国产操作系统调研报告

Keywords: #comment #operating system

本文源自笔者的一次调研报告作业,稍加修改后公布于此博客。

操作系统(Operating System)在计算机体系架构中处于承上启下的关键地位,是沟通底层硬件与上层应用软件之间的桥梁。中国自上个世纪末起就开始了对计算机操作系统国产化的尝试,期间亦历经诸多曲折与起落。本文将尝试从时间维度来梳理国产操作系统产业发展的历程,并在最后提出对未来的一些建议。

过去:起步尝试

早期计算机并不配备有操作系统。然而随着计算机结构的演进与复杂度的增加,操作系统这一概念,作为计算机底层硬件与上层应用软件之间的抽象层,被无可避免地提出了。上世纪六十年代有 IBM 推出的 OS/360 以及通用电气和贝尔实验室合作创建的 Multics 系统等;到了七十年代,同样来自贝尔实验室的工程师 Dannis Ritchie 和 Ken Thompson 又编写了 Unix 操作系统 —— 这一传奇的操作系统深刻地影响了后世几乎所有操作系统的设计与实现1。二人于 1983 年因为发展了统一操作系统理论并实现了 Unix 操作系统而获图灵奖。

中国的计算机操作系统起步则相对较晚。上世纪八十年代末,个人电脑开始进入中国。当时包括中国政府部门在内所使用的个人电脑均搭载了来自美国微软公司的 MS-DOS 系统。然而信息战在 1992 年海湾战争和 1999 年北约入侵南斯拉夫中的应用无疑为部分人敲响了警钟 —— 中国政府开始寻求自主可控的国产操作系统解决方案,以应对潜在的国家信息安全挑战2

第一批国产操作系统诞生于世纪之交,其中最早的当属 COSIX 操作系统。COSIX 操作系统项目于 1992 年被列入“八五”计划重点科技攻关项目,主要由中国软件技术公司承担研发任务。该操作系统在购得的 Unix System V R4.0 源代码的基础上进行了一定的本地化改造和安全性提升,并逐步增添了数据库管理系统 COBASE 和语言编译系统 COLANG 等。有资料显示,该系统被国内部分公安系统采用;然而由于经费投入与应用生态的匮乏,系统的市场化推广遭遇了很大的困难3

而就在九十年代,Linux 操作系统则乘着兴起的开源运动浪潮,以其开源、轻健、功能强大的优异特性,席卷了整个操作系统工业界。更多国产操作系统并没有选择闭源且付费的 Unix,转而投向了开源而免费的 Linux —— 这其中值得一提的就有蓝点 Linux 和红旗 Linux。

蓝点 Linux 是 Linux 中文化的先驱,也是一个昙花一现的国产操作系统商业化成功案例。2001 年 7 月,一家由几个二十岁出头的痴迷技术的少年创立的中文 Linux 公司,成立半年后就在美国纳斯达克“金榜题名”,上市第一天,股价上涨 400%,市值超过 4 亿美元。这家名不见经传的叫作蓝点的公司,就像一位一夜成名的青年才俊,春风得意。然而或许是由于产品想法过于超前,或许是由于缺乏合理的盈利模式,到 2002 年前后,蓝点的股价已从最高时的每股 22 美元直落到 0.08 美分的低点。蓝点的创造的商业奇迹来的太突然也太短暂,最终只有惨淡收场4

红旗 Linux 与蓝点 Linux 相比,从其名字也不难推断出,拥有来自政府的支持。红旗 Linux 由中国科学院软件研究所研发,第一版于 1999 年释出,最初主要用于关系国家安全的重要政府部门。2001 年,红旗 Linux 中标北京市政府桌面操作系统产品正版软件采购,并于此次竞标中战胜微软,因而名声大噪。然而此后红旗 Linux 同样表现平平、再无显声,桌面端产品营收乏力,在操作系统商业化问题上同样面临着巨大的困难 —— 但红旗 Linx 依然在政府的支持下获得了相对长久的生命力。2014 年,中科红旗贴出清算公告,称由于经营发生严重困难决议解散公司2

