作者｜騰訊新聞知識官 Zach小生

近期全球缺芯的問題引發了全面關注，與此同時，中國芯片産業、光刻機的攻堅克難也屢次被提及。但除了芯片和光刻機，中國還有一項技術被反複提及，那就是：操作系統。

2月底，在華為Mate X2發布會上，華為消費者業務CEO餘承東宣布，從今年四月份開始，華為旗艦手機可陸續升級鴻蒙系統（HarmonyOS 2.0）。

自從誕生開始，華為鴻蒙就被視為一款自主研發的國産操作系統，可以與安卓、iOS掰一掰手腕。但事實真的如此嗎？除了鴻蒙，我們還有哪些國産操作系統？這些操作系統都是自主研發的嗎？我們是否有必要自主研發一款獨立的操作系統？操作系統研發難度到底有多大？

繼《芯片十問十答》、《光刻機十問十答》之後，騰訊科技推出《操作系統十問十答》策劃，全面解讀有關操作系統的疑問。

Q1：目前全球主流操作系統有哪些？

操作系統是管理和控制計算機硬件與軟件資源的計算機程序，是直接運行在“裸機”上的最基本的系統軟件，任何其他軟件都必須在操作系統的支持下才能運行。

操作系統是用戶和計算機的接口，也是計算機硬件和其他軟件的接口。操作系統可以分為三類，分别是計算機PC操作系統，手機移動端操作系統，以及車載物聯網等操作系統。總的來說，目前主流的操作系統有五種：

一、目前大家所熟知的就是WINDOWS操作系統，它是微軟研發的一套操作系統，已經擁有了30多年的悠久曆史，大家所熟知的有Windows 95、Windows 98，Windows 2003、Windows XP、Windows Vista、Windows 7、Windows 10等等，該系統在曆史的發展中也在不斷持續更新和維護。Windows的環境簡單明了，容易上手，支持的應用軟件多，用戶也最多，而且Windows的源代碼是頂級的商業機密，無法利用其做基礎改版和複制，所以目前很難被取代。

（圖片來源于網絡）

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二、安卓（Android）是谷歌公司基于Liunx在2007年發行的移動操作系統，市場占有率大于80%。得益于國産手機的迅速發展，安卓系統快速地占據了手機市場。到目前為止，大部分的手機在實際上使用安卓手機的概率非常高，包括目前手機上比如MIUI、EMUI這樣的系統都是基于Android進行的深度定制。

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三、Linux。Linux環境是一套免費使用和自由傳播的類Unix操作系統，是一個基于POSIX（操作系統為應用程序提供的一種接口标準）的多用戶、多任務、支持多線程和多CPU的操作系統。

Linux是開源的免費操作系統，因其開源的特性，系統的漏洞更容易被發現，也更容易被修補。此外，因為Linux原本的人機交互界面是命令行，用戶如果不熟知Linux命令，幾乎完全無法使用這個系統，因為過于專業，Linux常被用作各種服務器操作系統。

可以說，Linux的基本思想有兩點：第一，一切都是文件；第二，每個軟件都有确定的用途。其中第一條詳細來講就是系統中的所有都歸結為一個文件，包括命令、硬件和軟件設備、操作系統、進程等等對于操作系統内核而言，被視為擁有各自特性或類型的文件。也正是因為其源代碼開源，利用Linux為基礎的改版系統很多，所以較Windows和Mac OS來講，它容易被替代。

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四、蘋果MacOS操作系統是基于Unix内核的圖形化操作系統，一般情況下在普通PC上無法安裝的操作系統，是蘋果旗下PC的專屬系統，由蘋果公司自行開發。

如今蘋果機的操作系統已經到了MacOS Big Sur，該系統的許多特點和服務都體現了蘋果公司簡潔的理念。Mac系統是蘋果公司基于Unix操作系統進行深度再開發的操作系統，完全閉源，隻能運行在蘋果公司的電腦上，且該環境更加簡單快捷，深受大衆喜愛，加上蘋果生态逐漸形成，所以該系統很難被替代。

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五、蘋果iOS系統，iOS是由蘋果公司開發的移動操作系統, 蘋果公司最早是在2007年1月9日的Macworld大會上公布這個系統，最初是設計給iPhone使用的，後來陸續套用到iPod touch、iPad上。

iOS與蘋果的macOS操作系統一樣，屬于類Unix的商業操作系統。原本這個系統名為iPhone OS，因為iPad，iPhone，iPod touch都使用iPhone OS，所以2010年WWDC上宣布将其改名為iOS.

