1. 前言

Firefox OS 是由 Mozilla 主導開發(fā)的新一代開源移動操作系統(tǒng)，它采用Linux 內(nèi)核以及基于 Gecko 的運行環(huán)境，  它為用戶提供完全基于 HTML/JavaScript技術(shù)以及其他開放 Web 應用接口的應用程序。

Mozilla 是一家非盈利性的組織機構(gòu)，組織開發(fā)了著名的 Firefox 瀏覽器以及 Gecko 瀏覽器引擎。

本文的分析主要基于互聯(lián)網(wǎng)上已公開資料以及個人目前對 Firefox OS 的理解與試驗，希望能對大家初步認識了解 Firefox OS 提供一個參考。

2. 簡介

2.1 概況

Firefox OS 是由 Mozllia 于 2011.7 發(fā)起的 B2G(Boot to Gecko)項目發(fā)展而來，2012.7 正式命名為 Firefox OS。該項目基于 Linux 以及 Gecko 引擎技術(shù)，從一開始就完全采取開放開源的方式進行開發(fā)，其核心理念是用戶可接觸到的應用都是基于 Web 的應用，這些應用使用高級 HTML5 技術(shù)和硬件設(shè)備接口，可通過JavaScript 直接訪問手機的硬件設(shè)備。

對開發(fā)者來講，最需要了解的是 Firefox OS 整個用戶界面是一個 Web 應用，它能顯示和激活其他 Web 應用。任何對用戶界面的修改以及可以在 Firefox OS上運行的應用都是 Web 頁面，只不過這些頁面提供了可以直接訪問硬件設(shè)備以及服務的能力。

項目發(fā)展動力在于 Mozilla 相信 Web 能夠替代基于單個廠商的，帶有授權(quán)的應用開發(fā)生態(tài)系統(tǒng)。為了讓開放的 Web 技術(shù)成為未來移動和桌面應用發(fā)展的基礎(chǔ)，需要持續(xù)地推動 Web 的發(fā)展，去擁有并在某些方面甚至要超越與其競爭的生態(tài)系統(tǒng)的能力。

2.2 初期完成的工作

◆ 提供新的 Web 接口原型，以暴露設(shè)備和操作系統(tǒng)的能力（包括電話、 短信、攝像、藍牙、NFC 等）。

◆ 建立安全權(quán)限模型，確保這些新接口安全地暴露給上層的頁面與應用。

◆ 為智能手機和平板提供一個底層的基礎(chǔ)框架。

◆ 選擇移植或構(gòu)建應用，以證明或突出系統(tǒng)擁有的能力。

2.3 當前開發(fā)狀態(tài)及發(fā)展

◆ 項目目前正全力的開發(fā)當中，主要開發(fā)人員為 Firefox 專職開發(fā)人員和部分廠商人員，再加部分開源愛好者。

◆ 2012 年初，為初始合作廠商提供了一套原型系統(tǒng)，主要吸引了部分電信運營商的關(guān)注與青睞。

◆ ZTE 和 TCL 計劃于 2012 年底或 2013 年初推出基于 Firefox OS 的智能手機。

3. Firefox OS 架構(gòu)

Firefox OS 架構(gòu)主要由三層組成，分別為 Gonk、Gecko、Gaia，其組成關(guān)系如下圖所示：

3.1 Gonk 層

Gonk 層是指 Firefox OS 的底層，它由 Linux 內(nèi)核以及用戶態(tài)硬件抽象層組成，它往往來源于通用的開源項目比如 Linux 內(nèi)核、libusb 等，其中部分與android 硬件抽象層共享，比如 GPS、Camera 等，也可能包括部分硬件廠商提供的需要授權(quán)的代碼或庫如 ril、OpenGLES、Fm 等。

3.2 Gecko 層

Gecko 層是指 Firefox OS 的應用運行環(huán)境，這一層提供對公開標準的支持如HTML/CSS/JavaScript。同時為了確保對這些接口的有力支持，這一層還包括其他內(nèi)容如網(wǎng)絡處理、圖形圖像處理、  布局引擎、JavaScript 虛擬機和對 Gonk HAL的支持等。

