軟件國產(chǎn)化:關(guān)注基礎(chǔ)軟件&工業(yè)軟件
2021年計(jì)算機(jī)軟件板塊收入增速回升(同比變動(dòng)9.8pct)、新勢(shì)力廠商層出不窮,產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展。政策端來看,國產(chǎn)化扶植政策陸續(xù)出臺(tái),信創(chuàng)采購有望推動(dòng)軟件行業(yè)快速發(fā)展。我們認(rèn)為,國產(chǎn)化替代涉及從底層硬件到應(yīng)用軟件的多個(gè)層次,正在從黨政試點(diǎn)進(jìn)一步推廣。具體來看,硬件層面包括主機(jī)及外部設(shè)備,軟件層面包括基礎(chǔ)軟件及應(yīng)用軟件,具體包括操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、中間件、辦公軟件等。目前,國產(chǎn)化節(jié)奏正處于從“可用”向“好用”的進(jìn)化階段,終極形態(tài)或?yàn)榘浻捕鄠€(gè)層次的生態(tài)系統(tǒng),應(yīng)用領(lǐng)域也從信創(chuàng)始于黨政及特殊領(lǐng)域,逐步向其他行業(yè)拓展。
操作系統(tǒng):國產(chǎn)化生態(tài)建設(shè)可期
操作系統(tǒng)是計(jì)算系統(tǒng)的核心底層基礎(chǔ)軟件,負(fù)責(zé)控制、管理、調(diào)度整個(gè)計(jì)算系統(tǒng)的硬件資源和軟件資源。據(jù)億歐智庫預(yù)計(jì),2021-2023年國產(chǎn)操作系統(tǒng)市場(chǎng)規(guī)模增速分別為29.98%、29.98%、30.01%。劃分技術(shù)路線來看,按照數(shù)據(jù)處理的實(shí)時(shí)性可以主要分為實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和分時(shí)操作系統(tǒng)。目前國產(chǎn)操作系統(tǒng)相比國外仍然存在差距,主要體現(xiàn)在硬件適配、內(nèi)核理解以及基礎(chǔ)外圍軟件建設(shè)三個(gè)維度。我們認(rèn)為,國產(chǎn)操作系統(tǒng)追趕的關(guān)鍵在于操作系統(tǒng)、用戶、配套軟硬件開發(fā)商共同推進(jìn),共同建設(shè)國產(chǎn)化生態(tài)。
數(shù)據(jù)庫:分布式數(shù)據(jù)庫或成市場(chǎng)新增量
隨著計(jì)算架構(gòu)遷移、計(jì)算載體演進(jìn)以及計(jì)算環(huán)境變化,數(shù)據(jù)規(guī)模大幅增加,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫在高并發(fā)、分析等方面存在一定的劣勢(shì),應(yīng)運(yùn)而生的分布式數(shù)據(jù)庫能夠較好地滿足大數(shù)據(jù)分析的需求,或形成數(shù)據(jù)庫市場(chǎng)新的增量。我們預(yù)計(jì)2023年國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)257.2億元,同比增長(zhǎng)30.01%。目前國內(nèi)數(shù)據(jù)庫市場(chǎng)呈現(xiàn)新興與傳統(tǒng)廠商并存態(tài)勢(shì),主要細(xì)分技術(shù)路線包括關(guān)系型、非關(guān)系型、集中式、分布式等等。國產(chǎn)廠商在細(xì)分領(lǐng)域內(nèi)各具優(yōu)勢(shì),國產(chǎn)化替代可期。
工業(yè)軟件:長(zhǎng)期看好工業(yè)軟件國產(chǎn)替代機(jī)遇
2011年以來我國工業(yè)增加值穩(wěn)居世界第一,工業(yè)軟件市場(chǎng)需求潛力龐大。據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院預(yù)計(jì),2021-2026年國內(nèi)工業(yè)軟件市場(chǎng)規(guī)模CAGR將達(dá)13.4%,有望保持較快增長(zhǎng)。工業(yè)軟件核心賽道包括研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)控制等環(huán)節(jié)。研發(fā)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)主要包括CAD、CAE、EDA等;生產(chǎn)控制環(huán)節(jié)主要包括MES、DCS、PLC等。我們認(rèn)為,中國工業(yè)軟件行業(yè)發(fā)展的核心驅(qū)動(dòng)因素來自于外部刺激下內(nèi)生需求的釋放?;诖?,我們長(zhǎng)期看好國產(chǎn)工業(yè)軟件發(fā)展,關(guān)注有行業(yè)整合能力和產(chǎn)業(yè)鏈輻射能力的龍頭公司。
國產(chǎn)軟件:信創(chuàng)政策推動(dòng)下,國產(chǎn)替代可期