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Q2：如何定義自主研發的操作系統？中國目前有這樣的操作系統嗎？

一個計算機擁有了操作系統，就可以與計算機的硬件打交道，同時程序員可以用編程語言在操作系統上開發應用APP。如果沒有操作系統，計算機本身就是0和1的數字開關，有數以億記的0和1的組合需要處理器處理，然而操作系統的任務就是讓這數以億記的0和1組合為我們所用，使用者可以更輕松便捷地操作各個應用程序。

操作系統是一個比較模糊的詞，它可以指由操作系統内核、内核所包含的一系列基本庫和程序、可視化桌面環境組成的計算機軟件。

内核，一個底層軟件系統，它被用來管理硬件資源的訪問，并為與底層硬件交互往來提供一個平台。

編譯庫和驅動程序可以為系統和應用程序提取特定内核，以便程序員使用相同的機制來與内核和硬件交互，而不考慮其它特定的操作系統。例如，C标準庫、C 标準庫、BASH shell等。

桌面環境，這是一個圖形交互界面，用來管理電腦程序和各個應用程序。Windows和Mac OS等操作系統隻有一個桌面環境，但Linux操作系統會提供多個選項 ，如Gnome、XFCE、KDE等（三大Linux輕量級桌面環境）。

如果一個系統自下而上，從内核到驅動，從編譯庫到應用API，都是自己設計的，才算真正意義上的擁有“自主知識産權”的操作系統。UOS和麒麟系統是我國較好的自主操作系統，但很可惜還是達不到自主研發操作系統的标準，因為其核心還是借鑒的Linux的源代碼。

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Q3：手機、PC操作系統已經被國外巨頭壟斷，中國還有哪些機會？

雖然在傳統的計算機操作系統和智能手機操作系統方面，國外巨頭已經壟斷，但是在物聯網、汽車等其他平台上，中國某些企業推出的操作系統還是可圈可點。

比如上面一直在說的華為鴻蒙，它是基于微内核的全場景分布式OS，将打穿手機、電腦、電視、智能穿戴等多終端領域之間的壁壘，并可兼容安卓應用及所有Web應用，是一個真正實現了覆蓋全生态的大統一系統。

小米在2020年11月5日正式推出Xiaomi Vela物聯網軟件平台，定位于輕量級應用，專門用于智能家居、可穿戴設備等算力受限設備上的物聯網嵌入式開發平台，并逐步實現在手表、手環、音箱、智能家電、相機ISP、傳感器等更多終端設備中應用。

除此之外，多家互聯網巨頭也在物聯網領域進行嘗試突破，雖然市場前景尚未可知，但在未來物聯網操作系統領域，我們已經實現多面開花的局面，技術将不再受到限制。而且萬物互聯的設備量，遠遠大于手機的設備量，更是遠遠大于PC的設備量，誰能占據這塊沒有競争對手的空白市場，新的計算平台中，誰就能成為新的王者。

Q4：鴻蒙是否可以算是自主研發的操作系統？是否能完全取代安卓？

其實很多人都在關注鴻蒙是否為獨立自主的操作系統，這個也要取決于“自主”的定義。其實不論是安卓還是鴻蒙的系統部分也是采用Linux内核，如果按照自上而下一體都是華為自己設計發明的，顯然是達不到這個标準的，所以鴻蒙目前還不算是獨立自主的操作系統。而且，任正非也曾說過：華為推出的鴻蒙系統并不會取代谷歌的安卓系統。鴻蒙如果能夠有一部分生态，那也是補充，而不是主要的替代關系。

我們也可以從技術專利的角度去談論這件事，安卓操作系統是來自谷歌公司，你們要知道安卓每賣出一部手機，谷歌和微軟就會收手機廠家的專利費。

雖然微軟的 Windows 是 PC 操作系統，而安卓是手機操作系統，二者看上去沒有什麼交集。但是一些寫操作系統的最基礎的方法，早在微軟開發 Windows 的時候，就被注冊專利了，所以現在不管鴻蒙系統如何去寫，也不可能繞過去。

