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1、中國軟件根技術發展白皮書(操作系統冊)中國軟件行業協會目 錄前言.1一、操作系統概述.3 (一)操作系統定義.3 (二)操作系統分類.4 1.服務器操作系統.5 2.桌面操作系統.5 3.移動操作系統.5 4.云操作系統.6 5.嵌入式操作系統.7 6.物聯網操作系統.7二、國產操作系統發展形勢分析.9 (一)操作系統行業發展現狀.9 1.微軟 Windows 在桌面和服務器領域占據統治地位.9 2.谷歌 Android 和蘋果 iOS 在移動領域形成雙寡頭壟斷.11 3.巨頭圍獵云操作系統,技術功能各具特點.12 4.嵌入式操作系統相對分散,發展潛力巨大.13 5.物聯網操作系統尚處起步發展
2、階段,呈現碎片化形態.14 (二)國產操作系統發展趨勢.15三、服務器操作系統產業分析.17 (一)中國服務器操作系統市場競爭格局.17 1.主流廠商行業應用領域.17 2.主流廠商的市場占有情況.17 (二)主流廠商的技術路線和發展策略.18 1.主流廠商的技術特點.18 2.主流廠商的生態建設.19 3.主流廠商在我國的發展策略.20四、桌面操作系統產業分析.22 (一)中國桌面操作系統市場競爭格局.22 1.主流廠商的行業應用領域.22 2.主流廠商的市場占有情況.22 (二)主流廠商的技術路線和發展策略.23 1.主流廠商的技術特點.23 2.主流廠商的生態建設.24 3.主流廠商在我
3、國的發展策略.25五、移動操作系統產業分析.27 (一)中國移動操作系統市場競爭格局.27 1.主流廠商的行業應用領域.27 2.主流廠商的市場占有情況.27 (二)主流廠商的技術路線和發展策略.28 1.主流廠商的技術特點.28 2.主流廠商的生態建設.29 3.主流廠商在我國的發展策略.31六、云操作系統產業分析.32 (一)中國云操作系統市場競爭格局.32 1.主流廠商的行業應用領域.32 2.主流廠商的市場占有情況.33 (二)主流廠商的技術路線和發展策略.33 1.主流廠商的技術特點.33 2.主流廠商的生態建設.34 3.主流廠商在我國的發展策略.35七、嵌入式操作系統產業分析.3
4、7 (一)中國嵌入式操作系統市場競爭格局.37 1.主流廠商的行業應用領域.37 2.主流廠商的市場占有情況.37 (二)主流廠商的技術路線和發展策略.38 1.主流廠商的技術特點.38 2.主流廠商的生態建設.39 3.主流廠商在我國的發展策略.40八、物聯網操作系統產業分析.41 (一)中國物聯網操作系統市場競爭格局.41 1.主流廠商的行業應用領域.41 2.主流廠商的市場占有情況.42 (二)主流廠商的技術路線和發展策略.44 1.主流廠商的技術特點.44 3.主流廠商在我國的發展戰略.47九、國產操作系統發展面臨的挑戰和對策建議.48 (一)面臨的挑戰.48 1.操作系統領域主流廠商
5、的市場優勢地位難以撼動.48 2.基礎理論和技術研究缺乏體系性、高強度、持續性投入.48 3.應用軟件開發支持不足,生態建設相對滯后.50 4.缺乏靈魂人物、專業人才及穩定開發團隊.51 5.國家支持國產操作系統發展政策比較分散.52 (二)發展機遇.52 1.中國市場規模應用潛力巨大.52 2.國際局勢變化引發操作系統供應鏈安全擔憂.53 3.國產操作系統發展具備基本條件.53 4.政府出臺政策支持操作系統發展.55 5.國內廠商積極布局構建生態體系.56 (三)對策建議.57 1.加大原始技術創新與積累.57 2.加快制定行業標準統一技術要求.57 3.鼓勵支持軟件產品批量化應用.57 4
6、.完善行業治理和優化價值評估.58 5.重視推進國產操作系統進課堂.58 6.構建多鏈條開源生態和縱深防御體系.59 7.發動產業資源優化營商環境.601軟件產業體系中,軟件根技術是處于整個產業鏈最底層的技術簇,就像植根于土壤中的大樹根系,支撐起整個軟件產業體系的茁壯成長。在加速數字化轉型潮涌下,隨著硬件的不斷豐富和變化,激發了軟件體系發展脈絡的深度演化,促使軟件生態更加繁雜,軟件根技術正在呈現出多頭并進、多點開花、多元交叉融合的勢頭。操作系統是軟件技術體系中最核心、最關鍵的基礎軟件,支持著所有應用軟件的正常運行。以自主操作系統為代表的基礎軟件是數字基礎設施的核心組成部分,是技術創新和數智化發
7、展的基石,正在成為我國數字經濟發展的安全底座。操作系統多場景(服務器、云計算、邊緣計算、嵌入式)底層同構是技術承載;跨場景、跨終端、云驅動將成為操作系統的新發展趨勢,互聯、互通、互操作成為共性需求,逐漸驅動著操作系統的功能越來越強大。開源和生態建設將成為國產操作系統發展的主流模式,我們提倡借鑒華為公司 openEuler、OpenHarmony 的探索和實踐,共建技術、商業、生態、人才、社區、文化交融的開源生態體系。本文重點聚焦軟件根技術操作系統,試圖通過研究操作系統體系的深刻發展規律,提出國產操作系統發展之路,構建具備兼容當前軟硬件,支持互聯互通、互操作的操作系統基礎架構體系,將其納入國家基
8、本建設項目范疇,是本白皮書的核心目標。前 言2我們倡導由政府牽引、市場主導和社會協同,共同建設國產操作系統基礎構架體系,基于構架延伸應用,衍生產品,培育生態,并面向全世界輸出共享,這樣有助于建設完備的中國軟件產業體系,也可以為全世界的數字化進程貢獻中國力量。3一、操作系統概述回顧操作系統近半個世紀的發展歷史,經歷了從專用操作系統到通用操作系統的轉變,如今已經成為復雜強大的計算機軟件系統之一,推動了計算機應用的繁榮發展。(一)操作系統定義操作系統(Operating System,簡稱 OS)是連接硬件和數據庫、中間件、應用軟件的紐帶,是承載各種信息設備和軟件應用運行基礎平臺的重要基礎性軟件。操
9、作系統位于底層硬件與應用軟件之間,對下承接硬件,對上承載應用,是軟硬件系統的核心與基礎,是硬件與其它軟件溝通的橋梁。IT 產業存在著“硬件軟件服務”的研發和生產鏈條。操作系統是最貼近硬件的第一層軟件,能夠管理和控制其它軟件。操作系統是硬件的擴充,為其他軟件提供運行環境。因此,操作系統在軟件技術體系中處于定海神針的重要位置。專欄 1:操作系統是現代科技的基石發展現代科技,除了諸如芯片這樣的硬件基石,軟體基石同樣重要。而軟體中最核心的技術,那就是操作系統。每一個硬件后面,總有軟件代碼在后面支撐。沒有優秀的軟件系統,再好的肉體也沒有靈魂。操作系統的組成部分有:內核為資源(特別是內存、處理器和I/O
10、設備)提供了最低層次的抽象層。它包括(但不限于)任務管理、內存管理、文件系統、設備管理等組件。4專欄 2:操作系統五大功能操作系統具備五大功能:管理資源、提供用戶界面、運行應用程序、支持內置實用程序、控制計算機硬件。操作系統的功能總是有針對性地滿足具體需求。一些操作系統旨在為用戶提供操作的便捷性,一些更注重性能,還有一些更注重系統的安全性。(二)操作系統分類計算機操作系統上面可以裝載各種各樣的應用軟件,是重要的流量入口,作為最基本也是最為重要的基礎性系統軟件,按應用領域進行劃分,操作系統可分為服務器、桌面、移動、云、嵌入式及物聯網操作系統六種類型,各類操作系統均有其相對應的技術特點。專欄 3:
11、各歷史階段操作系統發展 PC 時代由于 Windows 操作系統的廣泛應用部署,微軟于 20 世紀 90 年代成為全球市值最高的公司;蘋果研制的 macOS 也支撐蘋果一度成為全球最賺錢的科技公司。數據中心時代在 IBM、Intel 等企業的支持下,Linux 操作系統又逐步在服務器等場景占據主體地位。移動互聯網時代蘋果基于 NEXTSTEP 操作系統構筑的 iOS 支撐蘋果成為全球市值最高的科技公司;Android 公司創立于 2003 年,谷歌在 2005 年收購 Android,通過持續不斷的研發投入與快速迭代,如今已將 Android 操作系統打造成世界上發行量最大的移動智能操作系統。
12、萬物互聯時代隨著萬物互聯時代的到來,覆蓋全場景的單一操作系統已經很難適配多樣化終端設備不同硬件能力、不同應用場景、不同運算能力的需求。目前谷5歌、華為等各大企業紛紛在物聯網操作系統方面重兵投入:谷歌從 2016 年開始投入基于微內核的 Fuchsia 操作系統,應用場景上希望適用于個人移動設備、IoT(Internet of Things 物聯網)設備甚至無人駕駛汽車等不同運算能力和需求的場景。華 為 于 2019 發 布 了 面 向 萬 物 互 聯 的 全 場 景 分 布 式 操 作 系 統HarmonyOS,支持手機、平板、智能穿戴、智慧屏等多種終端設備運行,天生具備模塊化解耦優勢,可針對
13、不同硬件能力的設備進行模塊剪裁,從而實現彈性部署。1.服務器操作系統服務器操作系統通常指安裝在大型服務器主機上并用于管理服務器硬件和軟件資源以及向多個程序提供服務的操作系統。服務器操作系統可以實現對計算機硬件與軟件的直接控制和管理協調。2.桌面操作系統桌面操作系統通常指安裝在個人電腦上的圖形界面操作系統軟件。桌面操作系統基本上根據人在鍵盤和鼠標發出的命令進行工作,對人的動作和反應在時序上的要求并不很嚴格。從應用環境來看,桌面操作系統面向復雜多變的各類應用。從開發界面來看,桌面操作系統給開發人員提供一個“黑箱”,讓開發人員通過一系列標準的系統接口調用來使用操作系統的功能。3.移動操作系統移動操作
14、系統通常指安裝在移動設備中的通用圖形界面操作系統軟件。移動操作系統內置了諸如用戶界面和各種設置工具之類的實用程序,并且有很多機會可以直接了解用戶。移動操作系統包括從桌面操作系統派生的操作系統以及從嵌入式 Linux 派生的操作系統。6專欄 4:主流的移動操作系統安卓(Google)基于 Linux 的嵌入式平臺。自 2010 年以來,它已成為主流智能手機操作系統之一。iOS(蘋果)從 Mac OS X 派生的移動操作系統。安裝在 iPhone、iPad 等移動設備上。4.云操作系統云操作系統通常指以云計算、云存儲技術作為支撐,構架于云集群的服務器、存儲、網絡等基礎硬件資源和單機操作系統、中間件
15、、數據庫等基礎軟件之上的、管理海量的基礎硬件、軟件資源的云平臺綜合管理系統。云操作系統不同于傳統操作系統僅針對整臺單機的軟硬件進行管理,而是通過管理整個云計算數據中心的軟硬件設備,來提供一整套基于網絡和軟硬件的服務,以便更好的在云計算環境中快速搭建各種應用服務。專欄 5:云操作系統特點一是治眾如治寡,能管理和驅動海量服務器、存儲等基礎硬件,將一個數據中心的硬件資源邏輯上整合成一臺服務器;二是為云應用軟件提供統一、標準的接口;三是管理海量的計算任務以及資源調配。云操作系統與普通電腦中運行的操作系統相比,就好像高效協作的團隊與個人。個人在接受用戶的任務后,只能一步一步地逐個完成任務涉及的眾多事項。
16、而高效協作的團隊則是由管理員在接收到用戶提出的任務后,將任務拆分為多個小任務,再把每個小任務分派給團隊的不同成員;所有參與此任務的團隊成員,在完成分派給自己的小任務后,將處理結果反饋給團隊管理員,再由管理員進行匯聚整合后,交付給用戶。75.嵌入式操作系統嵌入式操作系統通常指與硬件相結合,能夠通過對硬件進行資源調度,實現硬件功能的系統軟件。嵌入式操作系統是一種用途廣泛的系統軟件,通常包括與硬件相關的底層驅動軟件、系統內核、設備驅動接口、通信協議、圖形界面、標準化瀏覽器等。嵌入式操作系統負責嵌入式系統的全部軟、硬件資源的分配、任務調度,控制、協調并發活動。嵌入式操作系統必須體現其所在系統的特征,能
