操作系统行业深度报告:华为鸿蒙系统、安卓和未来
2019-07-15 20:17:34
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来源: 叶盛的读书笔记  原创: 东兴计算机叶盛

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投资摘要:

本文将分析华为鸿蒙系统的优势,并试图回答两个问题:1、华为鸿蒙系统能够战胜安卓么?2、华为鸿蒙未来最大的机遇在哪?

一、华为鸿蒙系统的核心技术优势主要在于两点:1、微内核;2、方舟编译器:

1、微内核具有诸多技术优势。随着操作系统越来越复杂,微内核的优势逐步显现:高安全性、高可靠、高扩展性、高可维护性和支持分布式计算。

2、方舟编译器的价值是提升了为安卓系统编写的Java代码的运行效率。如果华为要另起炉灶做新的操作系统,仍然需要第三方应用开发者做大量的代码重新编译。因此,希望依靠方舟编译器实现新操作系统的无缝对接是不可能的。

二、华为鸿蒙系统用于手机操作系统,预计很难获得商业上的成功

通过回顾历史上IBM和微软的操作系统战争,我们会发现当年的IBM比今天的华为实力更强、技术优势更高,对第三方合作伙伴吸引力更强,但是其推出的OS/2操作系统仍然败给了微软。因此,操作系统是一个赢家通吃的行业。后来者基本没有机会通过复制前者取得胜利。

三、华为鸿蒙未来最大的机遇在于物联网时代:

1、要想在操作系统战争中取得成功,应该像谷歌那样:寻找到新的大机会,在其他人没有意识到之前抢先占领,最后占据了超过80%的市场份额,让微软也黯然失色。

2、物联网时代空间巨大,需要全新的操作系统。根据孙正义的预测,到了2035年,预计每个人需要100个物联网设备,总的物联网设备数量将达到1万亿个。而物联网设备和手机有巨大的差异,需要新的操作系统来支撑。

3、华为鸿蒙的微内核系统天然适合物联网。微内核的优势:高安全性、高可靠、高扩展性、高可维护性和支持分布式计算对物联网设备来讲都非常重要,而且是宏内核系统无法满足的。因此,微内核系统很有可能成为物联网时代的操作系统。

4、目前,华为鸿蒙系统首要的事情是寻找新场景落地。随着5G的部署,物联网、人工智能、区块链为代表的新技术正加速融合发展。新技术的应用已经或者即将落地。华为鸿蒙系统已经蓄势待发,寻找新的应用场景落地,预计未来将首先在自动驾驶、工业自动化等场景应用。

5、未来,华为鸿蒙系统的最大挑战在于构建开放的生态系统。从谷歌当年构建安卓开放手机联盟可以看出,一个开放的产业联盟对操作系统是至关重要的。

在全球产业链一体化的今天,争取全球厂商的鼎力支持,将成为操作系统构建成功的关键。虽然华为面临着美国制裁的不利局面,但是只要它坚持开放共赢的精神,仍然有可能赢下新操作系统之战。

风险提示:全球产业链封闭的风险;新技术替代的风险。

正文:

操作系统是软件行业的核心环节。在PC机时代,微软操作系统一家独大,成为整个PC机时代最大的赢家。而到了移动互联网时代,安卓和苹果占据了手机操作系统市场,形成了两家并存的市场格局。

受美国制裁影响,近期华为加快推出了自主研发的操作系统-“鸿蒙”。鉴于华为强大的技术能力和国产手机第一大厂商的行业地位,人们对鸿蒙系统的推出充满了期待。

本文将分析华为鸿蒙系统的优势,并试图回答两个问题:1、华为鸿蒙系统能够战胜安卓么?2、华为鸿蒙未来最大的机遇在哪?

