優(yōu)麒麟是由麒麟軟件有限公司和中國CCN開源創(chuàng)新聯(lián)合實驗室共同發(fā)起和維護的開源項目，自2013年成立以來，已累計發(fā)行19個版本，下載量超過3800萬次，向開源社區(qū)貢獻代碼數(shù)百萬行，被Linux、Debian、Ubuntu、OpenStack、Ceph等國際開源社區(qū)接收的Patch超過7400個，在全球范圍內(nèi)擁有數(shù)十萬活躍用戶。
此文章轉(zhuǎn)載自 InfoQ 官方公眾號：
采訪嘉賓| 余杰博士、劉曉東博士
作者 | 凌敏
20 世紀(jì)末，中國掀起操作系統(tǒng)本土化浪潮。在隨后的 20 余年時間里，依托開源生態(tài)以及政策東風(fēng)，這股浪潮愈加猛烈，也涌現(xiàn)出了越來越多好用的國產(chǎn)操作系統(tǒng)。
作為能讓計算機正常運行的根基，操作系統(tǒng)扮演著不可替代的角色，然而，開發(fā)操作系統(tǒng)卻是一個艱難的旅程。本文中，InfoQ 采訪了優(yōu)麒麟項目負(fù)責(zé)人余杰博士、開發(fā)負(fù)責(zé)人劉曉東博士，希望他們的實踐經(jīng)驗?zāi)芙o大家?guī)硪恍﹩l(fā)和思考。
1、2013-2022，優(yōu)麒麟 9 年的變遷與升級
2013 年，優(yōu)麒麟項目正式啟動。同年 4 月，優(yōu)麒麟首個 13.04 版本正式發(fā)布，面向全球免費下載并開放所有源代碼，在漫長的發(fā)展長河中，有三個不得不提的重要舉措。創(chuàng)建獨有桌面環(huán)境 UKUI：融入中國特色，更有科技感、時尚感
為計算機用戶提供最好的 Linux 體驗是團隊開發(fā)優(yōu)麒麟的初衷，也是團隊一直堅持和努力的方向。從建立之初，優(yōu)麒麟團隊就著手以桌面環(huán)境為起點去打造一款具有更佳用戶體驗的 Linux 發(fā)行版。這是因為桌面環(huán)境作為操作系統(tǒng)的重要組件，是用戶使用操作系統(tǒng)最直接的入口，一個好用的桌面環(huán)境可以大幅降低用戶使用 Linux 的門檻，甚至可以直接提升操作系統(tǒng)的使用人數(shù)。
然而桌面環(huán)境的實現(xiàn)并不輕松，基礎(chǔ)實現(xiàn)難度較大。因為桌面環(huán)境覆蓋了很多基礎(chǔ)組件，如開始菜單、文件管理器、控制面板等，工作量較大;同時，桌面環(huán)境還要對底層硬件進行管理控制，對上層應(yīng)用提供支撐，技術(shù)難度也較高。
在經(jīng)過了大量的用戶調(diào)研和自主設(shè)計后，優(yōu)麒麟開發(fā)出了全新的桌面環(huán)境 UKUI，并在其中融入中國特色，比如 2017 年 4 月發(fā)布的 UKUI 2.0 就遵循了中華民族美學(xué)核心——觀物取象，主色調(diào)采用了源自大自然的中國傳統(tǒng)顏色，而圖標(biāo)及默認(rèn)壁紙則是擬物化和扁平風(fēng)結(jié)合統(tǒng)一的形式。
2018 年，UKUI 桌面環(huán)境正式進入主流發(fā)行版 Debian 的官方倉庫，成為第一款由中國團隊主導(dǎo)開發(fā)并進入兩大國際主流社區(qū)的桌面環(huán)境。2020 年，首個 UKUI 3.0 預(yù)覽版發(fā)布。UKUI 3.0 作為 UKUI 的第三個大版本，使用 Qt 開發(fā)，并新增了諸多新特性，如跨平臺支持，兼容 x86、ARM64 等多種主流架構(gòu);4K 支持，采用 SVG 格式圖標(biāo)，并通過 DPI 設(shè)置，支持 100%-300% 的整倍縮放。2021 年，UKUI 被 openSUSE 和 Gentoo 社區(qū)倉庫收錄，成為其可選桌面環(huán)境之一。
截至目前，UKUI(項目地址:https://github.com/ukui)共有 177 位開發(fā)貢獻者，累計項目代碼量超 300 萬行。 引入雙內(nèi)核解決方案：在穩(wěn)定性、兼容性與最新特性間得到平衡
2021 年 4 月，優(yōu)麒麟 20.04 LTS Pro 版本正式發(fā)布，這是基于 20.04 長期支持版本的更新，并將提供 5 年的技術(shù)支持。
