操作系统行业深度报告：华为鸿蒙系统、安卓和未来.pdf

敬请参阅报告结尾处的免责声明 东方财智 兴盛之源 D ON GX IN G S E C U R IT IES行业研究 东兴证券股份有限公司证券研究报告 华为鸿蒙系统、安卓和未来 操作系统行业深度报告 2019年 07月 12 日 看好 /维持 计算机 行业 报告 研究员 叶盛 电话： 010-66554022 邮箱： yeshengdxzq 执业证书编号： S1480517070003 研究员 王健辉 电话： 010-66554035 邮箱： wangjh_yjsdxzq 执业证书编号： S1480519050004 投资摘要 ： 本文将分析华为鸿蒙系统的 技术 优势，并试图回答两个问题： 1、华为鸿蒙系统能够战胜安卓么？ 2、华为鸿蒙未来最大的机遇在哪？ 一、 华为鸿蒙系统的核心技术优势主要在于两点： 1、微内核； 2、方舟编译器： 1、 微内核 具有诸多技术优势 。随着操作系统越来越复杂，微内核的优势逐步显现：高安全性、高可靠、高扩展性、高可维护性和支持分布式计算。 2、 方舟编译器 的价值是提升了为安卓系统编写的 Java 代码的运行效率。如果华为要另起炉灶做新的操作系统，仍然需要第三方 应用开发者 做大量的代码重新编译。因此，希望依靠方舟编译器实现新操作系统的无缝对接是不可能的。 二、 华为鸿蒙系统用于手机操作系统，预计很难获得商业上的成功 通过回顾 历史上 IBM 和微软的操作系统 战争 ，我们会发现当年的 IBM 比今天的华为实力更强、技术优势更高，对第三方合作伙伴吸引力更强，但是其推出的 OS/2 操作系统仍然败给了微软。因此， 操作系统是一个赢家通吃的行业。后来者基本没有机会通过复制前者取得胜利。 三、华为鸿蒙未来最大的机遇在于物联网时代 ： 1、 要想在操作系统战争中取得成功，应该像谷歌那样 ： 寻找到 新的大机会，在其他人没有意识到之前抢先占领， 最后占据了超过 80%的市场份额， 让微软也黯然失色。 2、 物联网时代 空间巨大， 需要全新的操作系统。 根据孙正义的预测，到了 2035 年，预计每个人需要 100 个物联网设备，总的物联网设备数量将达到 1 万亿个。而物联网设备和手机有巨大的差异，需要新的操作系统来支撑 。 3、 华为鸿蒙的微内核系统天然适合物联网。 微内核的优势：高安全性、高可靠、高扩展性、高可维护性和支持分布式计算对物联网设备来讲都非常重要，而且是宏内核系统无法满足的。因此，微内核系统很有可能成为物联网时代的操作系统 。 4、 目前，华为鸿蒙系统首要的事情是寻找新场景落地。 随着 5G 的部署，物联网、人工智能、区块链为代表的新技术正加速融合发展。新技术的应用已经或者即将落地。华为鸿蒙系统已经蓄势待发，寻找新的应用场景落地，预计未来将首先在自动驾驶、工业自动化等场景应用。 5、 未来，华为鸿蒙系统的最大挑战在于构建开放的生态系统。 从谷歌当年构建安卓开放手机联盟可以看出，一个开放的产业联盟对操作系统是至关重要的。在全球产业链一体化的今天，争取全球厂商的鼎力支持，将成为操作系统构建成功的关键。虽然华为面临着美国制裁的不利局面，但是只要 它坚持开放共赢的精神，仍然有可能赢下新操作系统之战。 建议关注： IBM(IBM.N)、微软（ MSFT.O） 、谷歌（ GOOG.O） 风险提示： 全球产业链封闭的风险；新技术替代的风险。 东兴证券 行业 报告 计算机 行业： 华为鸿蒙系统、安卓和未来 P3 敬请参阅报告结尾处的免责声明 东方财智 兴盛之源 DON GX IN G SECURIT IES目 录 1. 华为鸿蒙系统的核心优势 . 4 1.1 微内核的技术优势 . 4 1.2 方舟编译器：带来的是安卓性能提升 . 5 2. 华为鸿蒙能够战胜安卓么？ . 6 2.1 IBM 和微软的操作系统之争： OS/2 的失败 . 