作者 | 凌敏

本文是“2022 InfoQ 年度技術盤點與展望”系列文章之一，由 InfoQ 編輯部制作呈現，重點聚焦操作系統領域在 2022 年的重要進展、動態，希望能幫助你準確把握 2022 年操作系統領域的核心發展脈絡，在行業內始終保持足夠的技術敏銳度。

“InfoQ 年度技術盤點與展望”是 InfoQ 全年最重要的內容選題之一，將涵蓋操作系統、數據庫、AI、大數據、云原生、架構、大前端、編程語言、開源安全、數字化十大方向，后續將聚合延展成專題、迷你書、直播周、合集頁面，在 InfoQ 媒體矩陣陸續放出，歡迎大家持續關注。

特此感謝郭振宇、江大勇、劉愷、馬濤、任革林、張磊、張家駒（按姓名首字母排序）對本文的貢獻，他們的真知灼見，是本文能與大家見面的關鍵。

在整個軟件生態中，操作系統起到重要的承上啟下作用。經過數十年的持續迭代和演進，操作系統整體發展穩健。從技術角度來看，雖然近幾年并未涌現突破性成果，但不少受訪專家對 InfoQ 表示，巨變正在醞釀中。當前，全球數字經濟進一步發展，企業數字化轉型持續深入，以及摩爾定律的失效，都為軟硬件帶來新的挑戰，而這也是操作系統變革的重要驅動力。

回顧操作系統的 2022 年，可以發現，有些改變正在悄然發生。隨著“量變”的積累，操作系統必將迎來“質變”的飛躍。

2022 年，值得關注的大事件

2022 年，全球操作系統市場格局穩定。看國外主流操作系統，桌面操作系統方面并未帶來太多驚喜。與去年重磅發布的 Windows 11、Windows 365 相比，Windows 今年僅帶來了一些小范圍的更新。

移動操作系統方面，Android 13 與 iOS 16 相繼登場，但也都屬于常規升級。2 月 11 日，谷歌發布了首個 Android 13 開發者預覽版，8 月 16 日，谷歌向 Pixel 機型推送了 Android 13 正式版更新，并正式開源；6 月 7 日，蘋果正式發布 iOS 16，并推送了首個開發者預覽版，9 月 13 日，蘋果正式推送 iOS 16 系統更新。

服務器操作系統方面，發展穩健。5 月，紅帽正式發布 RHEL 9，其基于上游內核版本 5.14，并源自 CentOS Stream；10 月，SUSE 推出業界首個自適應 Linux 平臺原型（Adaptable Linux Platform，簡稱 ALP），旨在讓用戶專注于工作負載，從硬件和應用層抽離出來。

看國內操作系統，2022 年迎來了多個版本升級。3 月，OpenHarmony 3.1 正式發布；4 月，歐拉首個數字基礎設施全場景長周期版本 openEuler 22.03 LTS 正式發布；7 月，華為正式發布 HarmonyOS 3 以及搭載 HarmonyOS 3 的多款新產品；8 月，OpenCloudOS 開源操作系統社區正式發布首個 Linux 源社區（L1）內核版本 OCKS 2207，這也是 OpenCloudOS 源社區項目的核心組件；11 月，龍蜥社區正式發布面向云時代打造的下一代操作系統 Anolis OS 23 公測版……

2022 年，國產操作系統市場增速顯著。根據億歐智庫測算，國產操作系統通用市場增速將超過 20%，在 2024 年將達到 34.1 億元的規模。服務器操作系統方面，數據顯示，2022 年上半年，中國服務器操作系統新增裝機量是 195 萬套，全年預計超過 400 萬，過去兩年，這個數字是 322 萬和 350 萬。這說明在產業數字化的背景下，操作系統依然是個巨大的增量市場。

總體而言，2022 年，國產操作系統在技術、社區和商業化方面均有快速發展：技術方面，更多企業及研究機構投入到自研系統項目中，原創組件和技術如雨后春筍般涌現；社區方面，頭部社區蓬勃發展，新的社區不斷出現；商業化方面，OSV 都有較為明顯的業績增長。

