2018年全球及中國操作系統(tǒng)行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀、中國操作系統(tǒng)面臨的問題及未來發(fā)展趨勢分析[圖]

    我國操作系統(tǒng)經(jīng)過近20年的發(fā)展,特別是2008年“核高基”重大專項實施以來,在技術、產(chǎn)品、市場、應用等方面取得了明顯進展,—些產(chǎn)品已經(jīng)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(lián)網(wǎng)、信息安全等領域得到較好應用。但是,國產(chǎn)操作系統(tǒng)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(jīng)濟和社會信息化的快速發(fā)展需求。特別是近期以云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)為代表的新—輪信息技術浪潮席卷而來,新興操作系統(tǒng)不斷涌現(xiàn),“窗口期”稍縱即逝。為此,我們必須更加清醒地認識到國產(chǎn)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—段時期內(nèi),需要認清操作系統(tǒng)發(fā)展的新內(nèi)涵、新趨勢,把握新機遇、新挑戰(zhàn),制定新思路、新舉措,形成可持續(xù)發(fā)展的操作系統(tǒng)發(fā)展生態(tài)。

    概念與發(fā)展意義

    概念與內(nèi)涵

    操作系統(tǒng)(OperatingSystem,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(yè)進行調(diào)度以及方便用戶的程序集合。操作系統(tǒng)是用來對整個計算機系統(tǒng)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(shù)據(jù)庫、辦公軟件、中間件、應用軟件等需要與操作系統(tǒng)深度適配。現(xiàn)如今,操作系統(tǒng)發(fā)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(tǒng)產(chǎn)業(yè)生態(tài)非常復雜,需要以操作系統(tǒng)為核心,支撐軟件(數(shù)據(jù)庫、中間件)、硬件(芯片、其他硬件廠商)、終端(基于嵌入式系統(tǒng))、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(xù)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。

    自主操作系統(tǒng)不僅要擁有自主知識產(chǎn)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(xiàn)核心技術創(chuàng)新突破。“一有”是指要對最終的自主操作系統(tǒng)擁有自主知識產(chǎn)權,并處理好所使用的開源技術的知識產(chǎn)權問題。開源技術要受到GPL協(xié)議的約束,目前我國現(xiàn)有基于開源的操作系統(tǒng)尚未遇到知識產(chǎn)權方面的明顯糾紛,但這僅僅是因為這些系統(tǒng)尚無規(guī)?；瘧?一旦我自主操作系統(tǒng)形成氣候,必然會面臨這方面的挑戰(zhàn),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(tǒng)應完全掌握其源代碼。“可編”是指要做到操作系統(tǒng)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(fā)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(tǒng)代碼進行重構,形成定制化的新的體系結(jié)構。“可信”是指應通過可信計算技術增強自主操作系統(tǒng)免疫性,防范自主操作系統(tǒng)中的漏洞影響系統(tǒng)安全性。“可用”是指應做好應用程序與操作系統(tǒng)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(tǒng)平臺。
全球操作系統(tǒng)及產(chǎn)業(yè)生態(tài)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

    發(fā)展現(xiàn)狀

    從產(chǎn)業(yè)規(guī)模上看,全球OS市場規(guī)模保持穩(wěn)定,但其產(chǎn)業(yè)生態(tài)帶動作用持續(xù)增強。自2010年起,全球OS市場規(guī)模增速持續(xù)放緩,基本保持在320億美元左右。全球操作系統(tǒng)領軍企業(yè)微軟在操作系統(tǒng)領域的營收自2010年起呈現(xiàn)出逐步下滑態(tài)勢(2010年微軟操作系統(tǒng)全球市場份額為78.6%)。盡管市場規(guī)模增長乏力,但OS在信息技術創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的地位仍然較大。微軟持續(xù)加大在OS領域的研發(fā),并積極布局發(fā)展移動終端、平板、虛擬現(xiàn)實設備等新計算平臺上的操作系統(tǒng)。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(lián)網(wǎng)等操作系統(tǒng)市場。蘋果則一如既往加大對自身品牌操作系統(tǒng)的優(yōu)化,利用已經(jīng)建立的產(chǎn)業(yè)生態(tài)擴大操作系統(tǒng)的市場地位。由此可見,操作系統(tǒng)在產(chǎn)業(yè)生態(tài)帶動中的價值依然突出,依舊保持著在產(chǎn)業(yè)競爭中的核心地位。

