我國操作系統產業生態報告

賽迪智庫

我國操作系統經過近20年的發展，特別是2008年“核高基”重大專項實施以來，在技術、產品、市場、應用等方面取得了明顯進展，一些產品已經達到“可用、適用” 的水平，并在國防、電信、能源、電子政務、電子商務、互聯網、信息安全等領域得到較好應用。但是，國產操作系統軟件和廠商與國際成熟軟件和巨頭之間仍然存在相當大的差距，尚不能滿足經濟和社會信息化的快速發展需求。特別是近期以云計算、物聯網、大數據為代表的新一輪信息技術浪潮席卷而來，新興操作系統不斷涌現，“窗口期”稍縱即逝。為此，我們必須更加清醒地認識到國產基礎軟件的“重要性、必要性、緊迫性、艱巨性、復雜性和長期性”。在“十三五”乃至更長的一段時期內，需要認清操作系統發展的新內涵、新趨勢，把握新機遇、新挑戰，制定新思路、新舉措，形成可持續發展的操作系統發展生態。

概念與發展意義

概念與內涵

操作系統（Operating System，簡稱os）是承載各種信息設備和軟件應用運行的基礎平臺，是配置在計算機硬件上的第一層軟件。它是一組控制和管理計算機硬件和軟件資源，合理地對各類作業進行調度以及方便用戶的程序集合。操作系統是用來對整個計算機系統的硬件和軟件資源進行配置和管理，控制所有應用程序運行，提供人機交互的平臺，是計算機工作的靈魂，CPU、數據庫、辦公軟件、中間件、應用軟件等需要與操作系統深度適配。現如今，操作系統發展迅速，逐步進入了社會生活的各個方面，涉及大型計算機、個人計算機、移動便攜設備、其他自動化設備等各個層次的應用領域。

操作系統產業生態非常復雜，需要以操作系統為核心，支撐軟件（數據庫、中間件）、硬件（芯片、其他硬件廠商）、終端（基于嵌入式系統）、應用支持、教育和培訓體系等各個方面的相互配合和支撐，形成可持續發展的產業生態。

自主操作系統不僅要擁有自主知識產權（一有），還應具備“可知、可編、可重構、可信、可用”等特征，需要利用開源成果，選擇開源技術路線實現核心技術創新突破。“一有” 是指要對最終的自主操作系統擁有自主知識產權，并處理好所使用的開源技術的知識產權問題。開源技術要受到GPL協議的約束，目前我國現有基于開源的操作系統尚未遇到知識產權方面的明顯糾紛，但這僅僅是因為這些系統尚無規模化應用，一旦我自主操作系統形成氣候，必然會面臨這方面的挑戰，我們應及早謀劃應對。“可知”是指對基于開源技術的操作系統應完全掌握其源代碼。“可編” 是指要做到操作系統的可編譯、可驗證，不僅完全自主編寫代碼，還擁有配套的開發平臺、編譯工具等。“可重構”是指面向具體的應用場景和安全需求，應能對基于開源技術的操作系統代碼進行重構，形成定制化的新的體系結構。“可信” 是指應通過可信計算技術增強自主操作系統免疫性，防范自主操作系統中的漏洞影響系統安全性。“可用”是指應做好應用程序與操作系統的適配工作，確保原有應用程序等自動遷移到自主操作系統平臺。

全球操作系統及產業生態的發展現狀與趨勢

發展現狀

從產業規模上看，全球OS市場規模保持穩定，但其產業生態帶動作用持續增強。根據Gartner發布的數據，自2010年起，全球OS市場規模增速持續放緩，基本保持在320億美元左右。全球操作系統領軍企業微軟在操作系統領域的營收自2010年起呈現出逐步下滑態勢（2010年微軟操作系統全球市場份額為78.6%）。盡管市場規模增長乏力，但OS在信息技術創新和產業發展的地位仍然較大。微軟持續加大在OS領域的研發，并積極布局發展移動終端、平板、虛擬現實設備等新計算平臺上的操作系統。谷歌一方面不斷夯實其在智能手機OS領域的領先地位，另一方面積極拓展桌面、物聯網等操作系統市場。蘋果則一如既往加大對自身品牌操作系統的優化，利用已經建立的產業生態擴大操作系統的市場地位。由此可見，操作系統在產業生態帶動中的價值依然突出，依舊保持著在產業競爭中的核心地位。

