國產作業系統產業分析報告:國魂所系,任重道遠

2019-07-12     未來智庫

(溫馨提示:文末有下載方式)

核心觀點:

作業系統是軟體之基 ,國際主流作業系統強勢割據。

軟體是推動新一代信息技術發展的核心驅動力,作業系統在軟體技術體系中處於定海神針的重要位置。 目前主流桌面作業系統主要有微軟的 Windows、蘋果的 MacOS、各種 Linux 發行版和谷歌的 Chrome OS 等;移動作業系統有蘋果的 IOS、谷歌的 Android、微軟的 WP 系統等;伺服器作業系統主要有Unix、 Linux、Windows Server 和 Netware 等;雲作業系統主要有 Windows 和 Linux 等。微軟在桌面和服務 器作業系統領域占據絕對領先地位,均占據了接近90%的市場份額;全球移動作業系統領域中,谷歌 Android 系統與蘋果 IOS 系統呈現寡頭壟斷局面,谷歌安卓系統占 76.02%,蘋果 iOS 占 22.91%,其餘 平台占比之和不超過 1%。主流作業系統已形成絕對優勢市場占有率,生態壁壘極高,其他作業系統產 業生態鏈發展難度較大,需要適配硬體 CPU、基礎軟體、應用軟體等諸多環節。

國產作業系統是科技強國之國魂所系,生態建設任重道遠 。

國產作業系統在曲折中發展。當前,國產桌面與移動作業系統仍處於起步階段,所占國內市場份額不足1%,總體生態建設不足。2018 年全球作業系統市場規模約 280 億美元,中國市場約占 10%的份額,約 189 億元,而國產作業系統的市場規模約為 15.13 億,僅占銷售市場份額的 8%左右。但國際環境加速 了我國作業系統產業的挑戰與機遇進程,5G、晶片、作業系統為主的核心科技產業崛起,加大產業生態 協同建設,中關村智能終端作業系統產業聯盟已構建起完善的作業系統產業鏈和生態鏈,82 家成員單位 覆蓋產業生態鏈各環節。在雲系統、物聯網系統領域,國內均已有代表企業。國產系統代表中標麒麟操 作系統在國內 Linux 市場占有率連年第一,其高安全等級滿足了政府、國防和金融等涉密領域需求。同 時,我國移動作業系統已經度過企業獨自提供完整解決方案的―冷啟動‖階段,進入―成長期‖——由合作伙 伴主導集成方案,開始有第三方主動參與開發應用。

作業系統的未來——全平台作業系統。

雲計算、5G、AI 等技術的發展對作業系統提出了新要求,統一全平台的作業系統需求與日俱增。萬物互 聯時代,物聯網作業系統作為核心軟體的重要性日益凸顯。國內已經有一批企業在該領域取得了突破, 如元心科技研發的物聯網作業系統 SyberOS、浪潮集團研發的雲作業系統雲海 OS 等。目前谷歌正在測 試的 Fuchsia 系統就是基於此理念,可以無縫兼容手機、平板和PC,目前已開放原始碼,谷歌計劃在 未來三年內使其取代 Android 成為世界上最大的移動作業系統。而在國內,阿里推出的 AliOS 也在 2018 年正式進軍物聯網,目前主要在智能汽車與物聯網領域發力。近期華為可能將推出的鴻蒙系統也針對5G、 物聯網進行優化,已確定能兼容目前 Linux、Android 與 Web 應用,預計能夠覆蓋全平台,如果華為成 功,有望構建一個蘋果式的全平台作業系統。

報告摘要:

1. 作業系統概述:略

2. 國內作業系統產業現狀

2.1產業現狀

儘管作業系統市場幾乎被幾家巨頭公司壟斷,但我國在過去十年間也取得了一定進展,作業系統軟體產 品收入平穩增長。按照 Gartner的數據,2018 年全球企業基礎設施軟體市場規模 2100 億美元左右,其 中作業系統部分大約在 280 億美元,中國市場約占 10%的份額,約189億元。而根據中研普華產業研 究院的數據,2018 年中國國產作業系統的市場規模約為 15.13 億,則相當於約占銷售市場份額的 8%左 右。

目前國家大力扶持發展以大數據、晶片、作業系統為主的高精尖產業,加大產業生態建設,中美科技摩 擦在一定程度上會加速國產自主可控的進程,我國作業系統產業面臨相當大的挑戰與機遇。中關村智能 終端作業系統產業聯盟已構建起完善的作業系統產業鏈和生態鏈,82 家成員單位覆蓋產業生態鏈各環 節。