優(yōu)麒麟 20.04 LTS Pro 引入了雙內(nèi)核解決方案：集成最新 Linux 5.10 LTS 版本內(nèi)核，同時提供 Linux 5.4 LTS 版本內(nèi)核，用戶可以在 Grub 界面選擇任一版本內(nèi)核進行體驗，滿足更多場景下的用戶使用需求。
這種雙內(nèi)核的設(shè)計優(yōu)勢明顯，Linux 5.10 LTS 版本內(nèi)核能提供一些 Linux 最新的特性，帶來了許多功能增強和更多的設(shè)備支持;Linux 5.4 LTS 版本內(nèi)核具備更好的穩(wěn)定性和兼容性。總的來說，這種雙內(nèi)核方案能夠在穩(wěn)定性、兼容性與最新特性間得到平衡。
目前，優(yōu)麒麟社區(qū)(項目地址:https://github.com/ubuntukylin)已累計發(fā)行 18 個版本，下載量超過 3800 萬次，向開源社區(qū)貢獻代碼數(shù)百萬行，在全球范圍內(nèi)擁有數(shù)十萬活躍用戶。 擁抱 RISC-V：開展硬件模塊化與軟件模塊化相融合的操作系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計
近年來，以 RISC-V 為代表的開放架構(gòu)指令集備受關(guān)注。
RISC-V 是一個基于精簡指令集(RISC)原則的開源指令集架構(gòu)(ISA)。與 x86、ARM 相比，RISC-V 可以完全自由免費使用，并容許添加自有指令集拓展以實現(xiàn)差異化發(fā)展。
目前，RISC-V 正贏得越來越多的支持者，成為后摩爾時代深刻影響芯片產(chǎn)業(yè)的重要變量。優(yōu)麒麟也將 RISC-V 作為重要的戰(zhàn)略方向。2021 年 12 月 29 日，優(yōu)麒麟社區(qū)發(fā)布首個支持 RISC-V 架構(gòu)的系統(tǒng)——20.04 Pro (RISC-V)版本。
RISC-V 有如此明顯的架構(gòu)優(yōu)勢，但與 x86 和 ARM 架構(gòu)相比，RISC-V 短板也很明顯，那就是應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)不夠完善。為了補足這一短板，優(yōu)麒麟在 RISC-V 版本中自帶 20+ 款自研軟件，豐富了 RISC-V 應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)。
此外，優(yōu)麒麟也在生態(tài)兼容上下功夫。“生態(tài)兼容是操作系統(tǒng)廠商最繞不過去的一個檻，要么我們自己構(gòu)建生態(tài)，要么兼容生態(tài)。我們希望能夠把 x86 和 ARM 比較完善的應(yīng)用生態(tài)，通過指令集轉(zhuǎn)換和應(yīng)用兼容運行環(huán)境的方式，兼容到 RISC-V 的生態(tài)上來。”劉曉東博士說道。
今年 2 月，英特爾宣布加入 RISC-V 國際基金會，這對 RISC-V 生態(tài)發(fā)展無疑是一大利好。不過也有專家指出，RISC-V 需要盡快逼近甚至超越 ARM 的性能，這需要來自硬件 IP、后端優(yōu)化、封裝優(yōu)化、軟件優(yōu)化等多方面的支持。
不過，由于 RISC-V 本身是個可擴展架構(gòu)，更多應(yīng)用在 IoT 領(lǐng)域這種對性能要求不高的地方。當(dāng)前國內(nèi)雖然有多家廠商進軍這一賽道，但更多是基于 RISC-V 開發(fā)面向低端場景的芯片。
“我們評估至少再花個三五年的時間， RISC-V 芯片才能在 PC 這種場景上比較成熟。今年我們會將 Web 版本作為優(yōu)化的重點，目前國際上幾個主流的發(fā)行版，比如 Debian、 Ubuntu 都有 RISC-V 的版本，但還缺乏對 RISC-V 芯片特征的針對性優(yōu)化，比如它的模塊化特性，這是我們今年的重要任務(wù)之一。”余杰博士表示。
除了在 RISC-V 上加大研發(fā)支持和投入，未來，優(yōu)麒麟也會關(guān)注操作系統(tǒng)智能化，對用戶習(xí)慣進行深入的學(xué)習(xí)和挖掘，提供智能語音助手等相應(yīng)的功能，并增強對當(dāng)前主流深度學(xué)習(xí)框架例如 TensorFlow 的支持。