另一個顯著變化是，中國開源力量迅速崛起，國內開發者正越來越深入地參與到開源操作系統的建設中。在一份對 Linux 內核提交數量的統計中，來自中國的開發者占比不斷提高，有統計的來自中國的 patch 數，連續 7 年超過美國成為第一。

操作系統作為底層基礎軟件，其安全性至關重要，操作系統的安全也是網絡系統信息安全的基礎。2022 年，全球范圍內都進一步重視開源軟件供應鏈問題，可以說，開源安全在今年邁出了一大步。

2022 年 1 月 13 日，美國白宮召集了政府和 Apache 軟件基金會、Linux 基金會、開源安全基金會、GitHub、微軟、谷歌、甲骨文、紅帽等企業或組織共同談論開源軟件安全問題。5 月 12 日，Linux 基金會和開源安全基金會提出了一項為期兩年的近 1.5 億美元的投資計劃，并提出十個開源安全目標：安全教育、風險評估、數字簽名、內存安全、事件響應、更好的掃描、代碼審計、數據共享、軟件物料清單（SBOM）以及改進的供應鏈。

國內方面，10 月 24 日，開放原子開源基金會聯合 27 家單位共同發起開源安全委員會，開源安全委員會致力于制定開源項目的安全流程和規范、提供開源開發的安全工具和平臺、發起開源安全依賴的關鍵項目、推動開源安全的國際合作與交流。

如何評價國產操作系統的 2022？

對于國產操作系統在 2022 年的整體發展，受訪專家均給出了積極評價，關鍵詞包括機遇、加速、合力等。

操作系統作為信息技術的核心底座，具有復雜度高、投入大、生態建設難、成功率低等特點。經過二十余年的探索與實踐，中國有能力在技術上實現一個大型的操作系統。同時，近幾年國內操作系統市場快速增長，人才儲備量提升，政策投入力度巨大，操作系統產業正迎來新機遇。在這一背景下，國產操作系統的發展也駛入快車道，從無到有，從可用到好用，國內開發者用短時間迅速完成這一轉變。此外，與其他軟件不同，操作系統是一個強生態的產品，這也需要操作系統廠商與硬件廠商、高校、互聯網等軟件廠商等各個鏈條通力合作，共同促進操作系統生態建設。

對于服務器操作系統，則可以用“格局盡顯，穩中有進”來形容這一年。

2022 年，主流云廠商、服務器廠商、芯片廠商以及傳統操作系統廠商都加大了對操作系統研發和操作系統社區的投入。隨著中國在操作系統領域研發力度的持續增加，國產開源操作系統社區和商業化操作系統的產品性能都已經大幅提升，生態建設也初具規模，開始具備規模化推廣能力。

“當前國產操作系統正在逐漸走向成熟好用階段。未來 5-10 年，可能是國產操作系統的黃金時代。”受訪專家表示。

重點趨勢與變化解讀

2022 年，Linux 內核最大的一個變化是新增了對 Rust 語言的支持。此外，近兩年涌現出的新技術在 2022 年繼續帶來新的變化，如 eBPF 技術、RISC-V 架構。

Rust for Linux

Rust 憑借其內存安全特性，近年來受到越來越多開發者的支持，并連續 7 年被 Stack Overflow 開發者調查評為“最受歡迎的編程語言”。2022 年的調查結果顯示，有 87% 的開發者表示想要繼續使用 Rust。

而 Linux 內核社區長期以來都是以性能、穩定性、安全作為發展的基本要求，這與 Rust 在安全方面的特性非常契合。因此，早在幾年前就有開發者呼吁在 Linux 內核中增加 Rust 語言的支持。

