操作系統(tǒng)全景調(diào)研與發(fā)展戰(zhàn)略研究

操作系統(tǒng)全景調(diào)研與發(fā)展戰(zhàn)略研究

操作系統(tǒng)行業(yè)面臨的機遇與挑戰(zhàn)（一）操作系統(tǒng)行業(yè)發(fā)展的機遇1、操作系統(tǒng)進程加速近年來，受國際形勢變化影響，我國芯片、操作系統(tǒng)等關(guān)鍵領(lǐng)域技術(shù)現(xiàn)象屢見不鮮，而我國的網(wǎng)絡(luò)信息安全也面臨日益嚴峻的挑戰(zhàn)。在國外部分國家對我國關(guān)鍵領(lǐng)域技術(shù)斷供的背景下，在軟硬件領(lǐng)域加速發(fā)展自主可控的產(chǎn)品，已經(jīng)成為不可逆轉(zhuǎn)的發(fā)展趨勢。2020年，CentOS宣布將陸續(xù)停止維護，導(dǎo)致基于CentOS的信息基礎(chǔ)設(shè)施面臨嚴重安全隱患。CentOS在國內(nèi)大型基礎(chǔ)行業(yè)生產(chǎn)及關(guān)鍵業(yè)務(wù)系統(tǒng)的操作系統(tǒng)領(lǐng)域市場占有率較高，其停服后，用戶將無法得到官方的系統(tǒng)升級和補丁安裝支持，宕機、服務(wù)中斷、數(shù)據(jù)泄露等網(wǎng)絡(luò)信息安全風(fēng)險陡增。因此，我國大型基礎(chǔ)行業(yè)生產(chǎn)及關(guān)鍵業(yè)務(wù)系統(tǒng)建設(shè)亟需遷移到國產(chǎn)操作系統(tǒng)上，以增強自主可控能力。在操作系統(tǒng)相關(guān)領(lǐng)域，國家積極推動關(guān)鍵基礎(chǔ)軟件的自主創(chuàng)新，陸續(xù)頒布《十四五規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》、《十四五軟件和信息技術(shù)服務(wù)業(yè)務(wù)發(fā)展規(guī)劃》等文件，明確要求聚力攻堅、重點突破以操作系統(tǒng)為代表的基礎(chǔ)軟件。在國際環(huán)境和國內(nèi)政策雙重驅(qū)動下，我國國產(chǎn)操作系統(tǒng)的自主創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展將加速推進。2、我國數(shù)字化轉(zhuǎn)型全面推進操作系統(tǒng)行業(yè)發(fā)展以數(shù)字化轉(zhuǎn)型整體驅(qū)動生產(chǎn)方式，生活方式和治理方式變革是我國十四五期間的重要發(fā)展方向，隨著新一代信息技術(shù)的持續(xù)創(chuàng)新和國家產(chǎn)業(yè)政策的重點引導(dǎo)，我國數(shù)字化轉(zhuǎn)型加速推進，進而推動基礎(chǔ)硬件、基礎(chǔ)軟件以及各類應(yīng)用軟件等需求提升。軟件是數(shù)字化實現(xiàn)的關(guān)鍵，操作系統(tǒng)作為連接上層軟件和底層硬件的樞紐，在各行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型進程中發(fā)揮著基礎(chǔ)支撐作用，未來市場空間持續(xù)增長。（二）操作系統(tǒng)行業(yè)發(fā)展的挑戰(zhàn)1、國內(nèi)操作系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)整體發(fā)展水平相對落后美國自20世紀50年代開始，持續(xù)引領(lǐng)全球IT行業(yè)的發(fā)展，在操作系統(tǒng)等基礎(chǔ)軟件領(lǐng)域處于全球領(lǐng)先地位。我國操作系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的整體發(fā)展水平則落后于美國等發(fā)達國家，國內(nèi)各行業(yè)的生產(chǎn)及關(guān)鍵業(yè)務(wù)系統(tǒng)仍普遍使用RedHat、SUSE等國外操作系統(tǒng)，根據(jù)億歐智庫數(shù)據(jù)，2022年，我國操作系統(tǒng)國產(chǎn)化率不足5%；同時，部分國內(nèi)操作系統(tǒng)廠商的技術(shù)迭代依賴于RedHat、SUSE等國外廠商的開源項目，缺乏完善的生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)。