3.3 Gaia 層

Gaia 層是指 Firefox OS 的用戶界面層，當 Firefox OS 啟動后任何可以顯示在屏幕上的內(nèi)容都可看成該層的一個應用。Gaia 層實現(xiàn)了 HomeScreen、ScreenLock 乃至一個現(xiàn)代智能手機所具備的標準應用。Gaia 應用完全使用 HTML、CSS 和 JavaScript 來實現(xiàn)。它通過開放的 Web 接口訪問潛在的操作系統(tǒng)功能，它由 Gecko 層提供實現(xiàn)支持。

第三方應用可以通過 Web 應用市場安裝在 Gaia 層，與其他應用一起供用戶使用。

4. Firefox OS 運行態(tài)分析

4.1 BootStrap 階段

當打開安裝 Firefox OS 設(shè)備電源時，Bootloader 程序開始執(zhí)行，從顯示啟動畫面及 Logo，直到裝載完成操作系統(tǒng)內(nèi)核鏡像到設(shè)備中。

4.2 Linux 內(nèi)核啟動階段

這一階段與主流 Linux 系統(tǒng)的內(nèi)核啟動一致，特別是 Android 內(nèi)核的啟動過程。

4.3 Init 初始化

這一階段在 Linux 內(nèi)核完成啟動后用于加載系統(tǒng)服務和核心進程。

4.4 用戶態(tài)核心進程交互狀態(tài)

由 Init 階段加載的主要進程有 b2g、rild、rildproxy、mediaserver、netd、wpa_supplicant、dbus-daemon 等。

其中 b2g 為主要運行環(huán)境進程，它們之間的運行關(guān)系圖如下：

4.5 b2g 多進程運行模型

為了保證不同 Web 應用的獨立性與安全性等，F(xiàn)irefox OS 采取了類似于Chrome 瀏覽器和 WebKit2 的多進程模型。如下圖三所示：

主進程主要負責主 UI 的顯示、事件的接收分發(fā)、層的合成以及屏幕的最終輸出、網(wǎng)絡處理等；主進程(稱為 b2g 進程)與內(nèi)容子進程(稱為 content 進程)之間的通訊是基于Mozilla 自己定義的 IPDL 來實現(xiàn)的；

內(nèi)容子進程負責指定 Web 應用的邏輯處理以及內(nèi)容渲染，需要顯示時通知主進程進行合成進而屏幕輸出；

主要運行邏輯如下圖四所示：

5. Firefox OS 開發(fā)

5.1 開發(fā)背景

◆基于開源和開放的技術(shù)實現(xiàn)

由于 Firefox OS 的開發(fā)從一開始就基于開放開源的方式在進行，同時它的應用主要是基于 Web 技術(shù)，不同的開發(fā)人員特別是 Web 開發(fā)，都可以很快介入其應用的開發(fā)中。

另外由于它完全基于開放的 HTML/JavaScript 來實現(xiàn)應用的開發(fā)，與 Java完全不相干，從而導致其生態(tài)系統(tǒng)也與 Android 有本質(zhì)的差別，也許這一點正是Firefox OS 與 Android 應用堆棧的最大差別。

◆基于通用的硬件以及公開的硬件抽象層

Mozilla 出于堅持開放的 Web 精神以及本身的優(yōu)勢與劣勢，結(jié)合當前開源社區(qū)的情況特別是 Android 的快速普及，F(xiàn)irefox OS 的開發(fā)一開始是基于 Android來啟動的，  甚至其整個編譯打包刷機工具也是直接利用 Android 系統(tǒng)現(xiàn)有方式來實現(xiàn)的。

那 Mozilla 為什么會選擇這樣一種做法呢？也許最根本的原因是便于不同硬件的適配。不同廠商提供了不同硬件平臺的Bootloader、FashBoot、內(nèi)核驅(qū)動的更新以及針對 Android 平臺的電話、短信、Camera、Sensor、視頻圖像顯示處理等的底層支持。有了這些基礎(chǔ)功能的底層支持，對 Firefox OS 的開發(fā)提供了極大的方便，從技術(shù)實現(xiàn)的角度看，F(xiàn)irefox OS 的底層實現(xiàn)可以基于 Android的底層實現(xiàn)來完成其架構(gòu)中的 Gonk 層，以及對應的 Gecko 層。

