2021 年，操作系統(tǒng)站在巨變的前夜。

本文是“2021 InfoQ 年度技術(shù)盤點(diǎn)與展望”系列文章之一，由 InfoQ 編輯部制作呈現(xiàn)，重點(diǎn)聚焦操作系統(tǒng)在 2021 年的重要進(jìn)展、動(dòng)態(tài)，希望能幫助你準(zhǔn)確把握 2021 年操作系統(tǒng)的核心發(fā)展脈絡(luò)，在行業(yè)內(nèi)始終保持足夠的技術(shù)敏銳度。

“InfoQ 年度技術(shù)盤點(diǎn)與展望”是 InfoQ 全年最重要的內(nèi)容選題之一，將涵蓋架構(gòu)、AI、大數(shù)據(jù)、大前端、云計(jì)算、數(shù)據(jù)庫(kù)、中間件、操作系統(tǒng)、開源、編程語(yǔ)言十大領(lǐng)域，后續(xù)將聚合延展成專題、迷你書、直播周、合集頁(yè)面，在 InfoQ 媒體矩陣陸續(xù)放出，歡迎大家持續(xù)關(guān)注。

特此感謝劉壽永、劉成城、孟慶彬、王伶卓、楊勇、張繼德(按姓名首字母排序)對(duì)本文的貢獻(xiàn)，他們的真知灼見(jiàn)，是本文能與大家見(jiàn)面的關(guān)鍵。

從科技創(chuàng)新的視角來(lái)看，操作系統(tǒng)已經(jīng)觸到了創(chuàng)新的天花板，并且多年未發(fā)生本質(zhì)上的變化。但與此同時(shí)，我們也看到了云計(jì)算、多端融合為操作系統(tǒng)帶來(lái)的改變，甚至?xí)r下大火的元宇宙也會(huì)為操作系統(tǒng)帶來(lái)新的沖擊與機(jī)會(huì)。從這一視角來(lái)看，操作系統(tǒng)正站在巨變的前夜，甚至“很可能會(huì)出現(xiàn)一些顛覆性的變化”。

回顧操作系統(tǒng)的 2021，一定繞不開那些引領(lǐng)方向、強(qiáng)化信心的信創(chuàng)政策。

2021 年 3 月，國(guó)務(wù)院在《政府工作報(bào)告》中指出，堅(jiān)持創(chuàng)新在我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)全局中的核心地位，把科技自立自強(qiáng)作為國(guó)家發(fā)展的戰(zhàn)略支撐。制定實(shí)施基礎(chǔ)研究十年行動(dòng)方案，提升企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力，激發(fā)人才創(chuàng)新活力，完善科技創(chuàng)新體制機(jī)制，全社會(huì)研發(fā)經(jīng)費(fèi)投入年均增長(zhǎng) 7% 以上、力爭(zhēng)投入強(qiáng)度高于“十三五”時(shí)期實(shí)際。

同樣在 3 月，工信部直屬事業(yè)單位“中國(guó)電子學(xué)會(huì)”聯(lián)合 16 家企業(yè)和機(jī)構(gòu)共同發(fā)布的《中國(guó)信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書 (2021)》 指出，未來(lái)三年信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)將開始在重點(diǎn)行業(yè)領(lǐng)域全面推廣，產(chǎn)業(yè)迎來(lái)黃金發(fā)展期，至 2023 年我國(guó)信創(chuàng)市場(chǎng)容量將突破萬(wàn)億元。

5 月，總書記在兩院院士大會(huì)上強(qiáng)調(diào)，要加強(qiáng)原創(chuàng)性、引領(lǐng)性科技攻關(guān)，堅(jiān)決打贏關(guān)鍵核心技術(shù)攻堅(jiān)戰(zhàn)。

此外，2021 年，操作系統(tǒng)領(lǐng)域還發(fā)生了哪些值得關(guān)注的大事件?