2.2主要廠商

作業系統可細分為移動作業系統、物聯網作業系統、嵌入式作業系統、桌面作業系統、伺服器作業系統、 雲作業系統等領域,各細分領域均有其相對應的代表性企業。

2.3目前我國作業系統面臨著以下亟待解決的問題

1)內核不統一,軟硬體無法自由搭配,應用適配困難,工程化能力不高。

2)整體性能不佳,作業―碎片化―同質化,缺乏上下游聯動。

3)產業基礎薄弱,產業鏈供給上存在外設驅動,及常用工具軟體、行業應用軟體等關鍵軟體缺失問題。

4)面向雲計算、工業控制、智能製造等新技術的創新能力不足,無法保證長遠可持續發展。5)作業系統廠商從業人員相對較少,力量分散,專業化水平不足。

3. Linux 桌面作業系統介紹

3.1 輝煌一時、迅速消亡——藍點系統

藍點系統的第一個版本發布於 1999 年 7 月。在 1999 年 10 月到 12 月的藍點最輝煌的兩個月期間,依 靠自己的中文桌面 Linux,藍點一舉拿下了三個大單:與國內最大的 PC 出口商廈華三寶結成戰略合作 夥伴關係,在廈華三寶的主打產品"狀元一族"中全面預裝藍點Linux;與長城計算機結成戰略合作夥伴 關係,在其主打產品金長城"颶風 699"系列和"居易"系列電腦上全面預裝藍點Linux;與 TCL 電腦結成戰 略合作夥伴,在 TCL 主打產品精彩 600、610、718 系列電腦上全面預裝藍點Linux。

2000年 3 月藍點成功上市納斯達克,藍點市值衝上高峰,但卻沒有繼續拿到訂單。2000 年公司發布了 藍點 Linux2.0,之後公司轉向嵌入式應用開發,但之後開發的五六個項目全部半途而廢,放棄了桌面業 務的藍點公司很快消亡。

3.2曾經的國產系統代言人——紅旗系統

紅旗 Linux 在很長一段時間內幾乎成為了國產作業系統的代言人,北京中科紅旗軟體技術有限公司是由 中國科學院軟體研究所和上海聯創投資管理有限公司共同組建。自 1999 年發布伺服器版 1.0 之後,其 多年來一直深耕於作業系統桌面版、工作站版、數據中心伺服器版、HA 集群版和紅旗嵌入式 Linux 等 產品。在桌面版作業系統上,2000 年發布紅旗桌面版2.0,2002 年推出 3.0,之後陸續推出多個版本, 目前最新版本是 2017 年 12 月發布的紅旗linux桌面版 9.0。

紅旗 Linux 曾經有過一段輝煌歲月。2006 年戴爾和惠普宣布,在中國銷售的台式計算機和筆記本電腦上 預裝紅旗 Linux桌面版 5.0。2006 年全年,中國31省市的政府採購中,80%的省市選擇了安裝紅旗 Apatite,占 Linux安裝總量的 95%。然而由於經營發生嚴重困難,2014 年 2 月 10 日,中科紅旗貼出清 算公告。2014 年 8 月 15 日,中科紅旗被五甲萬京信息產業集團收購,保留紅旗全線產品。重組後的紅 旗主打金融圈應用,主要針對自動提款機定製系統。2018 年年底中國有 7 萬台以上提款機採用紅旗Linux。

3.3當前國產系統龍頭——中標麒麟

中國軟體 Linux1.0 發布於 1999 年,研發部門在2003年與中國軟體與技術服務股份有限公司脫離,並 於 2003 年成立中標軟體公司。發布中標普華 Linux 系列產品。在 2010 年中標普華與銀河麒麟品牌合併 後,中標普華 Linux淡出歷史舞台,中標麒麟作業系統正式誕生。如今的中標麒麟作業系統在國內 Linux 市場占有率連年第一。

中標普華 Linux1.0 於 2004 年發布,主要是民用系統。

銀河麒麟 OS 源於國家 863 計劃,是國防科大、中軟公司、聯想公司、浪潮集團和民族恆星公司合作研 制的開源作業系統。在 2006年研發成功,最早的時候底層採用 mach 微內核為藍本;服務層採用 FreeBSD 系統為參照;採用 Linux 作參考;介面仿照 windows 來設計。但由於當時 FreeBSD 日漸沒 落,微內核架構也被主流放棄,軟體適配只能由團隊自己完成,難以建立起相應的系統生態。與此同時,世界範圍內 Linux 的份額漸漸提升。因此在 2009 年銀河麒麟轉向了Linux開發,基於 Linux 內核,各 種獨立開發的安全組件加入,各種自主可控的深度優化被實施。

合併後的中標麒麟推出了中標麒麟桌面作業系統、中標麒麟安全作業系統等多種系統。

中標麒麟安全操作 系統是高安全等級的作業系統,由中標軟體與國防科學技術大學聯合研發,滿足政府、 國防、電力、金融、證券、涉密等領域,以及企業電子商務和網際網路應用對作業系統平台的安全需求, 適用於等級保護或分級保護系統政府關鍵部門的信息支撐平台和企業各種應用伺服器、自主可控國產軟 硬體環境的構建,是安全作業系統第一品牌。

中標麒麟具有良好的兼容性、可信性和安全性。其產品通過作業系統等級保護第四級安全認證、CGL5.0 電信級認證及 LSB4.1 兼容標準,是國內第一款全面支持TCM/TPCM、TPM2.0 等主流可信技術規範的 伺服器作業系統,是唯一一個獲得 Oracle11g、Oracle12c 全球認證、VMware 全球認證的安全操作系 統,也是唯一入圍華夏銀行、光大銀行採購目錄的安全作業系統。

