鴻蒙加海思，麒麟加龍芯，組合拳能否渡劫“生態(tài)”危機

作者 | 馬超

責編 | 李雪敬

出品 | CSDN（ID：CSDNnews）

8月13日，銀河麒麟操作系統(tǒng)V10正式發(fā)布，最大亮點是專門對國內(nèi)自主研發(fā)的龍芯、飛騰、鯤鵬等芯片做優(yōu)化。

這款操作系統(tǒng)得到我國基礎軟件領域的泰斗倪光南院士的青睞，他表示麒麟操作系統(tǒng)的安全性已是國內(nèi)操作系統(tǒng)中的佼佼者，安全等級代表著國內(nèi)最高等級水平。倪院士對麒麟系統(tǒng)充滿信心，表示相信國產(chǎn)自研操作系統(tǒng)將會在三五年內(nèi)打破國外壟斷。

無獨有偶，在 8 月 13 日的全國計算機體系結(jié)構(gòu)學術年會（ACA2020）上，龍芯中科董事長胡偉武作了名為《指令系統(tǒng)的自主與兼容》的特邀報告，在報告中他宣布了龍芯的全新的 LoongArch 指令集，LoongArch 可深度兼容 Windows、Linux、Android 程序，可謂一舉多得。

近期，華為宣布最早在 9 月發(fā)布搭建鴻蒙 2.0 系統(tǒng)的 MateWatch。國內(nèi)著名的芯片公司全志科技宣布與平頭哥全面合作基于玄鐵 IP 的 AIoT 系列芯片，國內(nèi)裝機量最大的國產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng) RT-Thread，針對玄鐵的 RISC-V 指令集做出優(yōu)化。

如果把操作系統(tǒng)比作管家，芯片指令集就是芯片的語言，操作系統(tǒng)需要把用戶的指令，翻譯成芯片的語言交由芯片執(zhí)行，正如此，芯片和操作系統(tǒng)一般會搭檔聯(lián)盟共同構(gòu)建生態(tài)。目前看來，鴻蒙加海思，玄鐵加 IoT，麒麟加龍芯的聯(lián)盟已經(jīng)初見雛形。

但我們的芯片、操作系統(tǒng)在自主道路上依舊行程漫漫、困難重重，要把完全自主的芯片造出來就非常難，從現(xiàn)實的角度來講，我國沒有重點發(fā)展芯片設計軟件及芯片制造產(chǎn)業(yè)，關于這點筆者在國產(chǎn)芯回憶錄：造光刻的去賣早點，搞 EDA 的去組裝電腦曾經(jīng)提到過，二十幾年前搞 EDA 的程序員改行去組裝電腦，搞光刻掩膜的工程師改行去賣早點……這樣的例子不罕見，想在工業(yè)軟件和光刻技術方面快速突破，這顯然不符合一般的科研規(guī)律。

即使芯片造出來很可能面對生態(tài)、體驗等問題，目前桌面類的操作系統(tǒng)基本上被 Windows+Intel 的 Wintel 聯(lián)盟所把持，市場份額占比高達85%。在移動桌面 Arm+Android 或者 iOS 的 AAI 聯(lián)盟市場份額占比幾乎是100%，由于芯片加操作系統(tǒng)的組合直接將應用軟件的可執(zhí)行文件進行了深層的鎖定，如果想對應用進行跨操作系統(tǒng)的遷移，需要投入巨大的移植費用。

一般應用軟件只支持主流的操作系統(tǒng)平臺，其它小眾平臺基本不會考慮，因此即使造出了自研芯片與操作系統(tǒng)后，將面臨沒有軟件可用的情形，或者在生態(tài)成型之前直接被扼殺，這方面教訓是相當深刻。

欲成器先渡劫

近10年，銀河麒麟操作系統(tǒng)一直是我國 Linux 發(fā)布版本，市場占有率的第一，而在20年前這個第一的位置屬于紅旗 Linux。

紅旗 Linux——沒有生態(tài)的悲劇:在眾多國產(chǎn)操作系統(tǒng)中，紅旗 Linux 是非常具有代表性的一個。紅旗 Linux 誕生于 1999 年，主打安全特性，供政府機關事業(yè)單位使用。在 2001 年北京市政府桌面操作系統(tǒng)產(chǎn)品軟件采購招標中，年輕的紅旗 Linux，虎口撥牙從微軟的 Windows 手中搶到了訂單，成功中標。