1 2021年，這些大事件值得關(guān)注

到今天，操作系統(tǒng)已然發(fā)展了近 70 個(gè)年頭，不少受訪專家對(duì) InfoQ 表示，從科技創(chuàng)新的視角來(lái)看，操作系統(tǒng)已經(jīng)觸到了創(chuàng)新的天花板，并且多年未發(fā)生本質(zhì)上的變化。“如果從 Gartner 技術(shù)成熟度曲線(Hype Cycle)上來(lái)看，操作系統(tǒng)必然處于成熟度最末端的平臺(tái)期，從近年來(lái) Linux、Windows 等操作系統(tǒng)核心技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展情況來(lái)看，真正能夠持續(xù)影響未來(lái)的技術(shù)創(chuàng)新越來(lái)越少了。”

更多的創(chuàng)新發(fā)生在 Linux 生態(tài)，而這些新興的技術(shù)方向也都在新成立的幾個(gè) Linux 子基金會(huì)運(yùn)作。例如，CNCF 推動(dòng)云原生技術(shù)的發(fā)展，而 Hyperleger 則是推動(dòng)區(qū)塊鏈技術(shù)的發(fā)展。此外，由于一些高速存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)硬件的發(fā)展，逐漸出現(xiàn)了很多繞開內(nèi)核瓶頸的系統(tǒng)軟件項(xiàng)目。例如，Intel 主導(dǎo)的 DPDK、SPDK 項(xiàng)目，也進(jìn)一步給 Linux 內(nèi)核技術(shù)發(fā)展的未來(lái)蒙上了一層陰影。

這也似乎從一定程度上說(shuō)明，傳統(tǒng)形態(tài)的操作系統(tǒng)的發(fā)展，特別是內(nèi)核領(lǐng)域，面臨著創(chuàng)新發(fā)展的瓶頸。不過(guò)，隨著近年來(lái)芯片生態(tài)發(fā)生變化，芯片領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)升級(jí)，異構(gòu)計(jì)算、xPU 等新方向的出現(xiàn)，Linux 內(nèi)核研發(fā)出現(xiàn)了回暖的趨勢(shì)。

從硬件生態(tài)角度看，ARM、RISCV 的芯片的發(fā)展，甚至是 x86 芯片，例如 Sapphire Rapids，也帶來(lái)了不少內(nèi)核新特性，為未來(lái)軟硬結(jié)合的方向帶來(lái)不少想象的空間。應(yīng)對(duì)高速存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)新硬件，Linux 內(nèi)核也引入了高性能異步 I/O 框架 io_uring，能顯著加速 I/O 密集型應(yīng)用的性能。網(wǎng)絡(luò)棧還出現(xiàn)了針對(duì) 100G/400G 網(wǎng)絡(luò)的更多優(yōu)化。

從軟件生態(tài)角度看，eBPF 技術(shù)的出現(xiàn)讓 Linux 內(nèi)核“可編程”，有效提高了內(nèi)核開發(fā)人員的效率，近年來(lái)的應(yīng)用領(lǐng)域也從最初的動(dòng)態(tài)跟蹤調(diào)試、網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的應(yīng)用，延伸到了內(nèi)核安全、調(diào)度器、存儲(chǔ)領(lǐng)域的新嘗試。Linux 內(nèi)核也開始接受新的編程語(yǔ)言 Rust，讓內(nèi)核模塊的研發(fā)語(yǔ)言有了更多的選擇。

整體而言，操作系統(tǒng)近兩年的迭代雖不如早期那樣更讓人激動(dòng)，但也煥發(fā)了新的生命力。

行業(yè)動(dòng)態(tài)2021 年 8 月 12 日，Linux 基金會(huì)旗下的非營(yíng)利性組織 eBPF 基金會(huì)正式成立。該基金會(huì)致力于推動(dòng)開源項(xiàng)目 eBPF 的發(fā)展，支持 Linux 和其他開源技術(shù)的商業(yè)增長(zhǎng)。

12 月 22 日，開源操作系統(tǒng)社區(qū) OpenCloudOS 正式宣布成立。騰訊及寶德、北京初心、北京紅旗、飛騰、浪潮、龍芯中科、OPPO、先進(jìn)開源、中電科申泰、中科方德、兆芯等 20 余家操作系統(tǒng)生態(tài)廠商及用戶成為首批創(chuàng)始單位。

各應(yīng)用領(lǐng)域大事件如果按照應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行區(qū)分，服務(wù)器操作系統(tǒng)、桌面操作系統(tǒng)、移動(dòng)操作系統(tǒng)還有這些值得關(guān)注的大事件。

