2023年泛在操作系统开源生态体系.pdf

泛在操作系统开源生态体系研究报告2023年10月北京大学&腾讯研究院北京大学&腾讯研究院泛在操作系统开源生态体系研究报告|序序当前，数字化转型已成为社会经济发展的主流趋势，正在带来新一轮的社会经济“革命”，其中，核心驱动力是互联网及其延伸所带来的人机物广泛连接。人机物三元融合泛在计算的时代正在开启！数字化转型呼唤新型基础设施，包括信息基础设施和传统物理基础设施的数字化和软件定义；泛在计算呼唤新型操作系统，即泛在操作系统（Ubiquitous Operating System,UOS）。操作系统作为核心系统软件，无疑是新型基础设施中的主要构成成分。操作系统的发展需要依托开放创新的环境，从技术持续创新、建立规模生态，到实现商业成功，进而形成产业发展良性循环，需要产学研用各界长期的合作和努力。很高兴地看到，近年来，泛在操作系统的理论、技术和应用正在呈现出蓬勃发展的态势，开源则是产业界和学术界一致共识的“创新范式”。一方面，北京大学、国防科技大学、北京航空航天大学、西北工业大学等高校积极开展泛在操作系统开源生态构建、治理及安全评估的研究；另一方面，来自北京大学、腾讯、华为、阿里、百度、麒麟软件、深度科技、龙芯等产业链不同环节的单位正在推进openKylin、deepin、Loongnix、OpenCloudOS、OpenEuler、XiUOS、Anolis OS、TencentOS Server、TencentOS Tiny、OpenHarmony、AliOS Things、Apollo 等不同类型的泛在操作系统开源项目，部分项目还捐献给开放原子开源基金会，辐射和牵引了软件产业链的数百家单位参与，正逐渐形成泛在操作系统的开源生态体系。开源正在成为我国IT产业创新发展的重要模式，而IT生态也必然是开源和闭源的交织。泛在操作系统作为IT产业发展的一个重要分支，其开源生态体系如何建设、开源与商业化如何融合发展，是值得长期探索的话题。去年，北京大学与腾讯研究院合作撰写了泛在操作系统实践和展望研究报告，今年又进一步围绕泛在操作系统的开源生态体系开展了进一步的研究，梳理了国内外泛在操作系统开源工作现状，提出了泛在操作系统的开源生态体系框架以及未来发展的思考建议，我相信，这对于我国泛在操作系统及其开源生态体系建设发展具有很好的参考价值。北京大学&腾讯研究院北京大学&腾讯研究院泛在操作系统的开源生态建设需要多方参与、多元融合。我也期待产学研用各界共同弘扬开放、共享、协同、生态的开源精神，积极借鉴国际开源经验，探索创新开源商业模式，共同构建我国泛在操作系统发展的开源生态体系。中国科学院院士中国计算机学会理事长泛在操作系统开源生态体系研究报告|序北京大学&腾讯研究院北京大学&腾讯研究院序软件已经成为现代社会基础设施的重要组成成分，开源创新则成为促进软件技术发展的主流模式。开源创新为什么“行”？回望开源软件发展历程，人们认识到，开源创新是人类应对未来不确定性的高效科技创新模式，其核心机理是有效激发和汇聚群体智能。在个人计算机时代，面对所谓“确定性”个人计算机，大公司的闭源模式成为主流，开源创新被压制。到了充满不确定的互联网时代和移动互联网时代，开源创新逐渐成为主流。Linux社区的发展经历很好地说明了这一点。Linux的个人计算机操作系统版本在商业发展上并不算成功，但在互联网时代，无论在云计算操作系统中还是在智能手机操作系统中，Linux的相关版本都取得了巨大成功，因为所有版本都能够在新兴的创新者、开发者的调校下不断修改完善。当前，我们正在进入人机物融合的万物智联的泛在计算时代，互联网所带来的不确定性还将延续，开源创新仍将成为整个软件生态发展中的一个主流创新模式。泛在操作系统作为泛在计算时代的关键基础软件，开源创新也必然是提升其技术创新效率的重要机制。开源创新在中国能不能“行”？过去20多年，中国开源软件事业蓬勃发展，已经成为全球开源软件增长贡献率最高的国家。我国企业积极融入国际和国内开源生态，已经取得了巨大的进步。我国学术界也高度关注开源创新模式的研究，积极推进软件开发范式的变革。国家“十四五”发展规划纲要中，明确提出“支持数字技术开源社区创新联合体发展，完善开源知识产权和法律体系，鼓励企业开放软件源代码、硬件设计和应用服务”。工信部出台的“十四五”软件和信息技术服务业发展规划中也强调，培育重点开源项目，建设优秀开源社区，提高开源治理能力。实践证明，开源创新有力推动了中国软件的自立自强。