除了政府訂單，在本世紀初 IBM、惠普等廠商，曾在其筆記本產(chǎn)品中預裝過紅旗 Linux，到了 2001 年7月，紅旗的 OEM 訂單超過 100 萬套，紅旗 Linux 成為國產(chǎn)操作系統(tǒng)的一哥，不過幸福來得太快讓紅旗 Linux 團隊完全沒有意識到生態(tài)的重要性，雖然穩(wěn)定性、安全性都沒有什么問題，但是一臺沒有 Office，不能玩游戲的電腦對于用戶來說是沒有價值的。

當時將預裝紅旗 Linux 的電腦格式化后重裝 Windows 系統(tǒng)已經(jīng)成為了一項標準動作了，甚至還很多電腦專賣店還將能為客戶重裝操作系統(tǒng)為自己的賣點。與擁有成熟生態(tài)的 Windows 相比，紅旗 Linux 甘敗下風。雖然紅旗還是推出了一些經(jīng)典的版本，不能阻擋其下滑的趨勢。

2014年，中科紅旗發(fā)布清算公告，這宣告紅旗 Linux 正式解散。所以操作系統(tǒng)的競爭并不單單是操作系統(tǒng)層面的競爭，即使我們比 Windows 做得更好，也很難動搖 Windows 的地位。我們不但要做好操作系統(tǒng)，更要運用智慧，吸引全球的開發(fā)者加入我們的生態(tài)體系中來，唯有這樣才能對傳統(tǒng)強者發(fā)起挑戰(zhàn)。

TRON——扼殺的慘案：上個世紀80年代，美國對日本的半導體行業(yè)痛下殺手，在同一時期日本操作系統(tǒng) TRON 也被美國封殺。

TRON 最初是東京大學教授坂村健發(fā)起的一個項目，旨在“為社會的需要創(chuàng)造一套獨立自主的計算機結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡操作系統(tǒng)。TRON 的創(chuàng)始人坂村健能夠在30多年前就認識到互聯(lián)網(wǎng)可能會成為未來社會的新的發(fā)展極，也可謂是俊杰人物。

上世紀80年代中期， TRON 內(nèi)核的操作系統(tǒng)日趨成熟，從桌面系統(tǒng) BTRON，用于嵌入式操作系統(tǒng) CTRON，再到汽車操作系統(tǒng) ITRON，當時 TRON 的生態(tài)也已經(jīng)基本完備了。正因如此，TRON 被日本寄予擺脫微軟壟斷的厚望。

TRON 是開源的，這意味著其生態(tài)建立速度很快，一旦形成氣候，未來還有沒有微軟的 Windows 王朝都是未知數(shù)。

令人遺憾的恰恰是 TRON 的開源，美國認識到其巨大的潛力，因此 TRON VS MSDOS 乃至 Windows 的局面并沒有出現(xiàn)，美國政府直接在 TRON 發(fā)展壯大之前，以“不公平貿(mào)易“為由將其扼殺在搖籃中。所有采用 TRON 的美國企業(yè)都將受到制裁，TRON 遺憾退出 PC 市場。這套路似曾相識？30年前的 TRON 像不像目前中國科技企業(yè)在美不公平待遇的翻版？所以我們需要對于未來的趨勢抱有清醒的認識。

從這個角度上來看，我國自主的操作系統(tǒng)鴻蒙、銀河等沒有完全開源，可能也有一定道理，畢竟源代碼是底牌，沒必要上來就明牌打。

他山之石，可以攻玉

做出一款能用的操作系統(tǒng)容易，但做出一整套的生態(tài)難，因此如果操作系統(tǒng)能直接兼容已有的成熟生態(tài)，可能是最佳的解決方案。

銀河麒麟提出的 kydroid 技術，筆者感覺 kydroid 技術可能受到 QEUM 虛擬化技術的啟發(fā)，而成的一項模擬執(zhí)行方案，其技術細節(jié)并沒有完全公開，筆者不敢加以妄言。龍芯在這方面應該有所突破的，龍芯開發(fā)了一套翻譯軟件，可以將其它指令集翻譯成 LOONGARCH 的指令。