服務(wù)器操作系統(tǒng)CentOS 8 停止維護(hù)

CentOS 8 是 CentOS 項(xiàng)目發(fā)布的服務(wù)器操作系統(tǒng)，于 2019 年 9 月 24 日正式發(fā)布。原本 CentOS 項(xiàng)目母公司 Red Hat 承諾對(duì) CentOS 8 的官方支持將長(zhǎng)達(dá)十年，但在 2020 年 12 月 8 日，CentOS 項(xiàng)目突然宣布，CentOS 8 將于 2021 年底結(jié)束支持，而 CentOS 7 將在其生命周期結(jié)束后(2024 年 6 月 30 日)停止維護(hù)。接下來(lái)一年，會(huì)把重心放到 CentOS Stream 上。

CentOS 8 的停止維護(hù)迅速引發(fā)熱議。近幾年，CentOS 在市場(chǎng)上一直占據(jù)主導(dǎo)地位，在國(guó)內(nèi)也是眾多企業(yè)的“標(biāo)配”。盡管這只是商業(yè)公司做出的一個(gè)商業(yè)決定，但其對(duì)行業(yè)帶來(lái)的影響不言而喻。CentOS 8 的停止維護(hù)使得企業(yè)在未來(lái)不得不承擔(dān)一定的安全風(fēng)險(xiǎn)，遷移或不遷移、遷移去哪里、如何遷移成了擺在很多企業(yè)面前的難題。

但與此同時(shí)，CentOS 8 停止維護(hù)也昭示著國(guó)內(nèi)操作系統(tǒng)必然面臨格局洗牌，對(duì)操作系統(tǒng)廠商和研發(fā)人員而言，機(jī)會(huì)與挑戰(zhàn)并存。

全新開源操作系統(tǒng)“龍蜥”亮相阿里云云棲大會(huì)

2021 年 10 月，龍蜥社區(qū)在阿里云云棲大會(huì)上首次登臺(tái)，全新龍蜥操作系統(tǒng) Anolis OS 也重磅亮相，并宣布完全開源，以中立社區(qū)的方式運(yùn)作。

龍蜥操作系統(tǒng)定位于服務(wù)器端，支持 x86、ARM 等多種芯片架構(gòu)和計(jì)算場(chǎng)景，搭載 RHCK 和 ANCK 兩種不同版本的內(nèi)核，性能和穩(wěn)定性經(jīng)受住了歷年雙 11 的嚴(yán)苛考驗(yàn)，給云上典型用戶場(chǎng)景帶來(lái) 40% 的綜合性能提升，故障率降低 50%，兼容 CentOS 生態(tài)，提供平滑遷移方案，并提供全棧國(guó)密能力。

龍蜥、歐拉相繼捐贈(zèng)給開放原子開源基金會(huì)

2021 年 11 月 4 日，龍蜥社區(qū)宣布，由阿里云、統(tǒng)信軟件等 14 家單位聯(lián)合開源的龍蜥操作系統(tǒng)將捐贈(zèng)到開放原子開源基金會(huì)，當(dāng)前已全票通過(guò)項(xiàng)目孵化評(píng)審中的技術(shù)達(dá)標(biāo)評(píng)審，即將進(jìn)行法務(wù)合規(guī)性審核。

11 月 9 日，華為在操作系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)峰會(huì) 2021 上宣布，華為攜手社區(qū)全體伙伴共同將 openEuler 操作系統(tǒng)正式捐贈(zèng)給開放原子開源基金會(huì)。

騰訊云發(fā)布云原生操作系統(tǒng)遨馳 Orca

11 月 3 日，騰訊云發(fā)布云原生操作系統(tǒng)遨馳 Orca。據(jù)悉，騰訊云原生操作系統(tǒng)遨馳單集群支持 10 萬(wàn)級(jí)服務(wù)器、百萬(wàn)級(jí)容器規(guī)模，管理的 CPU 核數(shù)超過(guò) 1 億，計(jì)算正式進(jìn)入億級(jí)時(shí)代。

桌面操作系統(tǒng)

Windows 10 多個(gè)版本相繼退役，Windows 11 登場(chǎng)