從將 Firefox OS 移植到不同的平臺來看，它采取了類似于 Android 的硬件抽象層，并且其中很多接口與 Android 相一致。這樣在推廣和建立 Firefox OS的生態(tài)系統(tǒng)時，則可以借力 Android 平臺進行加速推動與普及。

從上面的分析看來,這是 Firefox OS 與 Android 實現(xiàn)的最大共同點，而這個共同點的形成,也許關(guān)鍵在于它們都是基于開源和開放的心態(tài)在進行操作系統(tǒng)開發(fā)。

◆擁有開放的開發(fā)測試平臺

由于 Firefox OS 是基于 Web 技術(shù)開發(fā)應用，而 Web 技術(shù)已經(jīng)在現(xiàn)代的瀏覽器中久經(jīng)考驗與廣泛使用，其應用開發(fā)與測試甚至可以直接在桌面瀏覽器中進行。

有興趣的朋友可以使用 Firefox 瀏覽器安裝一個 r2d2b2g 擴展  http://www.mozfans.com/thread-385-1-2.html來試試它運行的樣子，試玩一下或許會發(fā)現(xiàn)一些好玩的東西，不過如果出現(xiàn)崩潰還應該多多包涵，畢竟該擴展還在試驗階段。

5.2 Web 應用開發(fā)

基于上面提到的開發(fā)背景，  作為 Web 應用開發(fā)者，可以方便地介入到 FirefoxOS 應用開發(fā)中來，不過下面幾點還是需要 Web 應用開發(fā)者有一定的認識：

◆Web 應用是個全新的嘗試

雖然基于相同的技術(shù)，但 Web 應用從本質(zhì)上講與 Web 頁面是有很大差別的。作者個人和魔智論壇的理解是，Web 頁面最大的好處能根據(jù)頁面內(nèi) URL 鏈接隨意跳轉(zhuǎn)到不同的頁面，而 Web 應用本質(zhì)上應該是強調(diào)內(nèi)容的專注化、應用化，像一個本地應用一樣（如魔智論壇手機版）要專注于完成某種功能，盡可能地讓用戶停留在該應用內(nèi)，如游戲類、社交類應用。

有了這樣基礎(chǔ)的認識，需要對在 Web 頁面的元素布局以及操作上進行一定的調(diào)整，才能夠成為一款優(yōu)秀的 Web 應用。

◆  Web 應用移動化的挑戰(zhàn)

由于 Firefox OS 是一款針對移動的操作系統(tǒng)，必然會帶上許多移動設(shè)備的特性如觸摸操作、屏幕較小、可定位、Camera 等，這樣就提供了許多新的設(shè)備或移動相關(guān)的 Web 接口，需要 Web 應用開發(fā)者學習和使用。

主要的新 Web 接口有：

◆Running Offline

◆Online and Offline Events

◆Drawing Graphics with Canvas

◆Drawing 3D Graphics with WebGL

◆Using Files from Web App

◆Detecting Device Orientation

◆Using Camera

◆Customing Phone

具體可以參考附錄提供的參考資料。

Web 應用與本地應用的性能挑戰(zhàn)

目前在 IOS、 Android 平臺上， 應用相對本地應用來講性能上有一定差距，Web也許這跟技術(shù)實現(xiàn)方案的選擇有關(guān)， 但也很可能與這兩個平臺從一開始就不是針對 Web 應用而開發(fā)相關(guān)。試想為什么 iOS 平臺上使用 Safari 瀏覽頁面與使用

WebView 來瀏覽頁面性能與體驗有很大的差別。其根本原因在于 Safari 瀏覽器的獨特性，而其獨特性往往體現(xiàn)在其渲染方式和 JavaScript 引擎的性能等。而 Firefox OS 特別在渲染方式與 JavaScript 引擎性能上進行了特別的優(yōu)化與調(diào)整，主要體現(xiàn)在：

