国内操作系统OS分析（上）
国内操作系统OS分析（上）
一．操作系统（OS）概述
操作系统（OS，Operating System），是管理、控制计算机软硬件资源的计算机程序，并为用户提供一个与系统交互的操作界面。OS是配置在计算机硬件上的第一层软件，是计算机系统的核心与基石。
核心功能：操作控制与资源管理、硬件设备驱动、应用接口调用。（包括进程管理、作业管理、文件管理、存储管理、设备管理、网络管理等。）
操作系统是计算机的灵魂，目前国外操作系统品牌几乎垄断了巨大的中国市场，其中在桌面端、移动端的市占率分别超过94.75%、98.86%。根据Gartner的统计数据，2018年中国的操作系统市场容量在189亿以上，其中国外操作系统品牌几乎在中国市场处于垄断地位。
截至2019年8月，在中国的桌面操作系统市场领域，微软Windows的市占率87.66%，苹果OSX的市占率为7.09%，合计为94.75%；在中国的移动操作系统市场领域，谷歌Android的市占率为75.98%，苹果iOS的市占率为22.88%，合计为98.86%。
核心构件: 【内核】+【进程、线程、管程、类程】
在开源操作系统生态不断成熟的背景下，中国的国产操作系统依托开源生态和政策东风正快速崛起，市场潜力巨大，未来发展前景值得期待。中国桌面操作系统当前呈现两大特征：
- 一是Windows+Intel架构依旧统治着整个民用市场
- 二是Wintel闭源架构从趋势上来看，正面临以Linux为代表的日趋成熟的开源生态的挑战。
中国的操作系统国产化浪潮源于20世纪末，历经二十余年，厚积薄发、屡败屡战。目前，依托开源生态以及政策东风，正快速崛起，涌现出了一大批以Linux为主要架构为国产操作系统，如中标麒麟、银河麒麟、深度Deepin、华为鸿蒙等，未来的广阔发展前景值得期待。
在国产操作系统厂商中，目前中标麒麟、银河麒麟、深度Deepin、华为鸿蒙各有所长，在竞合中不断加大国产厂商的市场话语权和占有率。其中：
- 中标麒麟在政务市场领域具有领先优势；
- 银河麒麟在军队市场领域的资源深厚；
- 深度Deepin长期在国际开源排名中处于前12名，且近日与华为Magicbook合作推出首款基于Deepin的笔记本电脑，正式试水民用市场；
- 华为鸿蒙在5G时代的IOT领域具有巨大先发优势。
二．操作系统演进
2.1 桌面霸主Windows单用户多任务OS
作为单用户单任务操作系统，无论是CP/M，还是MS-DOS，都只能在同一时间处理一个程序。单用户多任务操作系统，指仅允许单用户上机，但允许用户把程序分为若干个任务并发执行，进而有效改善系统性能。目前在32 位微机上配置的操作系统基本上都是单用户多任务操作系统，其中，最具代表性的是微软的Windows系列。
1985年，微软尝试推出第一款图形操作系统Windows 1.0，微软操作系统从此进入单用户多任务阶段，1985 、1987 年微软分别推出Windows 1.0和Windows 2.0，由于当时硬件平台只支持16 位处理器，对Windows 1.0 和2.0不能很好支持，1990年，微软针对人机交互界面、内存管理都进行了改进，同时添加了多国语版本，迅速占领市场，至1993年，微软针对Intel 386和486等32位Windows 3.1推出时，Windows已成为微型计算机的主流操作系统。
1995年，微软推出Windows 95，较之以前的Windows 3.1有许多重大改进，采用了全32 位处理技术，并兼容旧的16位应用程序，使应用开发有了很好的延续，同时，在该系统中还集成了支持Internet 网络功能。
1998 年又推出95的改进版Windows 98，是最后一个仍兼容以前16 位应用程序的Windows，其最主要的改进是把微软公司自己开发的 Internet 浏览器整合到系统中，方便用户上网浏览，另一个特点是增加对多媒体的支持。2001年微软发布了32 位版本的Windows XP，同时提供家用和商业工作站两个版本，成为当时使用最广泛的个人操作系统。同年，还发布了64位Windows XP。
2.2 Unix/BSD/Linux多用户多任务操作系统
桌面操作系统领域，微软在长达近30年的时间里，几乎垄断市场，在中高端服务器领域及移动、嵌入式设备领域，则以Unix/Linux为主导。无论是苹果的OS X、iOS，还是谷歌的Android，从本源与设计哲学上来说，都脱胎于Unix。