國內(nèi)操作系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)整體發(fā)展水平對國內(nèi)廠商的技術(shù)研究、產(chǎn)品開發(fā)、市場拓展等均產(chǎn)生了較大制約。2、操作系統(tǒng)領(lǐng)域?qū)I(yè)人才相對缺乏操作系統(tǒng)的研發(fā)難度大，對專業(yè)人才的要求較高。近年來，我國對操作系統(tǒng)等基礎(chǔ)軟件領(lǐng)域的鼓勵和支持持續(xù)提升，但由于國內(nèi)操作系統(tǒng)廠商與國際領(lǐng)先廠商的技術(shù)水平、資金實力、業(yè)務(wù)規(guī)模等差距較大，國內(nèi)操作系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)整體落后于發(fā)達國家，專業(yè)人才仍較為缺乏。操作系統(tǒng)行業(yè)發(fā)展概況截至2019年8月，在中國的桌面操作系統(tǒng)市場領(lǐng)域，微軟Windows的市占率87．66%，蘋果OSX的市占率為7．09%，合計為94．75%;在中國的移動操作系統(tǒng)市場領(lǐng)域，谷歌Android的市占率為75．98%，蘋果iOS的市占率為22．88%，合計為98．86%。在開源操作系統(tǒng)生態(tài)不斷成熟的背景下，中國的國產(chǎn)操作系統(tǒng)依托開源生態(tài)和政策東風(fēng)正快速崛起，市場潛力巨大，未來發(fā)展前景值得期待。中國桌面操作系統(tǒng)當前呈現(xiàn)兩大特征：一是Windows+Intel架構(gòu)依舊統(tǒng)治著整個民用市場二是Wintel閉源架構(gòu)從趨勢上來看，正面臨以Linux為代表的日趨成熟的開源生態(tài)的挑戰(zhàn)。中國的操作系統(tǒng)國產(chǎn)化浪潮源于20世紀末，歷經(jīng)二十余年，厚積薄發(fā)、屢敗屢戰(zhàn)。目前，依托開源生態(tài)以及政策東風(fēng)，正快速崛起，涌現(xiàn)出了一大批以Linux為主要架構(gòu)為國產(chǎn)操作系統(tǒng)，如中標麒麟、銀河麒麟、深度Deepin、華為鴻蒙等，未來的廣闊發(fā)展前景值得期待。中國操作系統(tǒng)本土化始于20世紀末，并多以Unix/Linux為基礎(chǔ)二次開發(fā)為主，過去20年，曾誕生超過20多個不同版本，較為市場熟知的有紅旗RedFlag、深度Deepin、優(yōu)麒麟UbuntuKylin、中標麒麟Neokylin、銀河麒麟Kylin與中科方德等。但是，由于中國軟件市場的開放、微軟系統(tǒng)生態(tài)的攻勢與知識產(chǎn)權(quán)等問題，本土化操作系統(tǒng)在市場幸存下來者寥寥無幾，且多數(shù)系統(tǒng)僅限于政府領(lǐng)域，并以政府補貼為主，支持研發(fā)與應(yīng)用，國產(chǎn)化之路依然坎坷。實時操作系統(tǒng)（RTOS）是指當外界事件或數(shù)據(jù)產(chǎn)生時，能夠接受并以足夠快的速度予以處理，其處理的結(jié)果又能在規(guī)定的時間之內(nèi)來控制生產(chǎn)過程或?qū)μ幚硐到y(tǒng)做出快速響應(yīng)，調(diào)度一切可利用的資源完成實時任務(wù)，并控制所有實時任務(wù)協(xié)調(diào)一致運行的操作系統(tǒng)，提供及時響應(yīng)和高可靠性是其主要特點。實時操作系統(tǒng)根據(jù)其實時性的剛性要求程度不同，分為硬實時和軟實時操作系統(tǒng)。在嵌入式領(lǐng)域中，嵌入式實時操作系統(tǒng)正得到越來越廣泛的應(yīng)用。采用嵌入式實時操作系統(tǒng)（RTOS）可以更合理、更有效地利用CPU的資源，簡化應(yīng)用軟件的設(shè)計，縮短系統(tǒng)開發(fā)時間，更好地保證系統(tǒng)的實時性和可靠性。隨著計算機技術(shù)和微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，尤其是其具備低功耗技術(shù)的特點得到人們的重視，基于嵌入式的產(chǎn)品將逐漸取代板卡式產(chǎn)品。隨著工信部提出NB-IoT基站建設(shè)具體目標、三大運營商加速建設(shè)，物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)脫離云山霧罩，即將迎來萬物互聯(lián)的新時代。