從產業格局上看，通用型OS已被國際巨頭占據先發優勢，加快構建壁壘。在桌面OS領域，微軟依舊占據著全球領先地位。根據Net Market Share的最新數據，截至2017年12月，全球桌面OS市場的絕大多數份額都被微軟Windows所占據，非Windows產品市場份額總和僅為11.12%。在移動終端OS領域，根據IDC數據，截至2017年第一季度，谷歌主導的安卓的全球市場份額已經達到了85%，谷歌和蘋果兩家總市場份額達到99.7%，移動OS市場已經呈現出“一大一小”的基本格局，相較于2010年，市場的集中度大幅提升。此外，微軟、谷歌等國際巨頭在OS領域的研發投入力度持續加大，通過不斷的推進新產品的研發來確保自身在市場競爭中的優勢地位，舊產品市場份額下降的同時新產品的市場份額會快速上升，從而使企業系列產品的市場份額總和保持穩定，持續的技術研發和產品更新構建了較為厚實的市場競爭壁壘，市場新進者基本無法撼動原有的市場格局。

從產業新領域布局上看，新興領域OS發展迅速，國內外企業紛紛加快進入。隨著信息技術的不斷創新演進，新的計算平臺也不斷涌現，從而帶來了對新計算平臺OS的市場需求。全球主要科技企業都將新興領域的OS作為其布局新業務市場的重要抓手，積極研發新興OS，搶占未來市場競爭的制高點。為了迎合云計算所帶來的信息處理新架構，IBM、谷歌、亞馬遜、百度、阿里巴巴等全球主要科技企業均研發了自身的云計算OS，谷歌、微軟、阿里巴巴還分別研發了基于云服務的終端型云操作系統。

谷歌為了延續其在移動終端操作系統中的領導地位，依托其強大的研發能力，在其他新興領域也加快了布局的步伐，2016年，谷歌發布了專門面向VR設備的Daydream操作系統，并且建立以Daydream為核心的VR產業生態體系。在物聯網領域，全球科技巨頭們都在積極布局，代表性的物聯網操作系統有ARM mbed OS、谷歌的Android Things、微軟的Windows 10 IoT Core、華為的LiteOS等。此外，在車載OS、機器人OS、人工智能OS等領域，由于市場尚未形成壟斷格局，各大科技企業都在積極研發，搶占市場競爭制高點。

從創新模式上看，開源社區建設受到普遍重視，基于開源模式的產業生態系統漸成氣候。開源模式一直以來都是OS領域技術創新的重要途徑，微軟的Windows OS和蘋果的Mac OS其前身都是開源OS。當前，在桌面操作系統領域，基于開源Linux的操作系統還占據了約3%的全球市場份額，在工控OS和服務器OS領域，這一比例更高。在全球Top 500的超級計算機上，有99%的計算機使用的是Linux操作系統，同時，在大型商業企業如谷歌、IBM、Facebook以及國家安全相關的服務器上，Linux操作系統也是主流選擇。此外，開源Linux也極大推動了新型操作系統的研發和應用，例如谷歌的安卓OS就是以Linux為核心的，全球當前主要的物理網操作系統也都選用了Linux內核。除Linux之外，隨著信息技術的不斷創新演進，特別是開源模式成為各類新興技術創新的主要方式，開源操作系統在整個操作系統技術和產業發展中的地位日益突出，基于開源模式的產業生態系統正在逐步形成。以物聯網OS為例，全球絕大多數的物聯網OS都采用的開源的開發模式。

發展趨勢

跨終端OS平臺將成為未來發展趨勢。當前，隨著計算平臺的不斷豐富，跨終端OS成為諸多OS研發廠商進行產品研發的重要方向。長期以來，微軟在桌面、服務器OS領域占據了較大的市場份額，但在移動終端OS領域受到了谷歌的嚴峻挑戰。為提升自身在移動終端OS領域的市場份額，微軟正在著力打造能夠跨PC和智能手機的新一代OS。從微軟產品研發路徑來看，Windows8和Windows 10都強調了其操作系統在智能終端上的可操作性和易用性。Windows 10為了擴大其兼容范圍，提供了支持Web應用、傳統桌面程序、安卓應用和iOS應用向Windows 10平臺的遷移等功能。此外，谷歌也在著力推動其主導操作系統的跨平臺使用，一方面，谷歌著力推動安卓適配平板電腦、VR設備、智能手表等新計算平臺，另一方面，谷歌積極探索將適用于PC端的Chrome OS推廣至移動智能終端。同時，谷歌還在秘密研發一種跨平臺的全能型操作系統Fuchsia。

