過於急功近利,且研發人員往往將作業系統研發作為一種科研專案來看待與理解。

而外則是,中美關係局勢下,美國政府對本國企業出於保護性目的的施壓。這裡不得不提一下微軟。

微軟一頓操作猛如虎

儘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裡的 Windows 盜版產品。那個時候,就算電腦中預裝了國產作業系統,使用者購買後回家第一件事就是解除安裝,甚至零售商還會直接安裝盜版 Windows 系統進行出售。

注:據京華時報 2007 年報道,售賣盜版 Vista 的攤點

一方面,國產作業系統應用生態方面的貧乏,也迫使消費者主動選擇 Windows,例如,像國民軟體 QQ 直到 2008 年才有基於 Linux 開發的版本。但另一方面,Windows 的正版銷售價格並不低,據當時的情況,一款正版 Windows95 的建議零售價在 209 美元(摺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,微軟幹了一件事: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,微軟獲得了搶佔中國 PC 市場的先發優勢。

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

“中國人不會為軟體付錢,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。”

於是在 2006 年就發生了上述微軟打擊盜版的一系列騷操作。同年 Windows 藉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,洪磊因涉嫌侵犯智慧財產權被抓後,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、聯想合計向微軟採購近 17 億美元的正版作業系統大單。

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,盜版加速了微軟佔據市場的程序,但 Windows 作業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,在全球範圍內打下堅實的客戶使用基礎。上萬的軟體開發廠商,都是基於 Wintel 的計算生態開發軟體和測試程式。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。雖然後來的 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。一款作業系統被使用者的認可,效能是一方面,但生態能力是被普通使用者關注的主要方面。

關於這段歷史,麒麟軟體副總經理李震寧告訴本網,

“使用者對作業系統的選擇一直傾向於一致性,只有共同生態的作業系統及軟體體系,才能最大化的實現計算方便性、通訊實時性、儲存有效性。

在我國作業系統發展早期,正是國外作業系統大範圍佔領市場的時期,當時的國產作業系統企業還在成立初期。另外,計算機作為舶來品,從硬體到軟體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,宣佈團隊解散,我們清醒地看到,國產作業系統第一棒在微軟具備壓倒性優勢的背景下,宣佈了它的終結。

夾縫中求生存

不過,國產軟體的種子還是被保留了下來。儘管可以說在夾縫中求得生存,但在這有限的市場空間裡,經過近十多年發展,銀河麒麟、中標麒麟、藍點 BluePoint、普華基礎軟體、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,包括面向伺服器和桌面端的銀河麒麟作業系統,在信創市場佔有率方面,在國內市場的綜合佔有率超過 70%;而統信軟體,Deepin 定位為社群版本,面向開發者,由志願者進行維護;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,國產作業系統普遍也基於 Linux 核心進行研發。例如,銀河麒麟、深度吸收了 Ubuntu 技術開發了桌面以及終端作業系統(Ubuntu 源自 Debian,Debian 也是 Linux 的一個發行版),紅旗、中科方德基於 CentOS 開發了伺服器社群版。

統信軟體副總經理張木樑告訴本網:

“能看到目前國產化在不同產品型別裡有不同的標準。在作業系統領域,其最大問題在於國產化率與其所在的生態會有比較大的衝突。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。這也是為什麼國產化作業系統會選擇 Linux 作為基礎的一個重要原因。基於 Linux,要保證自主可控,就意味著能拿到作業系統的原始碼,對這個作業系統具備可控的能力和條件。”

值得一提的是,很多晶片廠商也都會公佈自己的作業系統版本。而華為鯤鵬則基於 Linux 開發了尤拉伺服器作業系統,並在 2019 年開源,更名為 openEuler。不同於作業系統廠商,晶片廠商開發作業系統的本質目的還是為了驗證、優化自身晶片效能。可以說,硬體創新其實也需要藉助軟體生態的發展,軟體生態的構建難度並不低於軟體設計的難度。

上海兆芯積體電路高階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,晶片和作業系統二者必須統籌兼顧才能實現。從作業系統的發展歷史來看,不管是 Intel+Windows、Android+ARM,還是蘋果 A 系列晶片 + 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使用者。”

openEuler 社群理事長江大勇指出,openEuler 的策略是兩個版本並行:長生命週期版本,作為穩定版本,每兩年釋出一次,維護效能、可靠性和相容性;創新版本,每半年釋出一次,整合 openEuler 以及其他社群最新技術進展。

目前來看,openEuler 是伺服器作業系統社群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。

華為表示不會尤拉商業版這一舉動,加之後來 CentOS 8 停止維護問題的加劇,也讓麒麟軟體、普華、深度等企業開始與 openEuler 社群合作,研發伺服器作業系統。