比如，谷歌在安卓上發明了一種優化系統方法，申請專利後，如果鴻蒙也用這種方法來去實現，那勢必要交給谷歌專利費，類似的專利有許多，這些專利就像一條溝壑，擋在了後來人開發操作系統的路上。所以鴻蒙如果還是基于安卓的系統來開發，很難超越安卓，更無法取代安卓。

Q5：面對行業内的主流操作系統，鴻蒙有多大的勝算？

實話實說，現階段鴻蒙系統還無法和安卓、iOS一較高下。仔細分析我們會發現，鴻蒙系統還得依賴于安卓生态圈，否則它将無第三方軟件可用，而iOS生态則是閉環的，也就是說蘋果的任何應用在華為手機上都無法運行。這其實相當于，iOS和安卓是兩個面積很大的“大池塘”, 老死不相往來，彼此之間沒有可以引流的水渠。而鴻蒙系統則是一個緊挨着安卓的“小池塘”，裡面的水很少，需要靠安卓這個“大池塘”來提供水源。

但鴻蒙的發展潛力是巨大的，目前對于物聯網操作系統，各個國家都在起步階段，而鴻蒙系統側重于物聯網，加上華為的生态早已達到一定的程度，隻要鴻蒙系統可以達到消費者認可的狀态，肯定會一飛沖天。可以看出，鴻蒙、安卓和iOS發展方向其實各不相同。iOS系統隻為蘋果設備服務；安卓廣結盟友，誓要成為全球第一大開源系統；鴻蒙則側重于物聯網領域，它的目标并不是搶占安卓的蛋糕。可以預見的是，未來這三大系統将長期共存。

Q6：此前媒體報道的中标麒麟、UOS等，算是自主研發的操作系統嗎？

首先我們需要強調的一點是，國産操作系統基本上都是以Linux為基礎二次開發的操作系統。國内暫時還沒有自下而上的獨立開發系統。我國從很早階段就開始自主研發操作系統，例如，1980年代左右，COSIX是最早的國産研發操作系統，但由于投入不足及缺少應用軟件支持等因素，鄧元英并未成功；1999年，紅旗Linux由中科院發布1.0版，經過優化疊代，目前最新版本為紅旗Linux V11。筆者也接觸過許多國産的操作系統，以下三個是目前比較流行且深受大衆喜愛的。

1、國産“DEEP IN深度操作系統”

深度操作系統是由武漢深之度科技有限公司研發打造的，算是迄今為止國産Linux發行版當中最花功夫的一個，其界面優化效果很好，風格的類型既有WINDOWS的衆多操作習慣，又有MAC系統的美觀，并且其軟件生态圈讓人很欣慰，衆多的軟件應接不暇，多媒體應用、辦公應用，包括遊戲應用也相當不錯，截止到2017年，深度操作系統的下載超過5000萬次，它提供32種不同的語言版本，以及遍布六大洲33個國家105個鏡像站點的升級服務。在全球開源操作系統排行榜上，深度操作系統是率先進入國際前十名的中國操作系統産品。

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2、中标麒麟

中标麒麟是由中标軟件有限公司研發打造，并發行于2010年，分成桌面版、通用版、高級版和安全版等以滿足不同客戶的要求，已經廣泛地被使用在能源、金融、交通、政府、央企等行業領域，屬于政府安可系統成員。在安全方面有自己的獨到之處，個人用戶的免費版本所能提供的支持有限，但是收費版本（政府采購商用版本，安可系統的）支持率很高，界面也比免費版本友善，集成了許多現成的辦公軟件，奔圖系列打印機驅動，還有一些簡單的制圖軟件，隻不過在多媒體方面支持比較雞肋。