现状:粥多僧少

近十年来,仍在市面上活跃的国产操作系统可谓数量众多,涵盖了桌面操作系统、服务器操作系统和嵌入式操作系统等多个种类 —— 但也同时面临着“粥多僧少”的困境:产品类目繁多,但消费者群体基数却极小。在众多国产操作系统中,较为成功的有麒麟系操作系统与深度系操作系统;其他值得一提还有后来者华为提出的几款操作系统,和专注实时嵌入式领域的 RT-Thread 操作系统。

麒麟系:银河麒麟与中标麒麟

银河麒麟567

银河麒麟操作系统是主要由国防科技大学研制的闭源操作系统,属于 863 计划重大攻关科研项目之一,主要应用于政府机构的服务器上。

银河麒麟操作系统第一个版本于 2001 年释出,最初是基于 FreeBSD 内核进行修改而成,而后又转向更为流行的 Linux 内核。2006 年,银河麒麟 2.0 版本发布,官方宣称其具有完全自主知识产权。然而就在同年 4 月 27 日,网友 Dancefire 的一篇技术分析文章指出银河麒麟 2.0 与开源操作系统 FreeBSD 5.3 着极高的相似度。银河麒麟违背开源条款声称自主知识产权的行为在当年引发了强烈的非议,后来官方也承认了操作系统修改自 FreeBSD 的事实。

随着 Linux 的流行程度与日俱增,2009 年发布的银河麒麟 3.0 及其后版本均已转向 Linux 内核。2014 年,国防科大正式成立天津麒麟信息技术有限公司,银河麒麟系统从国防科技大学相对独立出来,归属到天津麒麟信息技术有限公司旗下。

银河麒麟系统主要适配天津飞腾信息技术有限公司旗下的飞腾系列处理器 —— 这款处理器同样属于国产。2016 年,航天科工集团购买了近万套银河麒麟系统,“飞腾处理器+银河麒麟系统”的组合也被广泛应用于我国的航天航空产业中,代替了之前的进口解决方案。

中标麒麟58

2010 年,民用的中标 Linux 操作系统和国防科大研制的银河麒麟操作系统在上海正式宣布合并,双方共同以 “中标麒麟” 的新品牌统一出现在市场上,并将开发军民两用的操作系统。中标麒麟操作系统隶属于中标软件有限公司旗下,是国家重大专项的核心组成部分,是民用、 军用“核高基”项目桌面操作系统项目的重要研究成果。

中标麒麟系统覆盖桌面端和服务器端,能支持 x86、ARM、MIPS、Alpfa、Sparc 等常见架构和龙芯、申威、众志、飞腾等国产处理器。虽然中标麒麟操作系统软件生态较为贫乏,在民用市场几乎没有竞争力,但也能基本满足上网办公需求,并在党政军市场内得到了一定程度的推广。

麒麟系合并

值得注意的是,中标麒麟的出现并不意味着银河麒麟的消亡;相反,二者在之后的近十年内一直并行发展着。直到 2019 年 12 月 2 日,中国电子集团旗下的中国软件宣布整合旗下的中标软件、天津麒麟两大子公司,出资设立新公司,打造统一的国产 Linux 操作系统;12 月 6 日,中标麒麟与银河麒麟操作系统合并正式启动。其官方网站上这样写到:

为顺应产业发展趋势、市场客户需求和国家网络空间安全战略需要,发挥中央企业在国家关键信息基础设施建设中的主力军作用,中国电子信息产业集团有限公司旗下两家操作系统公司:中标软件有限公司和天津麒麟信息技术有限公司,实现强强整合,打造中国操作系统新旗舰 —— 麒麟软件有限公司

笔者认为,麒麟系操作系统在很大程度上可以视作红旗 Linux 的后继者,它们都拥有更多来自中国政府的支持。尽管它们未必拥有很强的市场竞争力,但是它们已经基本满足了操作系统国产化的初衷 —— 对自主、安全、可控的追求。当然,此处的自主是建立在尤其包括 Linux 在内的众多开源解决方案之上的自主;我们未必需要彻底的、完全的自主,但也应该认识到我们与其之间的差距。