17、夠通過裝卸某些模塊來達到系統所要求的功能。大部分的嵌入式系統都具有軟實時性,可移植于多種處理器,并且基于優先級設計??傮w而言,嵌入式操作系統具有多種優點,尤其適用于成本較低、計算資源不多、對實時性有要求的場景。專欄 6:嵌入式操作系統設備示例具有嵌入式操作系統的設備的一些示例包括:自動取款機、功能手機、電動汽車、工業控制系統(ICS)、基于 Arduino 的設備。Arduino 是一個開源平臺,帶有一個微控制器,可以處理簡單的輸入,例如溫度或壓力,并將它們轉換為輸出。這些設備有一個基本的嵌入式操作系統,其作用類似于引導加載程序和命令解釋器?;?Arduino 的設備的一個例子是遙控車。Ar
18、duino 從汽車控制器讀取輸入,并將輸出信息和命令發送到其他組件,例如制動器。6.物聯網操作系統物聯網操作系統通常指面對由多種硬件組成的網絡系統,能夠協調、調度硬件系統的資源,并和構筑于硬件系統之上的軟件相互聯系,達到統一調度軟硬件資源,完成硬件執行動作的系統軟件。物聯網操作系統能夠在物聯網設備上運行,提供物物相連能力,其核心是能夠將各種物體連接到物聯網并且為各種物體提供數據通8信的能力。物聯網操作系統對“物體”的調度過程通過層層分發、層層下達,通過調度云、邊、端,不同層級中不同設備的計算資源而實現。專欄 7:物聯網操作系統特征物聯網操作系統除具備傳統操作系統的設備資源管理功能外,還具備下列
19、功能:1.屏蔽物聯網碎片化的特征,提供統一的編程接口;2.物聯網生態環境培育;3.降低物聯網應用開發的成本和時間;4.為物聯網統一管理奠定基礎。9二、國產操作系統發展形勢分析操作系統自上世紀 50 年代誕生以來,到 90 年代以后,國內開始投入力量研發國產操作系統,經歷了三十多年的發展史。到目前為止,國產操作系統經歷了萌芽期(1989-1995)、破土期(1996-2009)、成長期(2010-2017)、壯大期(2018-至今)四個發展階段。近年來,國產操作系統正在實現跨越式發展,特別是經過幾次國外操作系統的停服事件后,國內加快了對國產操作系統的研發和創新進程,國產操作系統正在從“可用”向“
20、好用”躍進。雖然市場上不同技術和開發版本的操作系統較多,但是真正具備核心生態的操作系統體系數量稀少。從全球來看,美國的谷歌和微軟長期壟斷著操作系統市場,另外,以蘋果公司為代表的科技企業正在大力突破市場壟斷,以搭載蘋果公司產品專屬的操作系統積極搶占全球市場份額。從國內來看,國產操作系統經過多年布局發展,取得了一些階段性成果,但由于操作系統要求對前期的投入巨大,研發、維護、更新周期長,能形成一定生態規模的操作系統較少,能夠打破已有市場的新型操作系統更少。主流操作系統廠商在在服務器、桌面、移動、云、嵌入式、物聯網領域各自占據市場優勢地位,國產操作系統廠商想打破現有格局,需要長時間積累突破,可以說挑戰
21、與機遇并存。(一)操作系統行業發展現狀1.微軟 Windows 在桌面和服務器領域占據統治地位目前,市場上不同技術和開發版本的操作系統較多,但是具備10核心生態的操作系統體系很少。美國微軟公司憑借自身強大的應用生態與預裝優勢,通過“Windows-Intel架構”+“軟件付費”綁定模式,在桌面和服務器領域具備絕對壟斷優勢。自 20 世紀 90 年代以來,Wintel 聯盟充分利用市場化手段,在全球范圍內打下了堅實的客戶使用基礎,數以億計的軟件開發廠商都是基于 Wintel 的計算生態開發軟件和測試程序??蛻艉蛙浖_發廠商的使用反身性,也更加強了 Wintel 壟斷者的優勢。近 5 年以來,雖然
22、 Windows 操作系統在國內市占率稍有下滑,但仍占據絕大部分市場份額,依然具備強大生命力,未來很長一段時間仍將引領桌面和服務器行業操作系統的迭代與進化。反觀國產操作系統都是基于Linux開源,市場份額占比約5,生存相對艱難。Linux 操作系統被認為是后起之秀,國內廠商通過開源 Linux成功研發和推出多款服務器和桌面操作系統,獲取了一部分市場份額,但是整體生態系統薄弱,很難撼動微軟的絕對領先優勢。專欄 8:Linux 操作系統特點多用戶系統:在一個 Linux 主機上規劃出不同等級用戶,每個用戶登錄時工作環境可以不同,還允許不同用戶在同一時間登錄主機。模塊化程序:Linux內核設計精巧,
23、其獨特的模塊機制可根據用戶需求,實時地將某些模塊插入或從內核中移走。廣泛的硬件支持:支持 x86、ARM、MIPS、ALPHA 和 Power PC 等多種體系結構和微處理器。目前已成功地移植到數十種硬件平臺,幾乎能運行在所有流行的處理器上。占用資源少:目前市場上任何一款個人計算機都可以達到使用 Linux 搭建一個服務百人以上的主機,可定制剪裁,移植到嵌入式平臺,可選擇多種圖形用戶界面。11用戶組規劃:在 Linux 機器上文件分為三類:文件擁有者、文件所屬用戶組、其他非擁有者與用戶組者,對于項目或者其他項目開發者具有良好的保密性。戶組、其他非擁有者與用戶組者,對于項目或者其他項目開發者具有
24、良好的保密性。專欄 9:Linux 在我國的發展策略Linux 是互聯網的產物,它的開發模式、服務模式、收益模式、經營模式都不同于傳統軟件,其真正價值在于為用戶提供解決方案,為用戶提供支持服務。Linux 的核心問題是應用與服務,而不是發行版,只有不斷推出豐富多彩的、滿足用戶需求的應用并提供多樣化深入的服務才是真正將 Linux的豐碩成果帶給廣大的普通用戶。一是行業應用逐漸擴展,滿足差異化解決方案需求。Linux 行業應用市場逐步細化,在金融、電信、郵政、傳媒等行業的應用不斷增多。Linux 平臺上部署解決方案時,系統穩定性、可靠性、高性能和安全性等問題為使用者樹立了信心。并提供滿足用戶需求基
25、礎之上的安全性、高效性、可移植性,以及成本最低的解決方案。二是單一產品價格競爭向整體解決方案 TCO 競爭過渡。Linux 推向市場之初采取的是低價策略。針對用戶需求的轉變,Linux 產品提供商也逐漸由單一產品價格競爭向整體解決方案 TCO 競爭過渡。這個過程中,Linux廠商與相關軟硬件廠商和 ISV 等建立很好的合作關系,提高了產品的兼容性和互操作性。三是服務在Linux收入結構中的比重逐漸增大。隨著Linux應用逐漸深入,Linux 本土廠商和應用企業正逐步接受以服務來獲取收入的銷售方式,而國外廠商Novell和紅帽的進入,更將它們在國外采用的成熟銷售方式帶入了中國。中國的Linux廠
26、商越來越多的收入來自Linux技術服務,而不是Linux產品銷售。2.谷歌 Android 和蘋果 iOS 在移動領域形成雙寡頭壟斷進入移動互聯網時代,應用于智能移動設備上的移動操作系統12迅速得到發展。Android 和 iOS 經過十幾年技術發展和生態建設,占據著移動操作系統市場絕大部分市場份額。谷歌依靠“Android-ARM”+“免費流量+增值服務”模式,成為了移動操作系統領域的巨頭,國內智能設備制造廠商大都使用安卓操作系統,為智能手機、智能電視、平板電腦、智能手表等數十億設備提供平臺支持,使得 Android 成為國內最受歡迎的移動操作系統。蘋果依托其強大的創新能力,推出廣受大眾歡迎
27、的智能手機、智能穿戴設備等科技產品,同時搭載自研的 iOS 操作系統,也成功占據了一定的市場份額。Android 和 iOS 兩者的行業龍頭地位穩固。專欄 10:英國啟動對谷歌蘋果反壟斷調查2022 年 11 月 22 日,英國競爭和市場管理局(Competition and Markets Authority,CMA)發布消息稱,將對谷歌和蘋果在移動瀏覽器和云游戲市場的情況展開第二階段調查,目前已經成立調查組。CMA 表示,這兩家科技巨頭在移動生態系統形成“雙寡頭壟斷”,該機構需要進一步進行深入審查。這項針對移動瀏覽器和云游戲的調查基于今年 6 月發布的一份 356 頁的市場研究報告。該報告
28、稱,蘋果和谷歌在移動生態系統領域擁有強大而穩固的市場力量,因此有能力制定“游戲規則”,控制移動設備上的操作系統、應用商店和網絡瀏覽器。若不加以干預,這兩家公司可能保持甚至強化對行業的控制,進一步限制競爭和創新。國內華為公司推出的鴻蒙操作系統也逐漸進入發展正軌,隨著鴻蒙操作系統的不斷升級優化,將會有更多的智能設備廠商接入鴻蒙系統。未來,鴻蒙操作系統將會對 Android 和 iOS 產生挑戰,國內移動操作系統市場競爭格局將發生變化。3.巨頭圍獵云操作系統,技術功能各具特點隨著企業上云探索的逐漸深入,廠商也從一開始時的各自為政,13到采用開源的標準(CloudStack、OpenStack 等),
29、再到如今,一些廠商在實踐經驗和不斷摸索的基礎上,自主開發通用的云操作系統平臺,云操作系統經歷了螺旋式上升的演進過程。目前,國內主要的云操作系統廠商大致可分成三大陣營:以微軟、亞馬遜、阿里云等為代表,提供互聯網應用的廠商,他們依托自有產業資源,結合云計算技術,基于原有的操作系統向云端過渡,功能齊全,以互聯網應用的形式對外輸出“云-邊-端-網”的云服務能力。以華為、浪潮等為代表,提供云服務器產品的廠商,他們的基本策略是通過生產云服務器,配置了自己開發的操作系統,實現產品一體化交付。以VMware、華云數據等為代表,提供標準化產品的廠商,他們基于用戶場景化需求和云的特點,獨立開發模塊化、標準化的云操
30、作系統產品,并以軟件產品的形式獨立交付。根據不同的產品定位,這些具有不同特色、以不同方式交付的云操作系統,有自己最適合或者說最匹配的業務應用場景。比如,互聯網客戶與傳統行業客戶在選擇云操作系統時就有不同的側重點,有的關注靈活性、成本,有的則看重成熟、穩定、可靠??蛻粼谶x擇云操作系統時,只要選擇適合自己的,并為未來的擴展預留空間就可以,所以造成了不同廠商云操作系統技術功能各具特色。4.嵌入式操作系統相對分散,發展潛力巨大嵌入式操作系統作為軟硬件資源的控制中心,以盡量合理有效的方式解決多用戶共享下的資源。經過多年發展積累,我國嵌入式操作系統產業鏈布局基本完善,國產嵌入式操作系統產品數量不斷14增加
31、。我國嵌入式操作系統廠商眾多,還沒有形成如同 Wintel 聯盟式的壟斷態勢。近年來,隨著計算機技術及集成電路技術的發展,嵌入式技術日漸普及,在通訊、網絡、工控、醫療、電子等領域發揮著越來越重要的作用。嵌入式系統將成為當前最熱門最有發展前途的 IT 應用領域之一。隨著信息化、智能化、網絡化的發展,嵌入式系統技術也將獲得廣闊的發展空間。同時,工業領域通常對電子信息系統有著天然的特殊要求,例如可靠性、專用化、安全性、低功耗、小型化等,這些需求都非常適合應用嵌入式技術來滿足。因此,工業領域是自主可控嵌入式操作系統的重要應用方向。伴隨著工業領域逐步實現自動化、信息化的發展趨勢,嵌入式系統將迎來更加廣闊