回顧過往 9 年，優(yōu)麒麟積累到的經(jīng)驗是，做開源項目尤其是開源操作系統(tǒng)，需要重點關(guān)注兩方面：第一，重視開源規(guī)則;第二，重視代碼質(zhì)量。
開源操作系統(tǒng)不同于開源軟件，它的整個倉庫方案有三四萬個軟件包，這些軟件包中各個功能、協(xié)議間的相互影響比較復(fù)雜，因此需要專門的人員來做合規(guī)性評估和審核，并重視工作規(guī)范，程序的正確性以及邏輯完備性上下功夫。
2、生態(tài)難題下，多端融合給了 Linux 操作系統(tǒng)彎道超車的機會
經(jīng)過 20 余年的追趕，國產(chǎn) Linux 操作系統(tǒng)與國外主流操作系統(tǒng)如 Windows 在性能上的差距正在逐步縮短，某些領(lǐng)域甚至可以實現(xiàn)反超。但桌面應(yīng)用并不是性能為王，而是生態(tài)為王。目前，國產(chǎn) Linux 操作系統(tǒng)在推廣的過程中，遇到的核心的問題就是應(yīng)用生態(tài)。而生態(tài)又不單單是僅靠金錢或人力投入就能解決的。
通常來說，豐富 Linux 應(yīng)用生態(tài)有兩種途徑：在 Linux 上寫原生應(yīng)用，這是最理想的途徑，但存在諸多不可控因素;兼容，把其他平臺上用得好的軟件也在 Linux 平臺上運行起來。兼容有很多種不同技術(shù)，比較常見的是采用模擬器技術(shù)，即通過虛擬機擴大應(yīng)用生態(tài)，但這種方式往往也會帶來性能上的損耗和易用性的損失。
要想實現(xiàn)不同運行環(huán)境之間的互通，豐富 Linux 應(yīng)用生態(tài)，還需要再添一把火。麒麟移動運行環(huán)境 KMRE 應(yīng)運而生。2021 年 6 月 20 日，優(yōu)麒麟新發(fā)布的 20.04 LTS Pro 版本首次宣布支持移動兼容環(huán)境， 通過麒麟移動運行環(huán)境 KMRE，實現(xiàn)桌面和移動端全面打通，極大地提升了優(yōu)麒麟操作系統(tǒng)應(yīng)用生態(tài)的豐富性。 2016 年開始，優(yōu)麒麟團隊展開技術(shù)攻關(guān)，創(chuàng)新開發(fā) KMRE 架構(gòu)。
KMRE 的研發(fā)是一個系統(tǒng)性的工程，代碼量大。它不同于虛擬機，架構(gòu)通過共用內(nèi)核，直接使用硬件，同時支持 ARM 和 x86 設(shè)備和多種 CPU、GPU，有效解決了顯示性能損耗、多窗口運行、桌面共享、文件互通等問題，將 Linux 操作系統(tǒng)和 Android 操作系統(tǒng)“合二為一”。兩個系統(tǒng)共用同一個內(nèi)核，共享硬件資源，并且 KMRE 可以直接使用硬件資源。
技術(shù)實現(xiàn)上，KMRE 采用原生運行模式，從 Linux 內(nèi)核到 Android 硬件抽象層，再到 Android 運行時庫、應(yīng)用運行框架實現(xiàn)打通。在硬件抽象層面，也需要進行相應(yīng)的打通和適配，如電池、GPS、重力感應(yīng)等等。此外，Android 操作系統(tǒng)的應(yīng)用通常以單窗口的方式展現(xiàn)，而在 Linux 操作系統(tǒng)中，用戶需要在多個窗口中打開不同的應(yīng)用，這也是二者存在差異的地方。
“雖然 Android 起源于 Linux，但它主要運行在手機端，而 Linux 現(xiàn)在更多面向的是桌面和服務(wù)器端，二者的應(yīng)用環(huán)境不同，軟件棧也存在很大的差異，甚至進程間通信和共享內(nèi)存的機制也是不同的。”劉曉東博士介紹道。
此外，KMRE 還提供了兩種顯示框架。第一種通用模式，針對所有顯卡，包括開源和閉源的顯卡，兼容性極高;第二種高性能模式，針對于開源驅(qū)動的顯卡，能夠直接訪問硬件，做到零性能損失。
多端融合為操作系統(tǒng)帶來了新的改變，極大地豐富了應(yīng)用生態(tài)，滿足用戶更多的應(yīng)用需求。近年來，越來越多的操作系統(tǒng)在多端融合上發(fā)力，如微軟的 Windows 11 操作系統(tǒng)就帶來了 Android 子系統(tǒng)，可直接運行 Android 應(yīng)用，OpenHarmony 也將與 OpenEuler 能力共享、生態(tài)互通。 那么，多端融合是國產(chǎn)操作系統(tǒng)加速崛起的必然選擇嗎?