2021年計(jì)算機(jī)軟件板塊收入增速回升。我們對(duì)180家計(jì)算機(jī)軟件板塊上市公司進(jìn)行了統(tǒng)計(jì),2021年軟件板塊總營收3793億元,同比增長(zhǎng)13.7%,同比增速出現(xiàn)回升。主要原因:2020年疫情爆發(fā)基數(shù)較低;2021年疫情逐步控制,收入有所恢復(fù)。22Q1軟件板塊總營收686億元,同比增長(zhǎng)9.2%,增速較去年同期有所下滑,主要與今年一季度疫情反復(fù)有關(guān)。
疫情好轉(zhuǎn)有望帶動(dòng)板塊估值修復(fù)。絕對(duì)估值方面,2021年初至今計(jì)算機(jī)行業(yè)估值整體呈現(xiàn)下降趨勢(shì),PE(TTM)估值下從190倍左右下降至75倍左右,PS(TTM)估值下降近一倍;相對(duì)估值方面,計(jì)算機(jī)指數(shù)相對(duì)滬深300指數(shù)的PE比值下降明顯,2021年以來歷史最高點(diǎn)超過12倍,目前下降至5倍左右;PS比值略有波動(dòng),基本在1.5-2倍之間浮動(dòng)。但自今年5月以來,行業(yè)估值下滑已趨緩,未來隨著疫情好轉(zhuǎn),計(jì)算機(jī)板塊業(yè)績(jī)預(yù)計(jì)有望回暖,估值有望修復(fù)。
企業(yè)端來看,過去一年國產(chǎn)軟件新勢(shì)力層出不窮。隨著智能制造與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的推進(jìn),我國制造業(yè)信息化需求不斷上升,軟件賽道國產(chǎn)玩家持續(xù)增多。2021年6月至今,計(jì)算機(jī)軟件板塊新上市公司共21家,主營業(yè)務(wù)范圍涵蓋建筑信息化、醫(yī)療信息化、能源信息化等多個(gè)下游細(xì)分領(lǐng)域,覆蓋研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、終端銷售等產(chǎn)業(yè)全流程。
政策端來看,信創(chuàng)采購等扶植政策出臺(tái)有望推動(dòng)軟件行業(yè)發(fā)展。2021年11月,工信部相繼發(fā)布工業(yè)綠色、軟件和信息技術(shù)服務(wù)業(yè)、信息化和工業(yè)化融合、大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)等“十四五”發(fā)展規(guī)劃,鼓勵(lì)軟件及相關(guān)行業(yè)發(fā)展的同時(shí),也對(duì)綠色發(fā)展、產(chǎn)品迭代及技術(shù)創(chuàng)新方面提出了新的要求。12月,第八屆全國人大常委通過《中華人民共和國科學(xué)技術(shù)進(jìn)步法》,首次對(duì)政府統(tǒng)籌采購科技創(chuàng)新產(chǎn)品進(jìn)行規(guī)定。國家政策的支持與行業(yè)規(guī)范新要求的提出,促進(jìn)軟件行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。2022年,深圳和北京先后出臺(tái)信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)扶持政策,其中深圳市發(fā)改委發(fā)布的《關(guān)于促進(jìn)消費(fèi)持續(xù)恢復(fù)的若干措施》明確指出,新增關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施中信創(chuàng)產(chǎn)品的采購比例,黨政機(jī)關(guān)、國資國企不低于40%。
國產(chǎn)化替代涉及硬件及軟件等層次,從黨政試點(diǎn)進(jìn)一步推廣。國產(chǎn)化替代涉及從底層硬件到應(yīng)用軟件的多個(gè)層次,具體來看,硬件層面包括主機(jī)及外部設(shè)備,具體涉及芯片、服務(wù)器、存儲(chǔ)、固件等領(lǐng)域;軟件層面包括基礎(chǔ)軟件及應(yīng)用軟件,具體包括操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、中間件、辦公軟件等。從推進(jìn)節(jié)奏看,我國的自主創(chuàng)新起始于黨政辦公領(lǐng)域,2018年開始加速啟動(dòng),2019年實(shí)現(xiàn)了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。我們認(rèn)為,自2020年開始,我國始于黨政及特殊領(lǐng)域、進(jìn)一步拓展至央企國企乃至關(guān)鍵行業(yè)的自主創(chuàng)新替代將迎來黃金發(fā)展期。
國產(chǎn)化節(jié)奏正處于從“可用”向“好用”的進(jìn)化階段。經(jīng)過多年的產(chǎn)品研發(fā)積累,國產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件體系目前已經(jīng)處于“可用”狀態(tài),但相比成熟的Wintel體系,國產(chǎn)基礎(chǔ)軟硬件體系在產(chǎn)品性能、軟件生態(tài)、用戶使用體驗(yàn)等,以及未來可預(yù)見的售后、運(yùn)維等還面臨眾多難題,正處于從“可用”向“好用”的進(jìn)化階段。