◆  使用新的 Azure 庫來實現(xiàn) Canvas 2D；

◆  增強多進程架構(gòu)，提供并行渲染合成的能力；

◆  完善 WebWorker/WebSocket/WebStorage 的支持。

這應該只是開始，Web 應用的優(yōu)點會隨著時間的積累會凸現(xiàn)出來，而本地應用的局限會越來越令人不滿，這也正是 Mozilla 發(fā)起 Firefox OS 項目的根本出發(fā)點也是它的使命所在，這正是魔智論壇一直支持B2G項目的原因，也正是它與 HP webOS 的差別所在。

5.3 針對 Firefox OS 本身的開發(fā)

如果想?yún)⑴c到 Firefox OS 本身的開發(fā)，或許是一個挑戰(zhàn)的工作，因為它本身就充滿挑戰(zhàn)，但是如果有一點激情(因為目前參與開發(fā)的就是一幫很有激情的家伙)，再加上對 Android 系統(tǒng)的一點理解，外加上對瀏覽器引擎的一些了解，特別是對 Gecko 引擎的理解，則會比較輕松地介入到其中。因為它們畢竟是開源項目。一切可以從頭開始，心動了嗎，趕快行動吧。

參考 B2G build prerequisites、Preparing for your first B2G build 、Building Boot to Gecko ,獲取源代碼，然后運行./config.sh，./build.sh，./flash.sh 就可以編譯出一個模擬器或指定Android 機型的 Rom，并刷機。

5.4 Firefox OS 移植

基于上面的分析，若要將 Firefox OS 移植到其他硬件平臺，如果該平臺提供了 Android BSP，應該還是比較容易的。其工作的關(guān)鍵在于，對 Android 硬件抽象層與 Firefox OS 硬件抽象層進行對比與移植，也就是完善 Gonk 層的適配，對上層的 Gecko、Gaia 只需做稍小的改動即可。

總結(jié)

◆Firefox OS 項目從啟動到現(xiàn)在一年多一點時間，起步較快，目前還在快速迭代中，正準備在市場上推出首款手機。

◆Firefox OS 有 Mozilla 的大力支持，本著開放開源的精神進行開發(fā)，可充分發(fā)揮其對 Web 核心技術(shù)的理解能力，能引導并得到部分 Web 社區(qū)的認可與支持，有利于生態(tài)系統(tǒng)的建立。

◆但 Web 應用平臺在移動市場上還沒得到全面認可，存在一定的市場風險，并有 Chrome OS、HP webOS 的前車之鑒，這同樣需要時間來獲得市場的認可。

◆Mozilla 開發(fā)人員本身對硬件平臺或系統(tǒng)底層的理解還是相對比較薄弱，需要與硬件廠商有更加緊密的磨合，幸運的是，他們選擇了 Android 的硬件抽象層，減少了 Firefox OS 起步階段的阻力。

◆Firefox OS 中的 Gecko 引擎在移動瀏覽器的競爭中目前處于劣勢，包括其多進程模型、新的渲染合成架構(gòu)、內(nèi)存管理、操作上的順滑度都需進一步加強與驗證， Mozilla 擁有天才般的工程師以及獨特的 Hack 精神， 但讓世界見證過 Firefox 瀏覽器的橫空出世，現(xiàn)在他們敢勇于面對這一切，并正在努力攻關(guān)中，相信他們會給世界帶來又一次驚喜，讓我們拭目以待。

◆文中內(nèi)容只是對 Firefox OS 進行一個初步分析，由于時間以及個人原因，可能有誤，僅供參考，希望大家能諒解與指正，如果想進一步了解和關(guān)注 Firefox OS，愿意的話可以與作者進行探討交流。

參考資料

1.https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Mozilla/Firefox_OS

2.https://wiki.mozilla.org/B2G

3.http://www.mozilla.org/en-US/b2g/

4.https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Apps/Getting_Started

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作者：鐘學書 (sukzhong@gmail.com)

修改：潘愛民

單位：盛大創(chuàng)新院

時間：2012.10