当前问题是，开源创新能不能进一步推进我国软件高水平自立自强，也就是说，在全球开源创新生态中，我国能不能从深度融入者提升为关键贡献者。泛在操作系统开源生态体系研究报告|序北京大学&腾讯研究院北京大学&腾讯研究院本报告前瞻性的提出了泛在操作系统开源框架，也提到了当前面临的挑战和未来发展建议，给了我不少启发，相信也可以为关心软件开源创新和泛在操作系统发展的各界同仁带来有益的思考。我以为，在我国开展泛在操作系统开源创新实践是推进我国关键软件高水平发展的重要探索。我们应该坚定信心，坚决行动，坚持不懈，把握泛在操作系统开源创新主动权和主导权。中国计算机学会正在积极推进泛在操作系统开源创新的中国实践，希望能够与大家共同努力，共同促进我国开源创新生态的建设和发展。中国科学院院士中国计算机学会开源发展委员会主任泛在操作系统开源生态体系研究报告|序北京大学&腾讯研究院北京大学&腾讯研究院序开源是迄今为止最先进、最广泛、最活跃的协同创新模式之一，具有“开放、自由、共享、协同、贡献、合规、平等无歧视”的特征，并随着时代的变迁不断演进。当前，以开源开放模式加速操作系统生态共建已成为产业共识。一方面以开源的方式推动操作系统技术创新，将有利于汇聚来自全球的更多开发者与更先进的技术力量，为打造世界一流的开源操作系统奠定坚实的基础；另一方面操作系统生态发展需要开放多元的社区环境及共建共享的发展机制，以实现共赢的目标。开放原子开源基金会作为我国首家开源基金会，立足中国、面向世界，坚持科技、公益、普惠属性，充分发挥基金会的主体作用，广泛汇聚开源力量，搭建国际开源协作交流平台，积极参与全球开源贡献。基金会成立三年来，通过技术监督委员会的技术准入的开源项目，覆盖了各个重点领域，为“存、防、云、算”和“芯、软、硬、端”的协作共生打下基础。与此同时，基金会也在探索不同类型操作系统开源社区和项目的协同发展机制，以团结汇聚各方资源，为操作系统的开源生态繁荣和可持续发展做出贡献。本报告系统的梳理了泛在操作系统的国内外现状，前瞻性的提出了泛在操作系统开源生态体系框架，为我们认识和思考泛在操作系统开源工作提供了很好的输入。希望后续能与各界在泛在操作系统开源发展方面有更多的交流探讨，一起持续探索和完善开放多元、共享共建、生态共赢的开源发展机制。泛在操作系统开源生态体系研究报告|序孙文龙开放原子开源基金会理事长北京大学&腾讯研究院北京大学&腾讯研究院序开源不仅代表着一种开放共享的软件形态，更成为产业互联网时代新的生产方式和协作模式。十多年来，腾讯一直坚定地拥抱开源，共开源了 160 多个项目，获得超过 46 万开发者关注和点赞；持续在 30 多个主流开源社区积极贡献，是开放原子开源基金会的发起单位之一，也是Linux 基金会、Apache 基金会、CNCF 等国际顶级开源基金会的重要成员。我们将开源作为公司技术战略之一，在公司技术委员会下设立开源专职机构腾讯开源管理办公室，自上而下传递开源战略，自下而上落地开源实践。与此同时，腾讯长期投入 OpenCloudOS 操作系统、TDSQL 数据库、Angel、Inlong 等重点项目的研发，目前已经实现了操作系统、数据库、大数据、AI、云原生等核心技术领域上的多点开源突破。我们认为，开源有利于中国基础技术的崛起。当前，自主创新成为引领产业变革的内在动力，泛在智能世界正在加速成为现实，操作系统作为基础软件的重要性更加凸显。近年来，腾讯在操作系统领域持续深耕，自主研发了服务器操作系统 TencentOS Server、物联网操作系统TencentOS Tiny、边缘操作系统 TencentOS Edge、云原生操作系统遨驰 Orca、智慧交通 OS、智慧建筑操作系统微瓴等，于 2019 年将 TencentOS Server、TencentOS Tiny 正式开源，并于2021 年与合作伙伴共同发起了 OpenCloudOS 操作系统开源社区，500 家社区生态伙伴目前正在和我们一起参与和贡献。与此同时，我们也积极与学术界、产业界共同探索泛在操作系统的开源生态体系与治理模式，这份 泛在操作系统开源生态体系研究报告 中沉淀了腾讯的相关经验和思考，希望能为大家提供一些参考借鉴。此外，人才是建设泛在操作系统开源生态建设的基石。近年来，在开源人才培养方面，腾讯也陆续开展了犀牛鸟开源人才项目以及校源行项目。