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chrome的多进程架构

什么是线程

是操作系统能够进行运算调度的最小单位

什么是进程

一个进程就是一个程序的运行实例,启动一个程序的时候,操作系统会为该程序创建一块内存, 用来存放代码、运行中的数据和一个执行任务的主线程,我们把这样的一个运行环境叫进程

进程 vs 线程的特点

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知识

线程是不能单独存在的,它是由进程来启动和管理的。线程是依附于进程的,而进程中使用多线程并行处理能提升运算效率。

特点

  • 进程中的任意一线程执行出错,都会导致整个进程的崩溃。
  • 线程之间共享进程中的数据。
  • 当一个进程关闭之后,操作系统会回收进程所占用的内存。
  • 进程之间的内容相互隔离。

单进程浏览器时代

早在 2007 年之前,市面上浏览器都是单进程的。浏览器的所有功能模块都是运行在同一个进程里, 这些模块包含了网络、插件、JavaScript 运行环境、渲染引擎和页面等。

单进程浏览器架构图

因为这么多的功能模块都运行在一个进程里,所以单进程浏览器有很多问题。

缺点

  1. 不稳定

    一个模块功能运行出现崩溃,会导致整个浏览器崩溃;

  2. 不流畅

    所有页面的渲染模块、JavaScript 执行环境以及插件都是运行在同一个线程中的,这就意味着同一时刻只能有一个模块可以执行。从而导致页面渲染不流畅;

  3. 不安全

    插件和js脚本没有运行在沙箱,能够轻松访问系统的任意资源,可能会存在恶意脚本攻击电脑;

多进程浏览器时代

早期多进程架构

早期Chrome浏览器发布的时候的进程架构图

页面是运行在单独的渲染进程中的,同时页面里的插件也是运行在单独的插件进程之中,而进程之间是通过 IPC 机制进行通信(如图中虚线部分)。

目前的多进程架构

最新的 Chrome 浏览器包括:1 个浏览器(Browser)主进程、1 个 GPU 进程、1 个网络(NetWork)进程、多个渲染进程和多个插件进程。

每个进程的功能如下:

  • 浏览器进程。

主要负责界面显示、用户交互、子进程管理,同时提供存储等功能。

  • 渲染进程。

核心任务是将 HTML、CSS 和 JavaScript 转换为用户可以与之交互的网页,排版引擎 Blink 和 JavaScript 引擎 V8 都是运行在该进程中,默认情况下,Chrome 会为每个 Tab 标签创建一个渲染进程。出于安全考虑,渲染进程都是运行在沙箱模式下。

  • GPU 进程。

其实,Chrome 刚开始发布的时候是没有 GPU 进程的。而 GPU 的使用初衷是为了实现 3D CSS 的效果,只是随后网页、Chrome 的 UI 界面都选择采用 GPU 来绘制,这使得 GPU 成为浏览器普遍的需求。最后,Chrome 在其多进程架构上也引入了 GPU 进程。

  • 网络进程。

主要负责页面的网络资源加载,之前是作为一个模块运行在浏览器进程里面的,直至最近才独立出来,成为一个单独的进程。

  • 插件进程。

主要是负责插件的运行,因插件易崩溃,所以需要通过插件进程来隔离,以保证插件进程崩溃不会对浏览器和页面造成影响。

总结

虽然多进程模型提升了浏览器的稳定性、流畅性和安全性,但同样不可避免地带来了一些问题:

  1. 更高的资源占用。因为每个进程都会包含公共基础结构的副本(如 JavaScript 运行环境),这就意味着浏览器会消耗更多的内存资源。
  2. 更复杂的体系架构。浏览器各模块之间耦合性高、扩展性差等问题,会导致现在的架构已经很难适应新的需求了。

为了解决这些问题,在 2016 年,Chrome 官方团队使用“面向服务的架构”的思想设计了新的 Chrome 架构。 Chrome 最终要把 UI数据库文件设备网络等模块重构为基础服务,类似操作系统底层服务,下面是 Chrome“面向服务的架构”的进程模型图:

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