其基於三權分立機制,提供數據加密存儲、多因子認證、高強度訪問控制、進程級最小權限、網絡安全防護、細粒度的安全審計、安全刪除、可信計算支持等多項安全功能;提供可持續性的安全保障;兼容主流的軟硬體;可針對特定應用的定製安全策略;為用戶提供全方位的作業系統和應用安全保護。

中標麒麟桌面作業系統是面向用戶的便捷易用圖形化的桌面作業系統。該系統充分考慮傳統用戶習慣, 對系統操作方式進行了相關優化,降低了遷移成本。此外,豐富的應用工具能夠滿足用戶的辦公應用需求,系統中集成了中標普華office辦公軟體、PDF 閱讀器、瀏覽器、音視頻播放器、翻譯工具、圖形圖 像處理工具等等,並提供了用戶常用的王碼五筆、搜狗輸入法等實用工具;同時兼容 WPS Office、永中Office、瑞星殺毒等國產軟體。中標麒麟作業系統支持同源開發、跨平台,能夠良好支持 x86 平台以及 龍芯、申威、飛騰、兆芯等國產晶片平台,並結合不同國產晶片架構和產品特性進行的桌面作業系統定 制和優化,最大程度發揮作業系統和硬體平台的整體性能。新一代中標麒麟桌面作業系統軟體V7.0全 面支持 64 位應用;是首款龍芯 64 位平台規模化應用部署系統。

3.4最受民眾歡迎的 Deepin 深度系統

深度作業系統,亦稱為 Deepin,原名 Hiweed Linux 及 Linux deepin,是武漢深之度科技有限公司開發 的開源作業系統。它是基於 Debian 的不穩定版本的一個 Linux 發行版。它可以運行在個人計算機和服 務器上。據 DistroWatch 的數據,截至2017年,Deepin 是最受民眾歡迎的國產 Linux 發行版,是在 DistroWatch 網站上排名最高的中國Linux作業系統發行版。

Deepin系統源於 Hiweed Linux(Hiwix)系統,Hiwix 0.1 最早發布於 2004 年 2 月 28 日。Deepin 系統 曾多次更名,分別為 Hiwix、Hiweed Linux和 Linux Deepin,其預設桌面環境也經過不斷變化。Deepin 早期曾使用過 IceWM、Xfce、LXDE 和 GNOME 等桌面環境,但是最終確定自行開發深度桌面環境。 上游系統則分別使用過 Morphix、Debian 和 Ubuntu。當前 Deepin 系統已支持超過40種不同的語言, 參與的社區用戶和開發者超過 300 人。支持多種 CPU,龍芯、申威、ARM 多平台,平台統一,體驗一 致。

除作業系統外,深度團隊也進行桌面環境和配套基礎軟體的開發,並與第三方廠商合作開發 Linux 版本 應用。當前系統已經擁有很多針對 Deepin 系統開發的應用程式。此外開發團隊也參與 Linux 內核補丁 相關作業深度作業系統(Deepin)包含深度桌面環境(DDE)和近 30 款深度原創應用,及數款來自開 源社區的應用軟體,支撐廣大用戶日常的學習和工作。其中 Deepin 桌面環境(DDE),使用 Qt 編寫, 目前最新版本全面採用扁平化風格的設計,新的系統架構、深度桌面環境和系統穩定性也得到了全面優 化,變得更為輕巧靈敏。

生態方面,Deepin 繼承了來自 Debian base 的所有軟體包,並為自己的軟體庫提供了流行的軟體。它 對很多基礎應用都有自主研發版本,例如深度終端、深度音樂、深度影院、深度截圖、深度看圖、深度 編輯器等二十多款高質量的深度全家桶應用。為了提供更好的體驗,開發團隊購買了商業版的CrossOver軟體,為很多 Windows 的軟體提供了在 Linux 桌面的運行環境。Deepin 同時提供了對 Android 端的軟 件支持。

3.5 Ubuntu 中國定製化——優麒麟

優麒麟(英語:Ubuntu Kylin)是 Ubuntu 的官方衍生版本之一。早在2010年,Ubuntu 官方就多次要推出 Ubuntu 中文定製版,並且將 Ubuntu 的簡體中文名確定為友幫拓,但一直影響力較小。

2013年 3 月 21 日,工信部軟體與集成電路促進中心和中國人民解放軍國防科技大學與Ubuntu的支持 公司 Canonical 在北京聯合創立―CCN 開源軟體創新聯合實驗室‖,Ubuntu Kylin 正式創立,第一個版本 隨 Ubuntu 13.04 同時推出。Ubuntu的創始人馬克·沙特爾沃思將其稱之為 Ubuntu 中文定製版的―接班 人‖,將提供一系列適合中國用戶的軟體應用。雖然Ubuntu Kylin 與 KylinOS 的名字相近,但並沒有直 接關係。Ubuntu Kylin 本質上是 Ubuntu 的官方中國定製版本,儘管有政府的介入,但是它並不能取 代軍用作業系統。

