一、前言

國內(nèi)外主流的瀏覽器，大多采用的是谷歌的Chromium 瀏覽器內(nèi)核，Chromium是一個多進(jìn)程多線程架構(gòu)的Web引擎，很多應(yīng)用和底層開發(fā)者希望了解Chromium中的進(jìn)程和線程的種類和用途，以便能利用相關(guān)信息提升應(yīng)用的性能。為此，本文介紹了Chromium的多進(jìn)程架構(gòu)演進(jìn)歷史，并詳細(xì)列舉了Chromium有哪些常見的進(jìn)程和線程，并詳細(xì)說明了它們的用途。希望通過此文能幫助讀者初步了解Chromium有哪些常見的進(jìn)程和線程，并詳細(xì)說明了它們的用途。希望通過此文能幫助讀者初步了解Chromium/Webview運行時的進(jìn)程和線程情況。

二、Chromium進(jìn)程架構(gòu)演進(jìn)史

單進(jìn)程架構(gòu)

2007年前，市場上的瀏覽器基本上都是單進(jìn)程架構(gòu)，所有的功能模塊都是運行在同一進(jìn)程中。單一進(jìn)程的架構(gòu)有以下幾個問題：

1.?穩(wěn)定性

單進(jìn)程的瀏覽器中，任一模塊出現(xiàn)問題都會導(dǎo)致整個瀏覽器的崩潰。特別是早期瀏覽器的很多功能需要通過插件來實現(xiàn)，而三方實現(xiàn)的插件又特別容易出問題。類似的，過于復(fù)雜或者性能低下的JavaScript代碼也容易導(dǎo)致JavaScript引擎崩潰，從而導(dǎo)致整個瀏覽器崩潰。

2.?性能

由于所有的網(wǎng)頁都在一個進(jìn)程中運行，某個網(wǎng)頁JavaScript代碼運行的很慢或者存在死循環(huán)，將會導(dǎo)致整個瀏覽器卡頓或者失去響應(yīng)。并且由于渲染引擎可能存在的內(nèi)存泄露問題，長時間運行的瀏覽器會占用越來越多的內(nèi)存。?

3.?安全

單進(jìn)程架構(gòu)瀏覽器中所有的組件都運行在一個進(jìn)程，很難實現(xiàn)合理的安全環(huán)境。插件和JavaScript腳本可以利用漏洞獲取系統(tǒng)資源權(quán)限，導(dǎo)致很多安全性問題。

三、多進(jìn)程架構(gòu)

2008年，Chromium (Chromium是Chrome的開源實現(xiàn)，兩者的主要代碼是一樣的，Chrome相較于Chromium多了一些Google的私有組件。后續(xù)無特殊說明，Chromium等同Chrome)發(fā)布了如上圖的多進(jìn)程架構(gòu)。與單進(jìn)程架構(gòu)的差別在于獨立出了Renderer和Plugin進(jìn)程。不同的進(jìn)程間需要通過IPC來通信。Renderer進(jìn)程即渲染引擎，主要負(fù)責(zé)頁面渲染，包括HTML解析，渲染，JavaScript的執(zhí)行等工作。

該架構(gòu)有效的解決了單進(jìn)程架構(gòu)的三大問題：

1.?穩(wěn)定性

各進(jìn)程是隔離的。單個頁面的組件崩潰只影響它所在的Renderer進(jìn)程，不會導(dǎo)致整個瀏覽器崩潰，有效的解決了穩(wěn)定性問題。

2.?性能

瀏覽器的每個tab都運行在獨立的Renderer進(jìn)程。存在死循環(huán)的JavaScript腳本只會影響當(dāng)前tab，其他頁面仍可正常運行。并且渲染引擎的內(nèi)存泄露也只影響單獨的進(jìn)程，關(guān)閉使用內(nèi)存過多的Renderer即可釋放內(nèi)存，不會影響其他網(wǎng)頁的使用。

3.?安全

多進(jìn)程的架構(gòu)還引入了Sandbox沙盒機制，Renderer進(jìn)程和插件進(jìn)程運行在沙盒中。這些進(jìn)程無法獲取系統(tǒng)資源，資源的獲取訪問需要通過IPC由Browser進(jìn)程執(zhí)行，惡意腳本無法突破沙盒的限制從而影響到系統(tǒng)的安全。

