你好,我是七牛云许式伟。
在编程语言出现后,软件生产效率得到了大幅度的提升。随着越来越多软件的出现,自然而然就诞生了多个软件如何共处,也就是软件治理的需求。比如下面的这些需求场景。
如果没有一个中间的协调方,软件与软件之间并不知道彼此的存在,你不难想象出,这种没有统一规则约束下的场面,会有多么凌乱。
于是,操作系统就出现了。对于软件而言,它像一个大法官,制定规则并据此约束大家的行为。
操作系统是怎么获得执行权的?
这是计算机主板ROM上的启动程序(BIOS)交给它的。
计算机加电启动后,中央处理器(CPU)会从一个固定的存储地址加载指令序列执行。通常,这个固定的存储地址指向计算机主板的ROM上的一段启动程序(BIOS)。这段启动程序通常包含以下这些内容。
引导区的引导程序有长度限制(关于这一点我在上一讲已经介绍过),只能做非常少的事情。在常规情况下,它只是简单地跳转到真正的操作系统的启动程序,但有时计算机上安装了多个操作系统,此时引导程序会提供菜单让你选择要运行的操作系统。
这样,操作系统就开始干活了。
那么,操作系统是做什么的?前面我们说的“软件治理”是否可以涵盖它完整的目标?
让我们从操作系统的发展历程说起。
最早期的计算机是大型机。这个时期的计算机笨重、昂贵,并且操作困难,主要使用人群是搞科研性质的科学家或其他高端人群。
虽然这个时期催生了 IBM 这样的硬件巨头,但大多数人根本就意识不到,这玩意儿对后世人们的生活能够产生如此翻天覆地的变化。
这个时期的计算机还是单任务的,以计算为主,软件为操作硬件服务。如果我们认为“软件治理”是操作系统的根源需求的话,那么可以认为这个时期还不存在操作系统。但的确会有一些辅助工具库来简化用户使用计算机的负担,我们可以把它看做操作系统的萌芽。
从这个意义来说,提供计算机的“基础编程接口”,降低软件开发的负担,是操作系统更为原始的需求。
此后,小型机和个人计算机(PC)的崛起,分别诞生了 UNIX 和 DOS 这两个影响深远的操作系统。 UNIX 就不用说了,它几乎算得上今天所有现代操作系统的鼻祖。
DOS 的历史非常有趣。首先是 IBM 没把操作系统当回事儿,把这个活儿包给了微软。然后是微软只花了 5 万美元向西雅图公司购买了 86-DOS 操作系统的版权,更名为 MS-DOS。
那么 86-DOS 是怎么来的?西雅图公司的一个24岁小伙叫蒂姆·帕特森(Tim Paterson),单枪匹马花了4个月时间写出来的。
可以看到,这个时期人们对操作系统并没有太深刻的认知,多数人只把它看做硬件的附属品。IBM 不把它当回事,西雅图公司也没把它当回事,几万就把它卖了。只有微软认认真真地把它当做生意做了起来(在此之前微软的生意是卖 BASIC 语言的解析器起家,所以微软一直对 BASIC 语言情有独钟,直到很久以后微软搞出了 C# 语言后,情况才有所改变)。
等到 IBM 意识到操作系统是个金蛋,改由自己做 PC-DOS 操作系统的时候,微软已经通过推动 PC 兼容机的发展,让操作系统不再依赖特定的硬件设备,微软也就因此脱离 IBM 的臂膀,自己一飞冲天了。
回到问题。要回答操作系统在做什么,我们可以从客户价值和商业价值两个维度来看。
客户价值来说,操作系统首先要解决的是软件治理的问题,大体可分为以下六个子系统:进程管理、存储管理、输入设备管理、输出设备管理、网络管理、安全管理等。
操作系统其次解决的是基础编程接口问题。 这些编程接口一方面简化了软件开发,另一方面提供了多软件共同运行的环境,实现了软件治理。
商业价值来说,操作系统是基础的刚需软件。计算机离开了操作系统就是一堆废铜烂铁。随着个人计算机采购需求的急速增加,光靠软件 License 的费用就让操作系统厂商赚翻了。
虽然第一个广为人知的操作系统是 UNIX,但从商业上来说最成功的操作系统则是 DOS/Windows,成就了微软的霸主地位。
为什么是 DOS/Windows 赢得了市场,这无关技术优劣,关键在于两者的商业路线差异:UNIX 走的是企业市场,而 DOS/Windows 选择了更为巨大的市场:个人计算机(PC)市场。
操作系统也是核心的流量入口。占领了操作系统,就占有了用户,想推什么内容给用户都很容易。微软对这一点显然心知肚明。
这也是为什么当年网景推 Netscape 浏览器的时候,微软很紧张。因为浏览器是另一个软件治理的入口,本质上是操作系统之上的操作系统。如果软件都运行在浏览器上,那么本地操作系统就沦为和硬件一般无二的管道了。
虽然早期操作系统没有应用市场(AppStore),但是通过操作系统预装软件的方式向软件厂商收租,这是一直以来都有的盈利方式。国内盗版的番茄花园 Windows 发行版就是通过在 Windows 系统上预装软件来盈利。