國產(chǎn)化終極形態(tài)或?yàn)榘浻捕鄠€(gè)層次的生態(tài)系統(tǒng)。從IT架構(gòu)的組成看,底層芯片提供了重要的算力支持,固件則為重要的使用載體,操作系統(tǒng)提供了調(diào)度硬件資源,支撐上層應(yīng)用的作用,應(yīng)用軟件則是數(shù)據(jù)生成、沉淀的重要環(huán)節(jié)。對(duì)于自主創(chuàng)新、安全可控的需求貫穿了各個(gè)環(huán)節(jié)。我們認(rèn)為,國產(chǎn)化的終極形態(tài)將包含CPU、桌面電腦、服務(wù)器等整機(jī)硬件產(chǎn)品和操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、中間件等基礎(chǔ)軟件產(chǎn)品,辦公office、OA、安全軟件等應(yīng)用產(chǎn)品以及在此基礎(chǔ)上的國產(chǎn)軟件集成。
基礎(chǔ)軟件:國產(chǎn)替代市場(chǎng)空間廣闊
基礎(chǔ)軟件產(chǎn)業(yè)鏈上下游產(chǎn)品需要高度適配。基礎(chǔ)軟件上游主要是芯片、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、存儲(chǔ)器、固件/IO設(shè)備以及整機(jī)等基礎(chǔ)硬件廠商,基礎(chǔ)軟件在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中作為接觸硬件的第一層軟件,需要根據(jù)基礎(chǔ)硬件的架構(gòu)、終端特點(diǎn)等進(jìn)行開發(fā),基礎(chǔ)硬件的下游主要是應(yīng)用軟件以及系統(tǒng)集成廠商,應(yīng)用軟件廠商需要根據(jù)上游基礎(chǔ)硬件及基礎(chǔ)軟件兩層架構(gòu)完成進(jìn)一步的軟件開發(fā),系統(tǒng)集成廠商負(fù)責(zé)對(duì)軟硬件做最后的集成并銷售給下游客戶,可以看到每一環(huán)都需要產(chǎn)品之間的高度適配。
預(yù)計(jì)2023年國產(chǎn)操作系統(tǒng)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)56.2億元。預(yù)計(jì)國產(chǎn)操作系統(tǒng)市場(chǎng)將伴隨著各個(gè)行業(yè)信創(chuàng)的深入而快速增長(zhǎng),黨政市場(chǎng)方面,國產(chǎn)化替換節(jié)奏從公文系統(tǒng)拓展到電子政務(wù)系統(tǒng),并且隨著向下沉市場(chǎng)的拓展,并入替換節(jié)奏的黨政機(jī)關(guān)體量也會(huì)激增。金融市場(chǎng)方面,國產(chǎn)化替代從由大型銀行、證券、保險(xiǎn)等機(jī)構(gòu)向中小型金融機(jī)構(gòu)拓展,從郵件、OA等系統(tǒng)向核心及外圍業(yè)務(wù)拓展,并且在交通、能源、電信等多個(gè)行業(yè)也不斷涌現(xiàn)操作系統(tǒng)國產(chǎn)化替代的案例,據(jù)億歐智庫預(yù)測(cè),國產(chǎn)操作系統(tǒng)市場(chǎng)規(guī)模會(huì)從2021年的33.3億元增長(zhǎng)到2023年的56.2億元,CAGR達(dá)30%。
預(yù)計(jì)2023年國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)257.2億元。據(jù)艾瑞咨詢,2020年中國數(shù)據(jù)庫市場(chǎng)規(guī)模為247億元,據(jù)億歐智庫,2020年國內(nèi)數(shù)據(jù)庫市場(chǎng)國產(chǎn)化率約47.4%,計(jì)算得2020年中國國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫市場(chǎng)規(guī)模為117.1億元。進(jìn)一步,據(jù)億歐智庫預(yù)測(cè),2021-2023年中國國產(chǎn)操作系統(tǒng)市場(chǎng)增速分別為29.98%、29.98%、30.01%,又因?yàn)椴僮飨到y(tǒng)和數(shù)據(jù)庫的替換節(jié)奏類似,因此我們假設(shè),2021-2023年國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫與國產(chǎn)操作系統(tǒng)市場(chǎng)規(guī)模的同比增速相同,計(jì)算得2021-2023年國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫市場(chǎng)規(guī)模分別為152.2、197.8、257.2億元,對(duì)應(yīng)國產(chǎn)化率52.1%、58.4%、65.9%。