32、的應用場景和市場空間。5.物聯網操作系統尚處起步發展階段,呈現碎片化形態進入萬物互聯時代,物聯網操作系統尚處于發展早期階段,呈現出碎片化狀態。目前市場上存在著不同來源的物聯網操作系統:有從原有嵌入式操作系統改進而來的,也有從通用系統裁剪而來的,還有面向物聯網需求完全從零發展而來的。不同行業背景的廠商(操作系統大廠、硬件廠商、云計算服務廠商等)從自身業務需求出發進行研發。物聯網操作系統是行業應用得以茁壯生長和長期有效生存的基礎,只有具備了強大靈活的物聯網操作系統,物聯網這棵大樹才能結出豐碩的果實。我們判斷,盡管當前物聯網操作系統市場占有率較為分散,但未來有可能出現幾個壟斷具體業務場景或生態的主導
33、型物聯網操作系統。15(二)國產操作系統發展趨勢操作系統產業的規律是:當壟斷已經形成,后來者就很難顛覆,只能等待下一次新的產業浪潮。按照市場發展規律,每過二十年左右,操作系統會出現一次跨越式發展機遇,這主要是因為計算環境發生了很大變化,導致操作系統會更新換代,并引導相應的應用場景呈現數量級增長,形成圍繞操作系統的產業新生態。華為近三年相繼推出的 openEuler 服務器領域操作系統和OpenHarmony 移動終端/物聯網操作系統,使得華為迅速成為國內操作系統的領軍企業之一,正在逐漸打破國外操作系統的現有市場壟斷格局。當國內 IT 領先企業發展到一定階段,使用國外操作系統可能會受到功能、性能
34、和安全可靠等特定需求的限制,而這些企業已經有一定的實力進行操作系統研發方面的投入,通過改進或定制開源Linux 等操作系統來提升自身業務的發展需求。人工智能、機器學習、物聯網、元宇宙、無人系統、工業機器人等新興領域吸引了大量的資金投入?,F有的操作系統有可能出現不能充分滿足這些領域的深入發展需求的情況,反過來倒逼這些領域的新玩家也投入到面向這些領域的新型操作系統的研發中來??傮w來看,由于我國在操作系統領域起步較晚,國內各領域操作系統市場長期被國外廠商以成熟穩固的產品線占據。Windows、Android、iOS 等主流操作系統占據絕大部分市場份額,這些巨頭廠商通過幾十年研發積累和產品試錯,形成了
35、一系列成熟穩固的標準化產品,同時通過長期市場布局,圍獵了國內大部分用戶,形成用戶數量、產品標準化、軟硬件生態等系列競爭優勢。國內主力廠商16也開始后起發力,一些主流操作系統廠商都具備了內核之外代碼的開發能力,造成受制于人局面的主要原因是產業鏈上下游沒有建立良性的生態系統,隨著生態布局的持續完善,一旦突破生態用戶“臨界點”,應用軟件開發商也會因為用戶基礎而投入更多資源進行與操作系統的適配,從而形成生態良性循環,未來發展提升潛力巨大。中國軟協預測,未來 5 年左右,國內操作系統市場將繼續保持快速擴張態勢,至少有 5-8 倍的增長空間,國產操作系統將面臨新的發展機遇。17三、服務器操作系統產業分析(
36、一)中國服務器操作系統市場競爭格局全球服務器操作系統主要分為 Windows Sever 和 Linux 兩大流派。在中國服務器操作系統市場上,受益于技術環境的變化,以Linux 為代表的開源操作系統逐漸成為服務器操作系統市場受歡迎的主流產品,成為推動服務器操作系統技術發展的重要推動力。openEuler 的全面開源,引發了中國服務器操作系統發展的質變,推動了整個行業進入加速發展階段,未來國內服務器操作系統市場競爭將迎來變局。1.主流廠商行業應用領域國內服務器操作系統市場主流廠商有微軟、IBM 紅帽、麒麟軟件、統信軟件、中科方德等。這些廠商的服務器操作系統主要應用在互聯網、金融、運營商、政府、
37、能源、交通、制造、醫療衛生、零售、物流及郵政等行業領域。近年來,國產操作系統在黨政、金融、交通、能源、電信等領域應用日益廣泛,并在核心業務領域滲透率不斷提升。其中,銀河麒麟、統信UOS為兩大具有代表性的國產操作系統?,F階段,以麒麟、統信為核心的國產操作系統體系已經初步建立,黨政關鍵領域的國產操作系統普及基本完成,金融、教育等行業開始試點推廣,未來逐步向消費級市場拓展,市場增長潛力巨大。2.主流廠商的市場占有情況近年來,數字化改造浪潮持續加速。目前,已經有多家操作系統廠商開發基于 openEuler 的商用發行版,如統信、普華、麒麟、18中科創達等。此外,三大運營商中國電信、中國聯通、中國移動也
38、開發了基于 openEuler 的自用操作系統。openEuler 系產品市場裝機量在 2022 年不斷突破,取得了多個領域的增速第一:在政府行業,openEuler 系產品在 2022 年上半年市場占有率達39.2%,位居第一位;在運營商行業,市場占有率達 57.9%,位居第一;在金融行業,裝機量市場占有率達 28.0%,位居第二;在能源行業,市場份額進一步提升,占有率達29.6%,位居第二。CentOS停服加速服務器操作系統國產化替代進程提供了機遇。麒麟軟件基于 openEuler 社區版本所推出的麒麟 V10 操作系統,同時支持桌面端和服務器端,技術自主、生態豐富,在國產服務器操作系統市
39、場上優勢明顯。專欄 11:openEuler 裝機量跨越生態發展臨界點華為公司副總裁、計算產品線總裁鄧泰華在“2022 全連接大會”上表示,截至 2022 年 11 月,openEuler 歐拉操作系統的累計裝機量達到 245 萬套,跨越了生態發展臨界點,在服務器操作系統的新增市場份額達到 22%,年底有望達到 25%。(二)主流廠商的技術路線和發展策略1.主流廠商的技術特點Windows Server 采用圖形化操作界面,需要專業系統維護隊伍(不定期的打補?。?,易操作、易學習。利用 Windows 較好的一體化技術,將服務器端與桌面端無縫連接,能夠充分調度服務器的軟硬件資源。服務器端延續了
40、Windows 桌面操作系統的優點,并與以 Intel 芯片為主的計算資源充分統合,完全適配。19EulerOS 是基于開源技術的開放的企業級 Linux 操作系統軟件,具備高安全性、高可擴展性、高性能等特點,能夠滿足客戶IT 基礎設施和云計算服務等多業務場景需求。作為面向企業級通用服務器架構平臺的操作系統,華為 EulerOS 基于穩定系統內核,完美支持鯤鵬處理器和容器虛擬化技術,著力在系統的高可靠、高安全以及高保障方面儲備了富有競爭力的技術特性,為企業用戶提供了一個穩定安全的高端計算平臺,并充分利用 Linux 的可伸縮、高性能和開放性的優勢,從容面對快速的業務增長和未來的挑戰。2.主流廠
41、商的生態建設Windows Server 基于用戶對微軟的使用習慣,開發出更多的基于其服務器的應用軟件,并與 Intel 綁定。微軟在專業級應用軟件及游戲方面推出不同層次的產品;在構建開發者生態方面,Windows 平臺滲透率高,凝聚了大批的開發者。在硬件上,Intel 作為芯片 IDM 廠商,占據市場話語權,Wintel 通過捆綁銷售,牢牢把握對產業下游生產商的控制權。EulerOS 通過開源社區形式與全球的開發者共同構建一個開放、多元和架構包容的軟件生態體系,孵化支持多種處理器架構、覆蓋數字設施全場景,推動企業數字基礎設施軟硬件、應用生態繁榮發展。EulerOS 通過開源社區的建設,將芯片
42、廠商、整機廠商、操作系統廠商、應用軟件廠商等多類伙伴集合到社區中,社區成員實現共建、共享、共治,全球資源逐漸向社區匯聚,從而推動了整個產業鏈條的發展。截至目前,EulerOS 社區伙伴已超 380 家,全國下載量超 50 萬,用戶數量超 60 萬人,PR(Pull Request,優化請求拉?。┖先氤?5.5 萬。20兼容性方面,openEuler 已完成與多個硬件廠商的兼容適配,通過了 CPU 架構(x86/ARM)、跨代 CPU、主板(USB/拓撲)、外設等的兼容性測試。3.主流廠商在我國的發展策略微軟 Windows Server 系列產品與桌面系統有很多相同之處,在整個 IT 發展中起
43、到舉足輕重的作用,微軟 Windows Server 在發展中不斷的進行技術迭代和升級,滿足市場需要和用戶需求,而基于Windows 8 基礎上開發出來的 Windows Server 2012 服務器版系統,引入了全新的開始界面,并且增強了存儲、網絡、虛擬化、云等技術的易用性,讓管理員更容易地控制服務器。這使得微軟 Windows Server 在中國服務器操作系統市場上占據了一席之地。當前,以 EulerOS 為代表的中國開源社區正在構建以自主技術為核心的產業生態,國產服務器操作系統已經具備產品有開發者社區、有知識產權,高安全、高可用、可定制、可重構的特性。華為攜手 EulerOS 社區全
44、體伙伴共同將歐拉開源操作系統貢獻給開放原子開源基金會,推動了歐拉開源操作系統的加速發展。目前已經有多家操作系統廠商開發基于 openEuler 的商用發行版,如麒麟、統信、普華、中科創達等。此外,三大運營商中國電信、中國聯通、中國移動也開發了基于 EulerOS 的自用操作系統。同時,隨著數字經濟建設的不斷推進,EulerOS 著力建設數字基礎設施的底座,通過不斷與云計算、邊緣計算等結合,提供對數字場景的支持。此外,國內一些企業紛紛打造了自己的開源社區,豐富產業鏈生態。其中,阿里、麒麟、統信均打造了自己的根社區。21專欄 12:openEuler 開源社區openEuler 是面向企業級的開源
45、全國產化操作系統。openEuler 內核源于Linux,支持鯤鵬及其它多種處理器,能夠充分釋放計算芯片的潛能,是由全球開源貢獻者構建的高效、穩定、安全的開源操作系統,適用于數據庫、大數據、云計算、人工智能等應用場景。同時,openEuler 是一個面向全球的操作系統開源社區,通過社區合作,打造創新平臺,構建支持多處理器架構、統一和開放的操作系統,推動軟硬件應用生態繁榮發展。22四、桌面操作系統產業分析(一)中國桌面操作系統市場競爭格局桌面操作系統被認為是計算機時代的“靈魂”。與半導體產業鏈一樣,國際跨國公司得益于先發優勢筑起的護城河,長期主導著全球桌面操作系統市場。面對日益復雜的國際關系,實
46、現操作系統自主研發,將有助于減少對國外硬件系統的依賴,打破軟硬件技術壁壘。近幾年,突破高端芯片等硬件技術已經得到國家大力支持,同樣也需要推進軟件操作系統的發展,這樣才能把握自主權。1.主流廠商的行業應用領域目前,國內桌面操作系統市場主要有以微軟和蘋果公司為代表國外桌面操作系統廠商,以麒麟、統信、中科方德、中興新支點、深度為代表的基于開源 Linux 的操作系統廠商。國外廠商方面,微軟 Windows 和蘋果 MacOS 主要用于企業、消費級市場 PC 領域。國內廠商方面,以麒麟 KylinOS、統信 UOS等為代表的國產操作系統主要應用于政府、教育、金融、醫療、電信、航天等關鍵信息領域,并逐漸
47、向企業和消費級市場擴展遷移。專欄 13:銀河麒麟操作系統成功應用于國家重大項目銀河麒麟操作系統(KylinOS)是我國自主研發的操作系統,“天問一號”成功著陸火星使用的就是該系統。如今,麒麟已經在中國空間站、北斗等領域得到廣泛應用,為國家重大項目貢獻了“中國大腦”。2.主流廠商的市場占有情況中國在桌面操作系統領域的探索起步雖晚,也已走過了長23達三十余年的歷程,但在國內只占據了很小的市場份額。以微軟Windows 和蘋果 MacOS 為代表的跨國公司仍處于絕對主導地位,雖然近 5 年在國內市占率逐步下滑,但仍占據超過 94市場份額(Windows 約占據 90%,MacOS 約占據 4%)。以