優麒麟上目前有較為完善的應用。例如搜狗輸入法、金山 WPS 辦公軟體、金山快盤雲儲存等傳統軟體 都具備。同時,也有優客助手方便 Windows 用戶切換到 Linux。

3.6主流國產系統對比:略

……

4. 基於安卓的國產手機作業系統

4.1 Android 的本土化與人性化——MIUI

MIUI(米柚)主要運行在小米與紅米手機上,是由小米科技開發的基於 Android 智慧型手機產品的預裝操 作系統固件,當前最新正式發布版本為 MIUI10。Linux 內核和Android框架部分開源,MIUI 應用及其服 務框架則閉源。

MIUI源自於當時對 Android 中國本土化的強烈需求,一大特點就是每周發版,以前稱其為―橙色星期五‖, MIUI 一開始的用戶多為資深手機發燒友,用戶可以第一時間用到最新功能並提出相關建議。在用戶增多 了之後,MIUI 細分了體驗版、開發版、穩定版,版本的發版頻率和功能取捨針對相應的人群專門制定。

人性化設計

MIUI是專門為中國用戶設計的 OS,因此其主打人性化功能。其較早引入了撥號頁面小米黃頁,一鍵查 詢流量、騷擾攔截等功能。MIUI9 中更是搭配―傳送門‖功能,在任意應用中長按文字,系統會對內容進 行語義分析,預判用戶的想法,自動將地點、百科、連結等相關信息顯示在螢幕下方,提高了跨應用獲 取信息的效率。―負一屏‖功能則是整合了信息流,方便用戶便捷使用服務。

百變鎖屏

MIUI剛發布時,原生 Android 只支持更換壁紙和鈴聲等非常簡單的個性化設置,用戶缺乏更多的彰顯個 性的機會。在功能端,隨著研發深入,MIUI 的可定製項不斷增多,不僅支持壁紙、鈴聲、圖標、字體 等單項的更換,同時還支持系統應用和第三方應用的介面素材更換,另外還有百變鎖屏、自由桌面等非 常酷炫的功能,甚至還支持多套主題拆開混搭使用。

在技術端,MIUI 很早就開始深入研究 Android 的應用資源管理機制,在此基礎之上率先做出了能更換 所有應用資源的技術方案,後來很快又做到了更換主題後不需要重啟手機,全部效果就都能生效的體驗。 而百變鎖屏技術框架在當時的 Android上也是十分先進的,可以讓設計師很容易就寫出酷炫的動畫和交 互,同時還能保證整個渲染的效率,

MIUI SDK

MIUI發展到今天,已經在非常多的 Android 版本和底層平台之上運行了,但這些背後,需要的是大量 的移植和適配工作,不僅僅是 BSP 側的工作,MIUI 對於 Android 的改動,也都需要做機型適配。

為了降低移植成本,MIUI 將一部分代碼剝離獨立出來,形成了一個名為 MIUI SDK 的 apk。MIUI SDK 還有另一功能:很多改變 Android framework 的行為,不再需要直接改代碼了,而是可以通過運行時動 態 hook 的方式,將原始行為覆蓋掉。

4.2華為軟實力的完美展示——EMUI

EMUI是目前華為手機上運行的系統,是華為開發的基於 Android 的智慧型手機固件。2012 年 7 月 30 日, 華為在北京後海5號舉行華為 Emotion UI 發布會,宣布 Emotion UI 正式發布。2014 年 9 月 4 日,華 為在 IFA 發布會上宣布,Emotion UI 正式更名為 EMUI。

EMUI與原生 Android 系統桌面不同,以―合一桌面‖為設計元素,大大提高了桌面的利用率,充分將桌面 與菜單合一,利用螢幕控制項來減少導航的步驟,可以讓用戶使用起來更為便捷。在之後的版本里,EMUI 還配有情景智能、大導演、單手模式、流光快門、魅我、語音喚醒、指關節截屏等特色功能。

EMIUI的核心是人工智慧,對應用側智能分析,判斷應用的資源需求特徵(計算密集型、RAM 密集型、 IO 密集型等);對硬體資源側,感知 CPU、內存、IO(Input/Output)、存儲等資源狀態,通過AI算法 實現應用需求與硬體資源的最佳匹配,並及時合理地整理和回收空閒資源,解決硬體資源協同和APP占用空間過度膨脹的問題。

F2PS文件系統

2016年,伴隨著 Mate 9 系列發布的 EMUI5.0 上搭載了F2FS(Flash Friendly File System)文件系統, 基本解決了安卓長期以來的卡頓頑疾。F2PS 替換了原生的文件系統,它可以使手機極大程度上避免文 件碎片。F2PS原先由三星集團研發並開源,是專門用快閃記憶體類存儲介質設計的,但由於替換文件系統的 複雜度和風險較大,三星並沒有在自己的智慧型手機系統上使用。華為軟體管理團隊和技術團隊經過長期 間的研發,使其能在 EMUI上完美替換,同時增強了穩定性與兼容性。