在 2022 年 9 月舉行的 Linux Plumbers Conference 上，有一場關于 Rust 是否會出現在 Linux 中的小型會議，會議討論了將 Rust 作為一門系統編程語言集成到 Linux 內核主線的工作。彼時，Linux 的創建者 Linus Torvalds 在接受媒體采訪時表示，“如果不出意外，Rust 將會出現在 Linux 6.1 版本中”。12 月 11 日，Linus Torvalds 發布了最新的 Linux 6.1 內核穩定版，正式引入對 Rust 的支持。

Rust for Linux 帶來的收益明顯，安全性上的收益尤為突出。

在安全性上，Window 的一份數據可以作為參考。此前，一位微軟工程師曾透露，微軟產品每年通過安全更新解決的所有漏洞中，大約 70% 是內存安全問題。因為 Windows 主要是用 C/C++ 這兩種“內存不安全”的編程語言編寫的。

Linux 同樣如此。隨著 Linux 內核代碼量愈發龐大，貢獻者數量迅速增長，系統安全性問題也變得越來越突出。而 Rust 設計初衷就是為了解決內存安全問題，在功能保持不變的情況下，用 Rust 語言進行重寫相當于將安全性提升三倍左右。此外，Linux 內核對代碼執行效率要求較高，Rust 的執行效率和 C/C++ 近乎一致，這也是其能成為底層系統編程語言的原因之一。

當前，Rust for Linux 還處于早期階段。長期以來，Linux 內核主線代碼基本都由 C/C++ 語言編寫，接受 Rust 需要社區補充和完善大量的周邊工作。

同時，對于內核維護者來說，Rust 進入 Linux 內核也會帶來一些問題。

首先，沒有銀彈。雖然 Rust 語言在設計上更多地考慮了內存安全、線程安全等，但代價是比較陡峭的學習曲線，以及使用者在實現某些功能時的便利性。此外，內核是貼近硬件、最底層的程序，某些在用戶態司空見慣的語言特性，比如異常的處理方式，在內核里是不一樣的。對于 Rust 而言，如何在內核里更好地工作，還有很大的探索空間。

其次，計算機語言和自然語言一樣，都能反映出文化。C/C++ 語言反映出來的文化和 Rust 不同，對于那些已經非常熟悉并深度認同 C/C++ 語言文化的資深 Linux 內核維護者來說，接受 Rust 的難度較高。

對于 Rust for Linux 的未來發展，多數專家都給出了積極評價：“從長遠看，會有越來越多新的代碼用 Rust 來實現。”

eBPF 時代來臨

eBPF 的全稱是“擴展型伯克利封包過濾器（Extended Berkeley Packet Filter）”，最早是從 BPF (Berkeley Packet Filter) 技術擴展而來，是一種無需更改 Linux 內核代碼，便能讓程序在內核中運行的技術。

2014 年，eBPF 首次出現在 Linux 內核中。經過社區不斷迭代，目前，eBPF 技術已經非常成熟，技術應用呈現井噴現象。雖然在設計之初 eBPF 僅為 Linux 內核服務，但近年來已經誕生了一批基于 eBPF 的項目。2021 年 5 月，微軟啟動了新的開源項目 eBPF for Windows，該項目旨在讓開發者在現有 Windows 版本之上使用熟悉的 eBPF 工具鏈和應用編程接口（API）。為了更好地推動 eBPF 的發展，2021 年 8 月 12 日，Linux 基金會旗下的非營利性組織 eBPF 基金會正式成立。

2022 年，eBPF 熱度不減，仍是當下最火的技術之一。eBPF 技術帶來的收益明顯，一方面，包括 Linux、Windows 在內的主流操作系統內核是宏內核，可拓展性較差，而 eBPF 技術能夠以非侵入式的方式對內核進行擴展；另一方面，eBPF 提供了比較好的安全性、擴展性和兼容性。