48、開源 Linux 為主的國產桌面操作系統處于初期發展階段,在市場占比尚不足 6,市場拓展方面還有待進一步提升。目前麒麟、統信初露鋒芒,但尚未形成穩定清晰的市場競爭格局,傳統廠商、巨頭企業、初創公司等參與者均有機會。從當前國產化占比情況來看,國內操作系統市場增長空間較大。預計到 2025 年,國產桌面操作系統出貨量有望超過 20,中國市場整體占有率突破 10,中國將成為全球最大的 Linux 桌面市場,具備發展獨立生態的基礎和引領 Linux 桌面系統發展的潛力。(二)主流廠商的技術路線和發展策略1.主流廠商的技術特點微軟Windows桌面操作系統采用自研內核,內核功能強大豐富,內置的各類技術標
49、準、應用程序接口保持持續更新,推動 PC 硬件迭代。系統采用直觀高效的圖形用戶界面、多任務欄功能,即插即用,具備出色的多媒體功能。Windows 重視對新硬件、新技術的適配,鼓勵硬件廠商對于新技術和新部件的積極采用及研發,形成了新硬件與 Windows 互利共生的關系。蘋果 MacOS 是基于 XNU 混合內核的圖形化操作系統,采用多平臺兼容模式,自研源碼閉源,部分組件開源,占用更少的內存,一般情況下在普通PC上無法安裝,安全性高,可使用多種開發工具。24麒麟 KylinOS 采用國際主流標準,技術成熟。KylinOS 基于UNIX國際主流標準,同時繼承了“銀河”系列操作系統的核心技術,采用層
50、次式結構,由 Mach 風格的基本內核層、BSD 風格的系統服務層、Windows 風格桌面環境緊耦合構成。支持多種微處理器和計算機體系結構,實現跨平臺。與 Linux 在應用層二進制兼容,充分利用基于 Linux 的豐富應用成果。全中文支持,桌面環境友好。支持集群環境,支持多種應用服務和應用開發。統信 UOS 依托功能強大的自研桌面環境(DDE),為用戶提供了界面精美、交互靈動、操作簡潔而統一的操作體驗。系統集成了三十多款自研的桌面應用,支持用戶日常辦公學習、影音娛樂、編程開發等各種場景下的業務需求。此外,提供成熟的軟件生態平臺和應用管理審核機制,為生態軟件開發者提供友好便利的平臺保障和發展
51、助力。自帶硬盤加密、開發者模式開關、安全啟動、應用軟件簽名、安全中心、文件保險箱等多重安全機制,從硬件到軟件全方位保障用戶系統使用和數據安全。2.主流廠商的生態建設微軟利用先發優勢搶占市場,通過與軟硬件廠商、自研應用的長期磨合,率先構建系統化的生態規模,形成龐大的用戶群體。軟硬件捆綁形成Wintel聯盟,牢牢把握住對產業下游生產商的控制權。在馬太效應的作用下,Windows 的軟硬件生態越來越龐大,吸引更多的用戶,促進產品和系統性能進一步提升,形成良性循環。蘋果除了生產硬件,還自主開發軟件,使得軟件系統和硬件設備兼容性好,同時保持持續穩定的更新迭代,不斷優化系統性能,與蘋果其它產品線實現“連續
52、互通”,為用戶帶來了無縫銜接的順25暢體驗,形成了獨特的閉源生態。在市場和政策的推動下,國產操作系統逐漸形成以麒麟、統信為代表的兩強格局,市場發展與生態構建形成聚攏趨勢。麒麟發起成立中國首個桌面操作系統根社區開放麒麟(openkylin)開源社區,吸引產業鏈合力。推動規?;逃?,打造豐富的應用生態。高度重視生態體系建設,與眾多軟硬件廠商、集成商建立長期合作伙伴關系,建設完整的自主創新生態鏈。以麒麟軟件教育發展中心為組織平臺,聯合政產學研各方力量,探索中國特色的網信人才培養模式。通過CMMI5級評估,現有博士后工作站、省部級企業技術中心、省部級基礎軟件工程中心等,先后申請專利545 項,其中授權
53、專利 203 項,登記軟件著作權 544 項,主持和參與起草國家、行業、聯盟技術標準 60 余項。統信軟件發起成立“同心生態聯盟”,以深度(deepin)社區為基礎,建設立足中國、面向全球的桌面操作系統根社區,與近3000 家生態伙伴深度合作,推出“統信生態騰飛計劃”,統信加快統信軟件軟硬件兼容適配認證,打造具有“百個標桿案例、千家合作伙伴、萬家企業,十萬開發者、百萬應用”的中國操作系統最大的生態圈。加強與各個院校間的合作,開展職業學院,培養專業操作系統人才等。3.主流廠商在我國的發展策略微軟 Windows 早期在中國市場推廣時,一方面與政府和中國企業加強合作,改善微軟品牌在中國大眾市場的口
54、碑,一方面放任盜版系統軟件的存在。當占據了龐大的市場規模后,開始收緊加大對知識產權的保護力度,并利用黑藍屏技術限制打擊盜版行為,迫使26用戶付費使用正版軟件,鞏固了其在中國 PC 市場地位。蘋果產品的外觀設計,硬件配置以及自研的 MacOS 穩定加流暢的系統體驗成為蘋果公司在中國市場取得成果的關鍵。蘋果MacOS經過多次升級后,具有強大的管理功能和流暢的用戶體驗感,同時與蘋果系產品如智能手機、平板、智能手表等聯通,吸引了大批忠實用戶。以麒麟軟件和統信軟件為代表的國產操作系統廠商主要是搶抓政策紅利和國產化替代契機,在黨政、金融、電信、能源等重點領域搶占市場份額,并逐漸向其它行業進行滲透,不斷擴大
55、市場規模。27五、移動操作系統產業分析(一)中國移動操作系統市場競爭格局隨著經濟的發展,全球進入移動互聯網時代,帶動了以智能手機為代表的移動設備應用的興起,推動了移動操作系統的繁榮。谷歌 Android 和蘋果 iOS 兩者憑借成熟的技術先發優勢和龐大的生態,幾乎壟斷著移動操作系統市場。2019 年以來,隨著華為公司推出HarmonyOS,三年以來發展勢頭迅猛,正在逐步構建起豐富的全產業鏈生態,未來有望打破谷歌 Android 和蘋果 iOS 的市場壟斷地位,在移動操作系統市場占據一席之地。1.主流廠商的行業應用領域谷歌 Android 主要應用于智能手機、平板電腦、智能電視、智能手表等移動設
56、備上,并逐漸向數碼相機、游戲機、汽車、家用電器等行業領域進行滲透。蘋果 iOS 主要用在自研的智能手機、平板電腦、智能手表等蘋果系電子設備產品上。華為HarmonyOS是一款面向未來的操作系統,主要應用于手機、電腦、平板、電視、工業自動化控制、無人駕駛、車機設備、智能穿戴等多終端設備領域。2.主流廠商的市場占有情況國內移動操作系統市場主要被谷歌 Android 和蘋果 iOS 控制。谷歌 Android 基于開源特性,在移動智能終端設備上擁有龐大的衍生應用市場。據統計,谷歌Android和蘋果iOS之間的競爭正在加劇,谷歌 Android 操作系統的市場份額,已從 2018 年的 77%、下降
57、到282022 年 11 月的 70%,蘋果 iOS 操作系統的市場份額卻從 19%增加到了 26%。移動操作系統在手機行業應用最多,目前排名前十的手機設備制造商中,大部分廠商都是搭載的谷歌 Android 操作系統。蘋果iOS 主要搭載在蘋果系產品上,以其優越的性能和良好的用戶體驗感,吸引了眾多忠實的粉絲客戶。目前搭載 HarmonyOS 的華為設備超過 3.2 億,內置鴻蒙系統的智聯產品的發貨量也超過了 2.5 億,兩者合計,搭載鴻蒙系統的設備數量,累計已經超過了 5.7 億,HarmonyOS 已成為發展速度最快的國產操作系統。華為正在積極布局鴻蒙生態的建設,完成相關產品與鴻蒙操作系統的
58、適配工作,拓展面向智能設備、物聯網等場景的中間件產品,未來具有較大的上升潛力。(二)主流廠商的技術路線和發展策略1.主流廠商的技術特點谷歌 Android 系統平臺架構主要通過 Linux Kernel(內核)、Hardware Abstraction Layer(HAL 硬件抽象層)、Android Runtime、Framework 及 APP 系統應用等五大架構組成,使得系統可以正常、平穩運行。開源特性,最底層使用 Linux 內核,應用程序采用 APK文件格式??缙脚_特性,任何 Android 應用幾乎無需做任何處理就能運行于所有的 Android 設備。用戶界面操作便捷性,用戶可以通
59、過點擊、滑動、擠壓等方式,來操控屏幕上的應用程序。擁有豐富的應用軟件,吸引了眾多開發者為其平臺開發各式各樣的應用軟件,堅實的消費者基礎讓開發者有動力開發更多更好的應用軟件。29蘋果 iOS 系統的用戶界面主要基于多點觸控,屬于封閉式操作系統,是基于 Darwin 開源的操作系統,且 Darwin 的內核是 XNU。iOS 系統屬于完全封閉的操作系統,其系統有著非常嚴格的系統管理體系,比如 APP 上傳的時候的格式要求一定要使用 ipa、pxl、deb 等格式,并且要滿足官方的審查要求才可以在蘋果應用程序商店進行上架,同時軟件和硬件的整合度較高可以有效避免分化程度,提高穩定性。華為 Harmon
60、yOS 采用分布式架構,具備分布式軟總線、分布式數據管理和分布式調度三大核心能力。分布式架構首次用于終端操作系統,實現跨終端無縫協同體驗。確定時延引擎和高性能 IPC技術實現系統天生流暢?;谖群思軜嬛厮芙K端設備可信安全。通過統一 IDE 支撐一次開發,多端部署,實現跨終端生態共享。2.主流廠商的生態建設Android 操作系統最初由 Andy Rubin 開發,主要支持手機。2007 年 11 月,Google 與 84 家硬件制造商、軟件開發商及電信營運商組建開放手機聯盟共同研發改良 Android 系統。隨后 Google 以Apache 開源許可證的授權方式,發布了 Android
61、的源代碼,吸引芯片廠商在 AOSP 源代碼上疊加自己的功能,發布自己的版本并進行測試,終端廠商使用芯片廠商提供的 Android 代碼,在此基礎上加上終端廠商自己的特性。這就相當于拉攏芯片制造商及眾多的手機廠商、開發者合作,共同推廣 Android 這個開放平臺。Android 逐漸擴展到平板電腦及其他領域上,如電視、數碼相機、游戲機、智能手表等。蘋果 iOS 統一軟件系統和硬件設備,通過強有力的監控手段來30保證軟硬件產品的品質,使產品的理念得以貫徹和延續。借助忠實的開發者推廣自己的產品,通過自己產品構建的網絡同時反哺創新和創意者,最終形成了良性的循環,構建成為了自己的生態系統。有微軟的 W
62、indows Mobile 系統、諾基亞的塞班系統的前車之鑒,華為 HarmonyOS 從誕生之初就積極布局構建萬物互聯生態。持續投入資金超過 500 億元,成立 OpenHarmony 社區,吸引開發者,壯大鴻蒙軟件生態。通過開源方式,大力發展生態伙伴。將基礎能力代碼貢獻給開放原子開源基金會,壯大開源鴻蒙產業,并加速向豐富的行業應用場景拓展。加速構建 HarmonyOS 的生態環境。首先,華為與合作伙伴聯手開發了更多創新鴻蒙生態產品,包括智能家居設備、智能辦公設備等;其次,華為不斷構筑 HarmonyOS 軟件的基礎能力,通過為開發者提供更好的鴻蒙生態開發環境和開發工具,使開發者可以實現一次
63、開發、多端部署;第三,面向數字基礎設施的開源操作系統歐拉也將和 HarmonyOS 實現能力共享、生態互通。目前已有超 5000 社區貢獻者,16000+API,76 款通過兼容性測試的開發板/模組,23 個軟件發行版,79 款商用設備。開源社區Gitee 指數位列第一,是當前碼云平臺上代碼和社區最活躍的開源項目。鴻蒙的生態開發者超過 200 萬+,鴻蒙智聯伙伴超 2200+,HMS Core 開放 25030 個 API,海外 Top 3000 應用集成率達 80%。鴻蒙應用數量也取得了長足的進步,已有近 4 萬款應用聯合華為走向全球市場,標志著鴻蒙生態進入了快車道。31專欄 14:華為 H