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3、統信UOS

統信UOS能夠為個人用戶提供界面美觀、安全穩定的系統體驗，兼容市面上大部分的硬件設備，同時支持雙内核、系統備份還原等功能，應用生态豐富，并提供差異化的增值服務和技術支持。該系統的版本衆多，但大同小異，隻是針對的受衆群體會有些許區别。其安裝的基本要求較高，無論是哪個版本對硬件的要求都要比前兩款的高，基本硬盤空間需求130G以上，内存達到4G時可以順暢運行。但不得不說，這款操作系統還是非常讓人驚喜的，界面優化效果很好，風格的類型是即有WINDOWS的衆多操作習慣，又有MAC系統的美觀，并且它的軟件生态圈讓人很欣慰，衆多的軟件應接不暇，多媒體應用、辦公應用，遊戲應用（當然不可能有WINDOWS那樣的支持率，畢竟WINDOWS作為桌面應用的先進代表占領市場太久了）也是相當不錯，就個人版來說，家庭用戶非特殊要求的使用此款軟件還是強力推薦的！

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Q7：我們是否真的有必要自主研發操作系統？如果沒有這樣的操作系統，我們會面臨哪些風險？

随着網絡技術的不斷發展，信息安全顯得愈加重要。操作系統作為各種應用軟件的平台，是所有軟件的基礎，是最基本、最重要的一部分。很多人認為我們的操作系統是很安全的，但殊不知，Linux的系統核心技術是來源于美國的。

值得提出的一點是：任何操作系統其實都在内核中預置了“後門”，Windows如此，Linux也不例外。操作系統開發者可以自由出入後門，為所欲為，包括收集系統信息、篡改系統數據、幹擾系統運行、使計算機系統“死機”等;個别國家已經研發出了針對Windows, Linux, MacOS等操作系統的武器，可以随時竊取，删除信息，并注入木馬等危害，這與我們的生活息息相關。如果我們的所有操作系統被所謂的武器或者後門攻擊，我國的各種計算機，手機，交通系統，電力能源系統，國防系統，醫療系統，北鬥導航系統，氣象系統等都無法工作，這簡直就是災難，所以非常有必要研發出屬于我們自己的操作系統。

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但操作系統研發的難度是全流程的，開發非常難。因為操作系統實際上是用戶、軟件、硬件三者的接口程序。從底層看，需要兼容的硬件五花八門，操作系統需要考慮的不僅僅是各個硬件上的可用性，還需要考慮效率等其他因素；從軟件角度看，需要大量的軟件做操作系統适配，做操作系統想要有人使用，軟件生态非常重要，之前的國産操作系統，包括手機和PC操作系統都死在了軟件生态上。從用戶的角度來看，美觀、實用、高效、安全、穩定缺一不可，哪一條拿出來都砸死一片操作系統。

Q8：此前媒體報道朝鮮都有自己的操作系統——紅星，這款操作系統技術含量如何？

其實紅星 OS也是朝鮮根據 Linux 系統開發的一款PC端操作系統，它主要基于 Linux 在2009年推出的更新版本 Fedora 11 開發，并在2011年正式推出。而目前使用的紅星 OS 是其在2013年更新後的第三個版本。最初，它的外觀類似于 Windows ，而更新後的紅星 OS 則看上去更像蘋果的 Mac OSX。

不過，雖然這套系統已經開發了很多年，但它并沒有連接到萬維網上，隻能連接自己國内的網絡，去一些他們的政府網站及被朝鮮官方認可的網站上逛逛，而且外部世界的人們也不了解這個系統本身的情況。

德國的兩位安全專家在分析紅星 OS 後，表示紅星 OS 的特點帶有很多監視的特性，比如它能夠對系統中不同類型的文件進行追蹤，這樣他們就能夠查看不同文件的走向。

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Q9：如果中國要發展操作系統，應率先在哪個領域進行突破？

其實最難的問題還是是否要從零開始研發芯片架構，内核，GRUB以及可編程接口，這些軟件都是國外在三十年前開始疊代優化的，每個部分都有上千頁的規範說明，開發設計也極其複雜；若是想要完完全全地自主設計開發，就必須從底層軟件開始，一口吃不成大胖子，淺心研究個十年左右，可能會有我國的自主品牌誕生。

生态構建是操作系統能否取得成功的核心，構建生态型的操作系統，需要從産品、服務、技術、研發、人才等多個領域着手。例如打造優勢産品、提升技術，完善系統版本的更新換代、培養更多的專業人才開展研發計劃等等。

