2023年国产服务器操作系统发展报告.pdf
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1、1国产服务器操作系统发展报告(2023 年)ODCC-2023-01009编号 ODCC-2023-01009国产服务器操作系统发展报告(2023 年)开放数据中心委员会2023-11 发布II国产服务器操作系统发展报告(2023 年)ODCC-2023-01009编写组编写组项目经理:项目经理:吴美希中国信息通信研究院工作组长:工作组长:王峰中国电信股份有限公司研究院贡献专家:贡献专家:郭亮中国信息通信研究院贾明艳中国信息通信研究院邢碧枞中国信息通信研究院常金凤中国信息通信研究院阮迪中国信息通信研究院温小振中国信息通信研究院III国产服务器操作系统发展报告(2023 年)ODCC-2023-
2、01009前前 言言全球产业数字化转型加速以及不同应用场景所需的不同算力类型带来对于算力和服务器操作系统的差异化需求逐渐强烈,全球服务器操作系统行业发展正在进入多样性时代。服务器操作系统是一种设计用于数据中心内服务器计算机上安装和使用的操作系统。它是针对企业级 IT 关键业务,适应虚拟化、云计算、大数据、人工智能、工业互联网时代对主机系统可靠性、安全性、高性能、扩展性和实时性的需求,可支撑构建大型数据中心服务器高可用集群、负载均衡集群、分布式集群文件系统、虚拟化应用和容器云平台等场景,可部署在物理服务器和虚拟化环境、公共云、专有云和混合云环境,承担管理、配置、稳定、安全等功能的操作系统。操作系
3、统是信息技术产业之“魂”,在整体技术架构中处于“定海神针”的重要位置,属于最为核心的基础软件之一,在科技自立自强和推动信息产业发展中具有关键作用,是亟需提升突破的关键技术之一。在计算产业向云计算快速发展的时代背景下,服务器操作系统需要与云计算进行深度融合,促进以云计算为中心的产业竞争力。随着云的不断普及以及云原生的不断演化,云逐渐成为企业 IT 形态的主流,企业数字基础设施将基于云来重建,服务器操作系统的发展也将迈入新纪元。服务器操作系统作为上承应用软件,下接硬件基础设施的关键组件,对于信息产业发展的重要性不言而喻。随着智能终端不断涌现、服务器应用多样化、并发请求和负载量增加、云原生的微服务I
4、V国产服务器操作系统发展报告(2023 年)ODCC-2023-01009架构、容器化部署等的发展,传统服务器操作系统面临新的挑战。在此背景下,开放数据中心委员会(ODCC)编制了国产服务器操作系统发展报告(2023 年),详细梳理了国产服务器操作系统产业现状、发展趋势及技术难点,并进一步提出发展建议和展望,从而促进国产服务器操作系统的创新发展和应用。由于时间仓促,水平所限,错误和不足之处在所难免,欢迎各位读者批评指正。如有意见或建议请联系编写组。V国产服务器操作系统发展报告(2023 年)ODCC-2023-01009目目 录录版权声明.I编写组.II前 言.III一、服务器操作系统发展概况
5、.1(一)全球服务器操作系统行业洞察与发展分析.11 多样化算力需求推动服务器操作系统行业进入 2.0时代.12 全球服务器操作系统主流玩家及市场分析.23 服务器操作系统行业技术难点.34 云与 AI助力服务器操作系统迈向新纪元.5(二)国产服务器操作系统行业发展现状与分析.71 政策引领,推动国产服务器操作系统自主演进.72 市场边界扩张,服务器操作系统面向云时代进化.93 海外厂商优势明显,国产操作系统的选择比例逐年提升.114 头部效应显著,生态良性循环的打造成为关键.13二、国产服务器操作系统产业分析.14(一)国产服务器操作系统现状.141 CentOS 停服为本土服务器操作系统厂
6、商带来的挑战与机遇.142 国产服务器操作系统产业现状.153 国产化替代迁移进行时.164 行业客户需求分析与适配.19(二)国产服务器操作系统发展待完善方向.21VI国产服务器操作系统发展报告(2023 年)ODCC-2023-010091 服务器操作系统生态碎片化.212 核心技术存在依赖国外的问题.223 人才培养与底层生态建设不适配.234 服务器操作系统与新兴技术融合欠缺.23(三)国产服务器操作系统发展趋势.241 IT 企业积极拥抱开源软件.242 中国开源操作系统根社区诞生.243 主动拥抱云计算与人工智能.264 商业化合作优势互补.265 国产化替代逐步实现.27三、国产