6 2.2 IBM 和微软操作系统之争的启示 . 7 3. 华为鸿蒙未来的市场机遇在哪呢？ . 7 3.1 谷歌让如日中天的微软也黯 然失色 . 7 3.2 华为鸿蒙系统的未来在下一个大机会 . 9 3.2.1 新操作系统最大的机会在于物联网时代 . 9 3.2.2 微内核系统用于物联网设备具有诸多优势 .10 3.2.3 构建开放的产业生态将是未来的最大挑战 .10 4. 风险提示 . 11 相关报告汇总 .12 插图目录 图 1： 宏内核和微内核系统的技术架构差异 . 4 图 2： 现有安卓和方舟编译器的差异 . 5 图 3： MS-DOS3.0 操作系统 . 6 图 4：采用图形用户界面的 OS/2 Warp4.0 . 6 图 5：搭载 Symbian 系统的功能手机 . 8 图 6：全球首款安卓手机 T-Mobile G1 . 8 图 7： 智能手机出货量及同比增速（按操作系统分类） . 9 图 8： 物联网时代的设备连接将达到 1 万亿 .10 P4 东兴证券 行业 报告 计算机 行业： 华为鸿蒙系统、安卓和未来 敬请参阅报告结尾处的免责声明 东方财智 兴盛之源 DON GX IN G SECURIT IES操作系统是软件行业的核心 环节 。 在 PC 机时代，微软操作系统一家独大，成为整个 PC 机时代最大的赢家。而到了移动互联网时代，安卓和苹果占据了手机操作系统市场，形成了两家并存的市场格局。 受美国制裁影响， 近期 华为加快推出了自主研发的操作系统 -“鸿蒙” 。 鉴于华为强大的技术能力和国产手机第一大厂商的行业地位，人们对鸿蒙系统的推出充满了期待。 本文将分析华为鸿蒙系统的 技术 优势，并试图回答两个问题： 1、华为鸿蒙系统能够战胜安卓么？ 2、华为鸿蒙 未来最大的 机遇 在哪？ 1. 华为鸿蒙系统的核心优势 从目前已知信息，华为鸿蒙系统的核心技术优势主要在于两点： 1、微内核； 2、方舟编译器。 1.1 微内核的技术优势 目前，安卓系统采用的是宏内核。 宏内核 是把所有系统服务都放到内核里 ， 包括 文件系统、设备驱动、虚拟内存管理、网络协议栈等 。 随着操作系统越来越复杂，内核里面的东西也越来越多。宏内核的问题逐渐暴露出来，具体包括以下： 1） 、 操心系统代码量庞大，漏洞防不胜防。以 linux2.6 内核为例，超过 1100 万行代码。代码量越大，潜在漏洞量越多。超过 1100 万行的代码带来的潜在漏洞防不胜防。 2） 、 大量服务、硬件驱动都在内核中，导致操作系统可扩展性差。由于所有系统服务都在宏内核系统中，要适应不同的硬件需要修改许多系统服务。这导致宏内核系统的适配性很差，尤其是在硬件规格差异极大的物联网终端上。 于是，微内核应运而生， 其 核心思想是简化内核功能，内核只提供最基础的系统服务，其他系统服务统统都放 在内核之外的用户态 来 实现 。比如 内核中只保留 多进程调度、多进程通信（ IPC)等服务。其他系统服务 例如文件系统、 POSIX 服务、网络协议栈甚至外设驱动 都放在了用户态中来实现。 图 1： 宏内核和微内核系统的技术架构差异 资料来源： 人人都是极客 ，东兴证券研究所 东兴证券 行业 报告 计算机 行业： 华为鸿蒙系统、安卓和未来 P5 敬请参阅报告结尾处的免责声明 东方财智 兴盛之源 DON GX IN G SECURIT IES华为鸿蒙系统采用的是微内核。 相比于宏内核，微内核带来了很多新的优势 ： 1） 、 高安全性。微内核的代码量大大减少，带来了更高的安全性。有的微内核仅有 1 万行代码，可以实现形式化证明，从数学上论证代码的安全性。 2） 、 高可靠。微内核的内核非常稳定，具有高可靠性。众多系统服务都运行在用户态模块上，并不影响系统稳定性。 3） 、 高扩展性。由于众多系统服务都转移到了用户态服务模块上，可以方便地根据终端需求进行按需剪裁和添加，实现了高扩展性。 