当然预装软件只是一种可能性,流量变现的方式还有很多。苹果的 iOS 操作系统开启了新的玩法,它构建了新的商业闭环:账号(Account)、支付(Pay)、应用市场(AppStore)。
我们把这个商业模式叫收税模式。帐号(注意是互联网账号,不是过去用于权限管理的本地账号)是前提。没有帐号,就没有支付系统,也没有办法判断用户是否购买过某个软件。
应用市场实现了应用的分发,既解决了系统能力的无限扩展问题(客户价值),也解决了预装软件的软件个数总归有限的问题(商业价值)。支付则是收税模式的承载体,无论是下载应用收费,还是应用内购买内容收费,都可以通过这个关卡去收税。
无论是本地操作系统 iOS 和 Android,还是 Web 操作系统(浏览器)如微信小程序,都实现了“帐号-支付-应用市场”这样的商业闭环。这类操作系统,我们不妨把它叫做现代操作系统。
架构的第一步是需求分析。上一讲我提到了在架构设计过程中,需求分析至少应该花费三分之一的精力。通过这一节我们对操作系统演进过程的回顾,你可能更容易体会到这一点。
当我们说要做一个操作系统的时候,实际上我们自己对这句话的理解也是非常模糊的。尤其是我们正准备去做的事情是一个新生事物时,我们对其理解往往更加粗浅。
在本专栏[开篇词]中我也提过,架构也关乎用户需求,作为架构师我们不只是要知道当前的用户需求是什么,我们还要预测需求未来可能的变化,预判什么会发生,而什么一定不会发生。
我们可以问一下自己:我是否能够预料到,有一天支付(Pay)系统会成为操作系统的核心子系统?如果不能,那么怎么才能做到?
操作系统的边界到底在哪里?
要回答这个问题,我们需要看清楚这样三个角色的关系:
首先我们来看操作系统与硬件的关系。如果操作系统厂商不做硬件会怎样?我们知道个人计算机(PC)市场就是如此。微软虽然占据了 PC 操作系统(DOS/Windows)绝大部分江山,但是它自身并不生产硬件。这里面,PC 兼容机的发展对 DOS/Windows 的发展有着至关重要的支撑意义。它让操作系统厂商有了独立的生存空间。
到了移动时代,Google 收购 Android 后,通过免费策略占领移动操作系统的大半江山,一定程度上复制了微软的过程,但实际上并没有那么理想。
首先,Android 是免费的,Google 并没有从中收取软件 License 费用,而是借助 Android 的市场占有率来推动 Google 的服务(例如搜索、Gmail 等等),通过 Google 服务来获取商业回报。
其次,iOS 操作系统引入的 “账号-支付-应用市场” 的收税模式,受益方是硬件(手机)厂商,而非操作系统厂商。其中最关键的一点,几乎所有手机厂商都不接受把支付(Pay)这个核心系统交给 Google。
最后,不止支付系统,一旦手机厂商长大立足 ,Google 服务也会被逐步替换。所以 Google 和 Android 手机厂商之间的联盟并不可靠,养肥的手机厂商会不断试探 Google 的底线,而 Google 也会尝试去收紧政策,双方在博弈中达到平衡。
之所以会这样,我觉得原因有这么几个:
其一,历史是不可复制的,人们对操作系统的重要性认知已经非常充分。所以大部分手机厂商,都不会放弃操作系统的核心子系统的主控权。Android 系统的开源策略无法完全达到预期的目标,这也是 Google 最终还是免不了要自己做手机的原因。
其二,手机是个性化产品,硬件上并没有 PC 那么标准化。所以个人计算机有兼容机,而手机并没有所谓的标准化硬件。
分析完操作系统和硬件的关系,我们再来看它和浏览器的关系。在 PC 时期,操作系统和浏览器看起来至少需求上是有差异化的:操作系统,是以管理本地软件和内容为主(对内)。浏览器,是以管理互联网内容为主(对外)。
但,这个边界必然会越来越模糊。
操作系统不涉足互联网内容?这是不可能的。应用市场(AppStore)其实就是典型的互联网内容;而另一方面,在浏览器的生态里也有一些特殊角色:网址导航、搜索引擎、Web 应用市场,它们共同构成了探索互联网世界的“地图”。
问题在于:
欢迎把你对这几个问题的想法告诉我。
让我们简单回顾下今天我所讲到的内容。
从客户需求来说,操作系统的核心价值在于:
从商业价值来说,操作系统是刚性需求,核心的流量入口,兵家必争之地。所以,围绕它的核心能力,操作系统必然会不断演化出新的形态。
我们把引入了 “账号-支付-应用市场” 商业闭环的收税模式的操作系统,称为现代操作系统。
操作系统的边界到底在什么地方?我们通过分析硬件、操作系统、浏览器三者的关系,也做了定性的分析。这样的分析将有助于你对需求发展做出预判。
最后,你可以在留言区给我留言,分享你对于操作系统技术、商业的看法,让我们一起交流。