64、armonyOS 生態布局據公開信息,鴻蒙 OS 生態目前已有 300+應用和服務伙伴、1000+硬件伙伴、50 萬+開發者共同參與到鴻蒙生態建設當中。鴻蒙計劃今年將搭載超過 3 億部設備,其中有 2 億部是華為自有設備,生態設備將超過 1 億。場景拓展上鴻蒙 OS 將采用“一橫一縱”的戰略。其中,“一橫”要從在家居領域擴展到消費者高頻剛需的六大領域,目前累計擁有超過 1000 家硬件生態合作伙伴,包括美的、九陽、老板電器等;“一縱”則是做好全產業鏈適配,已積累超過 50 家模組合解決方案合作伙伴。3.主流廠商在我國的發展策略谷歌公司通過 Linux 基金會在中國大力推廣,吸引國內中小企業進行
65、 Android 的開發與應用。布局生態建設,吸引來自中國大陸和臺灣地區的企業加入由谷歌公司主導成立的開放手機聯盟(OHA)。與國內手機廠商合作,基于 Android 系統平臺開發出的成功產品越來越多。蘋果公司每年定期對操作系統進行升級,提升功能和用戶體驗感;借助持續升級換代的智能手機、平板、電腦產品,吸引了大批忠實粉絲用戶。華為公司圍繞智能家居、智慧辦公、智慧出行、運動健康、影音娛樂五大場景,以分布式技術、AI、原子化服務、通信、影像、音視頻、圖形渲染、隱私和安全框架八大領先技術為“鴻蒙底座”,30000+API 為“鴻蒙磚塊”,以 Ark Compller 編譯器、Ark TS 開發語言、
66、APP Gallery Connect 上架分發等全鏈路自研開發套件為“鴻蒙工具”,構建“鴻蒙世界”。在 HarmonyOS 的加持下,鴻蒙已經實現了手機、平板、PC 三屏協同,給用戶帶來超級終端體驗,在手機與車機之間,更是能夠做到應用無縫遷移。32六、云操作系統產業分析(一)中國云操作系統市場競爭格局全球云計算市場處于快速增長階段,在全球云操作系統市場上,亞馬遜、微軟、阿里巴巴和谷歌一直是市場的領跑者,四家公司的市場份額合計達到云操作系統市場總規模的 75%左右。國內云操作系統市場集中度相對較高,主要廠商有阿里巴巴、華為、騰訊、亞馬遜、微軟等,呈現群雄并起局面。1.主流廠商的行業應用領域華為
67、 FusionSphere 是華為公司面向多行業客戶推出的云操作系統產品,集虛擬化平臺 FusionCompute 和云管理 FusionManager 等軟件于一身,整個系統專門為云設計和優化,提供強大的虛擬化功能和資源池管理、豐富的云基礎服務組件和工具、開放的API接口等,可以幫助客戶水平整合數據中心物理和虛擬資源,垂直優化業務平臺,讓企業的云計算建設和使用更加簡捷。阿里 Apsara 提供的產品和服務涉及云計算基礎服務、域名與建站、企業應用、安全防護、網絡與存儲、大數據、人工智能、物聯網和開發運維等諸多方面,產品線豐富,涉及領域較廣,主要市場在國內和東南亞地區。亞馬遜 AWS 主要面向數
68、百萬的大型企業、政府機構和初創公司客戶。目前平臺上提供了上千種服務包含了從基礎服務到管理到應用的全部服務類型。其中基礎服務包括計算、儲存、網絡等管理服務包括管理工具、安全配置、監控運行等服務微軟 Azure 主要用于政府、零售、醫療保健業、金融服務、制33造等領域。用戶可通過微軟全球的數據中心進行計算、存儲、數據庫分析、應用程序管理、機器學習等操作。2.主流廠商的市場占有情況受國內利好政策影響以及國內數字經濟背景下企業轉型升級的需求,國內云計算服務需求持續增長,近幾年的年均增速超過30%,是全球增速最快的市場之一。阿里云占據先發優勢地位,華為云、騰訊云、百度云發展勢頭強勁,四家科技廠商占據了大
69、部分國內市場份額,以亞馬遜、微軟為代表的國外廠商也占據了一定的市場地位。(二)主流廠商的技術路線和發展策略1.主流廠商的技術特點華為 FusionSphere 專門為云設計和優化,提供強大的虛擬化功能和資源池管理、豐富的云基礎服務組件和工具、開放的API接口等,全面支撐傳統和新型的企業服務,極大地提升 IT 資產價值和提高IT 運營維護效率,降低運維成本。阿里 Apsara 全面兼容 x86、ARM、RISC-V 等多種芯片架構,實現“一云多芯”。它可以將遍布全球的百萬級服務器連成一臺超級計算機,以在線公共服務的方式為社會提供計算力。提供足夠強大的計算力、提供通用普惠的計算能力。亞馬遜 AWS
70、 是一組服務,它們允許通過程序訪問 Amazon 的計算基礎設施。這些服務包括存儲、計算、消息傳遞和數據集 AWS提供基于云的基礎架構,并提供基于 SOAP 的 Web 應用程序接口,在這之上建立基于云的 Web2.0 服務,對最終用戶來說,只需瀏覽34器就可以使用。微軟 Azure 是構建在微軟數據中心內提供云計算的一個應用程序平臺,包含云操作系統、基于 Web 的關系數據庫(SQL Azure)和基于.NET 的開發環境(與 Visual Studio 集成,讓開發人員得以使用其集成開發環境來開發與部署要掛載在 Azure 上的應用程序)?;?Azure 的云存儲和 Web 應用程序接口
71、建立的在線服務,對于最終用戶來說是桌面軟件的形態,使用的終端主要是PC、筆記本平臺,仍舊要依賴微軟的操作系統,軟件的計算仍舊依賴終端的處理能力。因此微軟倡導的云計算是“云+端”計算,終端是由操作系統加上桌面軟件的方式。2.主流廠商的生態建設華為 FusionSphere 構建 OpenStack 產業生態。華為 FusionCloud支持私有云、公有云、混合云等多樣化部署,旨在幫助客戶構建基于開源的商業應用,助力企業 IT 云化轉型。阿里云將云生態定為阿里云的核心戰略。以“匯聚、鏈接、共贏、聚變”作為生態理念,分別在產品生態、行業生態、區域生態、云市場、教育生態等方面,構建客戶共享、數據共享、
72、技術服務、全球服務四大生態體系。亞馬遜 AWS 堅持創新和構建最有活力的生態系統。亞馬遜非常重視自行研發,在美國所有的科技公司中,亞馬遜的研發支出一直是最高的。AWS 一直致力于通過構建最有活力的生態系統,與合作伙伴共同服務好各種類型的客戶。AWS 通過全球性的 APN 合作伙伴網絡計劃,為合作伙伴提供業務、技術、營銷以及進入市場的廣泛支持,幫助合作伙伴在 AWS 上成功。AWS 與 APN 合作伙伴35形成合力,服務好各行各業的客戶。微軟云落實本地運營為合作伙伴打基礎。授權世紀互聯在中國運營和提供 Azure 服務;帶領合作伙伴向云轉型,讓合作伙伴減少花在運營上的時間,集中精力實現差異化競爭
73、優勢;大力培養云計算人才,微軟在繼承和延伸已有開發、編程能力的基礎上,積極進行基于云計算技術的教育和培訓。3.主流廠商在我國的發展策略國內廠商方面華為公司利用其本身在軟、硬件方面的強大優勢,為企業提供了多套云解決方案,幫助客戶實現數字化轉型。隨后,華為云通過“一云兩翼雙引擎”的云計算產業布局,圍繞算力提升發力。另一方面,加入 OpenStack 基金會,與合作伙伴一起為 OpenStack 開發者和用戶群提供更好的服務,極推動 OpenStack 從技術平臺演進為企業平臺,共同推動基于開源技術解決方案的商業落地。阿里推出生態共建策略,積極與企業合作,推廣其 IaaS 產品,幫助這些企業完成數字
74、化改造。這種提前布局、搶先出手的打法,不僅讓阿里云在國內一騎絕塵,還讓其順勢將業務做到了海外。隨著競爭者的不斷加入,阿里的云利潤開始收窄。為了實現新的突破,阿里云從 2017 年就開始倡導向智能云的轉移。在這個階段,阿里將其在人工智能上的優勢集成到了云端,開發出了 ET 大腦等 PaaS產品。國際廠商方面亞馬遜 AWS 將全球的最佳實踐,跟中國國情相結合,通過聯合 AWS 的本地合作伙伴一起,去定義最適合這些行業的中國最佳36實踐。幫助中國客戶通過中國區域享受到全球領先的云科技和服務,更好地深耕本地業務;幫助海外的全球客戶使用中國區域保持全球IT 架構和體驗的一致性,高效快速植根中國市場,幫助
75、中國客戶通過亞馬遜云科技全球基礎設施和服務出海走向世界。微軟開放了對 Linux 系統的支持,還積極地與紅帽、甲骨文、SUSE 以及 Canonical 等廠商合作,推動 Azure 成為理想的 Linux 運行環境。在基本確立市場地位之后,微軟開始在大數據分析、人工智能等領域積極發力,努力實現云產品的差異化。加之微軟本身有強大的軟件研發能力,依托自身強大軟件生態系統包括服務器、桌面操作系統、Office 應用軟件和數據庫的整合優勢,為包括客戶在內的合作伙伴提供差異化的云服務。37七、嵌入式操作系統產業分析(一)中國嵌入式操作系統市場競爭格局與通用操作系統相比較,嵌入式操作系統在實時高效性、硬
76、件的相關依賴性、軟件固態化以及應用的專用性等方面具有突出的特點。經過多年發展與積累,我國嵌入式操作系統產業鏈布局基本完善,國產嵌入式操作系統產品數量不斷增加。隨著信息技術的快速發展,嵌入式操作系統已經廣泛應用于通信、能源電力、航天航空、工業控制等行業,對實時性要求越來越高的智能家電、媒體廣播和數字影像設備等領域,未來市場應用潛力巨大。1.主流廠商的行業應用領域嵌入式操作系統歷史悠久、門類繁多、用途廣泛,常見的嵌入式操作系統廠商包括美國風河、微軟、霍尼韋爾、德國西門子,法國施耐德等。從全球市場格局看,嵌入式操作系統主要分為三類:第一類,傳統的經典 RTOS。以美國風河公司 VxWorks 操作系
77、統及其 Tornado 開發平臺為代表。特別是在通信設備等實時性要求較高的系統中,幾乎非 VxWorks 莫屬。美國風河公司的 VxWorks和 Wind River Linux 嵌入式操作系統主要應用于航空航天與國防、汽車、能源、工業控制、醫療、電信等領域。第二類,嵌入式 Linux 操作系統。以嵌入式 Linux 為代表,占嵌入式操作系統的 50%以上份額。第三類,Windows CE 嵌入式操作系統。主要占據顯示儀表等界面要求較高或要求快速開發的領域。2.主流廠商的市場占有情況38嵌入式操作系統在控制細分領域眾多,沒有絕對的市場主導者,就工控操作系統而言,美國風河公司開發的 VxWork
78、s 現占市場主流,而在實時工業操作系統領域,國內制造巨頭大多采用美國微軟、德國西門子、日本發那科、瑞士ABB、美國羅克韋爾等自動化巨頭的產品。專欄 15:風河領先全球嵌入式市場風河(Wind River)公司是全球領先的智能互連系統軟件提供商。1981年至今,全球超過 10 億臺產品應用了風河公司的技術成果,風河公司已成為全球實時操作系統、嵌入式 Linux 及相關服務市場供應量最大的公司:在 RTOS 及相關服務的全球市場總營收中占比近 40%;在嵌入式 Linux 及相關服務的全球市場總營收中占比超 50%;在上述兩個領域中,風河的市場份額是競爭對手的兩倍以上。風河憑借其完整的產品陣容,在
79、全球嵌入式市場擁有得天獨厚的優勢。以全面支持 VxWorks、Linux 的 Run-Time 平臺為基礎,再加上面向這些平臺的開發工具、全系統模擬工具,風河公司建構了適用于不同行業應用的軟件解決方案,同時還提供世界一流的全球性專業服務和技術支持。(二)主流廠商的技術路線和發展策略1.主流廠商的技術特點風河 VxWorks 可靠性好,經過大量應用實踐驗證,使用安全性高、穩定性好。實時性強,VxWorks 進程調度、進程間通信、中斷處理等系統公用程序精練而有效,它們造成的延遲很短??刹脺p性佳,VxWorks 由一個體積很小的內核及一些可以根據需要進行定制的系統模塊組成。微軟 Windows CE