在 2020 年 1 月 14 日正式停止 Windows7 操作系統(tǒng)的更新后，2021 年，Windows 10 多個(gè)版本也迎來(lái)了“退役潮”。

5 月 11 日，Windows 10 版本 1803(教育和企業(yè)版)、1809(教育和企業(yè)版)和 1909(家庭版和專業(yè)版)終止服務(wù);12 月 14 日，Windows 10 版本 2004 (所有版本)終止服務(wù)。

6 月 24 日，微軟正式發(fā)布 Windows 11 操作系統(tǒng)，10 月 5 日，Windows 11 全面上市。值得一提的是，Windows 11 帶來(lái)了備受關(guān)注的 Android 子系統(tǒng)(Windows Subsystem for Android)，可直接運(yùn)行 Android 應(yīng)用，進(jìn)一步豐富應(yīng)用生態(tài)。

移動(dòng)操作系統(tǒng)

華為正式發(fā)布鴻蒙手機(jī)操作系統(tǒng)，未來(lái) OpenHarmony 將與 OpenEuler 生態(tài)互通

6 月 2 日，華為正式發(fā)布 HarmonyOS 2 系統(tǒng)，以及數(shù)款搭載 HarmonyOS 2 的智能手機(jī)新品。這意味著，華為手機(jī)將全面告別 Android 系統(tǒng)，HarmonyOS 也由此成為第一個(gè)搭載于智能手機(jī)的國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)。除了手機(jī)，HarmonyOS 還可搭載在平板電腦、智能穿戴、智慧屏等多種終端設(shè)備。

9 月 25 日，華為宣布 OpenHarmony 將與 OpenEuler 能力共享、生態(tài)互通。目前兩個(gè)操作系統(tǒng)的內(nèi)核技術(shù)已經(jīng)共享，未來(lái)還將在安全 OS、編程語(yǔ)言、設(shè)備驅(qū)動(dòng)框架、分布式軟總線方面能力共享。

2最超乎預(yù)期的技術(shù)趨勢(shì)

以 DPU 為代表的異構(gòu)計(jì)算操作系統(tǒng)與芯片共同構(gòu)成了數(shù)字化時(shí)代的底座，為上層應(yīng)用搭建地基。過(guò)去 30 年，操作系統(tǒng)最大的創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)力就來(lái)自于芯片。近幾年，隨著摩爾定律放緩，芯片領(lǐng)域技術(shù)也發(fā)生了變化。

比較網(wǎng)絡(luò)帶寬的增長(zhǎng)趨勢(shì)和通用 CPU 性能增長(zhǎng)趨勢(shì)，能發(fā)現(xiàn)一個(gè)有趣的現(xiàn)象：帶寬性能增速比失調(diào)。尤其是在金融、云計(jì)算、數(shù)據(jù)中心等場(chǎng)景下，通用 CPU 性能增長(zhǎng)越來(lái)越跟不上網(wǎng)絡(luò)帶寬的增長(zhǎng)需求，因此必須要找到新的可以比通用處理器帶來(lái)更快算力增長(zhǎng)的計(jì)算芯片。DPU 應(yīng)運(yùn)而生。

2020 年 10 月，NVIDIA 公司在發(fā)布的 DPU 產(chǎn)品戰(zhàn)略中將其定位為數(shù)據(jù)中心繼 CPU 和 GPU 之后的“第三顆主力芯片”。同日，NVIDIA 發(fā)布新型處理器 BlueField DPU 系列，在支持網(wǎng)絡(luò)處理、安全和存儲(chǔ)功能的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)虛擬化、硬件資源池化等基礎(chǔ)設(shè)施層服務(wù)。

2021 年，DPU 在操作系統(tǒng)上有了更廣泛的支持?！?021 年，最超乎預(yù)期的技術(shù)趨勢(shì)就是以 DPU 為代表的異構(gòu)計(jì)算的發(fā)展。”不少受訪專家對(duì) InfoQ 表示。

2021 年 4 月，NVIDIA 發(fā)布新一代數(shù)據(jù)處理器 NVIDIA BlueField-3 DPU，這是首款為 AI 和加速計(jì)算而設(shè)計(jì)的 DPU，針對(duì)多租戶、云原生環(huán)境進(jìn)行了優(yōu)化，提供數(shù)據(jù)中心級(jí)的軟件定義和硬件加速的網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)、安全和管理等服務(wù)。

