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国产操作系统江湖的思考

2016年10月10日 点击次数:3255 国产操作系统中标软件

本文首先对社区Linux/开源软件的基本情况与技术路线进行简要的总结,试图通过国产Linux类操作系统开发特点与产品形态的分析,给出关于如何发展国产Linux类操作系统产业链的可行性解决之道,并提出了Linux类操作系统的未来发展之路,最后全文总结认为国产Linux类操作系统虽然来自于开源社区,但完全具备自主独立发展壮大的条件。


1.社区Linux/开源软件

目前,Linux发行产商有许多,如国外主流的RedHat、Fedora、Centos、Ubuntu、OpenSuse、Debian、Linux Mint等。


Red Hat Enterprise Linux

Red Hat Enterprise Linux是Red Hat公司的Linux发行版,面向商业市场,包括大型机。红帽公司从Red Hat Enterprise Linux 5开始对企业版LINUX的每个版本提供10年的支持,Red Hat Enterprise Linux常简作RHEL。Red Hat Enterprise Linux大约3年发布一个新版本。


Fedora Linux

Fedora Linux是较具知名度的Linux发行版之一。它是一套功能完备、更新快速的免费操作系统。而对赞助者Red Hat公司而言,它是许多新技术的测试平台,被认为可用的技术最终会加入到Red Hat Enterprise Linux 中。


Centos

CentOS全名为“社区企业操作系统”(Community Enterprise Operating System),是Linux发布版之一,它是来自于Red Hat Enterprise Linux依照开放源代码规定发布的源代码所编译而成。由于出自同样的源代码,因此有些要求高度稳定性的服务器以CentOS替代商业版的Red Hat Enterprise Linux使用。两者的不同,在于CentOS并不包含封闭源代码软件。CentOS 对上游代码的主要修改是为了卸载不能自由使用的商标。


Ubuntu

Ubuntu是一个以桌面应用为主的GNU/Linux操作系统,其名称来自非洲南部祖鲁语或豪萨语的“Ubuntu”一词,意思是“人性”。 Ubuntu基于Debian发行版,与Debian的不同在于它每6个月会发布一个新版本。


OpenSUSE

SUSE 是Linux操作系统其中一个发布版,也是德国的一个发布版。SUSE Linux目前专注于企业市场。OpenSUSE是一个开放社区的计划,号称“最美丽的Linux发行版”。


Debian 

Debian是一种自由操作系统,全称Debian GNU/Linux,由Debian计划(Debian Project)组织维护,Debian是一个纯粹由自由软件所组合而成的操作环境。


Mint 

基于Debian和Ubuntu的Linux发行版。Linux Mint由Linux Mint Team团队于2006年开始发行,是一份基于Debian和Ubuntu的Linux发行版。其目标是提供一种更完整的即刻可用体验,这包括提供浏览器插件、多媒体编解码器、对DVD播放的支持、Java和其他组件,它也增加了一套定制桌面及各种菜单,一些独特的配置工具,以及一份基于web的软件包安装界面。Linux Mint是对用户友好而功能强大的操作系统。它诞生的目的是为家庭用户和企业提供一个免费的,易用的,舒适而优雅的桌面操作系统。


因此,我们可以看出,社区Linux版本都是通过开源软件的形式,免费供广大爱好者/组织来研究和共同发展的,而这些不同的Linux类社区的背后往往都是由国外巨头IT厂商资助的。当然,随着近几年来国内的IT厂商在操作系统领域的技术投入不断加强,一些Linux社区里越来越多的出现了中国厂商的身影,如华为中软能力中心(内核代码贡献度已经进入TOP10-2015)、360奇虎信息安全研究院、阿里研究院等。另外,社区Linux除了版本上自身的不断发展外,近年来也开始纳入了新的技术,如虚拟化VT、容器Docker、可信计算TC等,随着社区Linux的多样化发展加巨,社区Linux将会得到进一步长足的发展。

由于社区Linux在创建之初,就是本着开源开放的精神,任何个人/组织均可在社区中做出自己的贡献,同时也可以随意地利用社区资源进行学习和实验环境组建。从某种角度来说,开源软件更多传播的是软件的设计框架与思想,为自由软件爱好者提供一个软件设计开发学习交流的基础。因此,掌握了这些设计思想就可以创造独立自主的操作系统产品。所以,对于操作系统产品来说,从零开始研发完全的操作系统产品在当前已不太可能,基于社区Linux(也即是无数前人共同创造的智慧成果结晶)才是最佳发展之道。我国的自主可控始于安全需要,而开放的源代码正是自主的前提,将引入的代码变成可控则需要对该代码的完全熟悉吃透,引为我用,才可真正将开放的源代码变成自己完全理解的代码。