4） 、 高可维护性。用户态模块可以彼此独立的启停、卸载和升级。 5） 、 支持分布式计算。用户态服务模块都是独立运行的，天然支持分布式计算。 1.2 方舟编译器 ：带来的是安卓性能提升 当前 Android 平台的绝大多数应用是使用 Java 语言写的， CPU 只能理解汇编指令， 因此需要一个 虚拟机（ Virtual Machine，简称 VM），它包含翻译器和编译器，把 Java 高级语言转换成机器能懂的语言 。但是， VM 的存在会 导致 程序运行变慢甚至 卡顿， 包括 VM 的统一回收内存垃圾也会带来卡顿。 华为编译器最大的优势在于，它绕过了 VM。 换句话说，通过方舟编译器，开发者的应用在下载之前就已经转化成为机器可以识别的代码，因而可以在手机上快速安装、启动和运行，而无需在经过 VM 的编译 某种程度上，方舟编译器是将编译过程提前到应用开发阶段，从而大幅度减少了智能手机和操作系统的运行负担。 按照华为方面的说法，采用华为编译器之后，提升效果如下： EMUI 9.1 仅仅对系统组件 System Server 应用了方舟编译器之后，系统流畅速度提升了 24%，系统响应速度提升了 44%；第三方应用（目前采用了新浪微博极速版）的操作流畅度提升了 60%。 图 2： 现有安卓和方舟编译器的差异 资料来源：知乎，东兴证券研究所 P6 东兴证券 行业 报告 计算机 行业： 华为鸿蒙系统、安卓和未来 敬请参阅报告结尾处的免责声明 东方财智 兴盛之源 DON GX IN G SECURIT IES总之， 方舟编译器 的价值是提升了 为 安卓系统 编写的 Java 代码的运行效率。 如果华为要另起炉灶做新的操作系统， 仍然 需要第三方 应用开发者 做大量的 代码 重新编译。 因此，希望依靠 方舟编译器 实现新操作系统的无缝对接是不可能的。 另外， 就算在安卓系统内， 要想实现 方舟编译器 的 理想 效果， 仍然 需要一定量的代码改造。 首先需要第三方的应用开发者采用方舟编译器对自家的 App 提前进行改造，从而能够上架华为应用商店 。 2. 华为鸿蒙能够战胜安卓么？ 华为的鸿蒙系统比现有安卓系统具有一定的技术优势。然而 ， 操作系统最重要的是整个生态系统的搭建，需要大量第三方软件厂商、开发者和用户的彼此互动才能够形成强大的生态系统。 因此，我们需要回答的问题就是 ： 华为鸿蒙系统 能否 依托 技术优势 搭建起 战胜安卓的生态体系 呢 ？ 对此，我们可以从操作系统的历史中寻找借鉴之处。 2.1 IBM 和微软的操作系统之争： OS/2 的失败 1981 年， IBM 发布了 PC 机，并开放了整个软硬件架构。此后， 康柏、戴尔等 众多 PC 机厂商纷纷采用了IBM 的接口标准，使得 IBM 兼容机 成为事实上的 PC 机行业标准。 然而， IBM 却做错了最重要的一件事：将 PC 机的操作系统外包给微软等公司去做。微软 逐渐在操作系统之争中胜出，成为几乎所有 IBM 兼容机的操作系统。 后来 ， IBM 逐步意识到微软对自己支配地位的威胁，希望能够收回对操作系统的控制权。 当时的 IBM 是IT 行业的蓝色巨人， PC 机行业标准的制定者 。 有众多的软件厂商愿意 追随 它 ，在新 推出的操作系统上编写 软件。 当时 看起来， IBM 有很大希望能够拿下操作系统的控制权。 除此之外， IBM 的新操作系统还有一项 微软没有的杀手锏： 图形用户界面 （ GUI）。 微软的操作系统 MS-DOS采用输入指令方式操作，复杂难用。 1984 年，苹果率先推出了图形用户界面的操作系统， 受到了用户的热捧。而微软 仍然采用老旧的 DOS系统 。如果能够抓住机会推出用户都喜欢的图形用户界面的操作系统，将带 给了 IBM 一个超越的机会。 