6 月，Intel 發(fā)布 IPU 產(chǎn)品(可以被視為 Intel 版本的 DPU)，將基礎(chǔ)設(shè)施的功能全部卸載到智能網(wǎng)卡中，可以全面釋放之前用于 Hypervisor 管理的 CPU 算力。

同月，Marvall 發(fā)布了 OCTEON 10 DPU 產(chǎn)品，不僅具備強(qiáng)大的轉(zhuǎn)發(fā)能力，還具有突出的 AI 處理能力。

國(guó)內(nèi)方面，7 月，工業(yè)和信息化部發(fā)布的《新型數(shù)據(jù)中心發(fā)展三年行動(dòng)計(jì)劃 (2021-2023 年)》中明確提出，要加快提升算力算效水平，“推動(dòng) CPU、GPU 等異構(gòu)算力提升，逐步提高自主研發(fā)算力的部署比例”，“加強(qiáng)專用服務(wù)器等核心技術(shù)研發(fā)”，“樹立基于 5G 和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等重點(diǎn)應(yīng)用場(chǎng)景的邊緣數(shù)據(jù)中心應(yīng)用標(biāo)桿”等等。

10 月，中科院計(jì)算所牽頭發(fā)布了《專?數(shù)據(jù)處理器 (DPU) 白皮書》(簡(jiǎn)稱“白皮書”)。白皮書表示，雖然國(guó)內(nèi)廠商在芯片產(chǎn)品化的環(huán)節(jié)還相比國(guó)外一線廠商還有差距，但是在 DPU 架構(gòu)的理解上還是有獨(dú)到的見(jiàn)解的，而且我國(guó)目前在數(shù)據(jù)中心這個(gè)領(lǐng)域，無(wú)論是市場(chǎng)規(guī)模還是增速，特別是用戶數(shù)量，相較于國(guó)外都有巨大的優(yōu)勢(shì)。國(guó)內(nèi)廠商有望充分利用這一“應(yīng)用勢(shì)能”，加快發(fā)展步伐，在 DPU 這個(gè)賽道與國(guó)外廠商逐鹿中原。

國(guó)內(nèi)方面，阿里應(yīng)該是 DPU 賽道布局較早的互聯(lián)網(wǎng)廠商。早在 2017 年，阿里云就在其神龍服務(wù)器核心組件 MOC 卡中應(yīng)用了專用 X-Dragon 芯片，統(tǒng)一支持網(wǎng)絡(luò)、I/O、存儲(chǔ)和外設(shè)的虛擬化。2021 年 10 月 20 日，阿里云宣布推出第四代神龍架構(gòu)，這也是飛天云操作系統(tǒng)新一代虛擬化技術(shù)，并首次搭載全球唯一的大規(guī)模彈性 RDMA 加速網(wǎng)絡(luò)。

數(shù)據(jù)顯示，2021 年，國(guó)內(nèi)有包括中科馭數(shù)、星云智聯(lián)、大禹智芯、芯啟源等在內(nèi)多家 DPU 創(chuàng)企宣布完成新融資，其中有多筆融資金額達(dá)數(shù)億元人民幣。另?yè)?jù)白皮書預(yù)測(cè)，DPU 的潛在市場(chǎng)非常巨大，預(yù)測(cè)到 2025 年僅中國(guó)市場(chǎng)就能達(dá)到每年 40 億美元的規(guī)模，估計(jì)全球?qū)⒊^(guò) 120 億美元。

DPU 的火熱也印證了芯片已經(jīng)走上定制化路線?！澳壳霸跇I(yè)內(nèi)，芯片廠商和操作系統(tǒng)廠商有的一個(gè)共識(shí)就是，今天的芯片已經(jīng)走向了領(lǐng)域定制趨勢(shì)。所謂領(lǐng)域定制，指的是芯片或系統(tǒng)，可以為一個(gè)場(chǎng)景去重新設(shè)計(jì)，以獲得最佳用戶體驗(yàn)。比如 DPU 是針對(duì)云計(jì)算、虛擬化的場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)芯片創(chuàng)新，未來(lái)針對(duì)其他場(chǎng)景，可能也會(huì)出現(xiàn)越來(lái)越多的案例。”受訪專家說(shuō)道。