2.国产Linux操作系统“江湖”


国内Linux操作系统提供商有很多,并且针对不同的用户诉求形成了基于各种不同开源Linux架构的操作系统版本,细数国产Linux类操作系统,江湖门派众多,涉及到桌面PC端、服务器端、嵌入式以及移动终端等,如下图所示:

国产操作系统图谱 

从当前面向党政军这个行业来看,主要的操作系统产品包括有中标麒麟、深度(Deepin)、中科方德、红旗Linux、湖南麒麟等,下面主要就这几款产品的特点做一个简要说明。


中标麒麟(NeoKylin)

中标麒麟桌面操作系统V7.0基于fedora 21操作系统,是一款面向桌面应用的图形化桌面操作系统,针对X86及龙芯、申威、众志、飞腾等国产CPU平台进行自主开发,率先实现了对X86及国产CPU平台的支持,提供性能最优的操作系统产品。通过进一步对硬件外设的适配支持、对桌面应用的移植优化和对应用场景解决方案的构建,完全满足项目支撑,应用开发和系统定制的需求。该系统除了具备基本功能外,还可以根据客户的具体要求,针对特定软硬件环境,提供定制化解决方案,实现性能优化和个性化功能定制。

中标麒麟通用服务器操作系统基于redhat版本,是中标软件有限公司依照CMMI5标准设计开发的国产Linux操作系统。针对关键业务和数据负载构建高可靠、易管理、一架式的Linux服务器操作系统。中标麒麟通用服务器操作系统提供中文化的操作系统环境和常用图形管理工具。支持多种安装方式,提供完善的系统服务和网络服务;集成多种易用的编译器并支持众多开发语言,全面兼容国内外的软硬件厂商;在安全上进行了加强,确保关键应用能安全、可控、稳定的对外提供服务。


深度(Deepin)

深度Linux基于debian,其前身Hiweed Linux是中国第一个基于Debian的本地化版本,专注于桌面版,目前最新版本15基于debian8。为了实现系统轻量化,深度使用Qt对桌面环境进行重构,以替换HTML5+WebKit框架。同时,该版本基于Debian sid进行构建,系统运行更为稳定。


中科方德

方德基于ubuntu,或类debian系统,产品包括:方德高可信服务器操作系统 (基于Linux2.6.32内核),方德方舟安全操作系统,方德安全桌面操作系统,方德云计算平台和方德安全电子邮件系统。


红旗Linux

红旗Linux是基于红帽开发的一系列Linux发行版,包括桌面版、工作站版、数据中心服务器版、HA集群版和红旗嵌入式Linux等产品。红旗Linux是中国较大、较成熟的Linux发行版之一。


湖南麒麟

湖南麒麟开发的优麒麟终端操作系统V3.0(Ubuntu Kylin 14.04)面向办公、开发等桌面应用,突破图形加速显示、友好人机交互、低功耗、高可信等关键技术,具有广泛的软硬件兼容和方便的操作界面,支持金山国产办公套件,支持常见桌面应用,能有效防御病毒、木马和黑客攻击,适用于办公电脑、业务终端等。

由此可见,国产Linux类操作系统产品与社区Linux是有着极大的内在关系的。当前,国内有一些声音会质疑国产Linux类操作系统的“国产性”,这里面有一个关键的误区,即代码“引进消化吸收”与“原创”之间的混乱,对于国产操作系统产品来说,无论是从产品可用性、完整性上,还是从产业链的可持续发展上看,基于Linux类操作系统的众多优秀前人成果,进行代码级别的版本重构,从而打造独立自主的操作系统版本是最行之有效的方案。从理论上讲,某些Linux社区也许有一天不再开源是有可能的,但如果真到那时,各国产操作系统厂商早已具备独立版本的能力,且版本自身引进消化吸收的源代码早已“烂熟于心”变成自己的代码库了,简单说即是国产操作系统厂商当前就已经具备独立发布版本以及相关版本资源库的能力,甚至是最基础的源代码与编译环境也能独立运维了。