操作系統(tǒng):國產(chǎn)化生態(tài)建設(shè)可期
操作系統(tǒng)是IT產(chǎn)品的底層核心。操作系統(tǒng),一般存在于計(jì)算系統(tǒng)中,比如PC、服務(wù)器、手機(jī)、其他智能終端等。在計(jì)算系統(tǒng)中,操作系統(tǒng)是核心底層基礎(chǔ)軟件,負(fù)責(zé)控制、管理、調(diào)度整個(gè)計(jì)算系統(tǒng)的硬件資源和軟件資源。具體來看,操作系統(tǒng)負(fù)責(zé):處理如管理與配置內(nèi)存、決定系統(tǒng)資源供需的優(yōu)先次序、控制輸入與輸出設(shè)備、操作網(wǎng)絡(luò)與管理文件系統(tǒng),以及用戶的交互界面等。
國產(chǎn)操作系統(tǒng)廠商的技術(shù)路線,按照數(shù)據(jù)處理的實(shí)時(shí)性可以分為實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和分時(shí)操作系統(tǒng)兩類。并且存在按照特定行業(yè)及應(yīng)用場(chǎng)景的需求而選擇的特殊操作系統(tǒng)路線,主要包括網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、分布式操作系統(tǒng)以及嵌入式操作系統(tǒng)。
分時(shí)操作系統(tǒng),采用分時(shí)技術(shù)及多用戶交互的方式。作業(yè)處理上,其利用分時(shí)技術(shù),面向不同終端做時(shí)間切割后形成時(shí)間片,然后采用平等的時(shí)間片輪轉(zhuǎn)的方式為多個(gè)終端服務(wù),因?yàn)槠渥鳂I(yè)運(yùn)行輪轉(zhuǎn)速度極快,一般普通的終端用戶感受不到輪轉(zhuǎn)的時(shí)間間隔。交互上采取多用戶交互的方式,其在一臺(tái)主機(jī)上連接了多個(gè)終端,允許用戶根據(jù)系統(tǒng)響應(yīng)結(jié)果進(jìn)一步提出新請(qǐng)求,且多個(gè)用戶共享主機(jī)中的資源,以此為基礎(chǔ)分時(shí)操作系統(tǒng)對(duì)交互式計(jì)算機(jī)進(jìn)行了推廣,并促進(jìn)了交互式軟件的開發(fā)進(jìn)程。
分時(shí)操作系統(tǒng)中的Linux發(fā)行版,是信創(chuàng)廠商的主流技術(shù)路線。分時(shí)操作系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于其采取多用戶交互的方式,有效增加了資源的使用率,并且可以進(jìn)行的人機(jī)交互的深度比較高,因此在民用及商業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用很廣,典型應(yīng)用終端如桌面系統(tǒng)、車載終端、智能手機(jī)以及服務(wù)器等,常見的Linux和Windows都是屬于分時(shí)操作系統(tǒng)。因?yàn)楫?dāng)前操作系統(tǒng)國產(chǎn)化替代核心發(fā)生在黨政、金融、電信等行業(yè),主要涉及PC以及服務(wù)器,且分時(shí)操作系統(tǒng)中的Linux開源,且有很多成熟的發(fā)行版,廠商可以快速獲取其源代碼及資源并進(jìn)行開發(fā),所以國產(chǎn)信創(chuàng)廠商多選擇Linux發(fā)行版作為源系統(tǒng)進(jìn)行二次開發(fā)。
不同Linux發(fā)行版的差別,體現(xiàn)在軟件包內(nèi)容、管理器以及維護(hù)方上。一個(gè)發(fā)行版包括內(nèi)核以及其上的軟件包,并由不同的維護(hù)方進(jìn)行收費(fèi)和提供服務(wù)。內(nèi)核上,一般都是基于統(tǒng)一的Linux內(nèi)核,部分發(fā)行版可能進(jìn)行了強(qiáng)化。軟件包,主要指附加的軟件以及桌面環(huán)境等,內(nèi)容上存在豐富度的差異,并且高效且操作簡(jiǎn)潔的軟件包管理器可以提升用戶體驗(yàn)。維護(hù)方上,商業(yè)公司作為維護(hù)方,要付費(fèi)但可以提供更好的技術(shù)支持,開源社區(qū)作為維護(hù)方,免費(fèi)但一般沒有技術(shù)支持,社區(qū)貢獻(xiàn)的軟件資源可能更為豐富。國產(chǎn)廠商主要選的Linux發(fā)行版包括Debian系(Debian及其衍生)以及RedHat系(RedHat及其上游代碼、衍生)。