多用户多任务操作系统：允许多个用户通过各自的终端使用同一台机器、共享主机系统中的各种资源，从而每个用户程序可进一步分为几个任务，使之并发执行，以进一步提高资源利用率和系统吞吐量的操作系统。
Unix OS是此类操作系统的典型代表，在大、中和小型机中所配置的，多数是多用户多任务操作系统。随着开源免费的Unix/Linux系统及其衍生版本出现，Unix/Linux在个人电脑上也迅速流行起来，其中Unix版本包括OpenBSD、NetBSD、FreeBSD、OpenSolaris等，Linux包括Debian、Mint、Ubuntu、Fedora、OpenSUSE、CentOS、ArchLinux、Red Hat等。国产本土化操作系统，发轫于1999年，且多数是基于Linux进行的二次开发，目前市场比较流行的诸如Deepin、Ubuntu Kylin、NeoKylin，皆由此而来。
UNIX操作系统
Unix诞生于美国Bell实验室。1965年，贝尔实验室开始一项由通用电气（GE）和麻省理工学院（MIT）合作的MULTICS计划——建立一套多用户、多任务、多层次的操作系统。至1969年，因计划进度慢，项目被暂停下来，次年，Ken Thompson将系统移植入PDP－7机上，Unix操作系统雏形就此诞生，由于只能支持两位使用者，故有人称之为“UNiplexed Information and Computing Service，UNICS”，取音为“UNIX”，也因此，1970年被视为“Unix元年”。
由于Unix在开发过程中，没有任何商业管理制度，从诞生于AT&T公司到1979年Unix Version 7，其源码都是属于半公开状态——允许Unix源码为各大学教学使用。到了20世纪70年代，AT&T注意到Unix商业价值，在 Unix Version 7之后，开始禁止大学使用源码，包括教学使用。
1980年，Unix源代码不再对外开放，Unix操作系统因此裂变成为两条主线：一个是AT&T的商业版本，另一个则是Berkeley开发的半开源BSD（Berkeley Software Distribution） Unix。前者衍生出微软Xenix、IBM的AIX、Sun的Solaris和惠普的HP-UX，后者则衍生出Sun OS、NexTSTEP等。
Xenix：1980年前后，微软与SCO公司联合将UNIX Version 7移植到Motorola 公司的MC 680xx微机上，后来又将其简化移植到Intel 8080 上，称之为Xenix。后SCO将SCO-Xenix改为SCO Unix，渐渐成为微机版Unix主流操作系统。
Solaris OS：SUN 公司于1982 年推出的运行在Motorola 680x0 平台上的UNIX OS。1988年，发布SUN OS 4.0，把运行平台从早期的Motorola 680x0平台迁移到SPARC平台，并支持Intel 8086。1992年SUN发布了Solaris 2.0。1998年开始，Sun公司推64位操作系统Solaris 2.7和2.8，这几款操作系统在网络特性、互操作性、兼容性以及易于配置和管理方面均有很大的提高。
此外 ，苹果Mac OS X、iOS从系统底层架构上，也延续了Unix的设计思想与研究成果，其直接继承了BSD许多设计理念。IBM的AIX，惠普的HP-UX和SUN公司的Solaris系统，都是非常重要的服务器操作系统，其安全性、稳定性与可靠性，得到了市场的普遍认可，是中高端服务器的主要参与者。
Linux操作系统
深刻改变操作系统市场的一个系统，是UNIX的一个重要变种，最初是由芬兰大学生Linus Torvalds 针对Intel 80386 开发而来，是一套完全免费和自由传播的类Unix操作系统。Linux基于POSIX和Unix的多用户、多任务、多线程和多处理器设计哲学，支持32位和64位硬件，同时还继承了Unix以网络为核心的设计思想，是一个性能稳定的多用户网络操作系统。
Linux操作系统采用了与Unix几乎完全一致的体系结构，具有类似的设计哲学：
- 1）一切都是文件，每个软件都有确定用途：系统中的所有都是文件，包括命令、硬件和软件设备、进程等，对于操作系统内核而言，这些都被视为拥有各自特性或类型的文件。
