1、操作系统的功能
操作系统是调度、管理和控制计算机硬件资源和软件资源的系统软件,处于整个 IT 系统的枢纽位置,向下需要兼容不同的底层硬件,向上需要支持各类应用软件,满足不同行业用户的功能需求。具体情况如下:
操作系统是一种对内管理、对外交互的系统软件。对计算机内部,操作系统的作用是“管理”,包括对系统资源的分配和安排、控制输入与输出设备、用户进程调度管理等;对用户层面,操作系统的作用是“交互”,包括以命令、图形、语音等方式,完成用户的指令,通过加载、调度应用软件实现各类软件功能。
2、操作系统的架构
以 Linux 操作系统为例,操作系统由内核、Shell、系统库和其他系统软件等组成,如下图所示:
内核是基于硬件的第一层软件,是操作系统的“大脑”,提供操作系统的最基本的功能,负责进程管理、内存管理、设备驱动、文件系统等,提供各种系统调用接口。除内核外,操作系统还包括 Shell、系统库和其他系统软件等,上述部分组成一个有机整体,调度、管理和控制硬件资源和软件资源。
3、操作系统的分类
根据面向用户及主要应用场景的不同,操作系统的分类情况如下:
应用场景:主要用于行业用户的生产系统、关键业务系统,如电力行业的发电、变电、配电、调度等大型生产系统,金融行业的存款、贷款、结算、账务处理等核心业务系统。
操作系统形态:服务器操作系统、嵌入式操作系统、工业互联网操作系统、特定场景的专用桌面操作系统、微内核操作系统等。
操作系统特点:①安全性:生产系统和关键业务系统与企业生产经营的安全密切相关,对操作系统的安全性要求较高,等级保护级别要求相应较高。
②稳定性:为保证生产系统和关键业务系统的平稳、连续运行,对操作系统稳定性要求较高。
③兼容性:生产系统和关键业务系统的软硬件构成复杂,硬件包括各类服务器、专用装置等,软件包括各类工业软件、管理软件等,对操作系统的兼容性要求较高。
④专业性能:生产系统和关键业务系统。
需调配的软件和硬件资源较多,对系统运行的效率要求高,从而要求操作系统对软硬件资源的协调和管理效率更高,性能更强。
⑤专业支持和快速响应:生产系统和关键业务系统的结构复杂,使用过程中出现的问题亦较为复杂,因此要求操作系统供应商快速提供专业的技术和工程支持。
主流操作系统:以 Linux 的各类发行版本为代表的开源操作系统为主,部分以Unix和WindowsServer 为代表的闭源操作系统。
生产系统和关键业务系统是行业用户生产经营的核心系统,其软件和硬件的构成复杂,系统运行过程中对于软硬件资源的需求较高,保障生产系统和关键业务系统的安全、稳定运行,是行业用户对于操作系统的核心要求。因此,该类操作系统在安全性、稳定性、兼容性和专业性能的设计上要求较高;同时,该类操作系统供应商需具备较强的专业支持和快速响应能力,以快速解决行业用户生产及关键业务系统运行过程中出现的各类问题。
行业用户的生产及关键业务系统一般在服务器、工作站、专用装置等专业硬件设备上运行,因此,该类操作系统的形态以服务器操作系统、嵌入式操作系统、工业互联网操作系统、特定场景的专用桌面操作系统为主。
目前,RHEL(Red HatEnterprise Linux)、CentOS(RHEL 的开源版本)、SUSE 等国际领先的 Linux发行版本操作系统,以及 IBM、HP 等硬件厂商基于 Unix 自研的操作系统,占据了该领域较高的全球市场份额;近年来,随着国际形势的变化,我国基础软件自主可控和国产替代的进程加速,国内厂商自主研发的 Linux 发行版本操作系统迎来了良好的发展机遇,在国内大型基础设施行业的市场份额快速提升。
个人用户以及政府和企业办公用户的人机交互频率更高,因此,在操作系统的易用性、应用软件多样性和成熟性、人机交互方式的友好性等方面要求较高。该类操作系统一般在个人电脑、智能手机、智能物联网设备等硬件设备上运行,Windows、MacOS、iOS、Android 等国际厂商占据了该领域较高的全球市场份额;同时,随着我国操作系统产业的快速发展,国内厂商自主研发的 Linux 发行版本操作系统在国内的市场份额逐步提升。
4、操作系统行业的技术水平及特点
(1)国产操作系统演进情况
20 世纪 70 年代,我国开始进行国产操作系统的研究和开发工作,众多高校和科研院所参与了以 Unix 为基础的操作系统开发。20 世纪 90 年代,随着 Linux的诞生,国内也陆续开发了红旗 Linux、蓝点 Linux、Xteam Linux 等标志性的早期国产操作系统。我国国产操作系统的起步时间虽较早,但国内普遍将其作为科研项目,缺少产业化和商业化发展。
同时,国内软硬件生态基础不完善、操作系统专业人才缺乏,因此我国操作系统产业落后于美国等发达国家,国内操作系统市场亦逐渐被国外巨头垄断。近年来,随着我国对国家信息安全的高度重视,操作系统等基础软件领域成为国家战略重点引导方向,我国国产操作系统行业迎来了发展机遇。
(2)行业技术路线
我国国产操作系统一般基于 Linux 内核等开源软件或各类 Linux 发行版本进行商业开发。按照开发基础的不同,可以分为三条技术路线:
技术路线①Linux 内核等开源软件;技术路线②Linux 社区发行版本;技术路线③Linux 商业发行版本。
我国国产操作系统大多采用“技术路线 2”或“技术路线 3”,技术路线 3 受国外商业主体控制。
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