    從產(chǎn)業(yè)格局上看,通用型OS已被國際巨頭占據(jù)先發(fā)優(yōu)勢,加快構建壁壘。在桌面OS領域,微軟依舊占據(jù)著全球領先地位。截至2017年12月,全球桌面OS市場的絕大多數(shù)份額都被微軟Windows所占據(jù),非Windows產(chǎn)品市場份額總和僅為11.12%。在移動終端OS領域,截至2017年第一季度,谷歌主導的安卓的全球市場份額已經(jīng)達到了85%,谷歌和蘋果兩家總市場份額達到99.79%,移動OS市場已經(jīng)呈現(xiàn)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(fā)投入力度持續(xù)加大,通過不斷的推進新產(chǎn)品的研發(fā)來確保自身在市場競爭中的優(yōu)勢地位,舊產(chǎn)品市場份額下降的同時新產(chǎn)品的市場份額會快速上升,從而使企業(yè)系列產(chǎn)品的市場份額總和保持穩(wěn)定,持續(xù)的技術研發(fā)和產(chǎn)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(chǎn)業(yè)新領域布局上看,新興領域Os發(fā)展迅速,國內(nèi)外企業(yè)紛紛加快進入。隨著信息技術的不斷創(chuàng)新演進,新的計算平臺也不斷涌現(xiàn),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(yè)都將新興領域的OS作為其布局新業(yè)務市場的重要抓手,積極研發(fā)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(yè)均研發(fā)了自身的云計算OS,谷歌、微軟、阿里巴巴還分別研發(fā)了基于云服務的終端型云操作系統(tǒng)。

    谷歌為了延續(xù)其在移動終端操作系統(tǒng)中的領導地位,依托其強大的研發(fā)能力,在其他新興領域也加快了布局的步伐,2016年,谷歌發(fā)布了專門面向VR設備的Daydream操作系統(tǒng),并且建立以Daydream為核心的VR產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系。在物聯(lián)網(wǎng)領域,全球科技巨頭們都在積極布局,代表性的物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)有ARMmbedOS、谷歌的AndroidThings、微軟的Windows10IoTCore、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(yè)都在積極研發(fā),搶占市場競爭制高點。

    從創(chuàng)新模式上看,開源社區(qū)建設受到普遍重視,基于開源模式的產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)漸成氣候。開源模式一直以來都是OS領域技術創(chuàng)新的重要途徑,微軟的WindowsOS和蘋果的MacOS其前身都是開源OS。當前,在桌面操作系統(tǒng)領域,基于開源Linux的操作系統(tǒng)還占據(jù)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Top500的超級計算機上,有99%的計算機使用的是Linux操作系統(tǒng),同時,在大型商業(yè)企業(yè)如谷歌、IBM、Facebook以及國家安全相關的服務器上,Linux操作系統(tǒng)也是主流選擇。此外,開源Linux也極大推動了新型操作系統(tǒng)的研發(fā)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(wǎng)操作系統(tǒng)也都選用了Linux內(nèi)核。除Linux之外,隨著信息技術的不斷創(chuàng)新演進,特別是開源模式成為各類新興技術創(chuàng)新的主要方式,開源操作系統(tǒng)在整個操作系統(tǒng)技術和產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的地位日益突出,基于開源模式的產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)正在逐步形成。以物聯(lián)網(wǎng)OS為例,全球絕大多數(shù)的物聯(lián)網(wǎng)OS都采用的開源的開發(fā)模式。

    國內(nèi)操作系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

    產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

    盡管操作系統(tǒng)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，操作系統(tǒng)軟件產(chǎn)品收入平穩(wěn)增長。2018年全球企業(yè)基礎設施軟件市場規(guī)模2100億美元左右，其中操作系統(tǒng)部分大約在280億美元，中國市場約占10%的份額，約189億元。2018年中國國產(chǎn)操作系統(tǒng)的市場規(guī)模約為15.13億，則相當于約占銷售市場份額的8%左右。

