基于webkit内核webos系统架构（一）

1 引言

WebOS（Web-based Operating System）或者我们称为网络操作系统，是一种基于浏览器的虚拟的操作系统，用户通过浏览器可以在这个WebOS上进行应用程序的操作，而这个应用程序也不是普通的应用程序，是网络的应用程序。

WebOS提供面向网络的操作系统服务，包括：网络资源寻址、全球名称空间、远程执行程序（在客户端执行服务器程序）、资源管理、认证与安全。

WebOS支持丰富的网络操作，比如：网页浏览、RSS阅读甚至直接支持一些Web API，提供集中的、全面的（涉及到方方面面的基础网络应用）、友好的（便于使用）Web资源访问能力，是一组网络功能的集合。表现上可以是一个软件包，安装这个软件，可以方便地使用互联网。

随着网络带宽的增加，网络传输速度不断提升，使WebOS的诞生成为可能。大家可以想像一下未来：我们只需要在硬件上安装浏览器软件，便可在任何接通网络的电脑上使用自己熟悉的操作系统。虽然WebOS不会替代现行的操作系统，但是它给予人们工作很大的可移动性与跨平台性，相信WebOS一定会得到长足发展。

2 系统特点简介

WebOS作为基于浏览器技术的多任务操作系统，它以webkit作为UI处理的核心，并在其基础上扩充了丰富的本地功能，通过javascript可访问这些本地功能，这使得本地应用、网页浏览、WEB应用三者的运行环境能统一起来。本地应用采用html＋javascript＋CSS开发，配合操作系统提供的数量众多、功能强大的控件，能有效降低应用的开发难度和缩短开发时间。它的多任务机制使得用户可同时运行多个应用，用户可以在多个应用间切换、自由操作，有助于提升用户体验。添加手势功能很适合在小屏幕手机或平板电脑上用户对应用UI的操作。

总之，WebOS是一款注重用户体验、侧重网络应用的手机操作系统。其特点如下：

Ø  开机快,按下电源到到登录界面只需几秒。

Ø  所有的程序都是基于Web的形式。

Ø  具有自恢复、自动更新功能，一旦当机或是有错误,会自动恢复版本，在运行过程中也会检测版本是否有更新，能自动更新版本。

Ø  提供内外层沙箱机制保障系统安全。

Ø  支持HTML 5标准，支持本地存储。

Ø  多进程的浏览器架构。

Ø  对本地存储数据加密保存。

Ø  支持X86和ARM体系结构的处理器。

3 系统架构

图3.1 WebOS系统架构图

系统从下至上主要由五个部分组成：

Ø  操作系统和驱动，操作系统作为各种应用运行的基础;

Ø  OSAL层是操作系统抽象层，对操作系统提供的API的一层封装层，该层向上层提供一个统一的系统API接口，增强平台的可移植性；

Ø  运行环境和基础库，系统以webkit引擎为核心，提供应用运行的环境，管理应用的启动、运行和终止，通过JS Core扩展应用所需的各种服务，Libraries提供Webkit渲染使用的图形库和graphic库，以及网络连接协议栈等；

Ø  Framework层，该层分两个部分，其中主要包含一个Html5的浏览器作为网络应用开发的基础，框架中含有窗口管理、应用管理以及包管理等功能；

Ø  应用层，其中Home是通过web技术实现一个home桌面，提供启动应用功能。系统启动后首先打开一个空白页，在上面添加应用图标，并绑定应用信息和点击事件。

下面我们对系统每个层次，详细说明其内部各模块的作用和功能。

 

3.1 操作系统及抽象层

图3.2 操作系统及抽象层

操作系统和驱动，操作系统可以是Linux、Windows以及MacOS，操作系统作为各种应用运行的基础，理论上说，操作系统内核可以是任意一款支持多进程的操作系统内核均可。

OSAL层是操作系统抽象层，对操作系统的API的进行的一层封装层，该层向上层软件提供一套统一的API接口，以至于下层更换操作系统内核时，不会影响上层软件的实现，上层软件从而能够做到真正的跨操作系统平台。

3.2 运行环境及基础库

图3.3 运行环境及基础库

Webos系统的运行环境以webkit引擎为核心，提供应用运行的环境，管理应用的启动、运行和终止，通过JS Core扩展应用所需的各种服务，对于耗时短的服务直接调用相应函数完成，对于耗时长、不便于在应用平台进程中实现的服务，通过专门的服务进程完成，服务进程和应用平台进程间通过D-BUS交互；Libraries提供Webkit渲染使用的图形库和graphic库，以及网络连接协议栈等。