图 3： MS-DOS3.0 操作系统 图 4： 采用图形用户界面的 OS/2 Warp4.0 资料来源： 百度图片 ，东兴证券研究所 资料来源： 百度图片 ，东兴证券研究所 终于， 到了 1987 年， IBM 推出了自己的首个操作系统 OS/2 1.0，并在 1988 年推出了 OS/2 1.1，采用了东兴证券 行业 报告 计算机 行业： 华为鸿蒙系统、安卓和未来 P7 敬请参阅报告结尾处的免责声明 东方财智 兴盛之源 DON GX IN G SECURIT IES类似于 Mac 的华丽 GUI。市场反应非常强烈，初始购买量猛增， OS/2 似乎大有起飞之势。 然而， 人们很快发现了 OS/2 的众多问题 ： 1）、 OS/2 未经过用户大规模使用，许多基本功能都 很 欠缺。 比如， OS/2 居然不 支持 打印。 2）、 虽然有许多软件厂商跟随 IBM 推出了基于 OS/2 的第三方软件，但是 由于改写代码工作量庞大， 众多软件厂商都没有选择跟进。 3）、 IBM 和康柏、戴尔等 IBM 兼容机厂商 有直接竞争关系。 新的 OS/2 试图强化 IBM 的控制权 ， 其他 IBM兼容机厂商都没有跟进 IBM 的 OS/2，而是依然和微软站在了一起。 在经历了初期的热潮之后， OS/2 并没有得到 用户的认可，人们依然在购买微软的 Windows。 1992 年， IBM发布了 OS/2 2.0。单纯从功能上讲，这一版本比 Windows 要先进若干年，直到 Windows2000 才出现了与之相当的产品。 OS/2 2.0 拥有 32 位的操作系统，强大的面向对象的用户界面。然而， OS/2 的生态系统依然嬴弱，销量不见起色。 等到 1995 年，微软推出划时代的 Windows 95， 将 OS/2 彻底击败。 微软的 Windows95 占据了超过 95%的市场份额，苹果占据了 4%，包括 IBM 的 OS/2 在内的其他操作系统仅占据了 1%的市场份额。 IBM 的 OS/2操作系统以失败告终。 2.2 IBM 和微软操作系统之争的启示 IBM 的 OS/2 失败带来的启示就是： 后来者基本不可能颠覆掉一个已经构建完整的操作系统生态。如果我们把 当年的 IBM 和 今天的 华为相比较就会发现： 1）、 IBM 在 当年的 PC 机行业拥有更强的 实力 。 IBM 是 PC 机行业的标准制定者， 从产品、品牌 、技术 到行业地位都是最好的 。 相比之下，华为虽然是国产手机第一大品牌，但是仍然排在苹果和三星之后，相对实力要逊于当年的 IBM。 2）、 IBM 推出的操作系统要领先微软若干年。 而且图形用户界面则带来了完全不同的用户体验，对消费者的触动更强。 华为的技术优势 主要体现在 能够实现更快的速度， 对用户的触动要弱一些。 3）、 IBM 对第三方软件厂商的吸引力更强。当年的 IBM 在 IT 产业具有崇高的地位，众多的软件厂商都迷信 IBM 的实力，愿意帮助其开发第三方软件。如果 华为 要推出鸿蒙手机操作系统，则海外市场的厂商支持力度 很难保证 。 在中国市场预计能够得到众多国产软件厂商的大力支持，但是短期内仍然很难建立起媲美安卓的软件生态供用户使用。 要知道， Android 已有 超过 20 亿台设备和超过 300 万个应用程序。 因此，我们判断 在整个智能手机市场已经进入成熟期时候，推出一个新操作系统会 非常 困难。 既然 拥有更强大竞争优势的 IBM 仍然输给了原有操作系统霸主微软。 那么 华为鸿蒙系统用于手机操作系统， 预计也很难获得商业上的成功。 3. 华为鸿蒙未来的市场机遇在哪呢？ 3.1 谷歌 让 如日中天的 微软也黯然失色 在 微软已经霸占了 PC 机操作系统的时候， 后来者如何去做呢？ 