F2PS文件系統從代碼結構上進行了二次優化,使其在能夠在底層更加快速的索引到目標數據,成倍地 提升了隨機讀寫速度。華為率先優化並使用的 F2PS 使得華為手機不再卡頓,同時也受到了其他廠商的 認可。2018年,谷歌將 F2FS 吸收到安卓原生版本中,所有安卓廠商因此受益。

GPU Turbo

2018年,針對手機遊戲性能優化,華為發布了 GPU Turbo 技術,在 30%的功耗降低下,提升60%的 性能。GPU Turbo 通過軟硬體相結合的方式,在遊戲畫面中只渲染差異部分,合理調度GPU資源,節 省 GPU 性能到遊戲最需要的地方,華為在五年的時間裡,從 GPU Pipeline(處理隊列)、CPU/GPU 聯 合調度,到 OPEN GL(開放圖形庫)各指令的詳細解讀和細緻調整,再到圖形處理引擎的重構和應用 負載的清洗,提交了完整的全棧分析和解決方案。

EROFS文件系統

2019年,伴隨 EMUI 9.1,華為發布了自研的全新超級文件系統 EROFS 文件系統,其大大提升了安卓 系統分區的隨機讀取性能,從系統底層提升手機流暢度。EROFS 採用 4K 固定壓縮輸出,有效減少讀放 大,由於採用了改進的壓縮算法,EROFS 文件系統更節省空間。EROFS 是天然只讀的,沒法通過任何 手段掛載成可寫的,安全性更高。

EROFS文件系統已經開源,Linux 4.19 版本就用到這個文件系統。這也是國內廠商第一次貢獻完整的 文件系統到 Linux 主線版本。

方舟編譯器

在推出 EROFS 文件系統的同時,華為推出了方舟編譯器。方舟編譯器跟安卓系統進行深度合作。Android 1.0 時,基本完全使用 Dalvik 虛擬機,邏輯就是解釋一句執行一句,效率非常慢。Android 2.2 的時候, 當系統發現應用內有有一段代碼頻繁執行的時候,系統將直接編譯解釋,下次調用就不用重複解釋,直 接執行上次解釋出的機器指令,即 JIT(即時,Just In Time)編譯。但是退出應用後,這段機器指令也 隨之消失。Android 5.0 的時候,一個非常大的變化是引入了 ART 虛擬機(Android Run Time),採用 AOT 編譯器(Ahead Of Time),在運行之前,將部分代碼編譯解釋為二進位語言,轉為靜態編譯,極 大地提升了效率。但對於 Java動態特性等部分,仍然做不到直接編譯,還是要解釋執行。方舟編譯器 則是直接將應用打包成二進位碼輸送到系統內執行,將所有編譯轉為靜態編譯。

此外,方舟編譯器能讓開發者在開發過程中直接把多種高級語言編譯為機器可識別的指令,然後打包成APK,手機在安裝程序之後便可直接識別並運行程序。從而提高軟體的運行效率。其程序運行無需依賴 虛擬機,內存回收機制高效。開發者學習和使用成本低。華為已宣布方舟編譯器的開源,今年華為將會 在 11月份的綠盟開發者大會上開源完整的方舟編譯器代碼。EMUI 9.1 在僅僅對系統組件 System Server 應用了華為方舟編譯器後,系統操作流暢度提升 24%,系統響應性能提升 44%。

方舟編譯器也可以適用於 ICT 行業其他系統,未來可基於具體晶片指令集進行開發,能充分發揮出華為 海思的性能。

5. 伺服器作業系統

伺服器作業系統其實也是我們常說的網絡作業系統,和個人的版本相比,伺服器作業系統還要具有額外 的管理、配置、穩定、安全等功能。目前的作業系統一共有四大派,分別是 windows、unix、linux、netware。 聚焦國內,現有以下幾種產品:

5.1天津麒麟——銀河麒麟伺服器作業系統

銀河麒麟(Kylin)源於國家 863計劃,是國防科大、中軟公司、聯想公司、浪潮集團和民族恆星公司合作 研製的開源伺服器作業系統。在2006年研發成功,最早的時候底層採用 mach 微內核為藍本;服務層 採用 FreeBSD 系統為參照;採用 linux 作參考;介面仿照 windows 來設計。但由於當時 FreeBSD 日 漸沒落,微內核架構也被主流放棄,軟體適配只能由團隊自己完成,難以建立起相應的系統生態。與此 同時,世界範圍內 Linux 的份額漸漸提升。因此在 2009 年銀河麒麟轉向了Linux開發,基於 Linux 內 核,各種獨立開發的安全組件加入,各種自主可控的深度優化被實施。

銀 河 麒 麟伺服器操作 系統具有以下幾個功能特點:

1)高安全性。符合《GB/T 20272-2006 信息安全技術作業系統安全技術要求》第四級結構化保護級的 要求,是目前我國通過認證的安全等級最高的作業系統。已廣泛應用于軍工、政府、金融、電力、教育、 大型企業等眾多領域,為我國的信息化建設保駕護航。

2)高可靠性。首家通過公 安部信息安全產品 檢測中心第四級 結構化保護級安全 認證中國人民解 放軍信 息安全測評中心軍用 B+級安全認證,是目前國內安全等級最高的作業系統。