實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RTOS),通過優(yōu)先級(jí)排序?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)任務(wù)處理。業(yè)務(wù)處理上,其根據(jù)優(yōu)先級(jí)處理任務(wù),通過時(shí)鐘管理功能將任務(wù)進(jìn)行定時(shí)處理和延遲處理,以此保證當(dāng)外界事件或數(shù)據(jù)產(chǎn)生時(shí),能夠接受并以足夠快的速度予以處理,也就是核心保證實(shí)時(shí)性。互動(dòng)上,系統(tǒng)會(huì)周期性地對(duì)多路現(xiàn)場(chǎng)信息進(jìn)行采集,以及對(duì)多個(gè)對(duì)象或多個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制,在典型的非實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中,用戶一般對(duì)操作系統(tǒng)的調(diào)度功能沒有任何控制,或者僅能提供了概括性的指導(dǎo),并且僅限于訪問系統(tǒng)中某些特定的專用服務(wù)程序。
實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)多應(yīng)用于工業(yè)以及汽車控制軟件領(lǐng)域。實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)在于高優(yōu)先級(jí)任務(wù)不需要時(shí)間片排隊(duì),因此能優(yōu)先響應(yīng)緊急任務(wù),在嚴(yán)格的時(shí)限內(nèi)處理完事件,在工業(yè)自動(dòng)化、航空航天、國防、自動(dòng)駕駛、醫(yī)療等對(duì)時(shí)間敏感的場(chǎng)景應(yīng)用很廣,因此國產(chǎn)主要是做工業(yè)以及汽車控制軟件的廠商會(huì)選擇該路線,工業(yè)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)產(chǎn)品比如INTEWELL(東土科技)、RT-Thread(睿賽德科技)、LiteOS(華為)、ReWorks Cert(中國電科)等,當(dāng)前主要向工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域發(fā)展,汽車實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)產(chǎn)品主要負(fù)責(zé)處理車輛行駛過程中的控制能力,產(chǎn)品如AUTO SAR(普華軟件)、GoldOS(中興新支點(diǎn))等。
我們認(rèn)為,目前國內(nèi)操作系統(tǒng)相比國外仍然存在差距,主要體現(xiàn)在:
硬件適配維度:國產(chǎn)操作系統(tǒng)適配硬件數(shù)量遠(yuǎn)少于主流系統(tǒng)。以桌面操作系統(tǒng)為例,win10系統(tǒng)已完成對(duì)主流硬件的支持,但國產(chǎn)操作系統(tǒng)硬件適配情況卻與之存在較大差距,像中標(biāo)麒麟桌面操作系統(tǒng)已完成的適配硬件數(shù)僅為40種。此外,國產(chǎn)操作系統(tǒng)基本都對(duì)國產(chǎn)芯片開發(fā)了不同版本,但由于缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),導(dǎo)致軟硬件廠商適配工作量劇增,增加調(diào)試成本。
內(nèi)核維度:國產(chǎn)主流操作系統(tǒng)對(duì)國外內(nèi)核依賴度較高,對(duì)內(nèi)核理解不深。國內(nèi)較少開發(fā)自有知識(shí)產(chǎn)權(quán)操作系統(tǒng)內(nèi)核,主要因開發(fā)操作系統(tǒng)內(nèi)核存在較高難度,要與廠商合作兼容多種硬件驅(qū)動(dòng),需要投入大量人力和資金。開發(fā)操作系統(tǒng)需要對(duì)內(nèi)核具有較深理解。操作系統(tǒng)內(nèi)核可實(shí)現(xiàn)支撐功能和管理功能。基于內(nèi)核才可以進(jìn)一步構(gòu)建包括桌面環(huán)境、資源管理器等基礎(chǔ)應(yīng)用。以桌面環(huán)境為例,如果對(duì)底層不夠熟悉,所有的修改能力則會(huì)限于修改主題、字符串替換的能力,無法統(tǒng)一操作接口,調(diào)整設(shè)計(jì)細(xì)節(jié),產(chǎn)品質(zhì)量也無法保證。
基礎(chǔ)外圍軟件維度:國內(nèi)缺乏高質(zhì)量高優(yōu)化的編譯器。編譯器可將便于人編寫、閱讀的高級(jí)計(jì)算機(jī)語言源代碼程序翻譯為計(jì)算機(jī)能解讀、運(yùn)行的低階機(jī)器語言程序。國內(nèi)芯片廠商多依賴于國外編譯器,例如飛騰、華為海思、申威、龍芯主要借助GCC編譯器。這主要因1)國外編譯器支持較多編程語言,穩(wěn)定度高。2)由于編譯器需參考指令集將高級(jí)語言轉(zhuǎn)化為機(jī)器編碼適配多種主流指令集架構(gòu)。國內(nèi)在底層指令集和IP設(shè)計(jì)上較為落后,因此多采用IP授權(quán)或指令集授權(quán)方式開發(fā)CPU產(chǎn)品,導(dǎo)致國內(nèi)使用國外現(xiàn)成編譯器,對(duì)其依賴度較高。