7、服务器操作系统开源社区运作与商业模式分析.29(一)开源生态对服务器操作系统发展至关重要.291 开源社区助益国产替代的技术突破和生态完善.292 开源社区助力产学研一体化进程加速.303 国内开源社区典型案例分析.31(二)助力关键行业商业化案例加速落地.361 国产典型开源社区与厂商协作模式探究.362 开源策略与商业化适配分析.383 龙蜥商业化适配典型案例分析.41四、国产服务器操作系统发展建议和展望.44(一)发展建议.441 开源生态需要政策支持和多路线发展.442 技术适配需要以用户需求为基础创新研发.443 国产化全栈路线需要在实践中不断革新.45VII国产服务器操作系统发展报
8、告(2023 年)ODCC-2023-010094 人才培养需要产学研多路线进行.455 国内市场拓宽、技术突破、行业落地需要联合创新.46(二)未来展望.461 开源服务器操作系统与产业数字化.462 开源服务器操作系统与云计算.473 开源服务器操作系统与人工智能.48致 谢.501国产服务器操作系统发展报告(2023 年)ODCC-2023-01009国产服务器操作系统发展报告(国产服务器操作系统发展报告(2023 年年)一、一、服务器操作系统发展概况服务器操作系统发展概况(一)(一)全球服务器操作系统行业洞察与发展分析全球服务器操作系统行业洞察与发展分析1多样化算力需求推动服务器操作系
9、统行业进入多样化算力需求推动服务器操作系统行业进入 2.0 时代时代算力需求呈现爆发式增长且更加多样化趋势,多样性算力给基算力需求呈现爆发式增长且更加多样化趋势,多样性算力给基础软件产业带来变化与挑战。础软件产业带来变化与挑战。截至到 2022 年底,全球算力总规模达到 650EFLOPS,其中,通用算力规模为 498EFLOPS,智能算力规模为 142EFLOPS,超算算力规模为 10EFLOPS。通用算力具有在广泛范围内进行各种计算任务的能力,智能算力保障和助推人工智能发展,超算算力支撑科学计算研究。随着越来越多的新技术兴起,多样性算力逐渐成为行业新需求。服务器操作系统作为上承应用软件,下
10、接硬件基础设施的关键组件,对于算力的重要性如同网络协议之于互联网时代。全球产业数字化转型加速以及不同应用场景所需的不同算力类型带来对于算力和服务器操作系统的差异化需求逐渐强烈,全球化服务器操作系统行业发展正在进入 2.0时代。2国产服务器操作系统发展报告(2023 年)ODCC-2023-01009(数据来源:中国信通院)图 1 2022全球算力规模情况(单位:EFLOPS)12全球服务器操作系统主流玩家及市场分析全球服务器操作系统主流玩家及市场分析目前全球服务器操作系统主流玩家的代表有 Windows、Unix、Linux,主要特点及主流 OS 如表 1。Linux 服务器操作系统天然支持云
11、计算、虚拟化和容器化等技术,又因为其源代码开放,用户可免费得到多种应用程序,因此,在服务器领域得到了广泛应用,在安全性和稳定性方面得到了用户充分的肯定。Linux 服务器操作系统在全球市场上极具竞争优势,2022 年全球服务器操作系统市场份额占比中,Linux 占据全球 80.8%的市场份额,Windows 占据 19.1%,剩余以 Unix 为代表的操作系统仅占 0.1%的份额。1部分数据来源:中国算力白皮书(2022 年)3国产服务器操作系统发展报告(2023 年)ODCC-2023-01009表 1 主流操作系统特点对比操作系统操作系统类型类型主要特点主要特点主流的主流的 OSWindo
12、ws界面图形化、硬性支持良好、众多的应用支持WINNT4.0 Server、Win2000/AdvancedServer,WindowsSERVER 2022Unix大型数据、网络的应用,安全、稳定、可管理HP-UX、Oracle Solaris、IBM AIXLinux开源的代码,免费;支持多用户、多进程,多线程多平合;良好界面、丰富网络功能Red Hat、Ubuntu、Debian(资料来源:公开信息整理)(数据来源:IDC,2023)图 2 2022 年全球服务器操作系统市场份额占比情况3服务器操作系统行业技术难点服务器操作系统行业技术难点并发请求和负载量增加,服务器操作系统稳定性下降。
13、并发请求和负载量增加,服务器操作系统稳定性下降。随着云计算的快速发展,服务器操作系统需要具备较强弹性伸缩和负载均4国产服务器操作系统发展报告(2023 年)ODCC-2023-01009衡的能力,以适应动态变化的工作负载需求。同时,服务器操作系统接口稳定性直接影响服务器的可用性,操作系统需要保持对新接口的支持和适应能力。随着新技术的不断出现,不同版本的服务器操作系统之间可能存在接口差异,这对于现有的应用程序和系统集成来说可能带来迁移和兼容性问题。智能终端不断涌现,兼容性成为影响操作系统应用的关键因素。智能终端不断涌现,兼容性成为影响操作系统应用的关键因素。随着智能应用在各行各业逐步普及,服务器