3.关于发展国产Linux操作系统产业链的思考


当前国产Linux操作系统还不能完全达到Wintel的水平,根本原因在于:基础研发成本投入不足,如微软Windows系统的研发投入5万工程师200亿美元;核心技术掌握和创新需要时间与积累;产业链和生态环境的建立完善需要时间,尤其需要更多的规模应用。

产业链和生态环境的建立完善对国产Linux操作系统的发展尤为重要。发展国产Linux操作系统,除了核心软硬件产品(操作系统和整机)满足功能、性能、稳定性等需求外,支撑重要信息系统还需要较为完善的产业体系(产品链、产业链、生态环境)。如图所示,一个较为完善产业体系包括大量的开发支撑、迁移适配、安全防护、运行维护等工具、系统及解决方案;大量的兼容外设、第三方应用软件及解决方案;体系化的国家、行业标准和规范;覆盖具有市场影响力的上下游产品厂商、集成商、其他厂商的企业联盟;具备专业测试评估能力的第三方评测检验机构及其配套工具、标准规范;拥有成熟的开发者(技术)社区、工具社区、应用社区,并对国际社区具有显著影响力、贡献度和话语权。 

国产Linux操作系统产业链

当前国产Linux操作系统处于生态环境和产业链的完善过程中。国产Linux操作系统厂商实力和社区参与度逐步提升,第三方软件、行业解决方案、标准规范等逐渐丰富完善,但国外产品在市场中仍然居于垄断地位,国内相关企业均依赖于国外的技术、生态,处于产业链的低端,现有产品的技术成熟度、软件仓库、软硬件协同配套发展、社区建设等诸多方面的生态环境亟待加强。

政府引导建立基础软硬件产业适配测试集成平台或联盟,针对国产化替代推广实施过程存在共性的基础软硬件问题进行集中解决、优化适配和方案共享,调动系统集成商、相关配套软硬件厂商的参与度与积极性,提升全产业链在安全可靠方面业务方面的创新与支持能力,提升国产基础软硬件的竞争力和需求满足度,并降低用户使用风险。

针对重要领域信息系统的替代需求,政府主导基础软件企业提供安全可靠软硬件的典型系统平台,提升安全可靠基础软硬件融合的技术水平和成熟度;健全产业配套环境,培育安全可靠基础软件的用户和集成商,形成软硬结合平台解决方案;带动形成相关产品链、生态圈,满足重要领域信息系统的国产化替代和大规模应用需求。

面向云计算、大数据的新型应用需求和企业私有云的发展,引导基础软件企业加强技术创新,突破新型应用模式的系统支撑环境等关键技术,研发国产基础软件新产品平台,构建基于平台的产业生态环境,在国家重要信息系统中能够实现替代国外产品。

政府引导从基础教育、职业资格、就业培训、高校专业设置等角度,建立和完善基础软件的教育及培训体系,加快自主可控领域的基础人才和用户的培养。

引导更多有实力的企业和资本市场关注国产基础软件,借助资本力量进行战略投资,带动市场推广,加快市场认可。


4.基于Linux的国产操作系统未来之路


随着云、物、移、大、智等新兴技术的快速发展,人们对于操作系统的需求也越来越丰富多样,基于Linux的国产操作系统的未来之路迎来了新的机遇,包括一体机、WebOS和CloudOS等。

针对一体机,越来越多的智能硬件需要定制化的国产Linux操作系统的支持,从而形成面向行业用户、业务特定专用的软硬件一体化系统平台。利用Linux操作系统强大的可定制专用化的特点,可实现按需智能分配核心资源的操作系统架构(操作系统将更加轻量化,基本安装将是一个最小化的安装,用户可根据自身需要或系统智能判断用户需求和硬件配置而提供额外推荐式安装建议。如车载操作系统,系统通过定制实现快速启动,实时响应并满足车辆自动驾驶、车载娱乐等专用化的服务,通过预装随硬件一起提供到用户手中,并通过一些个性化设置完成系统的注册和使用。

WebOS(Web-based Operating System)是一种基于浏览器的虚拟操作系统,随着HTML5和其他前端技术的成熟,用户通过浏览器可以在这个WebOS上运用基于Web的网络应用程序的操作来实现PC操作系统上的各种操作包括文档的存储、编辑、媒体播放等用户需要的的业务。目前随着在线网络应用服务的不断发展,带宽和服务器性能的提升,在线存储,在线Office等等都为网络操作系统的发展提供了很好的基础。客户端概念会慢慢淡化掉,OS的Web化是大势所趋,我们将在随时随地通过一个安装有浏览器并连接互联网的电脑,就可以登录到自己定制好的系统中完成各种工作。未来基于Linux的国产操作系统通过裁剪定制能够很好的提供Web支持,并且提供很好的接口方便企业集成,我想国产操作系统也将伴随着WebOS的发展而赢得广大用户的认可。