我們認(rèn)為,國產(chǎn)操作系統(tǒng)追趕的關(guān)鍵在于操作系統(tǒng)、用戶、配套軟硬件開發(fā)商共同推進(jìn):
操作系統(tǒng)維度:從內(nèi)核等角度提升操作系統(tǒng)可用性,吸引用戶使用,提升軟硬件開發(fā)廠商開發(fā)意愿。在通用操作系統(tǒng)領(lǐng)域,積累操作系統(tǒng)內(nèi)核架構(gòu)、多核/眾核CPU適配、內(nèi)核安全、Runtime(運(yùn)行時(shí))優(yōu)化、并發(fā)錯(cuò)誤檢測(cè)等技術(shù)。在嵌入式操作系統(tǒng)領(lǐng)域,研發(fā)自動(dòng)駕駛、高性能實(shí)時(shí)插件等技術(shù),適配不同行業(yè),擴(kuò)大操作系統(tǒng)適用范圍。
軟硬件開發(fā)廠商維度:加強(qiáng)協(xié)作,開放平臺(tái)端口,優(yōu)化適配問題,引導(dǎo)軟硬件開發(fā)商基于國產(chǎn)系統(tǒng)操作系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)。借鑒安卓系統(tǒng)經(jīng)驗(yàn),它憑借更開放的軟硬件生態(tài)實(shí)現(xiàn)了彎道超車。安卓系統(tǒng)由開源項(xiàng)目AOSP和GMS服務(wù)組成,可將核心軟件本體以開源形式供給移動(dòng)設(shè)備廠商,提供手機(jī)產(chǎn)品差異化空間,帶動(dòng)軟件硬件開發(fā)商搭建生態(tài)體系。GMS部分則可強(qiáng)化谷歌對(duì)軟件的控制和監(jiān)管,收緊分散碎片化的安卓生態(tài)圈。正是基于這兩項(xiàng)架構(gòu)的優(yōu)勢(shì),安卓得以在手機(jī)操作系統(tǒng)市場(chǎng)形成軟件生態(tài)優(yōu)勢(shì)。
用戶維度:通過信創(chuàng)政策、校企合作等方式提升國產(chǎn)操作系統(tǒng)的滲透率,提高用戶對(duì)國產(chǎn)Linux操作系統(tǒng)的接受度。信創(chuàng)即信息技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新,信創(chuàng)政策可推動(dòng)信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)在部委、央企、民營企業(yè)等范圍的實(shí)踐和應(yīng)用,以培育市場(chǎng),形成示范引路,并將其延伸至 “2+8+N”多個(gè)行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域。目前國內(nèi)對(duì)基于Linux的操作系統(tǒng)仍有較低的接受度,而增強(qiáng)校企合作,設(shè)立和推進(jìn)中小學(xué)Linux課程,則可逐步提升學(xué)校、家長(zhǎng)、學(xué)生乃至社會(huì)對(duì)國產(chǎn)操作系統(tǒng)的認(rèn)知度。同時(shí)操作系統(tǒng)廠商也要加強(qiáng)院校的產(chǎn)教學(xué)研合作,為產(chǎn)業(yè)輸送源源不斷的動(dòng)力人才。
數(shù)據(jù)庫:分布式數(shù)據(jù)庫或成市場(chǎng)新增量
數(shù)據(jù)庫的發(fā)展與計(jì)算載體緊密相關(guān)。數(shù)據(jù)庫是計(jì)算機(jī)行業(yè)的基礎(chǔ)核心軟件,所有應(yīng)用軟件的運(yùn)行和數(shù)據(jù)處理都要與其進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。數(shù)據(jù)庫的開發(fā)難度,不僅體現(xiàn)在與其他基礎(chǔ)器件的適配,更在于如何實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)高效、穩(wěn)定、持續(xù)的管理。從數(shù)據(jù)庫的發(fā)展歷程來看,計(jì)算架構(gòu)的變化,計(jì)算載體的變化、計(jì)算場(chǎng)景的變化,以及計(jì)算數(shù)據(jù)格式的變化都對(duì)數(shù)據(jù)庫的發(fā)展帶來一定的影響。或者說,在以上計(jì)算環(huán)境變化下,其需要的數(shù)據(jù)庫類型也發(fā)生了變化。
從計(jì)算載體來看,數(shù)據(jù)的計(jì)算從原來的大型機(jī)、到小型機(jī)、個(gè)人電腦PC、互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算,以及未來更多終端的物聯(lián)網(wǎng)智能終端。計(jì)算的載體更加多樣化。
從計(jì)算場(chǎng)景來看,數(shù)據(jù)計(jì)算也從單獨(dú)的單機(jī)計(jì)算,到互聯(lián)網(wǎng)多群體交互的聯(lián)網(wǎng)計(jì)算和云計(jì)算,以及萬物互聯(lián)的高并發(fā)、低時(shí)延的物聯(lián)網(wǎng)計(jì)算。