1、华为鸿蒙系统的核心优势

从目前已知信息,华为鸿蒙系统的核心技术优势主要在于两点:1、微内核;2、方舟编译器。

1.1 微内核的技术优势

目前,安卓系统采用的是宏内核。宏内核是把所有系统服务都放到内核里,包括文件系统、设备驱动、虚拟内存管理、网络协议栈等。

随着操作系统越来越复杂,内核里面的东西也越来越多。宏内核的问题逐渐暴露出来,具体包括以下:

1)、操心系统代码量庞大,漏洞防不胜防。以linux2.6内核为例,超过1100万行代码。代码量越大,潜在漏洞量越多。超过1100万行的代码带来的潜在漏洞防不胜防。

2)、大量服务、硬件驱动都在内核中,导致操作系统可扩展性差。由于所有系统服务都在宏内核系统中,要适应不同的硬件需要修改许多系统服务。这导致宏内核系统的适配性很差,尤其是在硬件规格差异极大的物联网终端上。

于是,微内核应运而生,其核心思想是简化内核功能,内核只提供最基础的系统服务,其他系统服务统统都放在内核之外的用户态来实现。比如内核中只保留多进程调度、多进程通信(IPC)等服务。其他系统服务例如文件系统、POSIX服务、网络协议栈甚至外设驱动都放在了用户态中来实现。

华为鸿蒙系统采用的是微内核。相比于宏内核,微内核带来了很多新的优势:

1)、高安全性。微内核的代码量大大减少,带来了更高的安全性。有的微内核仅有1万行代码,可以实现形式化证明,从数学上论证代码的安全性。

2)、高可靠。微内核的内核非常稳定,具有高可靠性。众多系统服务都运行在用户态模块上,并不影响系统稳定性。

3)、高扩展性。由于众多系统服务都转移到了用户态服务模块上,可以方便地根据终端需求进行按需剪裁和添加,实现了高扩展性。

4)、高可维护性。用户态模块可以彼此独立的启停、卸载和升级。

5)、支持分布式计算。用户态服务模块都是独立运行的,天然支持分布式计算。

1.2 方舟编译器:带来的是安卓性能提升

当前 Android 平台的绝大多数应用是使用 Java 语言写的,CPU 只能理解汇编指令,因此需要一个虚拟机(Virtual Machine,简称 VM),它包含翻译器和编译器,把 Java 高级语言转换成机器能懂的语言。但是,VM的存在会导致程序运行变慢甚至卡顿,包括 VM 的统一回收内存垃圾也会带来卡顿。

华为编译器最大的优势在于,它绕过了 VM。换句话说,通过方舟编译器,开发者的应用在下载之前就已经转化成为机器可以识别的代码,因而可以在手机上快速安装、启动和运行,而无需在经过 VM 的编译——某种程度上,方舟编译器是将编译过程提前到应用开发阶段,从而大幅度减少了智能手机和操作系统的运行负担。

按照华为方面的说法,采用华为编译器之后,提升效果如下:EMUI 9.1 仅仅对系统组件 System Server 应用了方舟编译器之后,系统流畅速度提升了 24%,系统响应速度提升了 44%;第三方应用(目前采用了新浪微博极速版)的操作流畅度提升了 60%。

总之,方舟编译器的价值是提升了为安卓系统编写的Java代码的运行效率。如果华为要另起炉灶做新的操作系统,仍然需要第三方应用开发者做大量的代码重新编译。因此,希望依靠方舟编译器实现新操作系统的无缝对接是不可能的。

另外,就算在安卓系统内,要想实现方舟编译器的理想效果,仍然需要一定量的代码改造。首先需要第三方的应用开发者采用方舟编译器对自家的 App 提前进行改造,从而能够上架华为应用商店。

2. 华为鸿蒙能够战胜安卓么?