80、 內核模塊化:支持進程、線程處理及內存管理等服務。內核系統接口模塊允許應用軟件訪問操作系統提供的服務。文件系統模塊支持 DOS 等格式的文件系統。圖形窗口和事件39子系統模塊控制圖形和 Windows 相關的外貌。通信模塊允許同其他的設備進行信息交換。西門子Nucleus RTOS是一種支持32位和64位嵌入式處理器的,成熟、可靠和全面優化的實時操作系統。Nucleus RTOS 為 Arm、RISC-V、MIPS 和 PowerPC 提供架構支持。Nucleus Ready Start 包提供完整開發環境,覆蓋嵌入開發的各個方面。表 1:嵌入式操作系統的技術演進無操作系統的嵌入式算法監控式實
81、時操作系統通用嵌入式實時操作系統云端鏈接的操作系統4-8 位單片機為主8-16 位嵌入式處理器為主32 位 RISC 微 處理器32 位及以上微處理器無操作系統支持的裸機以簡單監控式操作系統為主代 表:Vxworks、Windows CE嵌入式系統和網絡的連接匯編語言對系統進行直接控制處理器種類繁多,通用性差可運行在不同的微處理器上可運行在不同的微處理器上系統結構及功能單一,針對性強用戶界面不夠友好具有豐富 API 和嵌入式應用軟件具有豐富API接口,以及云端能力2.主流廠商的生態建設風河 VxWorks 提供完整的產品陣容,配備了覆蓋全球的專業服務與支持,在業界建構了廣泛的合作伙伴生態系統。
82、無論是開源的Linux、商業化的 RTOS,還是兩種產品同時需要,無論是設計、開發還是部署,憑借全面的軟件陣容,風河都會在每個業務環節提供全面的支持。這種靈活性允許合作公司利用最新的社區創新成果交付前沿產品,同時滿足關鍵任務應用程序的功能安全性、信息安全性和可靠性要求。40微軟 Windows CE 所有源代碼全部由微軟自行開發的嵌入式新型操作系統,不僅繼承了傳統的 Windows 圖形界面,并且在Windows CE 平臺上可以使用 Windows95/98 上的編程工具(如Visual Basic、Visual C+等)、使用同樣的函數、使用同樣的界面風格,使絕大多數的應用軟件只需簡單的修
83、改和移植就可以在 Windows CE 平臺上繼續使用,操作簡單,具有很好的適配性。西門子 Nucleus RTOS 的源代碼是開源的,完全免費,可用于加快復雜多樣的軟件架構的實施。Nucleus RTOS 針對各種嵌入式應用,提供相應網絡協議(如 TCP/IP,SNMP 等),以滿足用戶對通訊系統開發要求??芍厝氲奈募到y、可重入的 C 函數庫以及圖形化界面等也給開發者提供了方便。針對不同的 CPU 類型,Nucleus還提供編譯器、動態連接庫、多任務調試器等相應的工具來配置用戶的開發環境。3.主流廠商在我國的發展策略風河VxWorks客戶可以免費得到VxWorks源代碼,及所有網絡、文件系
84、統、無線、安全、圖表、USB 等運行時代碼,甚至包括所有平臺??蛻暨€可通過 VxWorks 系統平臺,獲取多時區實時幫助、具有多方面自助選項的在線支持網絡以及可選的高級服務,幫助開發人員以最快的速度解決問題。西門子 Nucleus RTOS 以創新生態圈模式為產業升級提供端到端的數字化解決方案通過攜手各方伙伴構建創新生態圈,實現以貫穿評估、咨詢、集成實施與優化服務的端到端數字化解決方案和人工智能、邊緣計算、5G 和工業云等前沿科技在工業制造、城市及基礎設施、交通和物聯網等領域的落地生根。41八、物聯網操作系統產業分析(一)中國物聯網操作系統市場競爭格局近幾年來,全球物聯網操作系統行業發展增速較
85、快,尤其是在歐美及亞太地區,很多互聯網公司進入該行業,從各國物聯網市場出發,推動著物聯網操作系統行業的發展。隨著萬物互聯時代的到來,國內物聯網操作系統市場規模也在迅速擴張。目前,市場上主要有十幾種物聯網操作系統,但都處在發展初期,產業鏈生態環境對此并未做出積極反映,同時,開源Linux 和 RTOS 仍然是市場主流,活躍在物聯網市場。1.主流廠商的行業應用領域物聯網是眾多物聯網設備的聯網,以便開展不同數據的收集和共享服務,這使得圍繞物聯網硬件的聯網、調度、管理及分析成為一個巨大的物聯網操作系統市場。根據物聯網市場情況將物聯網操作系統分為物聯網終端操作系統、物聯網操作系統平臺,各個物聯網操作系統
86、賽道內存在有不同廠商角逐。物聯網終端操作系統,即面向物聯網領域的實時輕量級操作系統,通過輕量級的硬件完成任務管理、內存管理、時間管理、通信機制、事件管理、定時器等操作系統基礎組件,更好地支持低功耗、短報文、輕功能等場景,如傳感器、路由器等。國外的主流廠商有美國風河、微軟、ARM、英特爾等,國內主流廠商有華為、阿里巴巴、騰訊、海爾、翼輝、賽睿德、南瑞、航天信息、國網信通、新華三等。物聯網操作系統平臺,即物聯網時代的基礎設施,物聯網操作系統平臺是負責管理物聯網中各種設備、網絡與算法的系統軟件,42其中設備包括各種傳感器、攝像頭、控制器等硬件設備,需要對例如 OPC-UA、Modbus、MQTT 等
87、協議進行解析,通過多種網絡傳輸手段如 TCP/IP、蜂窩網絡、LoRA、Zigbee 等進行數據匯聚,然后進行算法應用的部署管理。國外的主流廠商有 IBM、微軟、亞馬遜、谷歌、霍尼韋爾等,國內的主流廠商有慧安股份等。2.主流廠商的市場占有情況目前物聯網操作系統百家爭鳴,全球還未形成壟斷性質的產品,在全球各大廠商都意識到這個萬億級別市場的背景下,在物聯 網 終 端 操 作 系 統,既 有 Andorid Things、RTX、Fuchsia、Free RTOS、VxWorks 等國外物聯網終端操作系統,又有 LiteOS、AliOS Things、CT Wing、OneOS、聯通雁飛等國內物聯網
88、終端操作系統新興崛起。在物聯網操作系統平臺,有 IBM Waston IoT Platform、Azure IoT、Google IoT Core 等老牌國外 IT 廠商的新產品,又有慧安股份的慧安蜂巢物聯網操作系統平臺 IS-MEST 等國內優秀物聯網操作系統平臺。國內外各家產品都各有優劣。隨著數字化轉型的浪潮到來,物聯網操作系統將成為未來風口,迎來強大的市場需求。在物聯網終端操作系統廠商中,風河 VxWorks 可廣泛支撐各種物聯網設備,從消費者可穿戴設備到大型網絡設備。華為 LiteOS面向物聯網領域開發廣泛應用于智能家居、穿戴式、工業領域等場景應用。阿里 AliOS Things 廣泛
89、應用在智能家居、智慧城市、新出行等領域。Tencent OStiny 支撐智慧城市、智能水表、智能家居、智能穿戴、車聯網等多種行業。翼輝 sylixos 覆蓋網絡設備、國防安全、工業自動化、軌道交通、電力、醫療、航空航天等領域。賽睿德 RT-Thread 廣泛應用于能源、車載、醫療、消費電子等多個行業。43在物聯網操作系統平臺廠商中,IBM Waston IoT Platform 對物聯網中的設備獲取價值,可應用于環境感知、消費、醫療、工業生產等領域。微軟 Azure IoT 面向制造、能源、醫療保健業、零售、運輸和物流等領域,建立管理、控制、定價、操作等功能。亞馬遜AWS IoT 構建高效的
90、物聯網、設計良好的物聯網,應用在制造、能源、電商、汽車等領域。谷歌 Google IoT Core 應用于汽車、制造、零售、機房、智慧工廠等領域?;郯补煞?IS-MEST 提供規則引擎、可視化面板、設備連接、設備全生命周期管理、數據流轉、協議橋等功能,應用于智慧城市、智慧軍營、星基物聯網、智慧農業、智慧園區、智慧能源、智慧工廠、智慧碳管理、智慧醫療等領域。表 2:現有物聯網操作系統應用場景類別操作系統舉例應用場景物聯網終端操作系統uClinux工業控制、無人機、因特網設備(路由器、交換機、防火墻、負載均衡器等)、專用的控制系統(自動售賣機)VxWorks通信、軍事、航空航天、工業制造機器人、醫
91、療器械、汽車電子SylixOS航空航天、電力電網、軌道交通、機器人、新能源、醫療、工業自動化Andriod things應 用 于 除 手 機(Andriod)、電 視(AndriodTV)、車機(AndriodAuto)和穿戴式設備(AndriodWear)之外的物聯網及嵌入式設備,適用于構建智能家居RT-Thread智能家電、網關、工業物聯終端Alios things智能生活電器、智能穿戴設備、工業數據采集設備。44Huawei LiteOS智能家居、攝像頭、智能水表、智能停車、智能照明Amazon Free-RTOS使用微控制器、RAM 和 ROM 資源較少的應用場景,如工業場景下的傳感
92、器、制動器、泵和自動化組件Fuchsia兼容手機、PC、智能家居等物聯網場景物聯網操作系統平臺IS-MEST智慧園區、智慧安防、智慧能源、智慧軍營、智慧煤礦、智慧管網、智慧加油站等場景IBM Waston IoT Platform環境感知、消費、醫療、工業生產等領域Microsoft Azure IoT制造、能源、電商、汽車等領域Google IoT Core汽車、制造、零售、機房、智慧工廠等領域(二)主流廠商的技術路線和發展策略1.主流廠商的技術特點物聯網終端操作系統廠商:華為 LiteOS 是華為針對物聯網領域推出的輕量級物聯網操作系統,是華為物聯網戰略的重要組成部分,具備輕量級、低功耗、
93、互聯互通、組件豐富、快速開發等關鍵能力,基于物聯網領域業務特征打造領域性技術棧,為開發者提供“一站式”完整軟件平臺,有效降低開發門檻、縮短開發周期,可廣泛應用于可穿戴設備、智能家居、車聯網、LPWA 等領域。阿里巴巴 AliOS Things 是面向 IoT 領域的輕量級物聯網嵌入式45操作系統。致力于搭建云端一體化 IoT 基礎設備。具備極致性能,極簡開發、云端一體、豐富組件、安全防護等關鍵能力,并支持終端設備連接到阿里云 Link,可廣泛應用在智能家居、智慧城市、新出行等領域。物聯網操作系統平臺廠商:IBM Waston IoT Platform 擁有一組成型的服務,它們是 IBM 通過
94、Maximo Asset Monitor、IoT、COS 等基礎計算設施,提供包括計算、轉發、數據集等。IBM 提供整套成型的服務,業務用戶可以在自定義的儀表板中可視化其設備和資產當前和歷史的趨勢數據,只需要一個瀏覽器與云服務,就可以實現物聯網操作系統的功能。微軟 Azure IoT 提供一組托管和平臺服務,用于連接和控制 IoT設備。Azure IoT支持大范圍設備,包括工業設備、微控制器和傳感器。IoT 設備與 IoT 和其他服務進行通信,后者處理設備數據來監視和管理設備。谷歌 IoT Core 是一項全代管式的操作系統服務,依靠多種連接能力,可連接管理分布在全球各地的數百萬設備,從中提取
95、數據。依靠Cloud Pub/Sub能力將分散的設備數據匯總到數據分析服務中,建立高速響應、安全、智能的 IoT 流水線?;郯卜涑参锫摼W操作系統平臺 IS-MEST 是慧安股份為解決傳統物聯網體系架構中多協議設備連接、跨協議設備聯動、多域數據流轉、數據存儲可視化等功能而自主研發的物聯網操作系統,同時結合慧安蜂巢邊緣操作系統進行邊云協同管理,向用戶提供設備管理、規則引擎、數據轉發、數據可視化、數據管理、智能 AI 應用、設備聯動、協議橋等多種功能。46表 3 物聯網操作系統與通用計算系統對比特征通用型計算系統物聯網操作系統形式和類型通用場景的計算機形式面向業務的物聯網操作系統,形式多樣、應用范圍
