2022版中国软件根技术发展白皮书-操作系统册

中国软件根技术发展白皮书 （操作系统册） 中国软件行业协会 目录 前言1 一、操作系统概述3 （一）操作系统定义3 （二）操作系统分类4 1.服务器操作系统5 2.桌面操作系统5 3.移动操作系统5 4.云操作系统6 5.嵌入式操作系统7 6.物联网操作系统7 二、国产操作系统发展形势分析9 （一）操作系统行业发展现状9 1.微软Windows在桌面和服务器领域占据统治地位9 2.谷歌Android和苹果iOS在移动领域形成双寡头垄断11 3.巨头围猎云操作系统，技术功能各具特点12 4.嵌入式操作系统相对分散，发展潜力巨大13 5.物联网操作系统尚处起步发展阶段，呈现碎片化形态14 （二）国产操作系统发展趋势15 三、服务器操作系统产业分析17 （一）中国服务器操作系统市场竞争格局17 1.主流厂商行业应用领域17 2.主流厂商的市场占有情况17 （二）主流厂商的技术路线和发展策略18 1.主流厂商的技术特点18 2.主流厂商的生态建设19 3.主流厂商在我国的发展策略20 四、桌面操作系统产业分析22 （一）中国桌面操作系统市场竞争格局22 1.主流厂商的行业应用领域22 2.主流厂商的市场占有情况22 （二）主流厂商的技术路线和发展策略23 1.主流厂商的技术特点23 2.主流厂商的生态建设24 3.主流厂商在我国的发展策略25 五、移动操作系统产业分析27 （一）中国移动操作系统市场竞争格局27 1.主流厂商的行业应用领域27 2.主流厂商的市场占有情况27 （二）主流厂商的技术路线和发展策略28 1.主流厂商的技术特点28 2.主流厂商的生态建设29 3.主流厂商在我国的发展策略31 六、云操作系统产业分析32 （一）中国云操作系统市场竞争格局32 1.主流厂商的行业应用领域32 2.主流厂商的市场占有情况33 （二）主流厂商的技术路线和发展策略33 1.主流厂商的技术特点33 2.主流厂商的生态建设34 3.主流厂商在我国的发展策略35 七、嵌入式操作系统产业分析37 （一）中国嵌入式操作系统市场竞争格局37 1.主流厂商的行业应用领域37 2.主流厂商的市场占有情况37 （二）主流厂商的技术路线和发展策略38 1.主流厂商的技术特点38 2.主流厂商的生态建设39 3.主流厂商在我国的发展策略40 八、物联网操作系统产业分析41 （一）中国物联网操作系统市场竞争格局41 1.主流厂商的行业应用领域41 2.主流厂商的市场占有情况42 （二）主流厂商的技术路线和发展策略44 1.主流厂商的技术特点44 3.主流厂商在我国的发展战略47 九、国产操作系统发展面临的挑战和对策建议48 （一）面临的挑战48 1.操作系统领域主流厂商的市场优势地位难以撼动48 2.基础理论和技术研究缺乏体系性、高强度、持续性投入48 3.应用软件开发支持不足，生态建设相对滞后50 4.缺乏灵魂人物、专业人才及稳定开发团队51 5.国家支持国产操作系统发展政策比较分散52 （二）发展机遇52 1.中国市场规模应用潜力巨大52 2.国际局势变化引发操作系统供应链安全担忧53 3.国产操作系统发展具备基本条件53 4.政府出台政策支持操作系统发展55 5.国内厂商积极布局构建生态体系56 （三）对策建议57 1.加大原始技术创新与积累57 2.加快制定行业标准统一技术要求57 3.鼓励支持软件产品批量化应用57 4.完善行业治理和优化价值评估58 5.重视推进国产操作系统进课堂58 6.构建多链条开源生态和纵深防御体系59 7.发动产业资源优化营商环境60 前言 软件产业体系中，软件根技术是处于整个产业链最底层的技术簇，就像植根于土壤中的大树根系，支撑起整个软件产业体系的茁壮成长。在加速数字化转型潮涌下，随着硬件的不断丰富和变化，激发了软件体系发展脉络的深度演化，促使软件生态更加繁杂，软件根技术正在呈现出多头并进、多点开花、多元交叉融合的势头。 