不少受訪專家對 InfoQ 表示，eBPF 的發展前景廣闊，屬于 eBPF 的時代已經來臨。

“eBPF 技術的發展已經超出了我的預期。操作系統內核在沒有應用 eBPF 技術以前，整個內核是靜態的，編寫內核時實現了什么功能，運行時也只有這些功能，最多可以做一些參數的調整，但無法帶來更復雜的功能變化。應用 eBPF 技術以后，可以在 Linux 內核中運行沙盒程序，編譯成相關字節碼加載到內核中，無需更改內核源代碼或加載內核模塊。”有受訪專家表示，eBPF 技術為操作系統內核提供了一個新的可能性，為內核帶來根本性的改變。

對于 eBPF 的未來，eBPF summit 2022 《The future of eBPF in the Linux Kernel》給出了幾個演進方向：

• 更完備的編程能力：當前 eBPF 的編程能力存在一些局限性（比如不支持變量邊界的循環，指令數量受限等），演進目標是提供圖靈完備的編程能力；

• 更強的安全性：支持類型安全，增強運行時 Verifier，演進目標是提供媲美 Rust 的安全編程能力；

• 更廣泛的移植能力：增強 CO-RE，加強 Helper 接口可移植能力，實現跨體系、平臺的移植能力；

• 更強的可編程能力：支持訪問 / 修改內核任意參數、返回值，實現更強的內核編程能力。

擁抱 RISC-V

近幾年，RISC-V 以其開放的指令集架構受到越來越多操作系統廠商和開發者的青睞，不少操作系統開始擁抱 RISC-V，并成為一種新興趨勢。Semico Research 預測，到 2025 年，RISC-V 市場規模將超 10 億美元。

國外包括英特爾、蘋果、Tenstorrent、瑞薩電子等多個廠商都在積極布局 RISC-V。2022 年 2 月，英特爾宣布加入 RISC-V International 基金會，正式成為該基金會第 19 個高級會員，并設立了 10 億美元的 IFS 基金，用于幫助初創和成熟企業進行代工生態的創新，其中很大一部分用于 RISC-V；9 月，半導體產業分析機構 SemiAnalysis 稱，蘋果正在將其嵌入式內核將全面轉移到 RISC-V 架構；同月，任職于 Tenstorrent 負責 RISC-V 架構的傳奇芯片設計師 Jim Keller 喊出了“未來是屬于 RISC-V 的”口號。

在 2022 RISC-V 國際峰會上，RISC-V 基金會首席執行官 Calista Redmond 表示，“我們 2022 年的愿景是讓 RISC-V 無處不在，隨著 RISC-V 在汽車、航空航天、數據中心以及消費設備等各個領域的采用和開發，這一愿景已經真正實現”。

目前，RISC-V 國際基金會在 70 個國家 / 地區擁有超過 3180 名會員，覆蓋芯片廠商、芯片設計服務公司、軟件提供商等軟硬件公司，以及大學、科研機構和投資機構等。市場上有超過 100 億個 RISC-V 核心，全球有數萬名工程師致力于 RISC-V 計劃。

國內方面，自 2018 年成立中國 RISC-V 產業聯盟以來，四年間已有 150 多家會員單位。包括華為海思、阿里平頭哥、紫光展銳、兆易創新在內的多家芯片廠商基于 RISC-V 架構開發產品，越來越多的操作系統廠商和社區開始擁抱 RISC-V。2020 年 4 月，中科院軟件所牽頭成立了 openEuler 社區 RISC-V SIG 組。

2022 年 8 月，阿里平頭哥發布首個高性能 RISC-V 芯片平臺“無劍 600”及 SoC 原型“曳影 1520”；同月，阿里云、中科院軟件所 PLCT 實驗室、平頭哥等在龍蜥社區成立 RISC-V 架構聯合小組，全面兼容并促進 RISC-V 生態發展；同月，OpenCloudOS 社區推出 OCKS 2207.2 內核版本，增加對 RISC-V 64 架構的支持；11 月，deepin 社區宣布支持曳影 1520，deepin V23 已經啟動與曳影 1520 平臺的適配；12 月，中科院軟件所基于 openEuler 打造的傲來操作系統宣布進入 2.0 階段，最新發布的“傲來 2.0-RV”聚焦 RISC-V 指令集，提供模擬器、硬件板卡等多種運行環境，其中硬件板卡支持中科院香山、果殼系列，支持哪吒 D1 開發板、賽昉 VisionFive 單板機、SiFive 公司 Unmatched 系列，同時也集成了澎峰科技的并行計算庫。移動操作系統方面，2022 年，OpenHarmony 新增了對 3 款 RISC-V 芯片的支持，包括 TLSR9518、HPM6750IVM1 以及 BK7235。

