國產操作系統二十年「守夜人」

作者 | 楊麗

出品 | 雷鋒網產業組

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,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。統信軟件成立於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發佈,該套操作系統適配了國內主流CPU平台,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。後者於2019年由中標軟件與天津麒麟合併后成立。

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鈎的。

  4. 中國操作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,能夠找到基於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。但對於如今沉迷於社區團購的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麼關係?」

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並不這麼認為,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正在迅速擴展市場,呼籲政府及企業大力支持Linux在中國的發展,基於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正式發佈。

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《一段關於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等基於Linux開發,與微軟的文檔格式存在兼容性問題。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檔格式,以實現讀寫和存儲的完美兼容,但效果並不理想……

其實,中國在計算機操作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數據計算。1989年,COSIX系統項目啟動,希望對抗UNIX系統。不過由於當時國內硬件落後,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,政府主導項目過於急功近利,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。

註:據京華時報2007年報道,售賣盜版Vista的攤點

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。」

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、聯想合計向微軟採購近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,盜版加速了微軟佔據市場的進程,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,在全球範圍內打下堅實的客戶使用基礎。上萬的軟件開發廠商,都是基於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。

關於這段歷史,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於一致性,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範圍佔領市場的時期,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。儘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,在信創市場佔有率方面,在國內市場的綜合佔有率超過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,國產操作系統普遍也基於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、中科方德基於CentOS開發了服務器社區版。

統信軟件副總經理張木樑告訴雷鋒網:

「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,其最大問題在於國產化率與其所在的生態會有比較大的衝突。如果特彆強調高國產化率,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操作系統會選擇Linux作為基礎的一個重要原因。基於Linux,要保證自主可控,就意味着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。而華為鯤鵬則基於Linux開發了歐拉服務器操作系統,並在2019年開源,更名為openEuler。不同於操作系統廠商,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。可以說,硬件創新其實也需要藉助軟件生態的發展,軟件生態的構建難度並不低於軟件設計的難度。

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,每兩年發佈一次,維護性能、可靠性和兼容性;創新版本,每半年發佈一次,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台的能力。

華為表示不會歐拉商業版這一舉動,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於Windows系統的界面表現形式和它的交互方式;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、定製化的操作系統。

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幾乎佔據了市場主流。而移動時代Android基於Linux內核開發並開源出來,僅上市兩年就已經超越稱霸十年的Symbian系統。

很多國產手機操作系統則基於開源的Android進行開發,包括早期中國移動與Google開發的OMS(OMS基於Linux內核、採用Android源代碼進行開發)、魅族Flyme OS、鎚子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操作系統(基於Linux宏內核),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,與斑馬重組后,AliOS實際定位也改成了下一代互聯網汽車的標準。從阿里雲OS到YunOS,再到AliOS的一系列產品更名與定位變遷中,能夠看到在移動操作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數據通信交換機操作系統VRP、雲計算操作系統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。相較於Android基於Linux宏內核的開發方式,HarmonyOS基於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佈式操作系統。(註: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,也是基於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範疇,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着雲和端兩個方向發生急劇變化。

「在雲層面,操作系統要支撐越來越多的數據中心和雲中心,能夠更強健地支持高併發和多用戶。


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製功能和小型化發展。此外,隨着納米技術的發展,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,隨着虛擬化技術的發展,目前的操作系統已經可以像文件一樣隨身攜帶,並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。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,操作系統市場佔有率上看,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。可能中國操作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4億台來看,5%就是2000萬台。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。

參考文獻:

  • History of operating systems - Wikipedia

  • 華為操作系統28年史

  • 一段關於國產芯片和操作系統的往事

  • 大國隱痛:做一個操作系統有多難?

  • 億級潛在市場背後,國產操作系統連橫合縱、抱團取暖|36氪年度行業研究

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