1 背景介紹

1.1 現狀分析

    近年來，以自主CPU+OS為核心的國產基礎軟硬件生態體系不斷發展和完善，但仍存在一些短板和弱項，比如基礎軟件方面，操作系統多是基于開源的Linux系統，經常會導致軟件開發與運行存在運行依賴庫不規范、應用軟件版本混亂、沖突等問題。基于系統開發和運行的實踐，當前國產基礎軟件生態體系主要存在以下四個方面的問題。

    (1)開發嚴重碎片化。Linux上存在太多的開發庫，國產操作系統缺少一套類似微軟.NET框架的統一開發解決方案，開發者難以選擇最佳的開發語言、開發庫和開發環境，比如對C/C++而言，主流的用戶界面(UI)程序開發有Gtk、Qt、WxWidget三種，同時Gtk本身又有Gtk2和Gtk3系列^[1]，Qt有Qt4和Qt5區分。Linux應用軟件開發者需要一套開發和運行的行業標準，解決開發框架選擇難、開發文檔少或無、開發庫版本多、開發接口不統一等問題。

    (2)權限控制機制存在安全隱患。主流的國產操作系統使用基于用戶角色的權限控制機制，應用一般具備諸如訪問用戶文件^[2]、訪問其他應用數據^[3]、使用網絡和外部設備^[4]等權限。雖然大多數的Linux發行版(典型的如Debian、Ubuntu、Redhat、Centos)都提供自身的軟件包維護機制，用戶往往也使用值得信賴的源下載應用，但病毒往往也會利用應用程序這條路徑植入傳播。用戶對一些程序的非法操作往往會導致嚴重的安全問題，給自身帶來極大的困擾。例如用戶使用的應用程序需要訪問網絡時，有可能會從不安全的站點下載惡意程序，執行一些非法操作，如盜取用戶的敏感信息，干擾用戶的日常工作、數據安全和個人隱私等，用戶需要一種有效的保護計算機安全的方法，比如利用沙箱技術給應用程序提供隔離的運行空間。

    (3)跨架構應用移植不統一。應用軟件可移植性越來越受到關注，諸如Java、Python等語言都提供一套虛擬機用于屏蔽底層處理器和操作系統差異^[5]，但是對于C/C++等平臺相關編程語言，目前缺少一種跨架構的可移植開發運行解決方案^[6]。

    (4)應用軟件版本混亂。主流的國產操作系統發行版都使用類似RPM、DPKG等打包系統構建，最大的特點是上游開發者和下游軟件包維護者(打包者)明顯地區分開。上游應用開發者編寫代碼，下游發行者獲取并將其轉化(編譯、編寫規則并重新打包)為RPM或DEB包；最后安裝到本地系統中。這種場景在一定程度上解決了包的風險問題，因為軟件包維護者往往會選擇值得信賴和功能可靠的應用，但是也難以避免地暴露一些問題，上游應用開發者往往希望更高的發布速度，而事實上完全依賴下游發行者打包開發的應用，下游發行者決定具體的調度、申明、打包、提供支持等規則。應用本身的實際測試變得十分困難，因為最終用戶往往可能使用不同的包版本，應用在某個發行版的某個版本下的測試，無法確定應用在其他發行版和其他版本的任意組合下都能正常運行；要測試應用在某個發行版的某個版本下的運行，開發者往往需要安裝該發行版的版本環境，并編譯運行該應用，這將是一項繁雜的工作。

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作者信息:

魯  振，胡堅升，李名揚

(中軟信息系統工程有限公司，北京102209)