深刻了解現代瀏覽器之一 - 架構

在 Chorme Developer 上無心之中翻到了這個系列，做者描寫的很清楚，而且配圖十分的優秀，推薦閱讀（閱讀的時候須要注意這篇博客發佈的時候是 2018 年 9 月，有些東西可能對於如今來講有一些過期了）。這是這個系列博客的第一部分，主要是研究瀏覽器架構。CPU 和 GPU 在這裏就不談了，你能夠去 原文查看。

在進程和線程上執行程序

在深刻瀏覽器以前，咱們須要掌握進程和線程的概念。一個進程能夠當作一個應用的執行程序，而線程是存在於進程內部來執行任意部分程序的。

啓動應用時，將會建立一個進程。這個進程會建立一個或多個線程來幫助它進行工做，但這不是必須的。操做系統爲進程提供了一個內存塊，全部進程的狀態都保存在這個專用的內存空間中，當你關閉應用的時候，進程也會隨之消失，操做系統就會釋放內存。

一個進程可讓操做系統啓動另外一個進程來運行其餘任務。這樣操做系統會爲新的進程分配新的內存。若是這兩個進程須要對話，則能夠用 IPC (進程間通訊)來實現。許多程序被設計成多進程就是由於若是其中一個進程未響應的時候，它能夠進行重啓而不會影響到應用的其餘進程。

瀏覽器架構

瞭解了上面的知識，那咱們如何使用進程和線程來構建瀏覽器應用呢？它能夠是一個具備多線程的進程的架構，也能夠是多個進程經過 IPC 進行通訊的架構。

須要注意的是不一樣的架構屬於實現細節，關於瀏覽器的構建並無一個標準，兩個瀏覽器可能使用的架構方式可能會不同。

這個系列裏，會使用以下圖的 Chrome 最新架構方式。

最上面是瀏覽器進程，負責協調調度其餘進程。對於渲染進程，會建立多個進程來分配給每個標籤頁。直到最近，Chrome 才儘量的爲每一個標籤頁分配一個進程。如今，Chrome 嘗試給每一個站點分配本身的進程，包括 iframe 的。

每一個進程控制什麼？

下面介紹了每一個進程以及它控制的地方：

進程	負責
Browser	負責處理屬於 Chrome 的部分，好比地址欄、書籤、前進後退按鈕等等，以及一些看不見的須要權限的部分，好比網絡請求、文件訪問
Renderer	負責處理標籤頁內的顯示工做
Plugin	負責處理網站用到的全部插件，好比 Flash
GPU	被分離出來獨立處理 GPU 任務，因爲 GPU 會處理來自不一樣應用的請求，繪製到同一個地方，因此將它單獨拆出來

除了這些，還有其餘進程，好比擴展進程、實用程序進程。若是你想看看你的 Chrome 裏有多少進程，能夠點擊右上角選擇更多工具，而後選擇任務管理器，這時候你就可以看到當前運行的進程了。

多進程架構的好處

上面提到 Chrome 使用多個渲染進程。想象這麼一個場景，每一個標籤頁都有本身的進程。好比你打開了三個標籤頁，那麼每一個標籤頁都對應着一個進程，當其中一個不響應了，你能夠關閉它，其餘的標籤頁都是正常的。若是三個都在一個進程中，那一個不響應，三個都會掛掉。

把瀏覽器的工做分紅多個進程的另外一個好處就是安全性和沙箱。因爲操做系統提供了一種限制進程權限的方法，瀏覽器就能夠在某些進程上對這些功能進行限制。好比，Chrome 會限制能夠接收任意用戶輸入的渲染進程對任意文件的訪問。

因爲進程的內存是隔離的，因此這些進程都會保存一份基礎架構的副本，好比 V8 引擎。這意味着會浪費更多的內存，由於沒法共享它們。爲了節省內存，Chrome 對開啓的進程數作了限制，這個限制取決於你的電腦性能，當到達限制後，Chrome 會在一個進程內運行來自同一個網站的多個標籤頁。

節省更多內存 - Chrome Servicification

將相同的方法應用到瀏覽器上，Chrome 將瀏覽器的每一個部分做爲服務來運行，以即可以輕鬆的分解或者是合併。

一般的想法是，當 Chrome 運行在性能強悍的計算機上時，把服務拆分紅不一樣的進程，從而達到更高的穩定性，可是若是計算機的性能很差的時候，Chrome 會將服務合併成一個進程以節省內存佔用。

站點隔離

站點隔離是 Chrome 最近的一個功能，爲每個跨站的 iframe 單獨運行一個渲染進程。咱們剛剛一直討論的是爲每一個標籤頁啓動一個進程的模式，這個進程容許跨站 iframe 在渲染進程中執行並在不一樣站之間共享內存。在相同的進程上運行 a.com 和 b.com 彷佛看起來是能夠的。可是同源策略是 Web 的核心安全策略，這樣能夠保證一個站點未經贊成就不能訪問其餘站點的數據。這樣一來繞過這個安全策略就是安全攻擊的主要目標。而進程隔離是分割站點最有效的辦法。隨着 Meltdown and Spectre 漏洞的公開，咱們更加須要使用進程來隔離站點了。自 Chrome 67 以來在桌面版默認啓用了站點隔離，選項卡中的每一個跨站 iframe 都會啓動一個單獨的渲染進程。

爲了啓用站點隔離，花費了多年時間去研究，它不像分配不一樣的渲染進程這麼簡單。它從根本上改變了 iframes 之間的對話方式。在運行着不一樣站點 iframe 的頁面上打開 DevTools 意味着，DevTools 必需要在後臺讓它看起來是無縫的。即使是運行 Ctrl + F 來進行搜索，也意味着要在不一樣的進程中進行全部，這就是瀏覽器工程師將站點隔離的發佈做爲重要里程碑的緣由。

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