經(jīng)過多年的發(fā)展，Chromium越來越多的功能被分離為獨立的進(jìn)程，例如GPU進(jìn)程，網(wǎng)絡(luò)進(jìn)程。多進(jìn)程雖然解決了穩(wěn)定性，性能，安全性問題。但是過多的進(jìn)程也存在內(nèi)存占用過多和進(jìn)程間通信導(dǎo)致的系統(tǒng)架構(gòu)復(fù)雜度上升等問題。為了解決這些問題，Chromium在2016年提出了以SOA（Services Oriented Architecture）為基礎(chǔ)的高內(nèi)聚，低耦合，易擴展的架構(gòu)。該架構(gòu)期望將功能組件以服務(wù)的形式拆分或聚合，服務(wù)可以運行在獨立的進(jìn)程中也可以合并到單一進(jìn)程。在高端設(shè)備上，服務(wù)可能會運行在獨立的進(jìn)程以增強穩(wěn)定性和性能。在低端設(shè)備上，多個服務(wù)可以合并為單一進(jìn)程以節(jié)省內(nèi)存的使用。

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四、Chromium的進(jìn)程和線程

進(jìn)程

Chromium的進(jìn)程模型支持一到多個進(jìn)程。通常的配置有Browser進(jìn)程，Renderer進(jìn)程，GPU進(jìn)程，網(wǎng)絡(luò)進(jìn)程及多個服務(wù)進(jìn)程。在資源較少的設(shè)備上可配置為雙進(jìn)程（Browser進(jìn)程，Renderer進(jìn)程）或單進(jìn)程（Browser進(jìn)程）。需要注意的是，單進(jìn)程模式的代碼沒有經(jīng)過Chromium官方的測試驗證，如果要在產(chǎn)品中使用該模式，需要更多的工作維護單進(jìn)程的穩(wěn)定性。chrome_string_lookup.cc文件中可以查看到Chromium所有可能的進(jìn)程和線程名。下圖是Windows上打開兩個tab時可見的進(jìn)程：

1.Browser/UI進(jìn)程

Web引擎的主進(jìn)程，具有訪問系統(tǒng)資源的權(quán)限。Windows中顯示為瀏覽器進(jìn)程，Android上通常就是App的進(jìn)程。因為主進(jìn)程中通常也負(fù)責(zé)和窗口系統(tǒng)的交互，所以有時也被稱為UI進(jìn)程。早期的時候主進(jìn)程負(fù)責(zé)UI交互，持久化數(shù)據(jù)訪問，網(wǎng)絡(luò)資源下載。最新的Chromium中持久化數(shù)據(jù)訪問，網(wǎng)絡(luò)資源已作為獨立的進(jìn)程存在。

2.Renderer進(jìn)程

渲染進(jìn)程，該進(jìn)程負(fù)責(zé)頁面的渲染和JavaScript腳本的執(zhí)行。根據(jù)配置的不同，能存在多個Renderer進(jìn)程。簡單來說打開的每個網(wǎng)頁可能會創(chuàng)建一個renderer進(jìn)程，但在資源較少的情況下，可以配置域相同的網(wǎng)頁共享一個進(jìn)程，甚至只有一個renderer進(jìn)程。

Renderer進(jìn)程是運行在Sandbox中的，該進(jìn)程沒有訪問系統(tǒng)資源的權(quán)限，所有對資源的訪問需求都通過IPC委托給其他功能進(jìn)程，如網(wǎng)絡(luò)進(jìn)程，GPU進(jìn)程。

3.GPU進(jìn)程

執(zhí)行GPU命令的進(jìn)程，即實際調(diào)用opengl es接口的進(jìn)程。Renderer進(jìn)程是不能訪問GPU的，他對GPU的操作需要通過CommandBuffer委托給GPU進(jìn)程執(zhí)行?？梢耘渲貌皇褂锚毩⒌腉PU進(jìn)程，這時該進(jìn)程退化為一個線程運行在主進(jìn)程中。