犀牛鸟开源计划吸引了国内外 420 所高校参与，开设了超过 40 门开源精品课程，操作系统开源课程是其中的重要内容；与开放原子开源基金会合作的开放原子校源行公益项目，目标是共同推动开源文化普及，加快我国开源人才的培养。希望来连接更多学术科研和行业机构一起参与，为我国的开源发展贡献更多的智慧和力量。泛在操作系统开源生态体系研究报告|序 王巨宏开放原子开源基金会副理事长腾讯公司副总裁北京大学&腾讯研究院北京大学&腾讯研究院序操作系统是计算机的灵魂，也是亟需实现突破的关键核心技术领域。汇聚群体智慧的开源模式一直是操作系统技术和产业发展的重要方式。当前，操作系统的发展呈现三个趋势：一是云原生、轻量化成为人机物融合环境下的共性要求；二是降本增效、节能降碳理念成为主流；三是百花齐放、各有所长的泛在操作系统开源生态正在逐步形成。以腾讯为例，TencentOS Server 服务器操作系统针对云原生的业务容器化、微服务化、Serverless 化需求，设计和形成了云原生内核，为腾讯全栈开源云原生解决方案提供了最底层的基石；基于 TencentOS Server 统一资源隔离解决方案(技术品牌：如意 RUE)与系统级能耗优化解决方案(技术品牌：悟能)，我们预计腾讯数据中心每年可以节省 6 亿 KWH 整体能耗、每年减少碳排放 24 万吨。这些技术积累，如今已经全部贡献到 OpenCloudOS 社区。目前，OpenCloudOS社区生态伙伴已达到500家，涉及操作系统厂商、芯片厂商、整机厂商、行业用户、云厂商、存储厂商、数据库厂商、中间件厂商等产业链单位。OpenCloudOS社区发版及衍生版本数量超过6个，装机量超过1000万节点，核心代码仓库数超过46个，可兼容适配900+国产软硬件及30000+开源软件，实现主流芯片、数据库、整机的全覆盖。值得一提的是，OpenCloudOS已经实现了对服务器、边缘计算、桌面等场景的同源支持，从源社区（L1）、商业版本（L2）到衍生稳定版本（L3）的全链路国产化操作系统生态正在逐渐完善。除了OpenCloudOS，国内外还有多个不同定位、不同类型的泛在操作系统开源社区和开源项目，大家各有所长、相互促进，掀起了更广泛的开源创新热潮。很高兴的看到泛在操作系统开源生态体系研究报告对此做了全面梳理，同时报告中也分析了开源生态与软件供应链的关系，客观提出了当前挑战以及未来建议，我认为报告对于行业从业者们具有很好的参考价值。接下来，我们希望会同所有的合作伙伴，进一步完善社区治理，探索社区可持续性，也希望在此过程中能与学术界专家们以及产业界同行们有紧密的合作，将OpenCloudOS社区建设成为泛在操作系统开源生态体系研究报告|序泛在操作系统开源生态体系研究报告|序北京大学&腾讯研究院北京大学&腾讯研究院我国泛在操作系统开源生态体系中的一支重要力量，为千千万万的中小型企业提供即拿即用、符合标准、供应可靠的操作系统产品，共同促进我国操作系统技术和产业的蓬勃发展。郭振宇腾讯云副总裁OpenCloudOS 社区 TOC 主席泛在操作系统开源生态体系研究报告|序北京大学&腾讯研究院北京大学&腾讯研究院泛在操作系统开源生态体系研究报告|目录引言目录泛在操作系统的开源生态发展现状2.1.泛在操作系统的概念及框架2.1.1.定义和特征2.1.2.体系框架2.1.3.分类及关系2.2.泛在操作系统的开源现状2.2.1.泛在操作系统开源全景图2.2.2.基础平台类操作系统桌面操作系统2.2.3.基础平台类操作系统服务器操作系统2.2.4.基础平台类操作系统移动智能终端操作系统2.2.5.基础平台类操作系统嵌入式及物联网操作系统2.2.6.基础平台类操作系统云操作系统 2.2.7.应用场景类操作系统智慧城市操作系统2.2.8.应用场景类操作系统自动驾驶操作系统2.2.9.应用场景类操作系统智慧建筑操作系统2.2.10.应用场景类操作系统机器人操作系统2.2.11.应用场景类操作系统智能家居操作系统060106081010111315161718191920210901-PART-02-PART-北京大学&腾讯研究院北京大学&腾讯研究院泛在操作系统开源生态体系研究报告|目录参考文献泛在操作系统开源生态体系框架3.1.开源生态的构成及其发展因素3.1.1.开源生态构成3.1.2.开源生态与软件供应链3.1.3.泛在操作系统的开源生态构建需求3.2.泛在操作系统开源生态体系3.2.1.泛在操作系统在软件供应链中定位3.2.2.泛在操作系统开源生态框架泛在操作系统开源生态体系挑战与建议4.1.挑战分析 4.2.