從生態繁榮程度上來看，RISC-V 生態正處于增長關鍵期。當前，RISC-V 的生態建設有很多基礎性工作需要做，比如硬件需要更加成熟和規范，軟件（主要是在內核層面）需要與硬件配合得更好，以及功能更加完善，這些都需要內核開發者們合作完成。“我們的經驗就是 Upstream First，即任何工作都首先貢獻到上游社區，與所有的生態合作伙伴一起，完善這個生態。”受訪專家總結道。

展望操作系統的 2023

值得關注的技術趨勢 / 方向

2023 年，操作系統領域值得關注的技術趨勢 / 方向除了 Rust for Linux、eBPF、RISC-V 的發展，還有云原生、異構計算、安全以及 AI 等。

云原生

操作系統是連接應用和硬件的橋梁，它的發展和 IT 基礎設施密切相關。當前，隨著云的不斷普及以及云原生的不斷演化，云會逐漸成為企業 IT 形態的主流，企業數字基礎設施將基于云來重建，并迎來跨越式發展。

與此同時，全面基于云、并面向云做設計研發的操作系統將成為主流。目前，國內外各大操作系統廠商和云廠商都在積極為這一跨越式發展做準備。2022 年，操作系統 + 云協同趨勢越來越明顯。微軟借助其基于云計算的操作系統 Azure，不斷增加公共云的市場份額；紅帽除了企業 Linux（RHEL），也在云平臺 OpenShift 上投入重兵；SUSE 也發布了專為邊緣環境中的容器化工作負載量身打造的輕量級操作系統 SLE Micro 5.2。

有受訪專家預判，“未來 IT 基礎設施屬于云，而未來的操作系統也屬于云上操作系統”。

異構計算

異構計算是近年來計算機領域出現的熱門方向之一，主要是指使用不同類型指令集和體系架構的計算單元組成系統的計算方式。與傳統的通用計算芯片相比，異構架構具有高性能、低功耗等顯著優點。

2021 年，以 DPU 以及各種各樣 XPU 為代表的異構計算異軍突起，英偉達、英特爾先后發布了 DPU、IPU。2022 年，英特爾披露了 XPU 概念的下一步規劃——新架構 Falcon Shores，它能將 x86 CPU 和 Xe GPU 硬件合并到同一顆芯片中。據路線圖所示，Falcon Shores 計劃于 2024 年完成。2022 年，全球首臺原生 RISC-V 筆記本電腦 ROMA 正式發布，并首次運行無劍 600 高性能異構芯片曳影 1520。

有受訪專家表示：“在 2023 年，可能會涌現出更多的異構計算設備，操作系統要想更好地支持這些計算設備，需要解決很多技術難題，比如如何在不同的平臺上運行軟件。”

安全

隨著操作系統代碼數量逐漸增加，以及支持的硬件日益廣泛，安全性問題不容忽視。一方面，操作系統向下支持硬件，硬件上的某些安全缺陷可能需要在軟件層面進行修復；另一方面，操作系統本身具有海量的代碼，一些新特性或新的執行機制出現，也會給安全帶來一些新的挑戰。

此外，開源安全也是 2023 年值得關注的方向之一（編者注：后續我們也將發布針對開源安全的盤點與展望文章，敬請期待）。隨著越來越多的開源軟件在千行百業中得到廣泛應用，安全問題日益凸顯，供應鏈安全攻擊和容器安全威脅問題日益嚴峻。如何構建安全可信的操作系統，是每個參與者需要長期思考的問題。