蘋果的軟硬協(xié)同也是以此實(shí)現(xiàn) 1+1>2 的效果。

2021 年 10 月，蘋果發(fā)布 M1 Pro、M1 Max 兩款自研處理器，與新芯片對(duì)應(yīng)，macOS 也迎來(lái)更新。“蘋果重新設(shè)計(jì)了 M1 芯片的一些功能，操作系統(tǒng)又支持這些功能，從而達(dá)到性能上的突破。一個(gè)公司通過(guò)緊密的軟硬協(xié)同，來(lái)達(dá)到過(guò)去行業(yè)分工實(shí)現(xiàn)的效果，這也是目前業(yè)內(nèi)的一個(gè)方向?！?/p>

可以預(yù)見(jiàn)的是，隨著芯片走向領(lǐng)域定制，未來(lái)芯片必然會(huì)百花齊放，這也為操作系統(tǒng)帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)：怎樣才能支持好這么多芯片，把芯片的能力發(fā)揮出來(lái)?而對(duì)于國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)而言，如何更好地支持國(guó)產(chǎn)硬件架構(gòu)，也是操作系統(tǒng)廠商和研發(fā)人員接下來(lái)要解答的難題。

以 RISC-V 為代表的開源芯片現(xiàn)有的指令集在 IOT 領(lǐng)域的局限性漸漸凸顯，RISC-V 指令集應(yīng)運(yùn)而生。

RISC-V 是一個(gè)基于精簡(jiǎn)指令集(RISC)原則的開源指令集架構(gòu)(ISA)。與大多數(shù)指令集相比，RISC-V 指令集可以自由地用于任何目的，允許任何人設(shè)計(jì)、制造和銷售 RISC-V 芯片和軟件。

2015 年，RISC-V 基金會(huì)成立;2018 年，中國(guó) RISC-V 產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟在上海張江正式成立。到目前為止，RISC-V 已經(jīng)構(gòu)建了操作系統(tǒng) - 編譯器 - 指令集 - 處理器 -SoC 設(shè)計(jì)的整套生態(tài)系統(tǒng)。RISC-V 的陣營(yíng)仍在迅速壯大中，并有星火燎原之勢(shì)。同年，中國(guó)在烏鎮(zhèn)互聯(lián)網(wǎng)大會(huì)上宣布成立 RISC-V 中國(guó)聯(lián)盟，由中國(guó)工程院院士倪光南擔(dān)任聯(lián)盟理事長(zhǎng)。

此前，中國(guó)工程院院士倪光南曾指出，未來(lái) RISC-V 很可能發(fā)展成為世界主流 CPU 之一，從而形成 CPU 領(lǐng)域 x86、Arm、RISC-V 三分天下的格局。

國(guó)內(nèi)方面，有多家芯片廠商基于 RISC-V 架構(gòu)開發(fā)產(chǎn)品，比如阿里旗下芯片公司平頭哥就曾在 2019 年發(fā)布了 RISC-V 芯片玄鐵 910。2021 年 5 月，華為海思推出了一款名為 Hi3861 開發(fā)板，有業(yè)內(nèi)人士指出，這款開發(fā)板采用的正是華為首款基于 RISC-V 架構(gòu)的芯片。

“RISC-V 的發(fā)展，讓 DSA(Domain Specific Architecture)迎來(lái)春天，對(duì)操作系統(tǒng)的技術(shù)和架構(gòu)提出了新的挑戰(zhàn)，更對(duì)操作系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的升級(jí)帶來(lái)的新的機(jī)會(huì)。”受訪專家對(duì) InfoQ 表示。

3巨變的前夜

如前文所言，操作系統(tǒng)多年來(lái)并未發(fā)生本質(zhì)的變化。元老 Linux 的發(fā)展已達(dá)巔峰，在服務(wù)器操作系統(tǒng)領(lǐng)域近乎舉目無(wú)敵，新秀如 Fuchsia OS、HarmonyOS 等還在不斷完善的路上。但可以看到的是，操作系統(tǒng)正站在巨變的前夜，甚至“很可能會(huì)出現(xiàn)一些顛覆性的變化”。