深度系:Deepin 与 UOS

Deepin8910

Deepin 中文名为深度操作系统,同样基于 Linux 开源操作系统。与麒麟系相比,深度系操作系统更像是蓝点 Linux 的后继者。深度操作系统的几位创始人可以说都是开源技术的爱好者;深度操作系统团队多年来也一直反哺着开源技术社区,向包括 Gnome、Qt、Wine 在内的上游开源项目提交了大量补丁。深度操作系统注重用户体验,拥有较为庞大的用户社区,在市场化、商业化的方向上做了不少尝试,也走得更远。依据笔者的生活经验来看,Deepin 在众多开源爱好者中远比中标麒麟、银河麒麟等国产操作系统要来的出名,也拥有相对良好的国际声誉。

Deepin 的发展经历了多个阶段。Deepin 的前身为 Hiwix,其 0.1 版本于 2004 年发布,之后又更名为 Hiweed Linux。2009 年再度更名为 Linux Deepin,此时深度操作系统已经初具规模。2011 年,Deepin 开发团队成立武汉深之度科技有限公司,以支持深度操作系统的商业开发;成立首年,团队即获得商业投资。2014 年 Linux Deepin 正式更名为 Deepin。2015 年,深度开发团队科技加入 Linux 基金会。据 DistroWatch 的数据,截至 2017 年,深度操作系统为最受欢迎的中国 Linux 发行版。2019 年,深度操作系统被预装在部分华为笔记本上销售,这无疑表明了深度操作系统在产品市场推广的道路上又迈进了一大步。

深度操作系统作为一款有强烈商业化需求的操作系统产品,在用户体验上做了很多优化。深度操作系统希望能降低多数用户在使用 Linux 时需要面临的技术门槛,做到像 Windows 一样简单开箱即用。为此,深度操作系统团队:

  1. 推出了基于 Qt/C++ 前端与 Go 后端的深度桌面环境 DDE,其美观便捷的特性广受称赞;
  2. 推出了深度应用商店,代替 Linux 下常见的使用文字命令来安装应用,以简化用户安装应用的流程;
  3. 推出了基于开源 Wine 项目的 Deepin-Wine 技术,使得用户能在深度操作系统中兼容运行部分 Windows 程序,并且对常见的国产软件进行了优化。

Unity Operating System811

UOS 中文名为统一操作系统。统一操作系统是以深度操作系统为基础的,由包括中国电子集团、武汉深之度科技有限公司、南京诚迈科技、中兴新支点在内的多家国内操作系统核心企业自愿发起、共同打造的中文国产操作系统。2019 年 5 月“统一操作系统筹备组”成立,各方签署了合作协议。2019 年 7 月,联合技术研发团队正式成立,并在武汉、南京、北京等地组织了数百人的研发团队开始研发工作。2020 年 1 月,统信软件面向合作伙伴发布 UOS 正式版。

统一操作系统可以视作深度操作系统的商业版。由于刚发布不久,其未来如何尚不可知。但就当下来说,笔者对 UOS 抱有的期望高过对麒麟系操作系统的期望 —— 统一操作系统有希望,或者说至少有意向结束国产操作系统混乱割据、各自为战的生态。

有趣的是,旗下业已拥有麒麟系操作系统的中国电子集团此次在 UOS 发起名单中竟也赫然在列。这或许表示出了中国电子集团多少意识到了麒麟系操作系统长期以来的隐忧:其学院派的出身和长期服务的政府部门用户群体在很大程度上限制了其市场化的能力,麒麟系的合并恐怕不能从根本上解决这个问题。国产操作系统想要在除政府部门之外的用户群体中做大做好,仍需要吸纳许多新鲜的血液。

华为系:openEuler、LiteOS 与鸿蒙

openEuler

EulerOS 是华为提供的基于 CentOS 的企业级 Linux 发行版,而 openEuler 则是 EulerOS 的开源社区版12。根据官方文档的描述:

openEuler 是一款开源操作系统。当前 openEuler 内核源于 Linux,支持鲲鹏及其它多种处理器,能够充分释放计算芯片的潜能,是由全球开源贡献者构建的高效、稳定、安全的开源操作系统,适用于数据库、大数据、云计算、人工智能等应用场景。