我國操作系統(tǒng)收入及其在軟件產(chǎn)品收入中占比情況

數(shù)據(jù)來源：公開資料整理

我國操作系統(tǒng)出口收入及其占操作系統(tǒng)總收入比重

數(shù)據(jù)來源：公開資料整理

    目前國家大力扶持發(fā)展以大數(shù)據(jù)、芯片、操作系統(tǒng)為主的高精尖產(chǎn)業(yè)，加大產(chǎn)業(yè)生態(tài)建設，中美科技摩擦在一定程度上會加速國產(chǎn)自主可控的進程，我國操作系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)面臨相當大的挑戰(zhàn)與機遇。中關村智能終端操作系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟已構建起完善的操作系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈和生態(tài)鏈，82家成員單位覆蓋產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈各環(huán)節(jié)。

智能終端操作系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈、生態(tài)鏈整體構成圖

數(shù)據(jù)來源：公開資料整理

    主要廠商

    操作系統(tǒng)可細分為移動操作系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)、嵌入式操作系統(tǒng)、桌面操作系統(tǒng)、服務器操作系統(tǒng)、云操作系統(tǒng)等領域，各細分領域均有其相對應的代表性企業(yè)。

我國操作系統(tǒng)代表性企業(yè)

數(shù)據(jù)來源：公開資料整理

    目前我國操作系統(tǒng)面臨著以下亟待解決的問題

    1）內(nèi)核不統(tǒng)一，軟硬件無法自由搭配，應用適配困難，工程化能力不高。

    2）整體性能不佳，作業(yè)―碎片化‖―同質(zhì)化‖，缺乏上下游聯(lián)動。

    3）產(chǎn)業(yè)基礎薄弱，產(chǎn)業(yè)鏈供給上存在外設驅(qū)動，及常用工具軟件、行業(yè)應用軟件等關鍵軟件缺失問題。

    4）面向云計算、工業(yè)控制、智能制造等新技術的創(chuàng)新能力不足，無法保證長遠可持續(xù)發(fā)展。

    5）操作系統(tǒng)廠商從業(yè)人員相對較少，力量分散，專業(yè)化水平不足。

    發(fā)展趨勢

    跨終端OS平臺將成為未來發(fā)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(fā)廠商進行產(chǎn)品研發(fā)的重要方向。長期以來,微軟在桌面、服務器OS領域占據(jù)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(zhàn)。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(chǎn)品研發(fā)路徑來看,Windows8和Windows10都強調(diào)了其操作系統(tǒng)在智能終端上的可操作性和易用性。Windows10為了擴大其兼容范圍,提供了支持Web應用、傳統(tǒng)桌面程序、安卓應用和iOS應用向Windows10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(tǒng)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ChromeOS推廣至移動智能終端。同時,谷歌還在秘密研發(fā)一種跨平臺的全能型操作系統(tǒng)Fuchsia。
應用驅(qū)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(tǒng)在生產(chǎn)生活中的加速普及,人類對于信息系統(tǒng)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(tǒng),其技術、功能、性能要求也在不斷提升。從微軟Windows操作系統(tǒng)發(fā)展歷程來看,早期的產(chǎn)品主要關注于產(chǎn)品的穩(wěn)定性和兼容性,而最新的Windows產(chǎn)品則更強調(diào)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(yè)需求和應用場景的專業(yè)化OS將不斷涌現(xiàn)。伴隨信息系統(tǒng)的專業(yè)化發(fā)展,OS的專業(yè)化發(fā)展水平也將不斷提升。在通用型操作系統(tǒng)領域,由于市場格局已經(jīng)基本穩(wěn)定,市場后來者很難獲得廣闊的發(fā)展空間。但在專業(yè)領域中,由于各行各業(yè)的業(yè)務重點不同、模式不同,對于OS的需求也不盡相同,專業(yè)化的OS發(fā)展前景較為廣闊。同時,伴隨開源技術的不斷發(fā)展,開源OS降低了OS定制研發(fā)的門檻,有力推動了專業(yè)化Os的發(fā)展。例如,在高性能計算領域,絕大多數(shù)計算機都使用了Linux為操作系統(tǒng)內(nèi)核。專業(yè)化OS也是我國操作系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要途徑,凝思科技在電力領域已經(jīng)占據(jù)較大的市場份額,深度科技則在金融ATM機操作系統(tǒng)方向取得了突破。