從計(jì)算架構(gòu)來看,傳統(tǒng)的IT架構(gòu)也正逐步向云架構(gòu)遷移。傳統(tǒng)的IT架構(gòu)從C-S架構(gòu)逐步發(fā)展到了B-S架構(gòu),而目前的云原生、分布式計(jì)算架構(gòu)正對(duì)傳統(tǒng)計(jì)算架構(gòu)帶來深刻變革。而新的計(jì)算架構(gòu)也對(duì)計(jì)算的基礎(chǔ)軟件(操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、芯片等)提出更高的需求。
在以上計(jì)算環(huán)境的變化下,我們看到,聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)也在發(fā)生深刻變化。
數(shù)據(jù)的大小。目前聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)量也在高速增長(zhǎng)。通信技術(shù)的發(fā)展帶動(dòng)從2G到3G、4G、5G的演進(jìn),每代通信技術(shù)之間,聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)規(guī)模也呈現(xiàn)(幾個(gè))數(shù)量級(jí)的增加。對(duì)大容量、高性能計(jì)算提出更高要求。
數(shù)據(jù)的類型。計(jì)算場(chǎng)景的演變,我們對(duì)數(shù)據(jù)的定義也在發(fā)生變化。圖片、語音、視頻等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)成為增量數(shù)據(jù)的主要類型。聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)類型也逐步從原來的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)到非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)演變,這就對(duì)計(jì)算的并發(fā)性提出了更高的要求。
數(shù)據(jù)的快慢。對(duì)數(shù)據(jù)的高速計(jì)算是計(jì)算機(jī)一直以來的追求。但原有的IT架構(gòu)下,計(jì)算速度的提升存在一定的物理?xiàng)l件限制。經(jīng)典的IT架構(gòu)已經(jīng)存在了幾十年的歷史,當(dāng)時(shí)的IT架構(gòu)并沒有完全考慮到目前計(jì)算場(chǎng)景的變化。因此,新的計(jì)算場(chǎng)景下,對(duì)數(shù)據(jù)高速計(jì)算的追求,需要我們從底層基礎(chǔ)軟件的變革開始。我們看到無論芯片、操作系統(tǒng)還是數(shù)據(jù)庫,都在經(jīng)歷深刻變革。
在以上計(jì)算和數(shù)據(jù)多個(gè)維度變化的情況下,我們認(rèn)為,數(shù)據(jù)庫行業(yè)也正在經(jīng)歷歷史演進(jìn)的深刻變革。在傳統(tǒng)計(jì)算環(huán)境和數(shù)據(jù)類型方面,傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫依然發(fā)揮比較重要的作用。但在面向未來新的計(jì)算場(chǎng)景方面,我們需要的可能是新型的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品。這種新型數(shù)據(jù)庫,是計(jì)算架構(gòu)遷移、計(jì)算載體演進(jìn)以及計(jì)算環(huán)境變化之后的產(chǎn)物;同時(shí),也是數(shù)據(jù)規(guī)模大幅增加,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)變化之后所需要的產(chǎn)品。
全球關(guān)系型數(shù)據(jù)庫市場(chǎng)增速漸趨平穩(wěn)。數(shù)據(jù)庫誕生于上世紀(jì)60年代,傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品面臨的是以事務(wù)型、交易處理為主的任務(wù),事務(wù)支持性能較好的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫如Oracle、DB2迅速興起。而近年來,傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫市場(chǎng)增長(zhǎng)漸趨平穩(wěn),據(jù)Gartner,2021全球數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)市場(chǎng)規(guī)模達(dá)800億美元,同比增長(zhǎng)22.3%,增速達(dá)到近十年峰值。但關(guān)系型數(shù)據(jù)庫市場(chǎng)增長(zhǎng)漸趨平緩,據(jù)T4.ai預(yù)測(cè),全球關(guān)系型數(shù)據(jù)庫市場(chǎng)規(guī)模2018-2022E CAGR為6%。