3)高可用性。支持軟、硬RAID,支持 RAID0、RAID1、RAID5、RAID10 等多種模式,支持網絡冗餘, 提供多模式網卡綁定功能,滿足不同場景的網絡需求。支持全量、增量的備份還原,支持基於GRUB的 備份還原。

4)跨平台。通過美國自由標準化組織的LSB1.3標準認證,兼容 Linux 平台上的應用。符合 POSIX 系 列標準,併兼容 Linux 目標代碼,Linux 平台上的大型應用如圖形環境、Oracle 資料庫服務等都可以直 接運行在麒麟安全作業系統平台上,有力拓展了應用面。

5)中文化。嚴格遵從國家標準GB18030-2000《信息交換用漢字編碼字符集基本集的擴充》,達到 GB18030-2000 檢測規範的最高級別"A+"級產品標準,具有強大的中文處理能力。提供了符合國家相關 標準的中文字體,支持符合 GB18030 標準的列印系統,具有直接使用中文 TrueType 字型檔進行列印的功 能。

5.2中標軟體——中標麒麟通用伺服器作業系統

中標麒麟通用伺服器作業系統是中標軟體有限公司依照 CMMI5 標準設計開發的國產 Linux 作業系統。

針對關鍵業務和數據負載構建高可靠、易管理、一架式的 Linux 伺服器作業系統。

中標麒麟通用伺服器作業系統提供中文化的作業系統環境和常用圖形管理工具。支持多種安裝方式,提供完善的系統服務和網絡服務;集成多種易用的編譯器並支持眾多開發語言,全面兼容國內外的軟硬體廠商;在安全上進行了加強,確保關鍵應用能安全、可控、穩定的對外提供服務。

中 標 麒 麟通用伺服器 作業系統具有以下幾個功能特點:

1)―一架式‖軟體架構。基於中標麒麟伺服器軟體之上整合開源軟體產品,為企業 IT 基礎架構、數據中 心服務、支撐軟體快速部署提供全方位的解決方案。包括:資料庫軟體、開源應用中間件、JMS 消息中 間件、LAMP 支持、開源應用軟體集成等。

2)全生命周期管理。從系統安裝、系統管理、運維管理到軟體升級提供全生命周期管理。

3)關鍵服務支持。中標麒麟通用伺服器作業系統支持Web伺服器、郵件伺服器、域名解析伺服器等多 種通用伺服器,滿足用戶的多種需求。

4)中標麒麟通用伺服器操 作系統提供中文化 的圖形操作介面 ,符合常用操作習 慣並提供詳細的 幫助信 息。支持多種安裝方式,可採用光碟安裝,網絡安裝,硬碟安裝等。支持一鍵式快速安裝部署,簡化用 戶系統與應用部署的過程。

5.3湖南麒麟信安科技——湖南麒麟伺服器作業系統

湖南麒麟成立於 2007 年,是國家發改委批覆的高可信作業系統國家地方聯合工程研究中心的依託實體。 致力於國產麒麟作業系統及相關產品產業化發展。其主導研發的湖南麒麟伺服器作業系統,定位於軍隊、 軍工、政府、能源、金融等信息系統建設,突出高安全性、高可用性、實時性、兼容性等關鍵應用指標, 兼容主流 CPU、整機、存儲、資料庫、中間件等。產品具有高安全性和高可用性的特點。

6. 嵌入式作業系統

以適合所有不同類型的嵌入式應用,商業嵌入式作業系統經歷了 4 個發展階段:RTOS kernel、RTOS、

6.1 翼輝信息——SylixOS 實時作業系統

翼輝信息核心產品 SylixOS於 2006 年開始開發,經過多年的持續開發與改進,該系統已經成為一個功能全面、穩定可靠、易於開發的實時作業系統平台。SylixOS是支持 SMP調度的原創大型硬實時作業系統,其誕生可以擺脫國內一些關鍵性設備對國外嵌入式作業系統的依賴,為國內的嵌入式信息技術行業提供一個全新的選擇。

SylixOS 嵌入式作業系統作為搶占式多任務硬實時作業系統,支持對稱多理器平台,並具有實時進程及動態加載機制,滿足多部門分布式軟體開發需求,支持各部門應用軟體在作業系統上的集成;處理器跨平台支持;符合 GJB7714-2012;支持國家標準可信計算。

為了保證SylixOS 能夠持續開發,並且吸引大批開發人員參與測試,SylixOS 目前是以公開原始碼項目的形式存在。

……

7. 物聯網作業系統:略

8. 雲作業系統:略

……

9. 巨頭作業系統

近年來,由於 5G 產業與物聯網產業的飛速發展,行業內對於統一全平台的系統的需求與日俱增。目前 谷歌正在測試的 Fuchsia 系統就是基於這樣一個理念。而在國內,阿里推出的 AliOS 也在前幾年正式進 軍物聯網企業,華為預計之後推出的鴻蒙系統也是一個統一系統。