操作系统是软件技术体系中最核心、最关键的基础软件，支持着所有应用软件的正常运行。以自主操作系统为代表的基础软件是数字基础设施的核心组成部分，是技术创新和数智化发展的基石，正在成为我国数字经济发展的安全底座。 操作系统多场景（服务器、云计算、边缘计算、嵌入式）底层同构是技术承载；跨场景、跨终端、云驱动将成为操作系统的新发展趋势，互联、互通、互操作成为共性需求，逐渐驱动着操作系统的功能越来越强大。开源和生态建设将成为国产操作系统发展的主流模式，我们提倡借鉴华为公司openEuler、OpenHarmony的探索和实践，共建技术、商业、生态、人才、社区、文化交融的开源生态体系。 本文重点聚焦软件根技术——操作系统，试图通过研究操作系统体系的深刻发展规律，提出国产操作系统发展之路，构建具备兼容当前软硬件，支持互联互通、互操作的操作系统基础架构体系，将其纳入国家基本建设项目范畴，是本白皮书的核心目标。 1 我们倡导由政府牵引、市场主导和社会协同，共同建设国产操作系统基础构架体系，基于构架延伸应用，衍生产品，培育生态，并面向全世界输出共享，这样有助于建设完备的中国软件产业体系，也可以为全世界的数字化进程贡献中国力量。 2 一、操作系统概述 回顾操作系统近半个世纪的发展历史，经历了从专用操作系统到通用操作系统的转变，如今已经成为复杂强大的计算机软件系统之一，推动了计算机应用的繁荣发展。 （一）操作系统定义 操作系统（OperatingSystem，简称OS）是连接硬件和数据库、中间件、应用软件的纽带，是承载各种信息设备和软件应用运行基础平台的重要基础性软件。操作系统位于底层硬件与应用软件之间，对下承接硬件，对上承载应用，是软硬件系统的核心与基础，是硬件与其它软件沟通的桥梁。 专栏1：操作系统是现代科技的基石 发展现代科技，除了诸如芯片这样的硬件基石，软体基石同样重要。而软体中最核心的技术，那就是操作系统。 每一个硬件后面，总有软件代码在后面支撑。没有优秀的软件系统，再好的肉体也没有灵魂。 IT产业存在着“硬件——软件——服务”的研发和生产链条。操作系统是最贴近硬件的第一层软件，能够管理和控制其它软件。操作系统是硬件的扩充，为其他软件提供运行环境。因此，操作系统在软件技术体系中处于定海神针的重要位置。 操作系统的组成部分有：内核为资源（特别是内存、处理器和I/O设备）提供了最低层次的抽象层。它包括（但不限于）任务管理、内存管理、文件系统、设备管理等组件。 3 专栏2：操作系统五大功能 操作系统具备五大功能：管理资源、提供用户界面、运行应用程序、支持内置实用程序、控制计算机硬件。 操作系统的功能总是有针对性地满足具体需求。一些操作系统旨在为 用户提供操作的便捷性，一些更注重性能，还有一些更注重系统的安全性。 （二）操作系统分类 计算机操作系统上面可以装载各种各样的应用软件，是重要的流量入口，作为最基本也是最为重要的基础性系统软件，按应用领域进行划分，操作系统可分为服务器、桌面、移动、云、嵌入式及物联网操作系统六种类型，各类操作系统均有其相对应的技术特点。 专栏3：各历史阶段操作系统发展 ◇PC时代 由于Windows操作系统的广泛应用部署，微软于20世纪90年代成为全球市值最高的公司；苹果研制的macOS也支撑苹果一度成为全球最赚钱的科技公司。 ◇数据中心时代 在IBM、Intel等企业的支持下，Linux操作系统又逐步在服务器等场景占据主体地位。 ◇移动互联网时代 苹果基于NEXTSTEP操作系统构筑的iOS支撑苹果成为全球市值最高的科技公司；Android公司创立于2003年，谷歌在2005年收购Android，通过持续不断的研发投入与快速迭代，如今已将Android操作系统打造成世界上发行量最大的移动智能操作系统。 ◇万物互联时代 随着万物互联时代的到来，覆盖全场景的单一操作系统已经很难适配多样化终端设备不同硬件能力、不同应用场景、不同运算能力的需求。