    網(wǎng)絡應用模式下OS發(fā)展的方向有所轉(zhuǎn)變。歷史已經(jīng)表明,操作系統(tǒng)的創(chuàng)新演進都是和底層硬件計算平臺的演化緊密相關的。網(wǎng)絡作為人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活中的重要部分,操作系統(tǒng)也日益依賴于網(wǎng)絡通信和資源共享,網(wǎng)絡在操作系統(tǒng)演進中的作用和價值日益凸顯。正是由于移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,移動終端OS才登上了歷史舞臺,并經(jīng)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(tǒng)計算平臺創(chuàng)新的方向來看,以互聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)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(tǒng)也正在向云計算范式的轉(zhuǎn)變,未來市場的競爭將以云計算為中心的操作系統(tǒng)生態(tài)為主。我國企業(yè)正在積極布局發(fā)展基于云的操作系統(tǒng),典型代表如阿里巴巴研發(fā)的YunOS,其構建了基于云計算的運行環(huán)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(lián)網(wǎng)汽車、互聯(lián)網(wǎng)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(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展思路

    產(chǎn)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(tǒng)發(fā)展取得積極成效。國產(chǎn)服務器/桌面操作系統(tǒng)完成了自主可控的相關產(chǎn)品的研發(fā)與技術升級,研發(fā)了中標麒麟可信操作系統(tǒng)、中標麒麟服務器操作系統(tǒng)、方德高可信服務器操作系統(tǒng)、紅旗Linux桌面操作系統(tǒng)等,中標麒麟操作系統(tǒng)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(tǒng)領域,國內(nèi)典型的互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)(百度、阿里、網(wǎng)易等)、終端企業(yè)(華為、聯(lián)想、樂視等)、電信運營商等根據(jù)自身技術特長和發(fā)展策略,研發(fā)了YunOS、MIUI、EUI、FreemeOS等移動智能終端操作系統(tǒng),并根據(jù)企業(yè)定位和產(chǎn)業(yè)特點積極開展了產(chǎn)業(yè)化布局。工控操作系統(tǒng)領域,嵌入式Linux系統(tǒng)及組態(tài)軟件近年來獲得了快速的發(fā)展,形成了包括紫金橋Realinfo、縱橫科技Hmibuilder、世紀星、三維力控、組態(tài)王KingView、MCGS、態(tài)神、uScada等在內(nèi)的一批國內(nèi)產(chǎn)品。

    云操作系統(tǒng)領域,百度、阿里巴巴、騰訊等互聯(lián)網(wǎng)骨干企業(yè)的公共云服務平臺已經(jīng)具備了1OOOPB級數(shù)據(jù)處理能力,浪潮的云海云計算操作系統(tǒng)、華為的云操作系統(tǒng)FusionSphere、無錫江南計算所研制的vStar操作系統(tǒng)等私有云解決方案操作系統(tǒng)取得顯著進展。

    發(fā)展思路

    重點突破、點面結(jié)合

    重點突破跨平臺、跨終端操作系統(tǒng)、云操作系統(tǒng)、嵌入式實時操作系統(tǒng)等核心關鍵技術。注重操作系統(tǒng)與中間件、數(shù)據(jù)庫、辦公軟件等基礎軟件,以及CPU、芯片等關鍵硬件之間的協(xié)同發(fā)展,構建以自主可控操作系統(tǒng)為核心,關鍵基礎軟硬件協(xié)同適配的產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系。

    創(chuàng)新驅(qū)動、應用牽引

    構建以企業(yè)為主體、產(chǎn)學研用緊密結(jié)合的操作系統(tǒng)創(chuàng)新體系,促進技術、產(chǎn)品、服務、模式創(chuàng)新相結(jié)合,增強產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展能力,推進自主可控操作系統(tǒng)在黨政軍和金融、能源、航天等關鍵行業(yè)的規(guī)模應用,形成應用、技術、產(chǎn)業(yè)良性互動的發(fā)展格局。

    開源開放、分類施策

    基于開源技術和開放架構,兼容主流應用生態(tài),構建自主可控操作系統(tǒng)的技術體系和演進方向。針對桌面、服務器、移動、云計算、嵌入式等操作

    系統(tǒng)不同的發(fā)展現(xiàn)狀和需求,針對性地分領域制定發(fā)展路線圖和時間表。

    相關報告：智研咨詢發(fā)布的《2019-2025年中國操作系統(tǒng)行業(yè)市場潛力現(xiàn)狀及投資戰(zhàn)略研究報告》