9.1谷歌的大一統理念——Fuchsia

Fuchsia是 Google 正在開發的新作業系統。不同於基於 Linux 的 Chrome OS 和Android,Fuchsia 基 於新的名為 Zircon的微內核,主要用於嵌入式系統。Fuchsia 的設計目標之一是可運行在眾多的設備上, 包括智慧型手機和個人計算機。Fuchsia 是使用能在 Android 上運行的Flutter SDK 編寫的,所以 Fuchsia 的大部分模塊都可以在 Android 設備上運行。目前已開放原始碼。

谷歌開發新系統的原因是目前 Android 大部分內容並不符合谷歌對智能設備的未來期望,比如語音交 互。此外,雖然 Android 目前占據手機作業系統市場的份額最多,但是蘋果的作業系統在性能、隱私、 安全與整合領域都更勝一籌。同時由於安卓的碎片化與廠商定製化,導致大部分安卓的用戶無法及時更 新谷歌的最新作業系統。

新的 Fuchsia 系統旨在更好地適應語音交互和頻繁的安全更新,並可運用於各種設備上,包括從筆記本 電腦到手機、以及各種 IoT(物聯網)設備。

Fuchsia系統採用的是微內核。微內核是相對於宏內核而言,是一種精簡版本,設計成在很小的內存空 間內增加移植性,提供模塊化設計,以使用戶安裝不同的接口。它只完成內核不得不完成的功能:包括 時鐘中斷、進程創建與銷毀、進程調度、進程間通信,而其他的諸如文件系統、內存管理、設備驅動等 的內容都被作為系統進程放到了用戶態空間。微內核的優點是提高了作業系統的兼容性,使得基於微內 核的作業系統能夠模擬其他作業系統的特性,從而支持許多運行於其他作業系統上的應用程式。微內核 的另一優點是提高了系統的擴充性。微內核設計的一個目標就是內核只要提供對作業系統絕對必要的功 能,而把其他屬於傳統作業系統內核部分功能留給用戶態進程實現。

Fuchsia有一套相較於 Android 更為強力的安全特性,軟體內置了加密的用戶密鑰以加強安全性。與 Android 相比,Fuchsia 也更好地適應各種不同尺寸的螢幕。谷歌計劃在未來三年內,先讓Fuchsia在 智能音響和其他智能家具設備上運行起來,然後再轉移到筆記本電腦等更大的設備上,並最終取代Android成為世界上最大的移動作業系統。

Fuchsia主要有以下優點。

  • 1)原生進程沙箱,解決應用安全和分發問題。
  • 2)穩定的驅動接口,硬體廠商可獨立維護硬體驅動。支持的架構包括X86-64和 ARM 64,支持的設備 從 IoT 到伺服器。
  • 3)系統模塊化,分層,設備廠商可以靈活定製專有系統。
  • 4)Vulkan 圖形接口,3D桌面渲染 Scenic,全局光照。
  • 5)Flutter 應用開發框架,Flutter SDK 能在Android上運行的,兼容 Android 應用。

Flutter是 Google 在移動端近幾年重推的框架,從開始的支持 Android 和 iOS 開發到現在的全平台(Mobile、Desktop、Web、Embedded),幾近於真正地實現了數年來程式設計師夢寐以求的―Write once, run anywhere‖的願景。但是其需要使用 Dart 語言,沒有第二語言。

基於以上特性,Fuchsia 在不同平台上具有下列優勢:

  • 在伺服器平台上,原生的進程沙箱機制將帶來新的安全特性和容器機制。
  • 在桌面平台上,類似於遊戲 3D 引擎pipeline的圖形棧以及毫無遺產負擔的實現將使電子娛樂應用變得 更為高效;無縫兼容龐大的 Android生態。
  • 在移動平台上,系統的模塊化方便第三方設備廠商的全面定製,驅動框架方便硬體廠商編寫和維護私有 驅動。Fuchsia 是一個像 Lego 玩具一樣組裝起來的作業系統,谷歌在設計時已經考慮了其他廠商可能 會深度定製適配自己產品的作業系統,所以模塊化做得比Android 徹底很多,廠商的深度定製可以從任 意一層開始。

9.2由手機到 IoT——AliOS

阿里的 AliOS 原來叫 Yun OS,是一個開發較早的系統,於 2011 年發布,其基於 Linux 開發,使用了阿 里雲虛擬機。原先應用於智慧型手機,並集成了多種阿里自主研發的應用軟體,包括地圖、輸入法、瀏覽 器及 IM 即時通信工具等。同時,搭載該系統的手機能直接享用 100GB 雲空間和阿里雲提供的各種雲服 務(如地圖、電子郵件等),還能使目前網際網路上的海量web服務,通過阿里雲的雲計算數據中心方便接 入手機終端,保持本地應用一樣的流暢用戶體驗,把智慧型手機直接推動至―雲應用‖時代。

支持雲應用(Cloud App)是 Yun OS 的一個創新,雲應用有著和本地應用一致的用戶體驗,又具備 Web 服務的便利特性,用戶無需下載安裝軟體,即可實時享受網際網路服務。