谷歌给出 了一个绝佳的答案： 寻找新的P8 东兴证券 行业 报告 计算机 行业： 华为鸿蒙系统、安卓和未来 敬请参阅报告结尾处的免责声明 东方财智 兴盛之源 DON GX IN G SECURIT IES大机会， 在其他人没有意识到之前抢先占领，成就自己的伟业。 2006 年， 中国 提出“核高基”专项，重点之一就是操作系统，希望能够打破微软的垄断。一帮国内公司利用 Linux 为基础开发出了许多国产操作系统，如红旗、普华、中标麒麟、思普等，并以失败告终 。 与此 同时，谷歌同样利用 Linux 在 开发一套 叫做 Android 操作系统。 开发 Android 系统 的 原来公司名字就叫做 Android，谷歌公司在 2005 收购了这个仅成立 22 月的高科技企业。 Android 系统也开始由谷歌接手研发， 面向手机 开发操作系统。 当时 市场份额最高 的手机操作系统是 塞班（ Symbian） 操作系统。 Symbian 系统是 1999 年 开始开发的，对手机配置要求不高，省电。根据 Gartner 的数据， 2006 年全球交付的智能手机数量达到了 7290 万部，Symbian 凭借 70%的份额处于市场领导地位 。 图 5：搭载 Symbian 系统的 功能 手机 图 6：全球首款安卓手机 T-Mobile G1 资料来源：百度图片，东兴证券研究所 资料来源：百度图片，东兴证券研究所 2007 年，苹果公司发布了 iPhone 手机，智能手机开启 了新的时代 。 iPhone 手机的 大屏、可触控、上网方便 和 大量的第三方应用 ， 极大地提升了用户体验 ，也让 Symbian 系统黯然失色。 相比苹果手机， Symbian系统存在着一系列的缺陷： 1）、 塞班系统不支持多点触控， 适配的仍然是带键盘的功能机； 2）、 交互体验复杂，功能层级多 ，上网体验很差。 3）、第三方应用 过少，甚至缺乏应用商店； 总之 ， iPhone 手机的出现颠覆了塞班系统。 然而，苹果并没有开发自家的操作系统给第三方 手机厂商 ，众多第三方手机厂商迫切需要一款能够提供类似 iPhone 体验的 手机操作系统 。 谷歌的 Android 恰好能够满足第三方手机厂商的 这些 需求 ， 它 不但 能够提供类似于苹果手机的用户体验 ，而且 Android 是开放性、开源、免费、可定制 的操作系统， 软件开发者可以自由开发需要的软件。 谷歌还让 android 平台手机可以无缝结合 它 推出的其他服务，地图、邮件、搜索等 。 2007 年 11 月 5 日这天，谷歌公司正式向外界展示了这款名为 Android 的操作系统， 并且 宣布建立一个全球性的 开放手机 联盟， 该 联盟里面包括了 Google、中国移动、摩托罗拉、英特尔、高通、三星、意大利电信、西班牙电信、 T-Mobile、德州仪器、博通、宏达、 NTTDoCoMo 等 34 家厂商。联盟里面包括了全东兴证券 行业 报告 计算机 行业： 华为鸿蒙系统、安卓和未来 P9 敬请参阅报告结尾处的免责声明 东方财智 兴盛之源 DON GX IN G SECURIT IES球知名的 手机制造商、软件开发商、电信运营商以及芯片制造商。 这一联盟将支持谷歌发布的手机操作系统以及应用软件，将共同开发 Android 系统的开放源代码。 2008年 10月份 ， 全球首款 Android旗舰智能手机 T-Mobile G1首次正式上市 。开放手机 联盟 成员 Google，T-mobile、 HTC 共同 促成了 这款手机 的诞生 ，显示出联盟的价值。 而后 ，安卓 智能手机迎来爆发式增长。连原来青睐 Symbian 的摩托罗拉、索尼都 纷纷抛弃了 Symbian 系统， 彻底投入了安卓的怀抱。 在谷歌和众多合作伙伴的共同努力下， Android 系统很快成为了 最主流的操作系统，最终 占据了手机操作系统超过 80%的市场份额。 PC 操作系统的霸主 微软 在此过程中是如何表现的呢？ 