不過，物聯(lián)網(wǎng)的過度炒作已經(jīng)淡化了其深層意義：這是信息產(chǎn)業(yè)繼移動互聯(lián)網(wǎng)之后的下一個萬億級市場，將成為整個國民經(jīng)濟轉(zhuǎn)型升級的信息基礎(chǔ)設(shè)施。從實際應(yīng)用來看，嵌入式軟件與嵌入式系統(tǒng)是密不可分的，嵌入式系統(tǒng)是控制、監(jiān)視或者輔助設(shè)備、機器和車間運行的裝置，就是以應(yīng)用為中心，以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，并且軟硬件可裁剪，適用于應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。它一般由嵌入式微處理器、外圍硬件設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)以及用戶的應(yīng)用程序等四個部分組成，用于實現(xiàn)對其他設(shè)備的控制、監(jiān)視或管理等功能。而嵌入式軟件就是基于嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的軟件，它也是計算機軟件的一種，同樣由程序及其文檔組成，可細分成系統(tǒng)軟件、支撐軟件、應(yīng)用軟件三類，是嵌入式系統(tǒng)的重要組成部分。2020年，我國網(wǎng)絡(luò)通信應(yīng)用領(lǐng)域?qū)崟r操作系統(tǒng)軟件市場容量達到276億元。設(shè)計和制造嵌入式瘦服務(wù)器、嵌入式網(wǎng)關(guān)和嵌入式因特網(wǎng)路由器已成為嵌入式Internet時代的關(guān)鍵和核心技術(shù)。其中包括路由器、交換機等各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。未來幾年物聯(lián)網(wǎng)將達到數(shù)百億乃至千億級連接。這些為實時操作系統(tǒng)的應(yīng)用提供了廣闊的前景。制造尤其是智能制造的核心是工業(yè)控制，以及包括物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)、云計算、大數(shù)據(jù)等應(yīng)用，對嵌入式實時操作系統(tǒng)的需求非常大，安全性的要求也日益提高。預(yù)計未來幾年，國內(nèi)實時操作系統(tǒng)市場規(guī)模仍將處于穩(wěn)定增長態(tài)勢。國產(chǎn)操作系統(tǒng)替代空間廣闊當前信息安全上升為國家戰(zhàn)略，國產(chǎn)操作系統(tǒng)作為最基礎(chǔ)、最底層的計算機軟件，是構(gòu)建安全自主生態(tài)體系中的重要一環(huán)。為了保證基礎(chǔ)軟硬件如芯片、操作系統(tǒng)等的安全不受威脅，發(fā)展國產(chǎn)操作系統(tǒng)勢在必行。從應(yīng)用領(lǐng)域來看，國產(chǎn)操作系統(tǒng)已在金融、交通、能源、電信等多個行業(yè)涌現(xiàn)出應(yīng)用落地的實例，并逐漸向核心業(yè)務(wù)領(lǐng)域滲透。目前，操作系統(tǒng)在國產(chǎn)化率明顯高于行業(yè)，行業(yè)中金融和電信的國產(chǎn)化率逐步提升。受益于央行國產(chǎn)化率要求，2020年金融機構(gòu)開始操作系統(tǒng)國產(chǎn)化測試，2021年部分大行開始小批量試用，2022年大行開始批量級采購和上線使用。諸多大行已經(jīng)簽訂千萬級國產(chǎn)操作系統(tǒng)框架，涵蓋數(shù)千套服務(wù)器操作系統(tǒng)、數(shù)萬套桌面操作系統(tǒng)，服務(wù)期為3-5年。國產(chǎn)操作系統(tǒng)通用市場規(guī)模將會從2021年的18．0億元增長至2024年的34．1億元，未來幾年國產(chǎn)操作系統(tǒng)在除和涉密行業(yè)以外的2+8+N市場增速將超過20%。軟件行業(yè)發(fā)展狀況根據(jù)工信部《十四五軟件和信息技術(shù)服務(wù)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，軟件是新一代信息技術(shù)的靈魂，是數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展的基礎(chǔ)，是制造強國、網(wǎng)絡(luò)強國、數(shù)字中國建設(shè)的關(guān)鍵支撐。