Ø  Web Core，网页的解析、渲染、历史、下载、缓存等功能

Ø  JS Core，JS解析器

Ø  GTK，向webkit提供基础的图形组件

Ø  Skia，向webkit提供绘图、图片解码以及绘制功能等

Ø  D-BUS，系统各任务间通信

Ø  Sqlite，嵌入式数据库

Ø  Libc，提供基础C函数库，以及一些数据结构函数操作，例如链表等；同时它也是GTK的基础库

Ø  Networking，网络协议栈

3.3 Framework框架层

图3.4 Framework框架

Framework层，是应用的编程框架。应用可以在Framework层之上建立应用程序。该层分两个部分，其中主要包含一个增强型的Html5浏览器引擎作为网络应用开发的基础，其中包括，多进程的管理、历史记录、cookie以及缓存的管理等。框架中另外一部分包含窗口管理、应用管理以及包管理等功能，主要是对系统的事件的响应，窗口的切换，管理系统多个应用的同时运行和并发管理等。

Ø  Process Manager，多进程管理器，为应用启动新的进程等

Ø  Cookie Manager，cookie的管理

Ø  Cache Manager，缓存的管理

Ø  History Manager，历史的管理，便于窗口的切换，避免窗口的重绘等

Ø  Window Manager，管理窗口的事件响应及焦点切换等工作

Ø  AMS，应用管理，管理应用的生命周期，以及应用的切换

Ø  Package Manager，包管理，应用信息的管理

Ø  View System，扩展的控件系统，便于应用使用集成的控件，统一UI，并减少开发工作量

Ø  Notification Manager，通知管理，通知系统到达的事件，例如小区切换，信号强弱变化，电量等

Ø  Connection Manager，连接管理，管理网络的连接

Ø  Service Manager，服务管理，对系统服务的管理，例如，电话，短信等服务

3.4 应用层

图3.5应用层

应用层，其中Home，是通过web技术实现一个home界面，提供启动应用功能。系统启动后首先打开一个空白页，在上面添加应用图标，并绑定应用信息和点击事件处理函数，当有点击事件时调应用管理的open方法启动应用。

4 系统设计原理

4.1 系统运行原理

图4.1 系统运行原理图

系统的桌面就是一个浏览器Browser主界面。是通过web技术实现一个hom桌面，提供启动应用功能。实现方法是系统启动后首先打开一个空白页，在上面添加应用图标，并绑定应用信息和做点击事件处理函数，当有点击事件时调应用管理服务器的open方法启动应用。

应用管理器作为系统一个服务进程存在，主要作用是应用生命周期管理和事件的过滤和派发。

Ø  应用管理页面的打开

u  系统启动时可以把home页设置为缺省页，系统启动时首先打开homescreen页面。

Ø  在home页面中添加应用信息

u  应用信息放在应用所在目录的appinfo.json文件中，包含如下信息： 

u  －icon：应用图标，在应用管理页面显示。

u  －main：应用的首页名称，相当于应用的入口函数，一般是index.html，必须存在。

u  －id：应用id，必须存在且唯一，用于应用管理。

u  －directory：应用路径。

Ø  绑定点击事件的处理函数

u  通过JS的addEventListener函数实现，例如

u  target.addEventListener(type, handlerFunction);

Ø  点击启动应用

u  在点击应用图标后，事件会传到窗口管理WM服务，WM会将事件继续下发到webview，最终找到实际聚焦的view会调注册的事件处理函数，传入应用id、启动参数，在处理函数参数中根据应用id、启动参数向应用管理器发服务请求启动应用。

Ø  调用服务

u  通过JS Core扩展应用所需的各种服务，系统服务调用采用两种方式：对于耗时短的服务直接调用相应函数完成；对于耗时长、不便于在应用平台进程中实现的服务，通过专门的服务进程完成，服务进程和应用平台进程间通过D-BUS交互。

Ø  对主动上报事件的处理

u  手机中有类事件是由底层设备触发的，需要应用处理，如电话接入。应用这时候可能在运行，也可能还没启动，诸如来电就是这种情况，对于这类事件也可以采用服务机制来处理。应用启动时通过订阅服务的形式注册它感兴趣的事件，当事件到达时，应用管理器把事件发给注册的应用去处理。当应用还没启动时通过应用管理器启动应用，把事件信息作为参数传入。

点击图标启动网络或者本地的应用流程，除了前端事件处理多一些差异外，到了后期和网络应用流程是一致的，当AMS向Browser请求资源后，Browser向本地或者远端发送请求，下载资源，提供给Webkit进行渲染，最终显示在页面中。