14、操作系统需要能够适配不同的硬件架构和设备,并提供相应的驱动程序支持。多元化的设备和平台有自己的特点和要求,应用程序为满足不同终端用户的需求需要跨平台开发,技术的快速变革也要求操作系统不断更新和升级以适应新的需求和技术,这些都对服务器操作系统的兼容性提出了更高的要求。服务器应用多样化,安全性和隔离性成服务器操作系统不可或服务器应用多样化,安全性和隔离性成服务器操作系统不可或缺的特性。缺的特性。操作系统需要提供可靠的安全和隔离机制,以防止恶意攻击和数据泄露。如在云计算环境下,多个租户共享同一台服务器。服务器操作系统需要提供严格的资源隔离机制,确保不同租户之间的应用程序和数据相互独立,包括增强身份认
15、证、访问控制和加密通信等功能。云原生技术快速发展,云原生的微服务架构、容器化部署等特云原生技术快速发展,云原生的微服务架构、容器化部署等特性对传统服务器操作系统提出新的挑战。性对传统服务器操作系统提出新的挑战。据 Gartner 预测,到 2025年超过 95%的应用将会采用云原生技术,为了适应新技术发展,服5国产服务器操作系统发展报告(2023 年)ODCC-2023-01009务器操作系统需要提供更好的容器支持、更灵活的部署和编排能力。如何优化虚拟化和容器化性能、实现资源隔离和管理,以及简化配置和部署过程,都是需要解决的技术难题。4云与云与 AI 助力服务器操作系统迈向新纪元助力服务器操作
16、系统迈向新纪元云平台不断集成各种形式的网络服务、存储服务、计算服务、人工智能服务、低代码服务、办公服务和业务流程服务等,正在重新定义信息产品的形态和信息服务的提供方式。在云计算的持续推动下,算力服务加速发展,并在架构、功能、模式等方面衍生出全新范式,服务器操作系统需要随着云计算的发展在弹性伸缩、虚拟化支持、容器化支持、强化安全性、自动化管理等方面做出优化,提升云计算环境下服务器操作系统的性能、可用性和管理效率。随着云的不断普及以及云原生的不断演化,云逐渐成为企业 IT 形态的主流,企业数字基础设施将基于云来重建,服务器操作系统的发展也将迈入新纪元。预计在算力等需求刺激下,未来全球云市场规模仍将
17、保持稳定增长,操作系统+云的协同趋势越来越明显。目前国内外大型云平台如亚马逊、微软、谷歌、阿里云、腾讯和华为等都开发了自己的云服务器操作系统。6国产服务器操作系统发展报告(2023 年)ODCC-2023-01009(来源:Gartner,2023 年 4 月)图 3 全球云市场规模及增速(亿美元)AI 可以提高服务器的效率、安全性和性能,推动服务器操作系可以提高服务器的效率、安全性和性能,推动服务器操作系统实现更好的用户体验和业务价值。统实现更好的用户体验和业务价值。随着人工智能成为全球各国新的科技热点,人工智能基础设施建设也成为重要抓手与着力点,未来最主要的操作系统将是基于人工智能深度学习
18、框架的操作系统。英特尔、ARM、飞腾、兆芯、海光、龙芯等国内外领先的芯片厂商正携手布局,共推 AI 的繁荣演进,如英特尔第四代至强可扩展处理器内置众多加速器,可提供优良的 AI 训练和推理性能。基于人工智能的软硬件优化正在帮助人工智能开发者实现其生产力目标,促进人工智能在服务器操作系统更快地得到普及应用并获得商业价值。7国产服务器操作系统发展报告(2023 年)ODCC-2023-01009(二)(二)国产服务器操作系统行业发展现状与分析国产服务器操作系统行业发展现状与分析1政策引领,推动国产服务器操作系统自主演进政策引领,推动国产服务器操作系统自主演进政策加大对科技领域引导扶持,推动国产服务
19、器操作系统产业政策加大对科技领域引导扶持,推动国产服务器操作系统产业创新发展。创新发展。2022 年我国数字经济规模达 50.2 万亿元,总量稳居世界第二,同比名义增长 10.3%,占国内生产总值比重提升至 41.5%,数字经济的飞速发展以及新基建、东数西算等国家宏观举措带来了海量的服务器部署需求。服务器操作系统是“十四五”期间国家重点关注的要求实现自主研发和自主演进的基础软件之一。2020 年 8 月,国务院印发新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若于政策全力支持软件产业的创新发展。2021 年 11月,“十四五”软件和信息技术服务业发展规划提出加快培育云计算、大数据、人工智能等领域