若干思考与建议2323242528282932343703-PART-04-PART-北京大学&腾讯研究院北京大学&腾讯研究院01-引言-泛在操作系统开源生态体系研究报告|01.引言北京大学&腾讯研究院北京大学&腾讯研究院开源模式是一种以追求知识平权，打破技术垄断为初衷的高效的创新组织形态，以互联网为载体，有效汇聚用户创新和群体智慧，形成了无数优秀开源软件，在商业化助力下蓬勃发展，为产业和社会带来了巨大机会。开源所具有的优势已经被业界广泛证明和承认：可以突破地理上、社会组织和意识形态的限制，所有人都可以获取技术资源、参与科技创新，实现群智汇聚；快速获取用户创新，实现从生产到使用的高效周期迭代；可以广泛联合合作伙伴，完善技术生态，打破技术封锁和商业垄断。当前，Linux 操作系统和源自 Linux 内核的 Android 操作系统，已经广泛占据服务器和手机市场份额。开源数据库操作系统从 MySQL 到 MongDB，再到国内的 TiDB 和 Tdengine 等，开源已经成了行业用户的重要需求。Anders Hejlsberg 是 Turbo Pasca、TypeScript 等五种编程语言的创建者。他曾说过：在未来，编程语言如果不开源，就无法取得成功。而在 AI 领域，从 AI 框架到 AI 内容生成模型，开源也成为主流方式。例如，文本生成图像模型 Stable Diffusion 的火爆（其背后的公司 Stability AI 宣布获得了 1.01 亿美元超额融资，估值达 10 亿美元）充分证明，只有开源社区才能高效发挥群体智慧，更好地将各种用例产品化，并且优化模型的实际落地使用。开源已成为国际上操作系统、大数据、区块链、开发环境与工具等软件技术的多数发展路径，如 CSDN 的 2021 年国际核心技术生态体系全景图所示。相较于国际，我国在上述领域的开源比例略低，例如操作系统领域，开源和闭源几乎各自占领一半份额。总的来说，尽管开源存在商业模式、开源许可协议等方面的挑战，但开源社区的激发和汇聚，正在为软件项目的技术发展、应用广度和创造空间带来有力的推动。021.引言泛在操作系统开源生态体系研究报告|01.引言北京大学&腾讯研究院北京大学&腾讯研究院图1-1 CSDN 2021国际核心技术生态体系全景图图1-2 CSDN 2021中国核心技术生态体系全景图2021年以来，我国在软件产业、行业应用两个维度也进一步强化了对开源生态发展的支持力度。中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要中提出：支持数字技术开源社区等创新联合体发展，完善开源知识产权和法律体系，鼓励企业开放软件源泛在操作系统开源生态体系研究报告|01.引言03北京大学&腾讯研究院北京大学&腾讯研究院代码、硬件设计和应用服务。中央网络安全和信息化委员会“十四五”国家信息化规划、工业和信息化部“十四五”软件和信息技术服务业发展规划等文件中，也对繁荣国内开源生态、支持开源社区建设提出了具体规划。人民银行办公厅、中央网信办秘书局、工业和信息化部办公厅、银保监会办公厅、证监会办公厅联合发布的关于规范金融业开源技术应用与发展的意见中，从行业应用角度，鼓励金融机构将开源技术应用纳入自身信息化发展规划，加强对开源技术应用的组织管理和统筹协调，建立健全开源技术应用管理制度体系，制定合理的开源技术应用策略。泛在操作系统作为操作系统在泛在计算时代的发展趋势、以及人机物融合应用场景中的核心系统软件，已被列入“十四五”软件和信息技术服务业发展规划，开源生态发展将是重要发展趋势。关于泛在操作系统的概念、框架和样例，在北京大学与腾讯研究院联合发布的泛在操作系统实践与展望研究报告中已有阐述。由于泛在操作系统尚处于探索成型阶段，不同类型的操作系统开源工作正在蓬勃推进中，本报告期望能够在梳理目前国内外学术界、产业界在泛在操作系统开源生态方面的工作基础上，提出泛在操作系统开源生态体系框架，分析泛在操作系统的开源生态构成、与软件供应链关系等，并提出泛在操作系统开源生态未来发展的挑战分析和思考建议，从而促进泛在操作系统的开源生态的构建，以及开源与商业化相辅相成、良性发展。本报告共分为四个章节，之后的章节安排如下，第二章介绍泛在操作系统的概念及框架，梳理了国内外泛在操作系统开源工作情况。第三章介绍了泛在操作系统开源生态体系框架，分析开源生态的构成及其发展因素，并探索泛在操作系统开源生态与软件供应链的相互作用关系。