余杰博士認(rèn)為，多端融合給了國產(chǎn) Linux 操作系統(tǒng)一個彎道超車的機會。“在過去，如果我們想用 Linux 操作系統(tǒng)去替代 Windows 是一件比較困難的事情，因為 Windows 的應(yīng)用生態(tài)已經(jīng)非常成熟?，F(xiàn)在，通過多端融合，我們可以用移動的方式來解決 Linux 此前無法處理的應(yīng)用場景，降低替換難度。長遠來看，多端融合給了我們一個崛起的機會。”
多端融合使得用戶對于單個操作系統(tǒng)的依賴性正在減弱。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進一步發(fā)展，個人智能設(shè)備數(shù)量陡增，多端融合技術(shù)也可以讓這些設(shè)備之間實現(xiàn)更好的聯(lián)動，高效傳輸信息?？梢灶A(yù)見的是，在未來，多端融合也會帶來更多奇妙的反應(yīng)。
3、從 80 分到 100 分的跨越
當(dāng)前國內(nèi)基礎(chǔ)軟件產(chǎn)業(yè)整體仍落后于國際領(lǐng)先的水平，中國市場也一直沒有催生出世界級基礎(chǔ)軟件企業(yè)。究其原因，劉曉東博士認(rèn)為，國內(nèi)對于開源的理解以及重視程度還不夠，從事開源軟件開發(fā)的人數(shù)也比較有限。同時，國內(nèi)缺少比較良性的社區(qū)運行模式，缺乏頂級的開源社區(qū)。
“比較好的一點是，我們可以看到國家在‘十四五’規(guī)劃里對開源社區(qū)有了更多的重視，我認(rèn)為在未來五年里，開源社區(qū)可以迎來發(fā)展機遇，會有更多的人參與到開源事業(yè)中來。”
至于一個開源項目如何才能更加持續(xù)、穩(wěn)定地運營下去，從感性維度而言，需要的是“熱愛”。“只要有一波人對著同一個開源項目有了足夠多的熱愛，就能夠保證這個開源項目能夠有持續(xù)性的投入，以及較高的活躍度，能夠不斷地去跟國際主流開源社區(qū)進行交流和碰撞，從而讓這個開源事業(yè)走向成熟和穩(wěn)定。”劉曉東博士說道。
從理性維度而言，則是需要“成熟的商業(yè)模式”。“有個成熟的商業(yè)模式，它才能夠真正長久的走下去。”余杰博士說道。
在信創(chuàng)背景下，國產(chǎn)操作系統(tǒng)發(fā)展逐步駛?cè)肟燔嚨?，余杰博士認(rèn)為，如果 Windows 是 100 分的話，那么國產(chǎn)操作系統(tǒng)已經(jīng)達到七八十分的水平。
“目前在整個 Linux 桌面水平、生態(tài)，以及性能優(yōu)化方面都做了很多工作，雖然和 Windows 分?jǐn)?shù)差距沒那么大，但從 80 分到 100 分需要極大的投入，甚至是整個行業(yè)的帶動。與此同時，國產(chǎn)操作系統(tǒng)應(yīng)該在用戶體驗上下功夫，可以借鑒蘋果、安卓的設(shè)計思路，但也要做出自己的特色。”
從 80 到 100 分需要跨越多少江河，背后需要做出多少工作，這是留給每個從業(yè)者的難題。
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