應用驅動成為OS演進的重要動力。隨著信息技術的不斷演進和信息系統在生產生活中的加速普及，人類對于信息系統的要求也在不斷提升，不僅要安全、可用，更要易用、友好。因此，作為連接底層硬件設備和上層應用軟件的操作系統，其技術、功能、性能要求也在不斷提升。從微軟Windows操作系統發展歷程來看，早期的產品主要關注于產品的穩定性和兼容性，而最新的Windows產品則更強調資源配置的有效性，操作的便捷性和界面的友好性，提供了大量的面向用戶操作的基本功能。

面對不同行業需求和應用場景的專業化OS將不斷涌現。伴隨信息系統的專業化發展，OS的專業化發展水平也將不斷提升。在通用型操作系統領域，由于市場格局已經基本穩定，市場后來者很難獲得廣闊的發展空間。但在專業領域中，由于各行各業的業務重點不同、模式不同，對于OS的需求也不盡相同，專業化的OS發展前景較為廣闊。同時，伴隨開源技術的不斷發展，開源OS降低了OS定制研發的門檻，有力推動了專業化OS的發展。例如，在高性能計算領域，絕大多數計算機都使用了Linux為操作系統內核。專業化OS也是我國操作系統產業發展的重要途徑，凝思科技在電力領域已經占據較大的市場份額，深度科技則在金融ATM機操作系統方向取得了突破。

網絡應用模式下OS發展的方向有所轉變。歷史已經表明，操作系統的創新演進都是和底層硬件計算平臺的演化緊密相關的。網絡作為人們日常生產生活中的重要部分，操作系統也日益依賴于網絡通信和資源共享，網絡在操作系統演進中的作用和價值日益凸顯。正是由于移動互聯網的發展，移動終端OS才登上了歷史舞臺，并經過多年的市場競爭形成當前以安卓為主的競爭格局。從信息系統計算平臺創新的方向來看，以互聯網、移動互聯網為基礎、基于分布式架構、能夠按需提供信息技術服務的云計算平臺將成為未來最為主流的計算平臺，因此，操作系統也正在向云計算范式的轉變，未來市場的競爭將以云計算為中心的操作系統生態為主。我國企業正在積極布局發展基于云的操作系統，典型代表如阿里巴巴研發的YunOS，其構建了基于云計算的運行環境和移動云應用框架，具有強大的兼容性和可擴展性，可用于智能手機、互聯網汽車、互聯網電視、智能家居、智能可穿戴等多種計算平臺上。

我國操作系統的發展現狀與發展思路

產品體系初步建立

在國家高度重視和大力支持，尤其是“核高基”國家科技重大專項的支持下，我國操作系統發展取得積極成效。國產服務器/桌面操作系統完成了自主可控的相關產品的研發與技術升級，研發了中標麒麟可信操作系統、中標麒麟服務器操作系統、方德高可信服務器操作系統、紅旗Linux桌面操作系統等，中標麒麟操作系統可支持龍芯、飛騰等5款主流架構中央處理器，并得到VMware等主流平臺的認證。移動智能終端操作系統領域，國內典型的互聯網企業（百度、阿里、網易等）、終端企業（華為、聯想、樂視等）、電信運營商等根據自身技術特長和發展策略，研發了Yun OS 、MIUI、EUI、FreemeOS等移動智能終端操作系統，并根據企業定位和產業特點積極開展了產業化布局。工控操作系統領域，嵌入式Linux系統及組態軟件近年來獲得了快速的發展，形成了包括紫金橋Realinfo、縱橫科技Hmibuilder、世紀星、三維力控、組態王KingView、MCGS、態神、uScada等在內的一批國內產品。

云操作系統領域，百度、阿里巴巴、騰訊等互聯網骨干企業的公共云服務平臺已經具備了1000PB級數據處理能力，浪潮的云海云計算操作系統、華為的云操作系統FusionSphere、無錫江南計算所研制的vStar操作系統等私有云解決方案操作系統取得顯著進展。