第四章介绍了泛在操作系统开源生态体系挑战与建议，介绍未来泛在操作系统开源发展面临的挑战，并从多个视角对泛在操作系统开源生态体系建设给出建议。04泛在操作系统开源生态体系研究报告|01.引言北京大学&腾讯研究院北京大学&腾讯研究院-泛在操作系统的开源生态发展现状-泛在操作系统开源生态体系研究报告|02.泛在操作系统的开源生态发展现状05北京大学&腾讯研究院北京大学&腾讯研究院2.泛在操作系统的开源生态发展现状2.1.1.定义和特征06泛在操作系统开源生态体系研究报告|02.泛在操作系统的开源生态发展现状泛在操作系统的概念及框架2.1为分析泛在操作系统的开源生态现状，本章节首先阐释泛在操作系统的定义、体系框架、分类等，本节内容摘选自泛在操作系统实践与展望研究报告。操作系统是计算机系统中最为关键的系统软件之一。按照计算机科学技术名词（第三版）的定义，操作系统是“计算机系统中的一种软件。是具有特定功能的程序模块的集合，能有效管理软硬件资源，合理组织工作流程，向用户提供服务，使用户方便地使用计算机，使整个计算机系统能高效运行”。简言之，操作系统的主要功能是：向下管理资源（包括存储、外设和计算等资源），向上为用户和应用程序提供公共服务。自1956年第一个实际可用的操作系统GM-NAA I/O诞生以来，操作系统已经发展了近70年，从早期的面向单机的操作系统发展主线，到后来对网络和基于网络的并行、分布计算提供更好支持的发展辅线，操作系统面向计算机硬件的迅速发展，以更好、更高效地管理硬件资源并充分发挥硬件资源所提供的计算能力；同时，面向新的应用需求和用户需求，沉淀应用领域共性，提供更便利、易用的人机交互和应用支撑。分析操作系统发展的重要事件及其时间节点，可以发现其中存在“20年周期律”的重大变迁规律，即每20年出现一次跨越式发展机遇，诞生新一代操作系统。即，20世纪6080年代的主机计算时代，如IBM OS/360、DEC VMS 和UNIX；20世纪80年代2000 年的个人计算时代，如微软Windows和开源Linux；20002020年移动计算时代，如谷歌Android和苹果iOS。这些在各个阶段出现的具有代表性操作系统，构建了各自领域的操作系统生态。回顾操作系统的发展历史，可以看到，从不同的视角，操作系统呈现不同的功用：从计算机系统的视角来看，操作系统是一个资源管理器。通过管理和协调对各种底层软硬件资源的使用，发挥底层软硬件资源所提供的计算能力。同时通过硬件驱动程序来桥接异构硬件资源，提高系统的互操作性。北京大学&腾讯研究院北京大学&腾讯研究院随着互联网的快速发展，操作系统面向的计算环境在从单机、局域网平台向互联网平台延伸，为了更好地对不同的互联网计算与应用模式提供支持，以及管理和利用互联网平台上庞大的计算资源和数据资源，出现了面向新型互联网应用、基于单机操作系统的网络化操作系统。操作系统的任务重心从解决如何提升计算资源的利用率，到如何为不同的领域应用与用户需求提供交互界面与应用模式的定制与优化，进而到如何提供通用的网络相关功能以支撑网络应用软件的运行和开发。操作系统的种类很多，各种设备安装的操作系统可从简单到复杂，可从手机的嵌入式操作系统到超级计算机的大型操作系统。从基础支撑角度，可以把操作系统划分为服务器操作系统、桌面操作系统、移动操作系统、云操作系统、嵌入式操作系统、物联网操作系统等。近年来，随着移动互联网和物联网的迅速发展，计算模式和软件应用都在逐步演化为更加复杂和动态的形式。在新的计算模式和应用场景中，除了传统的计算设备（“机”）和新兴的物联网设备、物理实体（“物”），还逐渐融入了一种新的重要元素，即“人”的参与，从而形成人机物三元融合（human-cyber-physical）的计算环境。20 世纪 90 年代，Mark Weiser 提出了泛在计算（Ubiquitous Computing）的概念，认为计算是广泛存在的，计算机可以是任意尺寸大小、任意形状的，可以嵌入到每个物体中为人们提供服务。21 世纪以来，物联网（Internet of Things）提倡将物品通过信息传感设备，按照约定的协议与互联网连接起来，以实现智能化识别和管理。所谓泛在计算，是指计算无缝多变、需求多样、场景复杂，要求硬件资源、数据资源、软件平台、应用软件具有柔性灵活的软件定义能力、动态适配能力、泛在互联能力和自然交互能力。