云計(jì)算操作系統(tǒng)受計(jì)算形態(tài)的影響之大無(wú)需多言。隨著 x86 服務(wù)器以及虛擬化技術(shù)的普及，世界進(jìn)入“軟件定義數(shù)據(jù)中心(SDDC)”時(shí)代。而在云計(jì)算的演進(jìn)路線中，當(dāng)前主要的計(jì)算資源仍是虛擬機(jī)形態(tài)，還沒(méi)有達(dá)到云計(jì)算終極形態(tài)的要求——像水電一樣提供計(jì)算能力。

“當(dāng)前，新的計(jì)算形態(tài)還沒(méi)有真正起來(lái)，無(wú)論是 Serverless 還是云原生，都在劇烈地演變中?！笔茉L專家表示。

阿里內(nèi)核團(tuán)隊(duì)創(chuàng)始人之一馬濤曾在《什么是操作系統(tǒng)的云原生?》一文中提到，如果說(shuō)在容器和 Kubernetes 時(shí)代操作系統(tǒng)是“因云而演進(jìn)”，那么到了 Serverless 時(shí)代，我們則要徹底創(chuàng)造出一個(gè)全新的云原生操作系統(tǒng)。云原生的操作系統(tǒng)需要進(jìn)行整體性的全棧優(yōu)化和重塑，這樣才能為 Serverless 提供更優(yōu)的底層系統(tǒng)能力，基礎(chǔ)運(yùn)行環(huán)境、資源彈性、高效執(zhí)行等能力也將因此得到極大的釋放。

值得一提的是，Linux 基金會(huì)早在 2015 年就已成立云原生計(jì)算基金會(huì)(CNCF)，進(jìn)一步推動(dòng)云原生計(jì)算的發(fā)展。

“我們?cè)谠圃鷷r(shí)代與世界的距離是比較近的，包括產(chǎn)業(yè)規(guī)模、技術(shù)水平等，這是我們?cè)谛聢?chǎng)景下趕超世界水平的機(jī)會(huì)。”受訪專家對(duì) InfoQ 表示，“下一步的演進(jìn)趨勢(shì)包括異構(gòu)計(jì)算、無(wú)服務(wù)器化、隱私計(jì)算、輕量化、智能化等?！?/p>

多端融合2021 年 6 月，蘋果公司在 macOS Monterey 和 iPadOS 15 中，加入了一個(gè)名為“Universal Control”的聯(lián)動(dòng)控制功能，用戶可以在 Mac 和 iPad 中自由拖動(dòng)鼠標(biāo)，進(jìn)行拖拽文件傳輸之類的操作。這種跨設(shè)備的設(shè)計(jì)，讓 Mac 與 iPad 或 iPhone 之間的體驗(yàn)更加無(wú)縫和流暢。通過(guò)將移動(dòng)和 PC 生態(tài)融合，帶來(lái)奇妙的化學(xué)反應(yīng)。

技術(shù)上，這種多端融合的方案需要解決遷移問(wèn)題?！疤O果從 Intel 的架構(gòu)遷移到 ARM 架構(gòu)，需要具備深厚的技術(shù)積累才能做到順滑遷移，并且在產(chǎn)品上也能夠做到這么流暢，這也是當(dāng)前國(guó)內(nèi)廠商需要繼續(xù)學(xué)習(xí)的?！笔茉L專家表示。生態(tài)上，多端融合也需要無(wú)縫遷移，而這也是多端融合最大的難點(diǎn)。

目前，除了蘋果將 Mac 與 iPad 無(wú)縫融合，微軟的 Windows 11 操作系統(tǒng)也帶來(lái)了 Android 子系統(tǒng)，可直接運(yùn)行 Android 應(yīng)用。國(guó)內(nèi)，麒麟操作系統(tǒng)已打通手機(jī)、平板電腦、PC 等，實(shí)現(xiàn)多端融合，OpenHarmony 也將與 OpenEuler 能力共享、生態(tài)互通。