軟件產(chǎn)品一般分為應(yīng)用軟件和基礎(chǔ)軟件。應(yīng)用軟件是解決用戶特定場景需求的工具型軟件；基礎(chǔ)軟件則適用于各類應(yīng)用場景，是整個IT系統(tǒng)的底層基礎(chǔ)架構(gòu)，包括操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫和中間件，其中，操作系統(tǒng)是連接硬件和數(shù)據(jù)庫、中間件、應(yīng)用軟件的紐帶，是基礎(chǔ)軟件的核心。按照用戶類型和主要應(yīng)用場景的不同，操作系統(tǒng)又可以分為面向生產(chǎn)及關(guān)鍵業(yè)務(wù)系統(tǒng)的操作系統(tǒng)以及面向個人及政企辦公的操作系統(tǒng)。操作系統(tǒng)的基本情況操作系統(tǒng)是調(diào)度，管理和控制計算機硬件資源和軟件資源的基礎(chǔ)軟件，處于整個IT系統(tǒng)的樞紐位置，向下需要兼容不同的底層硬件，向上需要支持各類應(yīng)用軟件，滿足不同行業(yè)用戶的功能需求。操作系統(tǒng)是一種對內(nèi)管理，對外交互的基礎(chǔ)軟件。對計算機內(nèi)部，操作系統(tǒng)的作用是管理，包括對系統(tǒng)資源的分配和安排、控制輸入與輸出設(shè)備、用戶進程調(diào)度管理等；對用戶層面，操作系統(tǒng)的作用是交互，包括以命令、圖形、語音等方式，完成用戶的指令，通過加載、調(diào)度應(yīng)用軟件實現(xiàn)各類軟件功能。生產(chǎn)系統(tǒng)和關(guān)鍵業(yè)務(wù)系統(tǒng)是行業(yè)用戶生產(chǎn)經(jīng)營的核心系統(tǒng)，其軟件和硬件的構(gòu)成復(fù)雜，系統(tǒng)運行過程中對于軟硬件資源的需求較高，保障生產(chǎn)系統(tǒng)和關(guān)鍵業(yè)務(wù)系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行，是行業(yè)用戶對于操作系統(tǒng)的核心要求。因此，該類操作系統(tǒng)在安全性、穩(wěn)定性、兼容性和專業(yè)性能的設(shè)計上要求較高；同時，該類操作系統(tǒng)供應(yīng)商需具備較強的專業(yè)支持和快速響應(yīng)能力，以快速解決行業(yè)用戶生產(chǎn)及關(guān)鍵業(yè)務(wù)系統(tǒng)運行過程中出現(xiàn)的各類問題。行業(yè)用戶的生產(chǎn)及關(guān)鍵業(yè)務(wù)系統(tǒng)一般在服務(wù)器、工作站、專用裝置等專業(yè)硬件設(shè)備上運行，因此，該類操作系統(tǒng)的形態(tài)以服務(wù)器操作系統(tǒng)、嵌入式操作系統(tǒng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)、特定場景的專用桌面操作系統(tǒng)為主。目前，RHEL（RedHatEnterpriseLinux）、CentOS（RHEL的開源版本）、SUSE等國際領(lǐng)先的Linux版本操作系統(tǒng)，以及IBM、HP等硬件廠商基于Unix自研的操作系統(tǒng)，占據(jù)了該領(lǐng)域較高的全球市場份額；近年來，隨著國際形勢的變化，我國基礎(chǔ)軟件自主可控和的進程加速，國內(nèi)廠商自主研發(fā)的Linux版本操作系統(tǒng)迎來了良好的發(fā)展機遇，在國內(nèi)大型基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)的市場份額快速提升。個人用戶以及政府和企業(yè)辦公用戶的人機交互頻率更高，因此，在操作系統(tǒng)的易用性、生態(tài)軟件多樣性和成熟性、人機交互方式的友好性等方面要求較高。該類操作系統(tǒng)一般在個人電腦、智能手機、智能物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備等硬件設(shè)備上運行，Windows、MacOS、iOS、Android等國際廠商占據(jù)了該領(lǐng)域較高的全球市場份額；同時，隨著我國操作系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，國內(nèi)廠商自主研發(fā)的Linux版本操作系統(tǒng)在國內(nèi)的市場份額逐步提升。