20、具有国际竞争力的软件技术和产品,并强调云计算方面要加速云操作系统迭代升级。2022 年 9 月,国务院国资委全面指导并要求国央企落实信息化系统的国产化改造。科技部、工业和信息化部、国家发展改革委等部委及多地地方政府在支持软件产业发展的政策中明确将操作系统研发及产业化作为重点发展方向。8国产服务器操作系统发展报告(2023 年)ODCC-2023-01009(数据来源:中国信通院)图 4 我国数字经济占 GDP 比重及增速2表 2 信息技术应用创新产业相关政策时间时间政策政策要点要点2022.01.10中国银保监会办公厅关于银行业保险业数字化转型的指导意见坚持关键技术自主可控原则,对业务经营发展
21、有重大影响的关键平台、关键组件以及关键信息基础设施要形成自主研发能力,降低外部依赖、避免单一依赖。加强自主研发技术知识产权保护。2022.01.6“十四五”推进国家政务信息化规划支持构建以安全可靠为核心的应用创新生态,以工程建设促进信息技术创新应用。充分发挥国家数字经济创新试验区等试点示范地区优势,开展政府创新试验试点工作。以政策形式明确党政信创的要求与节奏。2021.12.24“十四五”国家信息化规划到 2025 年数字技术创新体系基本形成,集成电路、基础软件、装备材料、核心元器件等短板取得重大突破,并明确提出政务信息化建设促进网络信息技术自主创新。2021.11.30“十四五”软件和信息技
22、术服务业发展规划聚力攻坚基础软件,完善桌面、服务器、移动终端、车载等操作系统产品适配及配套工具集,推动操作系统与数据库、中间件、办公套件、安全软件及各类应用的集.成、适配、优化。2数据来源:中国数字经济发展研究报告(2023 年)9国产服务器操作系统发展报告(2023 年)ODCC-2023-010092021.03.13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二 O 三五愿景目标纲要“十四五”规划纲要提出,要深入实施制造强国战略,实施产业基础再造工程,加快补齐基础零部件、基础软件、基础材料、基础工艺和产业基础等瓶颈短板实施重大技术装备公关工程,完善激励和风险补偿机制,推动首台(套)
23、装备、首批次材料、首版次软件示范应用。2市场边界扩张,服务器操作系统市场边界扩张,服务器操作系统面向云时代面向云时代进化进化国外先发优势明显,中国服务器操作系统市场潜力巨大。国外先发优势明显,中国服务器操作系统市场潜力巨大。由于国外服务器操作系统发展相对较早,在技术、行业生态、市场培育、商业化合作方面具有领先优势。国内服务器操作系统行业虽起步较晚,但是在政策和国家战略带动下,目前发展速度较快。如今中国数字经济的持续发展拉动了服务器操作系统装机量的持续增长,根据物理服务器出货量核算,2022 年中国服务器操作系统行业装机量达到 401.2 万套,商业版行业装机量达到 189.6 万套。根据 ID
24、C 等机构预测,2024 年全球服务器复合增长率为 23%。中国服务器市场增速更加迅猛,预计拥有 41%的增长,在 2024 年将达到全球服务器总额的 33%,增长速率和市场份额都将位居全球市场前列。然而,随着云时代的发展,服务器操作系统市场的边界不再局限于物理服务器,进一步扩张到了云端。阿里云服务器操作系统(Alibaba CloudLinux)历经十余年发展,于 2014 年完成阿里云数据中心 HostOS 的100%覆盖,在阿里自用操作系统场景实现 CentOS 全面替代,于2022 年底在阿里云 ECS 云服务器 GuestOS 装机量上超越 CentOS,成为云上装机量占比第一的服务
25、器操作系统。Alinux 支撑阿里云达到全球第三、亚太第一的市场规模,并依托云计算产业发展得到广10国产服务器操作系统发展报告(2023 年)ODCC-2023-01009泛应用,在全球范围内累计服务超 30 万用户,产品部署规模累计超200万台物理机和 2200 万台虚拟机。(数据来源:IDC、中国信通院整理)图 5 2017-2025中国 X86 服务器出货量趋势预测图拥有自主演进的服务器操作系统体系有利于拥有自主演进的服务器操作系统体系有利于自主创新和技术进自主创新和技术进步,促进本土软件产业发展。步,促进本土软件产业发展。在现代经济中,信息技术已成为推动产业升级和转型的关键因素,操作系
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