AI

近幾年，AI 技術在操作系統領域誕生了諸多應用。比如，openEuler 社區曾發布一款名為 A-Tune 的操作系統性能調優引擎，能夠利用 AI 技術，對運行在操作系統上的業務建立精準模型，動態感知業務特征并推理出具體應用，根據業務負載情況動態調節并給出最佳的參數配置組合，從而使業務處于最佳運行狀態。

除了調優工具，預計在 2023 年，操作系統領域結合 AI 技術還會帶來更多驚喜，比如人機交互。

每一次人機交互方式的變化都會導致整個產業的跨越式發展或顛覆式發展。相應地，操作系統也需要做出改變，否則無法支撐新形態下的應用程序。在 2023 年，一旦 AR（增強現實）、VR（虛擬現實）、MR（混合現實）技術取得長足發展，那么，操作系統必然也會迎來跨越式的發展。

如何做好操作系統生態建設？

生態是操作系統發展的核心，也是其能否成功的關鍵。與國外主流操作系統相比，國產操作系統由于起步較晚，在生態建設方面仍面臨一定的挑戰。

隨著開源發展理念逐漸成熟，越來越多的廠商開始發起成立操作系統開源社區，進一步加快操作系統生態建設。從 2019 年開始，國內先后成立了 openEuler、OpenAnolis、OpenCloudOS 等社區。2022 年，統信、麒麟分別成了桌面操作系統根社區深度（deepin）社區、openKylin 社區。

“現在是操作系統社區的春秋戰國時代”，受訪專家表示，隨著操作系統賽道持續火熱，越來越多的企業參與其中，建設自己的開源社區。在社區發展的早期階段，一定會遇到各種各樣的問題，但如果產品優秀，圍繞這個產品可以吸引足夠多的企業 / 開發者參與進來，并具備一定的創新能力，始終保持開放和中立的態度，經過時間的演化，最終會向成熟社區邁進。“做開源社區應該多做實事、少務虛”，受訪專家總結道。

那么，2023 年，如何才能更好地打造操作系統開源社區？

首先，有情有利，方能長久。社區需要進一步鼓勵合作伙伴在社區探索出更多的合作模式，聚焦在產品和商業合作本身，真正牽引企業在社區落地。開源不是公益，找準自身商業價值點才能有可持續發展，基于此，操作系統生態才能在開源社區的沃土上成氣候。

其次，生態是圈，雙向奔赴。操作系統是一項門檻比較高的技術，專業人才、技術儲備、研發資源都比較有限。圍繞客戶業務場景，操作系統產業生態圈上的操作系統、芯片、整機、數據庫、中間件、以及應用軟件廠商需要互幫互助，雙向奔赴，讓有限資源充分流通，最終拉高國內操作系統產業天花板。

最后，放棄小我，成就大我。當前國內操作系統開源社區的局面需要百花齊放，要開展競爭、建立一個完全商業的競爭環境，大家可以在一個小生態里各自產生創新，但最終還是要匯聚在一處。如果沒有一個統一的生態、社區或是標準去做，可能就會出現“七國八制”的現象，不僅浪費資源，還影響效率。

寫在最后

有研究機構預測，到 2024 年，國產操作系統有 7 倍的增長空間，到達百億級的市場規模。可以說，這是國產操作系統最好的時代，機遇遠遠大于挑戰。

對于操作系統領域的開發者而言，除了要持續提升自身的研發能力，還要具備創新能力與安全意識，始終對技術保持好奇心，并積極擁抱開源。

采訪嘉賓介紹（按姓名首字母排序）

郭振宇，OpenCloudOS 社區 TOC 主席；

江大勇，openEuler 委員會主席；

劉愷，SUSE Euler 負責人；

馬濤，龍蜥社區理事長；

任革林，OpenHarmony 項目管理委員會首席架構專家；

張磊，統信軟件高級副總經理、CTO；

張家駒，紅帽首席架構師。

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總結

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