随着泛在计算概念的深化，计算机可管理资源的范围将进一步扩大，机器人和智能家居开始成为操作系统的可管理资源，出现了机器人操作系统（ROS）和家庭操作系统（HomeOS）等新的操作系统概念。随着人机物融合的应用模式的进一步演化，操作系统的概念还会不断延伸和泛化，梅宏院士在 2018 年IEEE Computer杂志发表了题为“走向从系统使用者的视角来看，操作系统是一台虚拟机。一方面提供对底层资源细节的抽象，另一方面为使用者提供更方便易用的用户界面。对于软件开发人员来说，操作系统虚拟机还决定了其面对的编程模型。从应用软件的视角来看，操作系统是软件的开发和运行平台。操作系统为应用软件的开发和运行提供各种必要的支撑，包括：应用软件的运行环境及其框架设施，应用软件运行所需资源及其调度和管理，以及应用软件开发和维护的若干工具。泛在操作系统开源生态体系研究报告|02.泛在操作系统的开源生态发展现状07北京大学&腾讯研究院北京大学&腾讯研究院泛在操作系统：一种软件定义的视角”的文章，提出“泛在操作系统（Ubiquitous Operating System）”的概念，来表示不限于 Windows/Linux 这样的传统操作系统的未来新型操作系统。可以看到，泛在操作系统的命名来自于操作系统随着技术发展的不断延伸与扩展，即从主机操作系统、个人（桌面）操作系统、移动终端操作系统、物联终端操作系统的不断泛化，未来网络化的泛在操作系统所管理的终端包括主机、PC 端、移动终端、物联终端，不同发展阶段有各自的侧重点。随着“人机物”的融合发展，目前泛在操作系统发展重点是物联终端的接入与管控，以及用以支撑包括物联终端的各类网络应用开发运行支撑平台。泛在操作系统的概念指的就是在人机物融合的泛在计算模式下支持泛在应用开发和运行的操作系统平台。泛在操作系统是传统操作系统概念的进一步扩展与泛化，不再把操作系统的概念局限于像Linux 和 Windows 这样的单机操作系统。泛在操作系统支持新型泛在计算资源的管理和调度，以及泛在应用的开发运行。由于泛在计算场景的领域行业特定性、泛在计算资源的广谱多样性和极端特异性，泛在操作系统的领域性和专用性将会比较突出，不会有“大一统”的通用、普适的泛在操作系统，有必要面向不同的应用模式和场景，“case by case”地构建面向不同领域不同需求的泛在操作系统。泛在操作系统提供了管理硬件（物理设备+物体+计算设备）和软件的抽象与资源虚拟化机制，以及应用的编程和运行时支撑环境，泛在操作系统的概念框架如图所示，主要由泛在资源抽象管理层、泛在应用开发与运行层构成。08主机PC+网络移动终端+网络物联终端+网络图2.1-1 操作系统的延伸与扩展2.1.2.体系框架泛在操作系统开源生态体系研究报告|02.泛在操作系统的开源生态发展现状北京大学&腾讯研究院北京大学&腾讯研究院软件定义是泛在操作系统构造的方法学，“软件定义”的核心技术途径是硬件资源虚拟化和管理功能可编程。泛在操作系统向下对各类泛在资源进行虚拟化，管理与协调各类资源，向上则是提供泛在应用的开发与运行环境，提供各类泛在应用的开发运维一体化环境。从使用环境角度，泛在操作系统分为基础平台类操作系统和应用场景类操作系统，其中，基础平台类从IT视角构建通用的资源抽象管理和应用开发运行支撑能力，应用于个人计算机、手机、服务器、物联网设备、云等电子类产品及 IT 基础设施；应用场景类操作系统在基础平台类操作系统的支持下，面向智慧城市、智慧交通、智慧建筑、机器人、智能家居等特定应用场景的“人机物”融合需求和复杂系统，提供具有相应场景特色的统一计算资源抽象管理和应用开发运行支撑能力。当前，“数实融合”正在系统化、多方位发展，新应用新需求将持续涌现，泛在操作系统作为核心支撑软件也将持续进化和发展。2.1.3.分类及关系数据/信息计算/进程存储/数据库通信/关联泛在资源抽象人+物异构资源泛在资源管理APIs编程模型库函数开发工具集软件开发工具（SDKs）泛在应用运行与维护泛在资源抽象管理层 泛在应用开发与运行层 APPAPPAPPAPP管理功能可编程泛在资源虚拟化面向特定场景的应用向下管理各类泛在资源泛在操作系统图2.1-2 泛在操作系统体系框架未来更多数实融合场景应用场景类OS智慧城市OS 智慧交通OS 智慧建筑OS机器人OS 智能家居OS 智能汽车OS.桌面OS 服务器OS 移动智能终端OS嵌入式及物联网OS 云OS基础平台类OS图2.1-3 泛在操作系统的分类泛在操作系统开源生态体系研究报告|02.