2014年阿里巴巴集團旗下智能作業系統 Yun OS 亮相中國移動全球合作夥伴大會,全面展現 Yun OS 系 統以及 Powered by Yun OS 生態圈產品,囊括手機、盒子 TV、智能家居、監控、門控、燈控、窗簾等 在內的數十種設備。2014 年 7 月,Yun OS 入圍政府採購協議供應商名單,阿里巴巴集團旗下 Yun OS 以唯一的移動作業系統身份入圍 2014 年中央國家機關政府採購協議供貨商名單。2015 年則在 MWC 上 展示了包括智慧型手機、智能PAD、智能電視、天貓魔盒、智能車機、智能家居等多款設備。

但是雲 OS 在手機市場上的應用並不順利。2012 年宏碁和阿里巴巴集團聯合推出搭載阿里雲 O S 的 A800新手機發布會突然取消舉行,原因是Google認為宏碁作為開放手持設備聯盟的成員之一,不應該銷售 運行不完整 Android 系統的手機。因此阻止宏碁開發與銷售 Yun OS 手機。Google 認為Yun OS 直接使 用 Android 的運行時庫、軟體框架及開發工具,可以被視為 Android 的一個分支,但不完全與 Android 兼容,且拒絕開源。阿里巴巴則認為谷歌沒有提出抄襲的證據,也不認同 Yun OS 是 Android 的一個分 支,且使用了阿里雲虛擬機。這個虛擬機來自阿里巴巴集團收購的一家公司,與 Android 不同。

阿里在手機作業系統上略微―失意‖,目前使用該作業系統的主要是部分差異化手機,且集中於中低端手 機。難以與 Android、IOS 抗衡。

鑒於在作業系統上的失意,因此在 2014 年 Yun OS 進軍嵌入式設備。同時於2017年改名為 AliOS。新 的戰略變為驅動萬物智能,主要在智能汽車與物聯網領域發力。

目前阿里在智能汽車領域已經建立起一整套體系,包括了智聯網聯車所需的所有 PAAS、IAAS 服務,跨 界的互聯應用。阿里的競爭優勢在於採用場景地圖桌面+無縫連貫服務體驗的架構和生態,通過語音交 互與在線可感知汽車地圖,提升用戶體驗。

2017年物聯網嵌入式作業系統 AliOS Things 正式開源,AliOs Things 支持終端設備連接到阿里雲 link, 超低功耗、超低內存的要求使其適用於各種小型IoT設備,廣泛應用於智能家居、智能城市和新出行。

9.3嚴峻挑戰與宏大前景——華為鴻蒙

中美貿易摩擦給中國高新技術企業的發展帶來極大的不可確定性,我國企業核心技術缺失的弊端愈加明顯。作為中國通信科技的龍頭企業,華為成為美國貿易制裁的主要對象。在美國禁購禁售令頒布後,微軟將不能對華為的新產品提供支持,這迫使華為在作業系統上另謀出路。

對此,華為計劃於 2019 年下半年或者 2020 年初推出自研作業系統鴻蒙(又稱 Project Z),這是面向下 一代技術而設計的作業系統,打通手機、電 腦、平板、電視、汽車、智能穿戴, 統一成一個作業系統。 這個作業系統兼容全部安卓應用和所有 Web 應用。目前,華為已申請註冊―華為鴻蒙‖商標,專用權限期 是從 2019 年5月 14 日到 2029 年 5 月 13 日。使用該商標的商品/服務包括,智慧型手機、筆記本電腦、 平板電腦、作業系統程序、圖形加速器、模擬對話用聊天機器人軟體、編譯軟體等二十多種軟硬體商品/服務。

華為的新系統需要 解決的問題中最重要的是生態問題 ,作業系統的發展不是一蹴而就的,能否構建一個 完整的軟體生態決定了作業系統的生存。曾經微軟推出的移動作業系統Windows Phone 最後也由於軟 件生態不足、市場反應低迷而無疾而終。

華為新系統已確定能兼容目前 Linux、Android 與Web應用,由於華為目前在國內手機市場占有率第一, 其在轉化用戶上有著先天的優勢。但桌面作業系統的絕對領先者為Windows系統,如何解決在初期與 Windows 系統在生態上的差距是華為新系統面臨的最大挑戰。蘋果的 MacOS 藉助其與 iPhone 手機與iPad平板電腦的協同優勢,也歷經了十年,才在世界範圍內桌面作業系統領域內由不到 4%的占有率上升到了目前的 14%,但是其在中國市場的占有率也僅不到7%。

未來作業系統的發展趨勢必將是 PC,手機作業系統與其他智能硬體系統發展融合,全平台系統有其強力 的協同效應,目前還缺少一個完美打通全平台的系統。隨著物聯網和5G 的進一步發展,未來的智能終 端設備將會越來越多,而一個可以無縫協同安全可靠的系統必然有著極大的優勢。加上我國政府對操作 系統自主可控的愈發重視,華為鴻蒙系統的前景宏大。如果華為成功,有望構建一個蘋果式的全平台系 統,甚至超越蘋果,配合海思晶片,在手機、PC、物聯網領域都達到一種軟體硬體雙強的局面,形成封 閉式系統,而後一統天下。

10. 作業系統產業相關企業介紹:略

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(報告來源:東興證券;分析師:王健輝)

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