96、廣泛。組成CPU、IO 總線與外設、軟硬件獨立既有面向終端設備的終端操作系統,也有管理物聯網設備、網絡、算法的物聯網操作系統平臺,軟硬件相對獨立。開發方式開發平臺和運行平臺都是通用計算機采用交叉開發技術,開發平臺為通用計算機,運行平臺包含嵌入式、通用計算機等。二次開發可重新編制通過 SDK 與 API 的形式為用戶提供二次開發手段。2.主流廠商的生態建設IBM 延續其老牌 IT 企業對于市場和用戶的嚴謹態度,通過不斷豐富自身的功能及利用自己原有的生態關系,通過合理推廣引流將原有生態伙伴的新需求導入到其物聯網操作系統產品中,再不斷迭代完善自身產品。微軟 Azure IoT 作為微軟打進物聯網市場
97、的一塊利器,通過自有的云服務及原有的渠道打造自己的物聯網生態。谷歌 IoT Core 通過建立谷歌 Cloud Platform 合作伙伴,將構建硬件、軟件和創新解決方案,通過 Cloud IoT Core 將遍布全球的設備與 GCP 無縫連接。華為 LiteOS 通過生態伙伴計劃,希望一起打造開放、共贏的物聯網生態,快速獲取商業成功,通過向合作伙伴提供技術、營銷47和銷售資源,幫助伙伴構建和發布產品和解決方案,不同伙伴等級有不同的權益和資格要求。阿里巴巴 AliOS things 深扎辦公、智能家居、空氣環境、智能廚房,通過自有渠道建立起相應的行業合作伙伴?;郯补煞?IS-MEST 建立 I
98、SCertify 互認證體系,基于國產基礎架構之上建立起物理網感知層、網絡層、網關層、邊緣層、平臺層、應用層的合作伙伴,互相開拓自身的渠道,基于純自主可控的底層架構,以慧安蜂巢物聯網操作系統平臺為核心,與合作伙伴一同為用戶提供國產化物聯網解決方案。3.主流廠商在我國的發展戰略目前,物聯網操作系統整個市場處于初探階段,各大廠商都在根據自身的既有資源擴充其對物聯網操作系統的需求,進而推進自身產品在相關領域的推廣,尚未形成統一的發展方向。各大廠商都處于以自有物聯網操作系統為主,深扎某個行業的發展戰略,只是在發展方向與細節上有所區別,像 IBM、微軟、谷歌、阿里、華為、電信等老牌 IT 企業就根據自身
99、原有市場和用戶發展挖掘其新需求,也有像慧安股份等新興物聯網操作系統平臺廠商深扎用戶需求打磨自身基礎產品,夯實物聯網基礎設施,通過集中力量完善自身產品核心能力,進而發展市場發現用戶的發展戰略。隨著物聯網市場的不斷挖掘,相信各大主流廠商的發展戰略會趨于同化并各有千秋。48九、國產操作系統發展面臨的挑戰和對策建議經過多年的發展,國產操作系統已經在諸多領域取得了長足的進步,無論在產品的功能性、穩定性、兼容性還是在單一產品的性能上都有了顯著的提升。但 Windows、Android、iOS 等主流操作系統已形成較高的生態壁壘,如何發展和壯大國產操作系統產業還存在諸多問題亟待解決。(一)面臨的挑戰1.操作
100、系統領域主流廠商的市場優勢地位難以撼動windows 獨霸服務器和桌面操作系統多年,早已成一枝獨大之勢。在服務器和桌面操作系統領域,微軟 Windows 操作系統被公認是絕對的霸主,很多其他的科技巨頭們難以研發出可以媲美Windows 的操作系統,在長達幾十年的時間里,Windows 始終牢牢地穩定住了 PC 市場,Windows Server、Windows10 等都是爆款產品,受到了眾多用戶的親睞。Android 在移動端占據優勢地位。在移動操作系統領域,由于 Android 操作系統開源免費,很多上下游企業都圍繞 Android 操作系統進行研發軟硬件適配,建立了豐富的上下游產業生態鏈。
101、國際巨頭的挑戰。亞馬遜、微軟等國際巨頭壟斷全球云操作系統市場,而且近年來開始在中國市場積極布局,跟國內廠商形成競爭態勢,爭奪市場份額。2.基礎理論和技術研究缺乏體系性、高強度、持續性投入近年來,全球主要發達國家都紛紛制定相關計劃,設立專門機構,49并撥出巨額款項,競相開展軟件工程研究。這些計劃的核心是首先發展軟件工程支撐環境,并以此為基礎,向高度集成化、智能化的軟件工程支撐環境發展。中國的軟件工程核心技術缺乏,創新能力不足,與美國、日本,甚至印度等注重知識產權相比仍有追趕空間。長期技術積累不足。國產服務器操作系統和桌面操作系統開發主要是基于開源 Linux 發行版生長出自己的商業版。操作系統內
102、在的原理、資源的調度方式、應用軟件廣泛的兼容性存在短板,核心技術積累不足。例如,嵌入式操作系統領域的核心元器件存在卡脖子現象,基于核心元器件的原始封裝操作系統后續開發較為困難。國產軟件工程化能力較弱?,F代的操作系統功能復雜多樣,導致系統軟件特別龐大,由于工程化能力欠缺,使得操作系統的整體性,各種功能的一致性,資源調度的有效性,與微軟、谷歌為典型代表的外國公司相比還存在著明顯的差距?;A計算能力偏弱。操作系統和算力相結合是操作系統發展的主要技術路線,但我國計算能力較弱,國產芯片一直處于跟隨狀態,與國內操作系統適配的耦合程度落后于 Wintel 和 Android-ARM,為國產操作系統帶來底層挑
103、戰。中國算力產業依然面臨需求碎片化、國產基礎軟件生態和配套芯片不強、傳輸能力不足、無效算力增多、人才緊缺、難互通協同等諸多挑戰。數據標準、通信協議被國外壟斷。中國 95%以上的高端PLC 和工業網絡協議被國外廠商壟斷,工業數據采集能力薄弱。由于國外廠商設備數據不開放、接口不統一,造成設備的數據兼容性差、采集門檻高、采集難度大,制約了國產嵌入式操作系統的快速發展。缺乏持續高強度資金投入。操作系統研發需要持續投入大量50資金支持。微軟公司在研發 Windows 操作系統新產品時,投入 4000多名工程師,歷經 2 年,才公布了 Windows3.0,但 Windows3.0-3.2并沒有形成市場收
104、入,之后又高強度的投入,到 Windows95 才逐漸形成市場規模。據公布的最新報告顯示,過去一年,亞馬遜公司技術研發費用投資高達 226 億美元,谷歌母公司 166 億美元,英特爾公司131 億美元。這些大型科技公司在研發資金投入方面都呈逐年增長趨勢。國內操作系統整體發展起步晚、底子薄,缺乏調度算法等關鍵核心技術,操作系統從研發到商業化的較長時間內,無法取得任何收益,國內企業不愿意投入大量資金。這種大規模資金和高強度人力投入是國內操作系統廠商的短板。3.應用軟件開發支持不足,生態建設相對滯后目前,國產操作系統占有的市場份額普遍都不高,缺少數量級的規模用戶,導致基于國產操作系統的應用程序還較為
105、匱乏,其他廠商圍繞國產操作系統開發豐富的應用程序的意愿不強。國產操作系統生態建設相對較晚,與國外開源生態相比存在明顯差距。應用軟件生態不足,專業應用軟件少,操作系統與軟硬件適配度、耦合度低。微軟 Windows 經過 40 年的發展,憑借強大的軟硬件生態、Wintel 聯盟以及不斷地迭代更新,僅 Windows10 月活設備數超過 7 億臺,適配應用程序超過 3500 萬個,軟件版本超過 1.75 億個,硬件/驅動組合 1600 萬件。反觀國產操作系統,目前專門為適用于國產操作系統而開發出的應用軟件比較缺乏,適應性不強,生態基礎薄弱,如工具軟件、管理軟件等應用軟件生態尚沒有建立。國產操作系統適
106、配的軟硬件數量與 Windows、Android、iOS 等主流操作系統相比存在數量級的懸殊差距,且生態呈碎片化。51國產操作系統集中度不高、過于分散。全球操作系統主要廠商微軟、蘋果、谷歌、亞馬遜等少數幾家企業。谷歌自 2008 年啟動Android Market 以來,累計向 Android 應用開發者支出的金額有達 800億美元(除了中國開發者),蘋果公司自 2008 年 AppStore 推出至今,開發者已獲得了逾 1550 億美元的收入。對比國內,我國至少有十幾家,特別是利用政策紅利發展起來的諸多廠商占據的市場份額較小,使得技術、人才、資金、生態等社會資源難以形成積聚效應。操作系統企業
107、成長的要素被割裂分散,難以與國外巨頭競爭,形成了類似大樹和小草式的競爭格局。例如,物聯網操作系統屬于新興的細分操作系統賽道,市場對物聯網操作系統認知不足,用戶需求描述寬泛。國產操作系統市場分散,缺乏強大的核心企業引領技術和產品方向。由于國產操作系統基本是在 Linux 內核基礎上二次開發,技術門檻相對較低,國內做操作系統的廠商數量多,從業人員相對較少,力量分散,規模都不大,技術路線也存在差異,造成了散、亂、多的特點,尚未形成有市場競爭力的大型企業。4.缺乏靈魂人物、專業人才及穩定開發團隊領軍人才缺乏。操作系統開發是一件復雜的軟件工程問題,不僅需要有強大的開發團隊,更需要有靈魂性人物主導。微軟創
108、始人比爾蓋茨帶領技術團隊經過多年努力才最終開發出了Windows系統,這說明操作系統研發需要有絕對的核心人物牽頭。專業人才不足。我國軟件技術人員中70是從事程序開發、技術支持和服務的人員,軟件產業發展所急需的系統分析師、架構設計師、高級工程師、項目經理等底層核心技術人才比較匱乏,無法滿52足軟件產業發展對高層次人才的需求。研發團隊穩定性差。操作系統開發是一項系統性復雜工程,對研發團隊的要求很高,保持研發團隊的穩定性十分重要。團隊穩定性影響著技術研發的連貫性、項目成果的前瞻性,國內操作系統研發公司則面臨技術團隊人員不足、流動性較大等問題,這些不利因素制約了國產操作系統的研發進程。5.國家支持國產
109、操作系統發展政策比較分散近 20 年來,科技部、工信部等中央有關部委對操作系統國產化非常重視,國家相繼出臺了很多的支持政策,極大地推動了國產操作系統的發展進步,但也存在突出問題。沒有充分發揮政府引導性作用。一方面,政府層面過度強調關鍵技術和重點項目研發的突破,對自主可控操作系統產業沒有充分發揮政府引導作用,市場準入門檻較低,導致我國操作系統的發展現狀是企業多、規模小、技術體系分散。另一方面,政府在國產操作系統采購時過度強調公開、公正、透明,使得國產操作系統的集采沒有指向性,難以形成規模應用的拳頭產品。政府對操作系統支持不夠完善。政府對國產操作系統的支持方向存在一定的理解誤區,政府出臺的系列政策
110、偏重對操作系統廠家研發端的支持,輕視了對適配硬件和客戶應用開發端的支持,使得操作系統生態難以建立起來。(二)發展機遇1.中國市場規模應用潛力巨大根據最新數據顯示,截止 2022 年 6 月,全球互聯網用戶數量達53到 50 億人,中國網民規模 10.51 億,互聯網普及率達到 74.4%,成為全球互聯網用戶群體最多的國家。中國也是全球最大的 PC、手機終端市場,很容易形成國產操作系統的規?;瘧?,這將為推動國產操作系統發展提供強大內生動力。預測未來 3-5 年,如何抓住我國互聯網規模應用的窗口期,將會是實現國產操作系統彎道超車的重要機遇。萬物智能時代,眾多廠商把視線轉移到操作系統身上,尤其是物
111、聯網操作系統。作為重要底層軟件技術之一,操作系統上承應用開發,下接海量的硬件終端,正在吸引國內外科技巨頭布局物聯網操作系統。而作為巨頭們競逐的下一個主戰場,背后蘊藏的市場潛力難以估量。2.國際局勢變化引發操作系統供應鏈安全擔憂俄烏沖突發生以后,微軟宣布退出俄羅斯市場,暫停相關商品銷售及服務;SUSE 和RedHat 宣布不再為俄羅斯提供任何業務支持;Ubuntu 的開發方Canonical 公開表示將終止為俄羅斯企業提供服務。易地處之,如果微軟、Ubuntu、RedHat 等停止對中國的服務與支持,國內企業將面臨重大危機。中美關系日益嚴峻的當下,政府勢必將更加鼓勵打造原生自主安全可控的國產操作