华为的鸿蒙系统比现有安卓系统具有一定的技术优势。然而,操作系统最重要的是整个生态系统的搭建,需要大量第三方软件厂商、开发者和用户的彼此互动才能够形成强大的生态系统。

因此,我们需要回答的问题就是:华为鸿蒙系统能否依托技术优势搭建起战胜安卓的生态体系呢?对此,我们可以从操作系统的历史中寻找借鉴之处。

2.1 IBM和微软的操作系统之争:OS/2的失败

1981年,IBM发布了PC机,并开放了整个软硬件架构。此后,康柏、戴尔等众多PC机厂商纷纷采用了IBM的接口标准,使得IBM兼容机成为事实上的PC机行业标准。

然而,IBM却做错了最重要的一件事:将PC机的操作系统外包给微软等公司去做。微软逐渐在操作系统之争中胜出,成为几乎所有IBM兼容机的操作系统。

后来,IBM逐步意识到微软对自己支配地位的威胁,希望能够收回对操作系统的控制权。当时的IBM是IT行业的蓝色巨人,PC机行业标准的制定者。有众多的软件厂商愿意追随它,在新推出的操作系统上编写软件。当时看起来,IBM有很大希望能够拿下操作系统的控制权。

除此之外,IBM的新操作系统还有一项微软没有的杀手锏:图形用户界面(GUI)。微软的操作系统MS-DOS采用输入指令方式操作,复杂难用。1984年,苹果率先推出了图形用户界面的操作系统,受到了用户的热捧。而微软仍然采用老旧的DOS系统。如果能够抓住机会推出用户都喜欢的图形用户界面的操作系统,将带给了IBM一个超越的机会。

终于,到了1987年,IBM推出了自己的首个操作系统OS/2 1.0,并在1988年推出了OS/2 1.1,采用了类似于Mac的华丽GUI。市场反应非常强烈,初始购买量猛增,OS/2似乎大有起飞之势。

然而,人们很快发现了OS/2的众多问题:

1)、OS/2未经过用户大规模使用,许多基本功能都很欠缺。比如,OS/2居然不支持打印。

2)、虽然有许多软件厂商跟随IBM推出了基于OS/2的第三方软件,但是由于改写代码工作量庞大,众多软件厂商都没有选择跟进。

3)、IBM和康柏、戴尔等IBM兼容机厂商有直接竞争关系。新的OS/2试图强化IBM的控制权,其他IBM兼容机厂商都没有跟进IBM的OS/2,而是依然和微软站在了一起。

在经历了初期的热潮之后,OS/2并没有得到用户的认可,人们依然在购买微软的Windows。1992年,IBM发布了OS/2 2.0。单纯从功能上讲,这一版本比Windows要先进若干年,直到Windows2000才出现了与之相当的产品。OS/2 2.0拥有32位的操作系统,强大的面向对象的用户界面。然而,OS/2的生态系统依然嬴弱,销量不见起色。

等到1995年,微软推出划时代的Windows 95,将OS/2彻底击败。微软的Windows95占据了超过95%的市场份额,苹果占据了4%,包括IBM的OS/2在内的其他操作系统仅占据了1%的市场份额。IBM的OS/2操作系统以失败告终。

2.2 IBM和微软操作系统之争的启示

IBM的OS/2失败带来的启示就是:后来者基本不可能颠覆掉一个已经构建完整的操作系统生态。如果我们把当年的IBM和今天的华为相比较就会发现:

1)、IBM在当年的PC机行业拥有更强的实力。IBM是PC机行业的标准制定者,从产品、品牌、技术到行业地位都是最好的。相比之下,华为虽然是国产手机第一大品牌,但是仍然排在苹果和三星之后,相对实力要逊于当年的IBM。

2)、IBM推出的操作系统要领先微软若干年。而且图形用户界面则带来了完全不同的用户体验,对消费者的触动更强。华为的技术优势主要体现在能够实现更快的速度,对用户的触动要弱一些。