操作系統的開發其實是很龐大的工程，所需要的技術比較廣泛。主要有三大步驟：

第一步是編程語言，這是開發操作系統基礎, 目前廣泛的是彙編語言和C語言（效率更高）；

第二步：指定操作系統的計劃，有8大要點：

（1）操作系統準備在何種媒介上運行，比如硬盤，光驅等；

（2）确定操作系統支持方向，比如是否支持用戶界面，還是隻需要命令行界面即可；

（3）确定操作系統支持哪些平台處理器，比如，X86架構，ARM架構的處理器；

（4）确定内核方面是否從零開發（C or C )，還是使用 Linux 内核擴展來開發操作系統；

（5）确定啟動程序使用GRUB，LILO還是從0開發, 這塊需要對底層軟件BiOS/UEFI（硬件和軟件的接口）有一定了解，因為硬件的操作都是需要BiOS的中斷服務來控制的;

（6）确定可編程接口，目前現成的是POSIX，所有UNIX的系統都或多或少的支持該接口，目前流行的MacOS，Linux都是基于UNIX的操作系統；

（7）确定設計系統的方向，單片機系統（速度快）還是微内核系統（容錯機制和可靠性）；

（8）确定高效安全開發模式，最好使用雙啟動模式，防止數據被抹除或者丢失；

第三步：在操作系統到達某個階段，可以發行開源版本，讓客戶和用戶測試使用和反饋，提前發現問題；循環上述三個步驟可以優化操作系統，滿足用戶需求，增加系統使用年限，為自身的生态做準備。谷歌的Android系統，就是開源模式下極具代表性的典型案例。憑借免費、開源的兩大特點，安卓系統得到廣大手機廠商和開發者的擁戴，一路突飛猛進跻身成為市場份額第一的操作系統，從而達到生态系統和市場渠道的雙赢，一舉多得。但總而言之，操作系統屬于底層軟件的一種，想要開發好，還需要懂得其他的底層軟件。

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Q10：為何日韓和歐洲各國也都鮮有自主研發的操作系統？

目前世界三大操作系統都來自美國，包括谷歌，微軟和蘋果公司。有不少中國人，甚至連美國人都會疑惑，中國目前在信息産業上發展這麼快，為什麼沒有像Windows，Linux和安卓這種世界聞名的操作系統呢？

其實這個和操作系統的硬件發展有很大的關系。首先，操作系統是搭配硬件一起出現的。比如微軟公司的微軟系統，是和微軟電腦一起出現的，随後占據了幾乎全部的電腦操作系統市場份額，蘋果操作系統是和蘋果手機和蘋果電腦一起出現的，迄今為止，這套操作系統依然是蘋果公司獨有的，但蘋果公司就是憑借自己産品的優勢，實現了操作系統的普及。但很可惜的是，中國的科技企業目前并沒有出現跟微軟和蘋果一樣的标志性産品。就算是華為公司，目前的手機操作系統也是使用了安卓，這就是先入為主的原理。

此外，不隻是中國，世界上其他電子産業發達的國家，比如韓國日本和歐洲等，目前都沒能研發出可以跟Windows，Linux等媲美的操作系統。

因為這同樣面臨着大規模推廣的難題，為了打敗其他對手，美國的谷歌，微軟和蘋果公司經過了幾十年的市場競争，通過收購等多種手段，建立起了自己的操作系統帝國。

有人說開發操作系統未必很難，但是開發一個受人喜歡的具有商業價值的操作系統簡直難于上青天，最大的問題就是生态環境。其實每個國家都有自己的國産操作系統,不過這類系統一般不适合民用,都是軍事之類的用途。

不論如何，華為鴻蒙系統的成功研發，包括國産“DEEP IN深度操作系統”的多項應用，相比起之前完全依靠英美等國操作系統的局面來說，都是一個不小的進步。技術在進步，時代在發展，研發我國完全獨立自主的計算機操作系統仍舊任重道遠。

對于中國未來操作系統的發展，複制别人的技術永遠都不是創新，自主研發這個口号人人都會喊，但實行确實艱難無比。尤其對于芯片和操作系統，是需要投入大量的時間、金錢，才會有所收獲。目前，國産操作系統已經初具雛形，隻要靜心去搞研發，筆者堅信，在未來的十年，我們會收獲一個為之驕傲的真正實現自主的操作系統。“能打敗安卓的，一定不是另一個安卓，而是下一個。”。