4.Network Service進(jìn)程

執(zhí)行資源加載的進(jìn)程，文檔資源通過該進(jìn)程下載并通過Share Memory發(fā)送給Renderer進(jìn)程解析。同樣的該進(jìn)程可配置為主進(jìn)程中的一個線程。

5.Storage Service進(jìn)程

為local/session storage, service worker, indexed_db提供存儲服務(wù)。

6.Data Decoder Service進(jìn)程

解碼進(jìn)程，執(zhí)行image，zip等文件的解碼。

7.Audio Service進(jìn)程

音頻進(jìn)程，處理音頻文件。

8.Zygote進(jìn)程

功能和Android的zygote一樣，用于加速Renderer進(jìn)程的創(chuàng)建。

五、線程

Chromium的架構(gòu)設(shè)計最大化的利用了現(xiàn)代處理的的多核架構(gòu)，各進(jìn)程中存在很多線程，每個線程負(fù)責(zé)特定的任務(wù)執(zhí)行，Chromium常見的線程為以下幾類：

1.線程池相關(guān)線程，各進(jìn)程都會存在的線程，進(jìn)程中可見多個同名的ThreadPool線程。

2.IO相關(guān)線程，負(fù)責(zé)文件的訪問，進(jìn)程間的通信等工作。Browser進(jìn)程的IO線程為Chrome_IOThread,其他進(jìn)程的IO線程為Chrome_ChildIOThread。

3.Browser進(jìn)程中的線程

4.Renderer進(jìn)程中的線程

5.GPU進(jìn)程中的線程

六、Android Webview的進(jìn)程

Android 系統(tǒng)Webivew是谷歌為Android 提供的 Webivew組件。Android 系統(tǒng)Webivew基于Chromium代碼（4.4版本之后），由于嵌入式平臺的硬件差異，Android 系統(tǒng)Webivew的進(jìn)程配置和PC上的Chromium有所不同。

七、Android系統(tǒng)Webview的進(jìn)程

Android 系統(tǒng)Webivew的進(jìn)程架構(gòu)遵循Chromium的架構(gòu)。但是由于平臺的限制，在Android L, M, 和N 上，Webivew為單進(jìn)程模式。在 Android O及之后設(shè)備上，Webivew為多進(jìn)程模式。為了節(jié)省內(nèi)存，多進(jìn)程模式的Webivew也只有Browser和Renderer進(jìn)程，GPU和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)都以線程的方式運行在Browser進(jìn)程中，并且renderer進(jìn)程也只有一個。

Android N 中Webivew可以通過全局配置獲取進(jìn)程模式。也可通過開發(fā)者菜單設(shè)置使用多進(jìn)程模式（廠商的開發(fā)者菜單中不一定有此選項）。

Android O及之后的版本，Webivew默認(rèn)為多進(jìn)程模式，用戶無法修改。雖然框架的代碼中仍有進(jìn)程配置相關(guān)的代碼，但是App無法通過Webivew接口或manifest配置。

八、三方Webview

國內(nèi)大廠通常會根據(jù)自己的需求基于Chromium引擎開發(fā)定制化的Webview，進(jìn)程配置和Android系統(tǒng)Webview有所不同。開發(fā)者可以通過App各子進(jìn)程中的關(guān)鍵線程名判斷該進(jìn)程屬于Chromium的哪個子進(jìn)程，例如擁有CrRendererMain線程的進(jìn)程通常是renderer進(jìn)程。

下面是一些常見應(yīng)用中的進(jìn)程，定制化的Webview通常會使用GPU進(jìn)程以提高性能。

九、小結(jié)

Chromium的進(jìn)程架構(gòu)目前已演進(jìn)到面向服務(wù)的多進(jìn)程架構(gòu)，隨著硬件設(shè)備的發(fā)展，未來可能會有更多的服務(wù)進(jìn)程，充分的利用硬件資源。對于資源受限的設(shè)備，Chromium的進(jìn)程架構(gòu)也能方便的進(jìn)行配置調(diào)整以減少資源使用。Web引擎開發(fā)者可以根據(jù)實際的場景來調(diào)整進(jìn)程配置，應(yīng)用和底層開發(fā)者也可根據(jù)實際的進(jìn)程配置情況來選擇應(yīng)用或者內(nèi)核的優(yōu)化策略。

原文作者：內(nèi)核工匠