3)、IBM对第三方软件厂商的吸引力更强。当年的IBM在IT产业具有崇高的地位,众多的软件厂商都迷信IBM的实力,愿意帮助其开发第三方软件。如果华为要推出鸿蒙手机操作系统,则海外市场的厂商支持力度很难保证。在中国市场预计能够得到众多国产软件厂商的大力支持,但是短期内仍然很难建立起媲美安卓的软件生态供用户使用。要知道,Android已有超过20亿台设备和超过300万个应用程序。

因此,我们判断在整个智能手机市场已经进入成熟期时候,推出一个新操作系统会非常困难。既然拥有更强大竞争优势的IBM仍然输给了原有操作系统霸主微软。那么华为鸿蒙系统用于手机操作系统,预计也很难获得商业上的成功。

3. 华为鸿蒙未来的市场机遇在哪呢?

3.1 谷歌让如日中天的微软也黯然失色

在微软已经霸占了PC机操作系统的时候,后来者如何去做呢?谷歌给出了一个绝佳的答案:寻找新的大机会,在其他人没有意识到之前抢先占领,成就自己的伟业。

2006 年,中国提出“核高基”专项,重点之一就是操作系统,希望能够打破微软的垄断。一帮国内公司利用Linux为基础开发出了许多国产操作系统,如红旗、普华、中标麒麟、思普等,并以失败告终。

与此同时,谷歌同样利用Linux在开发一套叫做Android操作系统。开发Android系统的原来公司名字就叫做Android,谷歌公司在2005收购了这个仅成立22月的高科技企业。Android系统也开始由谷歌接手研发,面向手机开发操作系统。

当时市场份额最高的手机操作系统是塞班(Symbian)操作系统。Symbian系统是1999年开始开发的,对手机配置要求不高,省电。根据Gartner的数据,2006年全球交付的智能手机数量达到了7290万部,Symbian凭借70%的份额处于市场领导地位。

2007年,苹果公司发布了iPhone手机,智能手机开启了新的时代。iPhone手机的大屏、可触控、上网方便和大量的第三方应用,极大地提升了用户体验,也让Symbian系统黯然失色。相比苹果手机,Symbian系统存在着一系列的缺陷:

1)、塞班系统不支持多点触控,适配的仍然是带键盘的功能机;

2)、交互体验复杂,功能层级多,上网体验很差。

3)、第三方应用过少,甚至缺乏应用商店;

总之,iPhone手机的出现颠覆了塞班系统。然而,苹果并没有开发自家的操作系统给第三方手机厂商,众多第三方手机厂商迫切需要一款能够提供类似iPhone体验的手机操作系统。

谷歌的Android恰好能够满足第三方手机厂商的这些需求,它不但能够提供类似于苹果手机的用户体验,而且Android是开放性、开源、免费、可定制的操作系统,软件开发者可以自由开发需要的软件。谷歌还让android平台手机可以无缝结合它推出的其他服务,地图、邮件、搜索等。

2007年11月5日这天,谷歌公司正式向外界展示了这款名为Android的操作系统,并且宣布建立一个全球性的开放手机联盟,该联盟里面包括了Google、中国移动、摩托罗拉、英特尔、高通、三星、意大利电信、西班牙电信、T-Mobile、德州仪器、博通、宏达、NTTDoCoMo等34家厂商。联盟里面包括了全球知名的手机制造商、软件开发商、电信运营商以及芯片制造商。这一联盟将支持谷歌发布的手机操作系统以及应用软件,将共同开发Android系统的开放源代码。

2008年10月份,全球首款Android旗舰智能手机T-Mobile G1首次正式上市。开放手机联盟成员Google,T-mobile、HTC共同促成了这款手机的诞生,显示出联盟的价值。而后,安卓智能手机迎来爆发式增长。连原来青睐Symbian的摩托罗拉、索尼都纷纷抛弃了Symbian系统,彻底投入了安卓的怀抱。在谷歌和众多合作伙伴的共同努力下,Android系统很快成为了最主流的操作系统,最终占据了手机操作系统超过80%的市场份额。