元宇宙2021 年，元宇宙概念大火。

研究稱，元宇宙的理想形態(tài)是“一個(gè)擁有極致沉浸體驗(yàn)、豐富內(nèi)容生態(tài)、超時(shí)空的社交體系、虛實(shí)交互的經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)，和能映射現(xiàn)實(shí)人類社會(huì)文明的超大型數(shù)字社區(qū)”。有一種觀點(diǎn)認(rèn)為，只有操作系統(tǒng)級(jí)別的應(yīng)用程序才有可能創(chuàng)造一個(gè)新的生態(tài)，也只有操作系統(tǒng)才具有成為元宇宙的潛力。

“元宇宙上的整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈必然要構(gòu)建在云邊端一體的生態(tài)上，從 VR/AR 端側(cè)到傳感設(shè)備，從物聯(lián)網(wǎng)到邊緣，元宇宙要想獲得良好的體驗(yàn)，必須要解決延遲以及數(shù)據(jù)訪問(wèn)局部性問(wèn)題，這也需要極強(qiáng)的算力?！笔茉L專家對(duì) InfoQ 表示。

未來(lái)，在這樣一個(gè)云邊端一體的基礎(chǔ)設(shè)施中，哪種芯片、計(jì)算平臺(tái)能夠解決好這些問(wèn)題還有待探索。這對(duì)于未來(lái)的操作系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，既是沖擊，也是機(jī)會(huì)。

4寫在最后：你會(huì)如何形容 2021 年的操作系統(tǒng)?

“百花齊放，勵(lì)精圖治。百花齊放是指未來(lái)主要是物聯(lián)網(wǎng) + 人工智能的時(shí)代，在相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)會(huì)有多種操作系統(tǒng)共存的局面;勵(lì)精圖治主要是指國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)還在勤奮耕耘，穩(wěn)步發(fā)展，擔(dān)當(dāng)國(guó)之重任，未來(lái)必定涅槃重生?！薄?jiǎng)塾?/p>

“希望。2021 年是中國(guó)移動(dòng)操作系統(tǒng)的元年，這里面充滿了對(duì)于該產(chǎn)業(yè)的希望和憧憬?！薄?jiǎng)⒊沙?/p>

“百花齊放，百家爭(zhēng)鳴。涌現(xiàn)了很多國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)，而且各有特色，展現(xiàn)了蓬勃的發(fā)展趨勢(shì)?！薄蠎c彬

“青春。從技術(shù)上來(lái)講，國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)在很多方面都比較成熟了。隨著國(guó)內(nèi)的信創(chuàng)大環(huán)境越來(lái)越好，操作系統(tǒng)這樣一個(gè)重要的基礎(chǔ)軟件領(lǐng)域迎來(lái)了青春，有越來(lái)越多的國(guó)內(nèi)外軟硬件廠商都聚集在國(guó)內(nèi)的操作系統(tǒng)社區(qū)。如果把國(guó)內(nèi)的操作系統(tǒng)社區(qū)和行業(yè)比作一個(gè)人，那目前無(wú)疑是一個(gè)充滿朝氣的人。”——王伶卓

“混沌初開。從 CentOS 8 停止維護(hù)，到云邊端的融合，未來(lái)充滿不確定性，關(guān)于未來(lái)誰(shuí)都沒(méi)有正確答案，一切都是混沌初開的狀態(tài)。這也是最幸福的一個(gè)狀態(tài)。因?yàn)榛煦绯蹰_意味著大家還有創(chuàng)新的機(jī)會(huì)，當(dāng)一切都變得有秩序以后，留下的機(jī)會(huì)就不多了?！薄獥钣?/p>

“異構(gòu)。2021 年，操作系統(tǒng)領(lǐng)域很多事情都與異構(gòu)相關(guān)，包括英偉達(dá)發(fā)布的 DPU、英特爾發(fā)布的 IPU、蘋果發(fā)布的 M1 Pro、Windows 11 支持安卓的運(yùn)行、UOS 支持跨處理器運(yùn)行 Windows 軟件等?！薄獜埨^德

原文標(biāo)題：解讀操作系統(tǒng)的2021：觸到了創(chuàng)新的天花板，卻站在巨變的前夜

文章出處：【微信公眾號(hào)：普華基礎(chǔ)軟件】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。

審核編輯：湯梓紅