随着云计算相关技术的成熟,传统操作系统已开始向云操作系统变迁,为用户提供整套的解决方案,包括提供基础设施服务、系统平台服务、应用软件服务等。云操作系统是以云计算、云存储技术作为支撑的操作系统,是云计算后台数据中心的整体管理运营系统,它是指构架于服务器、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。而基于Linux的国产操作系统也应顺应云的潮流将传统操作系统扩展为云操作系统,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;为云应用软件提供统一、标准的接口;管理海量的计算任务以及资源调配和迁移。未来,云计算产业的国家布局、产业加速推进,为产业的发展带来了重大的机遇和市场空间,为中国云操作系统的发展创造了良好的发展环境。同时努力打造云服务生态系统,构筑自主安全的产业链,抢占产业发展的先机。加大研发力度,加强产业链合作,力求在云操作系统领域有自己的话语权。


5.结论与展望


当前,国产Linux类操作系统一般的开发方法,是基于开源的社区Linux版本进行重构,对于引入的开源软件,主要还是通过熟读代码完全掌握后进行版本化构造的。从国内现有的国产Linux类操作系统产品特点来看,基本上还是走“拿来分析重构变自主、引进消化吸收成可控”的路子。国产操作系统要成为人们“首选”的商品,除了自身要加强“自主化”强度外,还需要整个产业链的快速发展壮大,协力推进。从政策上看,除了政府引导外,更多的引入行业/客户使用起来也是极为重要的,因为只有通过不断的使用体验才能使得操作系统产品不断的更成熟更完善更好用。

近年来,“信息安全”已经上升到国家战略安全的高度,政府也一直在强调信息系统安全与信息战略安全的问题,操作系统的安全问题也就变得越来越重要,大到集群环境,小到手持式设备,集团/组织的敏感信息与内部业务,个人的私密信息保护都显得尤为重要。当前,各国产操作系统厂商在安全领域也都进行了较大的投入,以中标软件为例,“安全可信”作为中标麒麟品牌操作系统产品的核心技术,力图为用户提供安全的操作系统应用环境,尤其是2016年5月中旬“中标麒麟可信操作系统v6.0”顺利地通过公安部等级保护第四级评测认证,标志着首款将可信计算技术引入到等级保护的安全操作系统进行发布,进一步明确了“可信安全”是操作系统的核心竞争力。

另外,自政府明确定义了信息安全成为国家安全的重要组成部分后,近年来已经不断地涌现越来越多的国产操作系统厂商,且分别强调了各自操作系统产品在安全方面积累与成果,这说明了更多的有识之士意识到了自主安全操作系统的重要性,更多的技术人员投入到操作系统的研发中。当然在这一波“混战”中也引发了不小的隐忧,毕竟相比国外传统操作系统厂商,国产操作系统厂商无论是在人力还是物力上的投入都有着很大的差距,在产业链还不够完善的前提下,针对某些核心技术的重复投入过多,在某些市场活动中的“相互拆台”也频频发生。本文作者窃以为,在自主安全领域下,发展国产操作系统的最大竞争对手应是那些非自主操作系统厂商以及部分“买办”操作系统厂商。因此,一方面探索如何共同努力为打造国产信息化建设作贡献是国产操作系统厂商需要思考的问题,另一方面,通力互助才能形成更大的合力并且也才有可能更快共同做大做强。


作者介绍:

徐宁,博士,中标软件有限公司总裁助理,承担着受控、国防、涉密等领域的中标麒麟操作系统产品安全特性打造与推广任务。设计并主持完成了同时拥有双证(军B+与等保四级)的中标麒麟安全操作系统v5.0和中标麒麟可信操作系统v6.0,并在可信计算/可信云,移动终端安全操作系统等方面有所研究。参与两项国家863项目的研究工作,分别是“访问验证保护级安全操作系统设计及其评测关键技术和实现方法”以及“适用于可信计算的公钥基础设施”,发表论文14篇,军队科技进步奖三等奖四项,申报国家专利、著作权5项。 电子学会第一届信息安全委员会成员,复旦大学MSE(云计算方向)教学顾问委员会委员。



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