泛在操作系统的开源生态发展现状09北京大学&腾讯研究院北京大学&腾讯研究院不同泛在操作系统之间存在一定的交互与协同关系，例如在云计算的环境下，服务器操作系统既可以作为单独云服务器的中枢，又可以作为基于服务器集群的云操作系统的重要组成部分；在智慧城市或智慧交通场景中，移动终端操作系统、嵌入式及物联网操作系统可作为不同数据采集终端的核心系统软件，与智慧城市操作系统或智慧交通操作系统等应用场景类操作系统进行交互和协同，共同支撑智慧化应用的构建和运行。此外，从操作系统网络化发展的角度，泛在操作系统也可被“广义”地用于指代基于单机操作系统（节点操作系统）、面向网络环境与场景的网络层操作系统，或者是“节点操作系统+网络操作系统”的组合形式。这与上述应用视角的泛在操作系统分类呈现正交关系，无论从哪个维度划分，面对人机物融合泛在计算新蓝海，泛在操作系统已进入蓬勃发展期。开源软件是代码创作者在使用相关开源许可证（如通用性公开许可证/General Public License 等）的基础上，将自己的源代码向世界公开，允许用户进行自主学习、报错、修改和再发布等活动，以共同提高软件的质量。开源方法通过营造开放透明的社区创作环境，充分激发用户参与创新以及其他与生态相关群体的参与热情，并以自组织的松散方式相互协作，最终实现群体智慧的涌现。按照 2.1.3 泛在操作系统的分类，本报告编写组对泛在操作系统相关开源工作进行了调研梳理，并形成如下的泛在操作系统开源工作全景图，其中，基础平台类操作系统相关的开源社区、开源项目/产品较为丰富，应用场景类操作系统的开源社区和开源产品相对较少。102.2.1.泛在操作系统开源全景图泛在操作系统的开源现状2.2泛在操作系统开源生态体系研究报告|02.泛在操作系统的开源生态发展现状北京大学&腾讯研究院北京大学&腾讯研究院在基础平台类操作系统方面，除了国际开源社区，我国也有多个开源操作系统社区，研制了自主的社区版操作系统，社区版操作系统力求版权清晰、兼容开放、技术领先且被广泛使用。除了开源社区之外，部分企业也将自身的操作系统产品开源，选择开源与商业化并行的方式，来促进操作系统的产品迭代和应用推广。目前，国内主流的桌面和服务器计算机操作系统均源于开源 Linux 操作系统，国内操作系统厂商在国内外开源社区的贡献度不断提高。在嵌入式和移动终端领域，国内厂商的技术路线也与开源操作系统有着很深的联系。部分应用场景类操作系统虽为闭源系统，但也涉及开源组件的采用，以及需要生态伙伴二次开发、共同发展，因此应用场景类操作系统提供者对于产品的生态体系建设较为关注，部分正在探索开放系统等与开源生态相关的开发与应用模式。总体而言，放眼全球市场，国产操作系统仍处于追赶态势，但越来越多的国内企业或社区正持续扩大自主研发和生产力度。无论是基础平台类还是应用场景类操作系统，开源的协作模式和生态构建将是其未来发展的重要突破点。以服务器操作系统为例，Linux 从发行之初已演进多个系统版本，而更好用、更具创新性的应用程序是在开源的 Linux 基础之上创建的。因此，各类泛在操作系统的开源发展中，一方面需要在上游与广泛的硬件终端等资源适配，在下游支撑构建更丰富的应用软件体系，另一方面在性能测试、协同开发、联合优化等几个层面，需要能做好技术创新、社区治理。图2.2-1 泛在操作系统开源全景图泛在操作系统开源生态体系研究报告|02.泛在操作系统的开源生态发展现状 泛在OS开源工作全景应用场景类OS开源工作智慧城市OSCityOS FoundationIOTOSIOTOSCityOSCityOS FoundationKaa.智能家居OSopenHAB TeamHome Assistant Core Team and CommunityHome AssistantopenHABDomoticz CommunityDomoticzJeedomjeedom.自动驾驶OSComma.ai百度ApolloopenpilotAutoware FoundationAutoware.Auto.智慧建筑OSKaaIoTOpenMoticsKaaOpenMotics机器人OS.YARPROSYARPOpen Robotics 基础平台类OS开源工作桌面OSFedora ProjectDebian ProjectDebianFedoraopenKylin社区openKylin OS龙芯开源社区Loongnix OSLinux Mint ProjectCanonicalUbuntuLinux Mint深度科技deepinOffensive Security Kali Linux.