數(shù)據(jù)量上升催生分析需求,數(shù)據(jù)庫市場(chǎng)新機(jī)遇顯現(xiàn)。隨著智能移動(dòng)手機(jī)的普及及云計(jì)算的興起,全球數(shù)據(jù)產(chǎn)生量不斷上升,從2010年的1.2ZB上升至2021年的54ZB。未來幾年內(nèi)隨著各類智能物聯(lián)設(shè)備的推廣以及云計(jì)算的進(jìn)一步應(yīng)用,數(shù)據(jù)量有望進(jìn)一步上升。隨著數(shù)據(jù)量上升,大數(shù)據(jù)分析的需求逐步顯現(xiàn),傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫在高并發(fā)、分析等方面存在一定的劣勢(shì),應(yīng)運(yùn)而生的分布式數(shù)據(jù)庫能夠較好滿足大數(shù)據(jù)分析的需求,或形成數(shù)據(jù)庫市場(chǎng)新的增量。
國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫廠商的技術(shù)路線:按照數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)數(shù)據(jù)方式的不同分為關(guān)系型和非關(guān)系型兩條路線,按照不同的系統(tǒng)架構(gòu)分為集中式和分布式兩類,按照數(shù)據(jù)庫應(yīng)用類型的不同還可以分為OLTP、OLAP、HTAP。
關(guān)系型數(shù)據(jù)庫vs非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫。根據(jù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)區(qū)分,可以分為關(guān)系型數(shù)據(jù)庫、非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫,其中非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫根據(jù)存儲(chǔ)方式又可以分為鍵值數(shù)據(jù)庫、列數(shù)據(jù)庫、文檔數(shù)據(jù)庫、圖數(shù)據(jù)庫等。非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫在讀寫性能、擴(kuò)展性上具有一定的優(yōu)勢(shì),因此較適應(yīng)大數(shù)據(jù)、高并發(fā)等場(chǎng)景,而關(guān)系型數(shù)據(jù)庫具備強(qiáng)一致性,遵循ACID原則,因此在事務(wù)支持中具備優(yōu)勢(shì)。
集中式數(shù)據(jù)庫vs分布式數(shù)據(jù)庫。根據(jù)系統(tǒng)架構(gòu)分,可以分為集中式數(shù)據(jù)庫、分布式數(shù)據(jù)庫。分布式數(shù)據(jù)庫在可擴(kuò)展性、高并發(fā)支持方面具有優(yōu)勢(shì),集中式數(shù)據(jù)庫在事務(wù)性支持上遵循ACID原則,在事務(wù)支持上具備優(yōu)勢(shì)。分布式數(shù)據(jù)庫的優(yōu)劣勢(shì)與非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫類似,而近年來,分布式數(shù)據(jù)庫不斷發(fā)展,在提供高彈性、支持高并發(fā)的同時(shí),與關(guān)系型數(shù)據(jù)庫強(qiáng)事務(wù)性支持的特性進(jìn)一步結(jié)合。
OLTP vs OLAP vs HTAP:按照數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用類型,可以分為OLTP(事務(wù)型數(shù)據(jù)庫)、OLAP(分析型數(shù)據(jù)庫)以及HTAP(混合事務(wù)分析處理),OLTP主要針對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),關(guān)注最近一段時(shí)間的數(shù)據(jù),響應(yīng)及時(shí)性要求很高,常見的事務(wù)型數(shù)據(jù)庫有Mysql、MangoDB等。OLAP主要用于在大量數(shù)據(jù)中分析規(guī)律的,通過查詢分析規(guī)律趨勢(shì),用于產(chǎn)品決策等。隨著時(shí)間的推移,演進(jìn)出了混合OLTP和OLAP的HTAP(混合事務(wù)分析處理),其既可以應(yīng)用于事務(wù)型數(shù)據(jù)庫場(chǎng)景,亦可以應(yīng)用于分析型數(shù)據(jù)庫場(chǎng)景。