PC操作系统的霸主微软在此过程中是如何表现的呢?从实际表现来看,微软在整个手机时代都是一路处于跟随者的地位。在Symbian系统占据优势的时候,微软推出了手机操作系统Windows Mobile(简称为WM),基本按照Windows的PC版来设计,并将电脑软件导入到该系统。用户对此并不太认可,WM处于劣势地位,Symbian凭借70%的份额处于市场领导地位。

当iPhone发布后,微软发现WM不能满足需求,将其抛弃,研发了一套新的操作系统。然而,新操作系统姗姗来迟。直到2010年10月21日,微软才发布了Windows Phone(简称为WP)。此时,Android已经占据了明显优势,包括第三方手机厂商和软件厂商的生态布局已经成型。WP并没有取得多大进展,就以失败告终。

在手机操作系统的战争中,微软惨败给了安卓,基本错过了整个移动互联网时代。比尔.盖茨后来认为这是他一生中犯得最大的错误。正是他的管理不善,给了谷歌推出安卓系统的机会,让微软损失了4000亿美元。

3.2 华为鸿蒙系统的未来在下一个大机会

3.2.1 新操作系统最大的机会在于物联网时代

通过操作系统的历史,我们可以发现:操作系统是一个赢家通吃的行业。后来者基本没有机会通过复制前者取得胜利。要想取得成功,应该像谷歌那样找到新的大机会,在其他人没有意识到之前抢先占领,成就自己的伟业。

当前,整个智能手机行业已经进入成熟期,未来新操作系统最大的机会在于物联网时代。根据孙正义的预测,2010年,平均每个人需要2个物联网设备,而到了2035年,预计每个人需要100个物联网设备,总的物联网设备数量将达到1万亿个。而物联网设备和手机有巨大的差异,需要新的操作系统来支撑。

3.2.2 微内核系统用于物联网设备具有诸多优势

之前,我们分析过华为鸿蒙系统采用的是微内核。相比于宏内核,微内核带来了很多新的优势:

1)、高安全性。微内核的代码量大大减少,带来了更高的安全性。有的微内核仅有1万行代码,可以实现形式化证明,从数学上论证代码的安全性。

2)、高可靠。微内核的内核非常稳定,具有高可靠性。众多系统服务都运行在用户态模块上,并不影响系统稳定性。

3)、高扩展性。由于众多系统服务都转移到了用户态服务模块上,可以方便地根据终端需求进行按需剪裁和添加,实现了高扩展性。

4)、高可维护性。用户态模块可以彼此独立的启停、卸载和升级。

5)、支持分布式计算。用户态服务模块都是独立运行的,天然支持分布式计算。

目前来看,微内核系统天然适合物联网。微内核的优势:高安全性、高可靠、高扩展性、高可维护性和支持分布式计算。这些特征对物联网设备来讲都非常重要,而且是宏内核系统无法满足的。因此,微内核系统很有可能成为物联网时代的操作系统。

3.2.3 构建开放的产业生态将是未来的最大挑战

目前,华为鸿蒙系统首要的事情是寻找新场景落地。随着5G的部署,物联网、人工智能、区块链为代表的新技术正加速融合发展。新技术的应用已经或者即将落地。华为鸿蒙系统已经蓄势待发,寻找新的应用场景落地,预计未来将首先在自动驾驶、工业自动化等场景应用。

未来,华为鸿蒙系统的最大挑战在于构建开放的生态系统。从谷歌当年构建安卓开放手机联盟可以看出,一个开放的产业联盟对操作系统是至关重要的。

全球产业链一体化的今天,争取全球厂商的鼎力支持,将成为操作系统构建成功的关键。虽然华为面临着美国制裁的不利局面,但是只要它坚持开放共赢的精神,仍然有可能赢下新操作系统之战。

4. 风险提示

全球产业链封闭的风险;新技术替代的风险。


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