目前看来,官方文档对 openEuler 的描述较为宽幅模糊,其声称拥有的优异性能也缺乏翔实的测评述据支持。举例来说,文档中声称的 openEuler “能够充分释放计算芯片的潜能”究竟是如何释放?释放了多少?这些基本问题在文档中都没有得到回答。除此之外,openEuler 的相关应用场景和应用案例也鲜有耳闻,开源社区仍不太活跃。openEuler 作为一款相对年轻的国产操作系统,其未来仍需我们等待。

鸿蒙操作系统

鸿蒙操作系统甚至比 openEuler 更加难以评价。在中美贸易摩擦的背景下,鸿蒙操作系统作为极端情况下的安卓操作系统替代品被华为推到聚光灯底下,一经释出即引发了广泛的关注和激烈的讨论。一方面,我们可以看到鸿蒙庞大的蓝图 —— 希望成为“打通手机、电脑、平板、电视、汽车和智能穿戴等多种设备的统一操作系统,并兼容全部安卓应用和所有 Web 应用”;但另一方面,鸿蒙操作系统官方网站上的示例代码都尚未完善,除了 2019 年发布的首款搭载鸿蒙系统的产品“荣耀智慧屏”之外更是几无应用场景,尤其还要面对诸多“抄袭安卓”的质疑和指控 —— 鸿蒙的未来似乎并不明朗、甚至密布荆棘13

目前来说,我们可以看到的相关信息众说纷纭,有的甚至相互矛盾,尤其是在中国面临危机的时刻,一种朴素而勃发的民族情绪进一步稀释了相关讨论中的有效信息浓度。此时此刻评价鸿蒙为时过早,鸿蒙操作系统的未来同样需要我们等待

LiteOS

LiteOS 是华为面向物联网领域开发的一款轻量级嵌入式实时操作系统,最精简的情况下操作系统能被剪裁到仅 10kb 大小。操作系统源代码公布在 Gitee 仓库上,配备有较为完善的项目文档和开发指南,并且拥有一定的应用场景。华为的部分可穿戴设备,例如 Huawei Watch GT,就搭载有 LiteOS。相比初来乍到的鸿蒙操作系统,LiteOS 走出的道路无疑更远也更加完善;在 2019 年的华为开发者大会上公布的鸿蒙操作系统当前架构中,LiteOS 也是其内核之一14

不难看出,华为的几款操作系统在国产操作系统工业界都属于相对年轻的后起之秀。华为有其布局和野心,但是这份布局和野心能否成为现实、这些后起之秀能否迎头赶上,都还是个问号。

嵌入式:RT-Thread

上文介绍到的国产操作系统大多属于桌面端操作系统和服务器操作系统;而在国产嵌入式操作系统领域,值得一提的还有华为的 LiteOS 与睿赛德电子科技公司的 RT-Thread。RT-Thread 是一个嵌入式实时多线程操作系统,系统完全开源。它不仅仅是一个实时内核,还具备丰富的中间层组件,包括如文件系统、图形库等较为完整的中间件组件,具备低功耗、安全、通信协议支持和云端连接能力的软件平台。RT-Thread 就是一个 IoT 操作系统15。RT-Thread 是国内目前合作和支持芯片和厂商众多、社区开发者踊跃、组件丰富、应用领域广泛的一款国产嵌入式操作系统14

此外还有诸多大大小小的国产操作系统,例如由天津麒麟与 Canonical 公司等联合开发的优麒麟 Ubuntu Kylin、能在 x86 架构上运行 Android 的 Phoenix OS 和 Remix OS、以及方德操作系统和普华操作系统等16。需要指出的是,这些国产操作系统大多是基于 Linux 开源操作系统进行的二次开发。

未来:困境破局

尽管国产操作系统发展至今已初具规模,在部分要求自主、安全、可控的关键领域内,国产操作系统已经足以投入使用,但我认为:想要在未来进一步发展国产操作系统,我们仍需面对三大困境:移动、生态和管理。