資料統計機構 Netmarketshare 桌面作業系統市場份額報告,2019 年 10 月至 2020 年 10 月

值得關注的是,通用型作業系統仍面臨嚴峻的挑戰。首先 Windows 桌面作業系統經過幾十年的迭代,本身已經具備極為豐富的軟硬體生態,這極大地提高了自身作業系統的易用性;其次,大多數人都已經習慣於 Windows 系統的介面表現形式和它的互動方式;此外,巨大的市場佔有率使其具備規模化的明顯優勢。

這是短期內,國內企業很難達到的一個高度。

面向未來的作業系統

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,作業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、定製化的作業系統。

面向物聯網時代的作業系統,其實不得不提及手機作業系統的演進趨勢。

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

資料統計機構 Netmarketshare 移動端作業系統市場份額報告,2019 年 10 月至 2020 年 10 月

不過,從目前的市場格局來看,Android 和 iOS 幾乎佔據了市場主流。而移動時代 Android 基於 Linux 核心開發並開源出來,僅上市兩年就已經超越稱霸十年的 Symbian 系統。

很多國產手機作業系統則基於開源的 Android 進行開發,包括早期中國移動與 Google 開發的 OMS(OMS 基於 Linux 核心、採用 Android 原始碼進行開發)、魅族 Flyme OS、錘子 Smartisan OS,以及後來的小米 MIUI。

2011 年,在王堅的堅持下,阿里雲選擇開發移動作業系統(基於 Linux 巨集核心),並在隨後成為阿里巴巴集團戰略級產品,並宣稱將向其投入 2 億美元。2018 年,與斑馬重組後,AliOS 實際定位也改成了下一代網際網路汽車的標準。從阿里雲 OS 到 YunOS,再到 AliOS 的一系列產品更名與定位變遷中,能夠看到在移動作業系統市場開闢疆土同樣存在不小難度。

華為早期還曾開發過路由器和資料通訊交換機作業系統 VRP、雲端計算作業系統 Fusion Sphere。而它還有一款頗受關注的物聯網嵌入式作業系統 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 架構裡清晰地展示出包括 Linux、鴻蒙和 LiteOS 三者在內的核心,LiteOS 已經完整融入鴻蒙體系內。

2020 年 9 月,華為鴻蒙 HarmonyOS 2.0 的公佈,已經搭載在華為智慧屏、可穿戴裝置、智慧家居等終端裝置。相較於 Android 基於 Linux 巨集核心的開發方式,HarmonyOS 基於 Linux 微核心開發,開發難度更高,對各種裝置的相容性更強,是一款更加面向全場景的分散式作業系統。(注:有關巨集核心、微核心、混合核心的釋義,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,也是基於同樣定位的物聯網嵌入式作業系統。2020 年 9 月,熊譜翔宣佈了 RT-Thread Smart 微核心作業系統的正式開源。

對此,李震寧表示,

“國際電聯無線電通訊組定義了未來 5G 的三大類應用場景,分別是:增強型移動網際網路業務、海量連線的物聯網業務、超高可靠性與超低時延業務。這些多樣性的業務需求,都離不開作業系統的支援。

5G 擴充套件了行動通訊的邊界,進一步使能物聯網,作業系統要滿足對嵌入式硬體、VR/AR 新業務的支撐和資源調配,通過對數百萬級連線終端的識別及資訊讀取,再通過網路將這些資訊傳輸和共享。雖然從架構體系上來看,仍然是傳統作業系統的能力範疇,但嵌入式作業系統的連線能力和強健性較傳統嵌入式 OS 會有較大提升。”

從目前來看,嵌入式作業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,人工智慧、物聯網、大資料等前沿技術正持續推動底層晶片走向多樣算力,上層應用持續場景化創新,作業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,硬體和技術架構的變化必然推動作業系統的演變,未來的作業系統發展將朝著雲和端兩個方向發生急劇變化。

“在雲層面,作業系統要支撐越來越多的資料中心和雲中心,能夠更強健地支援高併發和多使用者。

另一方面,為了適應物聯網或移動裝置特定的應用領域,包括在特定的家用裝置,如智慧電視或冰箱等,未來作業系統必然逐漸向定製功能和小型化發展。此外,隨著奈米技術的發展,在一些微型裝置中需要專門設計一些微型作業系統。

作業系統也將更加便攜,隨著虛擬化技術的發展,目前的作業系統已經可以像檔案一樣隨身攜帶,並在不同的計算機上執行。”

這種快速變化或許也是國產作業系統的機遇。儘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,但這並不妨礙國內品牌,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,統信軟體總經理劉聞歡還給出了一個數據——5%。

據他的觀察,作業系統市場佔有率上看,macOS 在開始超過 5% 後,開始進入一個快速增長的過程。

“這個臨界點上,當時很多應用軟體廠商將常用軟體遷移到了 macOS 上。可能中國作業系統的市場佔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,當國產作業系統能夠在中國市場擁有 2000 萬以上使用者規模的體量時,國產軟體生態可能會有一個的質的飛躍。”

如今,國產作業系統研發正面臨前所未有的視窗期。