目前谷 4 歌、华为等各大企业纷纷在物联网操作系统方面重兵投入： 谷歌从2016年开始投入基于微内核的Fuchsia操作系统，应用场景上希望适用于个人移动设备、IoT（InternetofThings物联网）设备甚至无人驾驶汽车等不同运算能力和需求的场景。 华为于2019发布了面向万物互联的全场景分布式操作系统HarmonyOS，支持手机、平板、智能穿戴、智慧屏等多种终端设备运行，天生具备模块化解耦优势，可针对不同硬件能力的设备进行模块剪裁，从而实现弹性部署。 1.服务器操作系统 服务器操作系统通常指安装在大型服务器主机上并用于管理服务器硬件和软件资源以及向多个程序提供服务的操作系统。服务器操作系统可以实现对计算机硬件与软件的直接控制和管理协调。 2.桌面操作系统 桌面操作系统通常指安装在个人电脑上的图形界面操作系统软件。桌面操作系统基本上根据人在键盘和鼠标发出的命令进行工作，对人的动作和反应在时序上的要求并不很严格。从应用环境来看，桌面操作系统面向复杂多变的各类应用。从开发界面来看，桌面操作系统给开发人员提供一个“黑箱”，让开发人员通过一系列标准的系统接口调用来使用操作系统的功能。 3.移动操作系统 移动操作系统通常指安装在移动设备中的通用图形界面操作系统软件。移动操作系统内置了诸如用户界面和各种设置工具之类的实用程序，并且有很多机会可以直接了解用户。移动操作系统包括从桌面操作系统派生的操作系统以及从嵌入式Linux派生的操作系统。 5 专栏4：主流的移动操作系统 ◇安卓（Google） 基于Linux的嵌入式平台。自2010年以来，它已成为主流智能手机操作系统之一。 ◇iOS（苹果） 从MacOSX派生的移动操作系统。安装在iPhone、iPad等移动设备上。 4.云操作系统 云操作系统通常指以云计算、云存储技术作为支撑，构架于云集群的服务器、存储、网络等基础硬件资源和单机操作系统、中间件、数据库等基础软件之上的、管理海量的基础硬件、软件资源的云平台综合管理系统。 专栏5：云操作系统特点 一是治众如治寡，能管理和驱动海量服务器、存储等基础硬件，将一个数据中心的硬件资源逻辑上整合成一台服务器； 二是为云应用软件提供统一、标准的接口；三是管理海量的计算任务以及资源调配。 云操作系统与普通电脑中运行的操作系统相比，就好像高效协作的团队与个人。个人在接受用户的任务后，只能一步一步地逐个完成任务涉及的众多事项。而高效协作的团队则是由管理员在接收到用户提出的任务后，将任务拆分为多个小任务，再把每个小任务分派给团队的不同成员；所有参与此任务的团队成员，在完成分派给自己的小任务后，将处理结果反馈给团队管 理员，再由管理员进行汇聚整合后，交付给用户。 云操作系统不同于传统操作系统仅针对整台单机的软硬件进行管理，而是通过管理整个云计算数据中心的软硬件设备，来提供一整套基于网络和软硬件的服务，以便更好的在云计算环境中快速搭建各种应用服务。 6 5.嵌入式操作系统 嵌入式操作系统通常指与硬件相结合，能够通过对硬件进行资源调度，实现硬件功能的系统软件。嵌入式操作系统是一种用途广泛的系统软件，通常包括与硬件相关的底层驱动软件、系统内核、设备驱动接口、通信协议、图形界面、标准化浏览器等。 专栏6：嵌入式操作系统设备示例 具有嵌入式操作系统的设备的一些示例包括：自动取款机、功能手机、电动汽车、工业控制系统（ICS）、基于Arduino的设备。 Arduino是一个开源平台，带有一个微控制器，可以处理简单的输入，例如温度或压力，并将它们转换为输出。这些设备有一个基本的嵌入式操作系统，其作用类似于引导加载程序和命令解释器。基于Arduino的设备的一个例子是遥控车。Arduino从汽车控制器读取输入，并将输出信息和命令发送到其他组件，例如制动器。 嵌入式操作系统负责嵌入式系统的全部软、硬件资源的分配、任务调度，控制、协调并发活动。嵌入式操作系统必须体现其