从实际表现来看，微软在整个手机时代都是一路 处于 跟随者的 地位 。 在 Symbian 系统占据优势的时候，微软推出了 手机操作系统 Windows Mobile(简称为WM)，基本按照 Windows 的 PC 版来设计， 并将电脑软件 导入到该系统。用户对此并不太认可， WM 处于 劣势地位， Symbian 凭借 70%的份额处于市场领导地位 。 当 iPhone 发布后，微软 发现 WM 不能满足需求，将其抛弃，研发了一套新的操作系统。然而，新操作系统 姗姗来迟 。 直到 2010年 10月 21 日 ，微软 才发布了 Windows Phone(简称为 WP)。 此时， Android 已经占据了明显优势 ，包括第三方手机厂商和软件厂商的生态布局已经成型。 WP 并没有取得多大进展， 就 以失败告终。 在手机操作系统的战争中 ，微软惨 败给了安卓 ， 基本错过了整个移动互联网时代 。 比尔 .盖茨后来认为这是他一生中犯得最大的错误。 正是他的管理不善，给了谷歌 推出安卓系统 的机会 ， 让微软损失了 4000亿美元。 3.2 华为鸿蒙系统的未来在下一个大机会 3.2.1 新操作系统最大的机会在于物联网时代 通过 操作系统的历史，我们可以发现：操作系统是一个赢家通吃的行业。后来者基本没有机会通过复制前者取得 胜利 。 要想取得成功，应该像谷歌那样找到新的大机会， 在其他人没有意识到之前抢先占领，成就自己的伟业。 图 7： 智能手机出货量及同比增速（按操作系统分类） 资料来源： 2017 互联网女皇报告 ，东兴证券研究所 P10 东兴证券 行业 报告 计算机 行业： 华为鸿蒙系统、安卓和未来 敬请参阅报告结尾处的免责声明 东方财智 兴盛之源 DON GX IN G SECURIT IES当前，整个智能手机行业已经进入成熟期 ， 未来 新操作系统最大 的机会在于 物联网 时代 。 根据孙正义的预测， 2010 年，平均每个人需要 2 个物联网设备，而到了 2035 年，预计每个人需要 100 个物联网设备 ，总的物联网设备数量将达到 1 万亿个。 而 物联网设备 和手机有巨大的差异 ，需要新的操作系统 来 支撑。 3.2.2 微内核系统 用于物联网设备具有诸多优势 之前，我们分析过华为鸿蒙系统采用的是微内核。相比于宏内核，微内核带来了很多新的优势： 1）、 高安全性。微内核的代码量大大减少，带来了更高的安全性。有的微内核仅有 1 万行代码，可以实现形式化证明，从数学上论证代码的安全性。 2）、 高可靠。微内核的内核非常稳定，具有高可靠性。众多系统服务都运行在用户态模块上，并不影响系统稳定性。 3）、 高扩展性。由于众多系统服务都转移到了用户态服务模块上，可以方便地根据终端需求进行按需剪裁和添加，实现了高扩展性。 4）、 高可维护性。用户态模块可以彼此独立的启停、卸载和升级。 5）、 支持分布式计算。用户态服务模块都是独立运行的，天然支持分布式计算。 目前来看，微内核 系统 天然适合物联网。 微内核的优势：高安全性、高可靠、高扩展性、高可维护性和支持分布式计算。这些特征对物联网设备来讲都非常重要，而且是宏内核系统无法满足的。 因此，微内核系统很有可能成为物联网时代的操作系统。 3.2.3 构建开放的 产业生态 将是未来的最大挑战 目前，华为鸿蒙系统首要的事情是寻找新场景落地。 随着 5G的部署， 物联网、人工智能、区块链为代表的新技术 正 加速融合发展。新技术的应用已经 或者即将 落地 。 华为鸿蒙系 统 已经蓄势待发，寻找新的应用场景落地 ，预计未来将首先在自动驾驶、工业自动化等场景 应用。 未来 ，华为鸿蒙系统的最大挑战在于构建开放的生态系统。 从谷歌当年构建安卓开放手机联盟可以看出，图 8： 物联网时代的 设备连接将达到 1 万亿 资料来源： MWC 2017，东兴证券研究所