移动

首先,我们缺乏移动端操作系统,也就是常说的智能手机操作系统。目前在移动操作系统领域,我们严重依赖于谷歌的安卓与苹果的 iOS —— 而在中美贸易摩擦的背景下,我们很可能会失去这两个选项。我们需要一个移动端操作系统的备选项,而华为的鸿蒙操作系统似乎就在向这方面努力。

移动端操作系统的特殊之处在于,它同时具备桌面端操作系统和嵌入式操作系统的双重特性。这种特殊之处势必会对国产操作系统工业界提出新的技术挑战。

生态17

其次,所有国产操作系统都不得不面对生态匮乏的困境。一个操作系统的生态可以概括为两个方面:用户生态与开发者生态 —— 用户生态是指拥有尽可能多的用户来使用操作系统并提出需求,开发者生态则是指拥有尽可能多的开发者来为操作系统开发应用软件以满足用户需求。用户生态与开发者生态之间还能形成良行正反馈循环,二者互相促进系统生态增长。

国产操作系统生态不仅匮乏,更是严重碎片化的。以国防科技大学参与开发的众多麒麟系操作系统为例,前前后后诞生的中标麒麟、银河麒麟和优麒麟等多个操作系统产品,产品线混乱,产品相似度高,产品间技术延续性却又比较有限。这些高度同质化却又有微小差异的操作系统产品不仅造成了资源的重复浪费,还使得本就匮乏的国产操作系统生态进一步分裂。近年来麒麟系操作系统的合并与统一操作系统的提出就是旨在解决生态碎片化的问题。

管理

最后,笔者以为行政管理因素也对国产操作系统的未来发展有深刻的影响。在互联网上有一类对国产操作系统的观点颇为盛行:认为“国外一开源,国内就自主”、“国产操作系统大多都是骗经费的”。国产操作系统产业的发展必然伴随着资金和人才的流入,如何管理好这些资金和人才资源、防止资源的浪费和滥用就成了不可回避的问题 —— 尤其应警惕套壳开源项目的所谓“国产之光”。



  1. 操作系统(维基百科),https://zh.wikipedia.org/wiki/操作系统 ↩︎

  2. 红旗 Linux(维基百科),https://zh.wikipedia.org/wiki/紅旗Linux ↩︎

  3. COSIX(维基百科),https://zh.wikipedia.org/wiki/COSIX ↩︎

  4. 蓝点:一家本土 Linux 企业的跌宕浮沉,https://my.oschina.net/u/554236/blog/413795 ↩︎

  5. 中标麒麟(维基百科),https://zh.wikipedia.org/wiki/中标麒麟 ↩︎

  6. 银河麒麟(百度百科),https://baike.baidu.com/item/银河麒麟 ↩︎

  7. 银河麒麟系统的前世今生,https://zhuanlan.zhihu.com/p/35872528 ↩︎

  8. 太平洋证券行业研究报告 “国产操作系统谁主沉浮?”,PDF ↩︎

  9. 深度操作系统(维基百科),https://zh.wikipedia.org/wiki/深度操作系统 ↩︎

  10. Linux Deepin 团队成员王勇访谈实录,https://www.deepin.org/zh/2012/08/13/interview-with-andy-stewart-from-linux-deepin-team/ ↩︎

  11. 统一操作系统(维基百科),https://zh.wikipedia.org/wiki/统一操作系统 ↩︎

  12. EulerOS(Wikipeida),https://en.wikipedia.org/wiki/EulerOS ↩︎

  13. 鸿蒙操作系统(维基百科),https://zh.wikipedia.org/wiki/鸿蒙_(操作系统) ↩︎

  14. 何小庆.国产嵌入式操作系统发展思考[J].单片机与嵌入式系统应用,2019,19(12):4-5+10. ↩︎

  15. RT-Thread 文档中心 / 学习路线,https://www.rt-thread.org/document/site/ ↩︎

  16. 国产操作系统(百度百科),https://baike.baidu.com/item/国产操作系统 ↩︎

  17. 韩乃平,李蕾.国产操作系统生态体系建设现状分析[J].信息安全研究,2020,6(10):887-891. ↩︎