操作系統(tǒng)行業(yè)分類操作系統(tǒng)在程序運行的過程中起到重要作用，其功能重點在于微內(nèi)核處理、內(nèi)存調(diào)度、輸入輸出設(shè)備、文件和操作五種計算機資源的管理上。操作系統(tǒng)上面可以裝各種各樣的應(yīng)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(chǔ)性系統(tǒng)軟件，操作系統(tǒng)可細分為桌面操作系統(tǒng)、移動操作系統(tǒng)、服務(wù)器操作系統(tǒng)、云操作系統(tǒng)、嵌入式操作系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)等領(lǐng)域。操作系統(tǒng)行業(yè)趨勢信息技術(shù)發(fā)展走入泛在計算新時代，人類社會、信息系統(tǒng)和物理世界正逐漸走向人-機-物三元融合，萬物互聯(lián)、軟件定義，成為這個時代的基本特征。操作系統(tǒng)、CPU處在信息技術(shù)的核心位置，是心也是魂。操作系統(tǒng)生態(tài)開始多元化，未來的操作系統(tǒng)可能不是一個生態(tài)，而是多個生態(tài)并存。操作系統(tǒng)是屬于基礎(chǔ)軟件，主要負責(zé)管理硬件與軟件資源，并提供必需的人機交互機制。我國國產(chǎn)操作系統(tǒng)滲透率水平極低，但近年來產(chǎn)業(yè)規(guī)模增長明顯，其中2021年中國操作系統(tǒng)市場規(guī)模為1010億元，同比增長7．8%，預(yù)計2022年中國操作系統(tǒng)市場規(guī)模將穩(wěn)定增加。操作系統(tǒng)的類型非常多樣，不同機器安裝的操作系統(tǒng)可以從簡單到復(fù)雜，從物聯(lián)網(wǎng)終端的嵌入式操作系統(tǒng)、手機上的移動操作系統(tǒng)到超級計算機的大型操作系統(tǒng)。有些操作系統(tǒng)集成了圖形用戶界面，而有些僅使用命令行界面。我國操作系統(tǒng)細分產(chǎn)品按照應(yīng)用場景可以分為嵌入式操作系統(tǒng)、桌面操作系統(tǒng)、服務(wù)器操作系統(tǒng)、移動操作系統(tǒng)等。從操作系統(tǒng)市場規(guī)模份額來看，其中2021年中國嵌入式操作系統(tǒng)占比最大為38．98%。從2013-2021年中國操作系統(tǒng)行業(yè)專利申請數(shù)量總共達到50532件，其中2017年達到行業(yè)最高峰值為6485件，近幾年操作系統(tǒng)行業(yè)專利申請數(shù)量略有下降趨勢。操作系統(tǒng)是屬于基礎(chǔ)軟件，主要負責(zé)管理硬件與軟件資源，并提供必需的人機交互機制。我國國產(chǎn)操作系統(tǒng)滲透率水平極低，但近年來產(chǎn)業(yè)規(guī)模增長明顯，其中2021年中國操作系統(tǒng)市場規(guī)模為1010億元，同比增長7．8%，預(yù)計2022年中國操作系統(tǒng)市場規(guī)模將穩(wěn)定增加。操作系統(tǒng)的類型非常多樣，不同機器安裝的操作系統(tǒng)可以從簡單到復(fù)雜，從物聯(lián)網(wǎng)終端的嵌入式操作系統(tǒng)、手機上的移動操作系統(tǒng)到超級計算機的大型操作系統(tǒng)。有些操作系統(tǒng)集成了圖形用戶界面，而有些僅使用命令行界面。我國操作系統(tǒng)細分產(chǎn)品按照應(yīng)用場景可以分為嵌入式操作系統(tǒng)、桌面操作系統(tǒng)、服務(wù)器操作系統(tǒng)、移動操作系統(tǒng)等。從操作系統(tǒng)市場規(guī)模份額來看，其中2021年中國嵌入式操作系統(tǒng)占比最大為38．98%。操作系統(tǒng)行業(yè)競爭格局截至2021年5月，在全球手機、平板、臺式電腦組成的操作系統(tǒng)整體市場中，Android、Windows和iOS占據(jù)了大部分的市場份額，分別占比41．42%、30．86%和16．1%，行業(yè)CR3為88．38%，市場集中度較高。從國內(nèi)市場來看，仍然是Android、Windows和iOS市占率最