112、系統,掌握主動性,防止在這一領域被歐美國家“卡脖子”,以確保維護國家數字基礎設施和信息安全。CentOS 停服推動了主要部委的國產化替代,國資央企也積極開展私有云建設。CentOS 停服背后是國外廠商商業模式的變化,尤其是在美國近期出臺“不允許將安全漏洞共享到中國”的新規則后,國內企業對使用國外系統產生安全擔憂。如何穩步推進國產操作系統的自主創新與市場推廣成為了國產系統操作系統企業關注的焦點。3.國產操作系統發展具備基本條件我國整體計算能力顯著提升。目前已建成全球最大規模光54纖和移動通信網絡,算力產業規??焖僭鲩L。近五年平均增速超過30%,算力規模排名全球第二。同時,高端芯片、新型數據中心、
113、超算等領域研發取得突破進展。新一代信息技術取得顯著進步。云計算、5G 技術,通信技術的進步,使得桌面系統和服務器的切換連接更方便,網速更快,瘦客戶機迎來發展新機遇。國產軟件具備強勁的發展基礎。經過多年努力發展,國內企業已經基本掌握了操作系統基本技術,軟件工程正在被國內所重視,基本具備了開發操作系統的能力。國內服務器出貨量大。中國軟協預測,我國服務器操作系統市場到 2024 年至少有 6-8 倍以上的增長,僅僅服務器這個市場空間就會到百億級人民幣的規模,其中市場排名前三的廠商依次為浪潮、新華三、華為,這也是我國操作系統產業的新機遇。同時服務器操作系統更關鍵的是支撐了整個數字經濟的底座,它會撬動萬
114、億級的上游軟件市場。操作系統迎來云時代發展契機。我國云操作系統主流廠商的技術實力與國外廠商處于并跑階段,沒有明顯的技術差距。疫情之下,所有行業都開始轉向進入“云時代”。預計十四五期間,我國數字經濟將進入快速發展期,各行業數字化轉型步伐加速,上云進程將持續推進成為新常態,對云操作系統的需求不斷增加形成規?;瘧?,帶動了云操作系統市場規模持續擴大。云操作系統需求增加,產生了多樣化的場景需求,應用場景實踐的增多將有助于我國云操作系統技術迭代,也為云操作系統市場的發展帶來良機。國內云操作系統和國際巨頭基本處于同一技術水平。國產云55操作系統具備自主核心技術,技術水平相對比較成熟,對比桌面和服務器操作系
115、統,與國外云操作系統巨頭處于同一起跑線,甚至在有些方面還處于技術優勢地位。4.政府出臺政策支持操作系統發展政府高度重視,利好政策頻出。在國家政策頂層規劃中,基礎軟件,尤其是操作系統在產業發展中的重要位置,相繼出臺了系列政策,支持國產操作系統做大做強。信息技術創新快速推進。近三年來,我國相繼出臺了多項政策,鼓勵國內企業自主創新,尤其是信息技術創新體系的建立,讓更多的國產操作系統有了更加強大的信心,在發展的過程中逐漸成熟和壯大。信創產業有望成為國產操作系統下一個巨頭成長之地。制造業數字化轉型逐步加快,促進嵌入式軟件發展和市場壯大。隨著單機裝備智能化、智能裝備群體化、人機交互語言化、復雜系統模塊化轉
116、型趨勢的逐步顯現,基于國產軟件企業的能力不斷提升,面向于工業的軟件產品和系統將成為軟件企業轉型和拓展的主要市場。嵌入式軟件和操作系統的發展迎來了不可多的機遇。國內的制造體系不斷擴大,為嵌入式操作系統提供了較好的硬件環境。國內擁有眾多主要元器件生產廠商,需要鼓勵軟件廠商和硬件廠商合作,加大軟硬結合一體化程度;通用性嵌入式軟件要加大攻關力度和應用;我國是世界制造大國,應基于國產元器件,通過開源開放發展我國嵌入式操作系統。從嵌入式生產制造領域,鼓勵基于嵌入式應用軟件研發,帶動操作系統普及應用,形成應用軟件相對集中的趨勢。國內智慧城市建設,推動多領域智能化進程。近年來,國家56對于智慧城市發展的政策支
117、持不斷加碼。智慧城市要求能夠充分運用信息和通信技術手段感測、分析、整合城市運行核心系統的各項關鍵信息,從而對于包括民生、環保、公共安全、城市服務、工商業活動在內的各種需求做出智能的響應,為人類創造更美好的城市生活,這為國產物聯網操作系統發展提供了新的機遇。5.國內廠商積極布局構建生態體系開源成為國產操作系統實現逆襲的突破口。目前國內擁有約3500萬開發者,成立了眾多的開源社區,發布了數目眾多的開源項目,開源進程全球最快。中國開源發展有著產業鏈優勢,傳統行業正在積極擁抱引入開源軟件,開源與各個技術領域正在進行深度融合應用,構建安全可信的開源操作系統和由我國主導的根社區是國產操作系統發展的必然要求
118、。2022 年,中國開源項目高速發展,技術與產業協同共進,中國開源操作系統正努力向國際先進水平靠近,尤其是運行在手機、嵌入式設備以及自動駕駛方向的操作系統研發,已形成新的產業熱點。正在構建起豐富的開源生態體系。2020 年,由華為、阿里、百度等多家龍頭科技企業聯合發起中國首個開源基金會,開放原子開源基金會,遵循共建、共治、共享原則,系統性打造開源開放框架,搭建國際開源社區,提升行業協作效率,賦能千行百業。華為鴻蒙、歐拉加入開源項目,成立開源社區。麒麟、統信等國內廠商相繼建立了開源社區,并積極參與國內其他開源社區建設,集聚了一大批上下游產業鏈企業資源,正在逐步做大操作系統產業軟硬件生態鏈體系。軟
119、件接口開放,為物聯網操作系統提供了技術基礎。隨著各大廠商對于物聯網市場認知的提高,大家都意識到合作生態才能做大57做強物聯網,所以整個物聯網操作系統的生態正在逐步開放。(三)對策建議1.加大原始技術創新與積累操作系統以及主營操作系統的公司的創建,都是以10年為周期的,需要漫長的成長周期。當前國產操作系統軟件需要根據未來新需求提供比國外品牌更有創新性的產品和解決方案,既完成國產替代,又實現新技術應用的升級。研發兼容技術,加強推廣應用,讓國產軟件從能用好用常用轉變;提升軟件產品品質,加速迭代成熟,以廣泛的產業應用提升自身核心技術,實現從追趕到并跑再到超越發展。2.加快制定行業標準統一技術要求第一,
120、制定統一的接口標準。由國家主管部委單位牽頭,統籌推進自主可控國產操作系統關鍵技術國家標準和行業標準研制,聯合企業爭取盡快制定操作系統的統一的技術架構路線、API 接口標準等國標,打造權威標準評測平臺,做好標準的宣貫推廣工作,加快推動國產操作系統創新發展。第二,搭建統一的國產計算適配優化平臺。國產操作系統廠商應搭建統一的國產計算適配優化平臺,完成從下層硬件到上層應用的適配工作,增強軟硬件生態兼容能力。第三,建立統一標準技術體系。借鑒 Wintel、Android-ARM 聯盟成功經驗,通過政府引導、企業參與方式,共同制定操作系統行業標準,強化軟硬件研發一體化能力。3.鼓勵支持軟件產品批量化應用支
121、持軟件產品首試首用,支持屬于關鍵領域“補短板”、填補國58內空白、技術水平國內首創的軟件產品實現首次應用;鼓勵國有企業、事業單位在同等條件下,優先采用納入國家和本市重點目錄的軟件產品,為基礎軟件、工業軟件等領域關鍵核心技術提供早期應用場景和試用環境,促進關鍵核心技術突破、成果轉化和產業化落地。首先,搶抓信創產業發展機遇。在黨政、金融等領域擴大國產操作系統應用規模,形成規模效應,吸引更多的上下游廠商參與進來。其次,加強對國內外頭部軟件應用的適配與兼容工作。加大推進與國內外頭部軟件廠商的專業應用軟件的適配兼容工作,將有助于國產操作系統在更大領域的推廣與應用。第三,多點切入、重點示范。中國擁有全球最
122、強大的工業制造體系、最龐大的互聯網經濟規模、最全面的網絡通信技術,體量規模、工業數據、行業需求,建議在黨政、金融、電力、能源等領域先行先試,打造標桿,示范推廣。4.完善行業治理和優化價值評估加強軟件知識產權保護的宣傳,加強各個領域、各種形態、各種應用場景下的軟件技術知識產權保護方法,措施研究以及法規制定,完善健全軟件知識產權保護體系,并建立嚴格的實施機制,切實保護軟件技術和應用創新。國家要鼓勵原生操作系統創新,打造權威標準評測平臺,建議國家各行業主管單位關注行業創新應用,給予行業評獎、標桿示范、人才獎勵等多方面鼓勵。5.重視推進國產操作系統進課堂發揮國家科研項目和評價體系的引導作用,鼓勵更多的
123、高??蒲羞x題聚焦系統軟件。深化產教融合、校企合作,加快高??蒲械狡髽I59產品化的成果轉換。以促進學校、企業和社會的共同進步為目標,引入操作系統行業領軍企業最優質資源,搭建“國產操作系統教學實踐平臺”,企業與院校建立全面友好的合作關系,打造校企實訓平臺,加強操作系統底層核心技術研發人才培養體系建設,做好操作系統教材和課程建設,打牢系統軟件人才培養的基礎。加強領軍技術人才培養。國產操作系統廠商應積極培養高端 IT人才,通過與學校合作,搭建校企實踐平臺,提升技術人才的實踐能力,并根據實訓課程,更新教學教材內容,實現產學研鏈條化。6.構建多鏈條開源生態和縱深防御體系軟件開源、硬件開放已成為不可逆的趨勢
124、,發展國產操作系統需要從傳統的封閉開發模式轉變為開源開發模式,聚集企業、高校和開發者的力量,協同推進操作系統技術的迭代創新。一是貫徹落實國家軟件發展戰略。加強開源體系建設,做好頂層設計,凝聚開源發展共識,廣泛匯聚芯片、整機、操作系統、行業應用和服務商共同參與,形成一個協同創新技術生態,一方面加快操作系統與不同芯片架構和應用軟件的適配,另一方面通過全棧優化、架構整合、軟硬件協同來提升整體競爭力。二是打造中國特色開源根技術社區。更好地支持本土開發者的特色文化需求,打造開源根社區,把創新的力量匯聚到根社區,收斂技術,讓更多的開發者、廠商做相應的技術支持、應用開發,促進行業繁榮發展。三是堅持生態開源,
125、注重開發者交流與社區建設。加快社區項目建設,充分利用開源、參與開源、支持開源發展操作系統是當前最為60可行之路。學習國際經驗,借鑒 Wintel、Android+ARM 商業模式,建立一套公平合理的商業模式,給予開發者充分的利益,增加開發者適配的意愿。利用國內龐大的工程師數量紅利,利用開源社區、開源組織等加強操作系統的軟件迭代能力。四是打通國產操作系統上下游產業鏈。吸引軟硬件廠商的參與,使國產操作系統與更多國產軟件、硬件進行適配,形成良性循環生態。五是加強國際間開源合作。秉承“開放、分享、合作、共建”的開源精神,堅持國際合作與開放,共同打造全球化合作共贏的開源生態。7.發動產業資源優化營商環境
126、第一,從政府層面精準發力,制定專項配套政策,打通國產操作系統上下游軟硬件產業鏈條,鼓勵建立完整的國產操作系統應用生態。第二,抓住國內信創產業發展機遇,加大政府部門、金融、能源等行業對國產操作系統的批量采購使用力度,加快國產化替代步伐,使國產操作系統不斷在實戰場景中不斷迭代,提高產品行業競爭力,培育行業龍頭企業。第三,鼓勵和支持原生操作系統創新,國家主管部門要出臺相關政策措施,開展行業卓越工程師評獎、推廣標桿示范應用案例等行動,鼓勵行業創新應用。第四,充分發揮行業協會商會的紐帶作用,加強與行業企業溝通,聯合政府、企業共同營造穩定、共享、透明的營商環境,提升營商環境。第五,積極發揮政府性融資擔保和政府投資平臺作用,發揮社會組織籌募資源能力,幫助企業破解項目融資問題。鼓勵技術出海,將國產操作系統納入中歐、一帶一路等國家產業合作體系,借助國家的國際公共產品和國際合作平臺,形成更大的開放格局。