- 2）完全免费，源码符合GNU General Public License（GPL）协议：用户可以通过网络或其他途径免费获得，可任意修改其源码，只要符合GPL规定，就可以参与到开源项目的发展中，这极大地加快了Linux的传播与对漏洞发现的效率，增加了系统的安全性与稳定性。
- 3）兼容POSIX1.0标准：系统可以通过模拟器（如Wine）运行DOS、Windows程序，为相关应用，如专业软件、QQ、微信等短期生态短缺提供了一种临时性解决方案。
- 4）广泛支持各类硬件平台：经过全球开发者共同努力，Linux操作系统各大主流发行版本几乎支持所有主流处理器，硬件驱动也日益完善，由于Linux内核的精简、高效与网络设计，使得Linux操作系统适用于各类掌上电脑、机顶盒、汽车电子或游戏机中。其中，Android市场的打开最成功。
当前，Linux在全球已经有成百上千个发行版本，任何个人或者机构，只要对Linux加入GPL开源协议，都可以对内核进行编译。并且，即使发行版众多，但系统所采用的内核仍是统一的。
尽管开源操作系统为世界提供了Windows之外的另一个选择，很好地支持了从大型机到中小型机等各类设备，但在消费领域，却没有像微软一样，出现一款成熟的商业桌面系统。一个原因是，没有成熟的商业管理进行运作，生态缺位，无法形成统一的标准与专业团队；另一个原因是，混乱的发行版本，提高了软件开发商的研发难度，增加了研发成本。
三. 操作系统近三十年格局演进
操作系统因计算机而生，并随着计算技术、网络技术与通信技术的发展而不断迭代更新。从硬件技术和网络通信变革角度，可将操作系统进化史划分为四个阶段：第一阶段，政企军工；第二阶段，微机桌面；第三阶段，移动互联；以及正在迎来的第四个阶段，万物互联（A-IoT）。
微机受益于摩尔定律与互联网，从而诞生了Windows，垄断桌面操作系统达30多年。受益于3G/4G的快速发展，手机与平板等移动设备迅速普及，由此催生了Android与iOS等优秀的操作系统。随着5G商用落地，信息时代正在进入第四个阶段——万物互联（A-IoT）时代。
3.1 Windows+Intel强垄断时代
操作系统是承接硬件与应用软件的载体,具有典型的平台化与规模化效应,与之对应,是规模化效应反向带来的标准化，这从Windows成功地从Unix/Linux竞争中胜出,以及Android/iOS在Windows Phone OS/Symbian中脱颖而出可见一斑。
Linux在开源自由与经济角度,优于MS Windows,但由于没有巨头背书，统一标准,导致发行版本混杂，且原生生态不足与用户体量都无法与Windows抗衡，因而更无法吸引下游开发厂商为其开发应用，生态与标准是掣肘Linux的主要原因。
市场竞争格局
根据Statcounter显示，截至2019年8月，全球桌面操作系统市场中，Windows市场占有率高达78.32%，远高于其他操作系统，位居第二名的是苹果公司OSX，其市占率为13.22%，Linux、ChromeOS位列第三、四名，占1.72%、0.86%市场。
尽管Windows至今仍有着近乎垄断的地位，但是，操作系统市场竞争格局正在发生变化。过去10年，Windows操作系统的市占率快速下滑，2009年，Windows以94.73%的市场地位，绝对垄断着操作系统行业，10年间，市场份额持续下滑近20%，其中，主要竞争对手来自于苹果公司的OSX，贡献了9%的市场份额。
细分市场，美国方面的变化则更为显著。早在2009年，苹果OSX即占了美国操作系统市场10%份额，10年间，Windows持续走弱、OSX继续走强。截至2019年8月，Windows仅占有美国PC市场1/3左右的市场份额，苹果则接近1/5，其他操作系统，如Linux、Chrome OS等，则占据剩下的12%份额。
谷歌ChromeOS在美国有一定市场地位，其市场占有率高达4.82%，高于Linux的1.49%，ChromeOS作为基于Linux而来的开源操作系统，主要发力教育领域，旨在打造一款基于Web的云操作系统，随着5G通信技术的不断落地，Chrome OS或许会在未来占据更多的市场空间。
中国市场，依旧是微软Windows单家独大。截至2019年8月，Windows与OS X占据市场超过94.75%，Linux仅占0.79%的市场份额，Wintel架构之外的桌面操作系统具有巨大的市场潜力。