服务器OSFedora ProjectDebian ProjectDebianFedora开放原子基金会openEuler龙蜥社区Anolis OSRed HatCanonicalUbuntuRHELOpenCloudOS社区 OpenCloudOS腾讯TencentOS Server.嵌入式及物联网OSReal Time EngineersContiki-NG CommunityContiki-NGLtd.FreeRTOSRIOT CommunityRIOTOpenWrt ProjectOpenWrt开放原子基金会AliOS Things(待更名)CanonicalArmMbedUbuntu CoreLinux基金会Zephyr开放原子基金会TencentOS Tiny(待更名)北京大学XiUOS.移动智能终端OSLineageOS open-source communityGoogleLineageOSUBports CommunityUbuntu Touch OSPostmarketOS open-source communityPostmarketOS开放原子基金会OpenHarmonyAndroidJollaSailfish OS.云OSOpenInfra基金会OpenStackRed HatOpenShiftOpenNebula CommunityOpenNebulaApache Software FoundationApache CloudStackCloud Foundry FoundationCloud Foundry11北京大学&腾讯研究院北京大学&腾讯研究院2.2.2.基础平台类操作系统桌面操作系统12桌面操作系统是配置于个人计算机硬件之上的第一层基础软件，对下管理个人计算机系统的全部硬件资源，对上为各类复杂应用提供运行环境。桌面操作系统的重要特征是根据人在键盘、鼠标、触摸屏等设备上发出的命令进行工作。桌面操作系统主要包括三类：DOS 操作系统、Unix 和类 Unix 操作系统，Windows 操作系统。随着多年的发展，桌面操作系统已广泛应用于个人台式机、笔记本、一体机等终端产品，并拓展了对云计算支持的能力。常用的桌面操作系统包括：DOS 操作系统、Windows、MacOS、Ubuntu、统信 UOS、中标麒麟等。桌面操作系统的部分国际、国内开源工作情况如下表所示，目前我国有多家桌面操作系统企业在积极推动开源工作。桌面操作系统开源OS组织/公司Debian ProjectDebianhttps:/www.debian.org/开源OS产品简介官方网站Debian是由社区支持的 Debian 项目开发的由自由和开源软件组成的Linux发行版，Debian的第一个版本(0.01)于1993年9月15日发布。Canonical Ubuntuhttps:/ ProjectFedorahttps:/getfedora.org/Fedora 是由社区支持的 Fedora 项目开发并由Red Hat 赞助的 Linux 发行版，在 2003 年首次发布，是一套功能完备、更新快速的免费操作系统。Linux Mint ProjectLinux Minthttps:/ Mint 是一种基于 Ubuntu 的 Linux 发行版，由 Linux Mint Team 团队于 2006 年开始发行，是对用户友善而功能强大的操作系统。openKylin 开源社区openKylin 开源操作系统https:/www.openkylin.top/index-cn.htmlopenKylin开源社区是由麒麟软件主导打造的中国桌面操作系统根社区，旨在构建桌面操作系统顶级开源社区。深度科技deepinhttps:/www.deepin.org/index/zhdeepin，是深度科技有限公司开发的开源操作系统。它是基于Debian的稳定版本的一个Linux发行版，于2004年首次发布，是基于Debian的稳定版本的一个Linux发行版。龙芯开源社区Loongnix操作系统http:/ Linuxhttps:/www.kali.org/Kali Linux是基于Debian的Linux发行版，2013年发布第一版，由Offensive Security公司维护和资助，适用于各种信息安全任务。泛在操作系统开源生态体系研究报告|02.泛