目前計算機上運行的應用程序主要分為兩大類型，一部分是基于虛擬機的托管類程序，另一部分則是直接運行在操作系統(tǒng)上的本地化程序，動態(tài)翻譯虛擬機方面龍芯支持 Java、JavaScript、.NET 三大虛擬機無須修改代碼。

在二進制翻譯本地程序方面，剛剛提到的 QEUM 可實現(xiàn)針對 X86、ARM 及 MIPS 的翻譯。龍芯還專門提供了 176 條二進制翻譯擴展指令對于此方面進行優(yōu)化。

龍芯的二進制翻譯系統(tǒng)名為 LAT（LoongsonArchitecture Translator）。根據(jù)最新的結(jié)果看，對于 Linux 進程級 X86 指令集的二進制翻譯結(jié)果，是整形性能達到原生程序的 44.4%，浮點性能達到原生程序的 58.5%。雖然，相較 QEMU 這個成績提升非常大，但是其中的性能損失依舊不小。據(jù)說龍芯內(nèi)部將此翻譯性能的目標定在了原生性能的80%，筆者認為這如果達到了原生程序性能的80%，其用戶體驗是基本可以接受的。那么生態(tài)問題可通過這種途徑迎刃而解。

華為的大招

鴻蒙操作系統(tǒng)一“出生”就伴隨爭議，有人說鴻蒙將是民族的希望，也有人說鴻蒙只是個 PPT 操作系統(tǒng)，有網(wǎng)友在購買了搭載鴻蒙 OS 1.0 智慧屏產(chǎn)品之后，通過軟件助手等工具發(fā)現(xiàn)內(nèi)核是 Linux，其操作系統(tǒng)標示的是安卓，這與配置信息中顯示的 HarmonyOS 并不一致。鴻蒙一直以來都聲稱自己是一款微內(nèi)核操作系統(tǒng)，而 Linux 又是典型的宏內(nèi)核，所以鴻蒙1.0如果真是以 Linux 為內(nèi)核，那么就不可能是一款微內(nèi)核的操作系統(tǒng)，而這一信息一經(jīng)公布就在全網(wǎng)引發(fā)熱議。

從華為的角度來講，想建立一個完全獨立于安卓的生態(tài)實在太難了，因此兼容安卓才是最好的選擇，華為作為AOSP（Android Open-Source Project）的成員之一，為安卓貢獻了很多代碼，如果美國通過政府行政手段，強行安卓去華為化，勢必引起其它AOSP成員的反彈，不過一旦這樣的情況發(fā)生，那么華為手中再有一套兼容安卓，內(nèi)核又與安卓完全不同的鴻蒙操作系統(tǒng)，這對于我們爭取開源社區(qū)的支持，將十分有利。

鴻蒙的另一個特性微內(nèi)核的情況筆者在去年的文章《鴻蒙 OS 的微內(nèi)核技術究竟是什么》已經(jīng)介紹得比較詳細，宏內(nèi)核將內(nèi)核的功能組合在一個內(nèi)核態(tài)進程中完成，微內(nèi)核將許多在宏內(nèi)核中的模塊移出內(nèi)核，使之運行于用戶模式。宏內(nèi)核的好處是各功能模塊處于同一個地址空間，相互調(diào)用效率很高，弊端是體積太大，不利于在移動設備上進行部署。微內(nèi)核的好處是功能模塊各自獨立，體積較少，方便進行移植也方便對其它體系的兼容。弊端是功能模塊之間變進程間通信，CPU 上下文切換代價很大，執(zhí)行效率較低。

因此從鴻蒙微內(nèi)核與安卓兼容兩個關鍵信息結(jié)合，筆者這里猜想鴻蒙可能會利用其微內(nèi)核架構(gòu)，對于安卓生態(tài)的應用進行全面的繼承與兼容。同時突破微內(nèi)核的性能瓶頸，而軟硬件協(xié)同來實現(xiàn)高性能IPC，恰恰是華為所擅長的領域。沒準海思可能正在研發(fā)一款支持高性能IPC的芯片，這也類似于阿里云的 MOC 卡，使用硬件來使不同生態(tài)之間翻譯轉(zhuǎn)換的開銷降到最低。

沒有一個冬天不會過去，也沒有一個春天不會到來，最近我們基礎軟件行業(yè)雖然好消息不斷，鴻蒙加海思，玄鐵加IoT，麒麟加龍芯均已問世。