Chrome源码剖析【三】

【三】 Chrome的进程模型

1. 基本的进程结构

Chrome是一个多进程的架构，不过所有的进程都会由老大，Browser进程来管理，走的是集中化管理的路子。在Browser进程中，有xxxProcessHost，每一个host，都对应着一个Process，比如RenderProcessHost对应着RenderProcess，PluginProcessHost对应着PluginProcess，有多少个host的实例，就有多少个进程在运行。。。

这是一个比较典型的代理模式，Browser对Host的操作，都会被Host封装成IPC消息，传递给对应的Process来处理，对于大部分上层的类，也就隔离了多进程细节。。。

2. Render进程

先不扯Plugin的进程，只考虑Render进程。前面说了，一个Process一个tab，只是广告用语，实际上，每一个web页面内容（包括在tab中的和在弹出窗口中的...），在Chrome中，用RenderView表示一个web页面，每一个RenderView可以寄宿在任一一个RenderProcess中，它只是依托RenderProcess帮助它进行通信。每一个RenderProcess进程都可以有1到N个RenderView实例。。。

Chrome支持不同的进程模型，可以一个tab一个进程，一个site instance一个进程等等。但基本模式都是一致的，当需要创建一个新的RenderView的时候，Chrome会尝试进行选择或者是创建进程。比如，在one site one process的模式下，如果存在此site，就会选择一个已有的RenderProcessHost，让它管理这个新的RenderView，否则，会创建一个RenderProcessHost（同时也就创建了一个Process），把RenderView交给它。。。

在默认的one site instance one process的模式中，Chrome会为每个新的site instance创建一个进程（从一个页面链开来的页面，属于同一个site instance），但，Render进程总数是有个上限的。这个上限，根据内存大小的不同而异，比如，在我的机器上（2G内存），最多可以容纳20个Render进程，当达到这个上限后，你再开新的网站，Chrome会随机为你选择一个已有的进程，把这个网站对应的RenderView给扔进去。。。

每一次你新输入一个站点信息，在默认模式下，都必然导致一个进程的诞生，很可能，伴随着另一个进程的死亡（如果这个进程没有其他承载的RenderView的话，他就自然死亡了，RenderView的个数，就相当于这个进程的引用计数...）。比如，你打开一个新标签页的时候，系统为你创造了一个进程来承载这个新标签页，你输入www.baidu.com，于是新标签页进程死亡，承载www.baidu.com的进程诞生。你用baidu搜索了一下，毫无疑问，你基本对它的搜索结果很失望，于是你重新输入www.google.com，老的承载baidu的进程死亡，承载google的进程被构建出来。这时候你想回退到之前baidu的搜索结果，乐呵乐呵的话，一个新的承载baidu的进程被创造，之前Google的进程死亡。同样，你再次点击前进，又来到Google搜索结果的时候，一个新的进程有取代老的进程出现了。。。

以上现象，你都可以自己来检验，通过观察about:memory页面的信息，你可以了解整个过程（记得每做一步，需要刷新一下about:memory页面）。我唧唧歪歪说了半天，其实想表达的是，Chrome并没有像我YY的一样做啥进程池之类的特殊机制，而是简单的履行有就创建、没有就销毁的策略。我并不知道有没有啥很有效的多进程模型，这方面一点都没玩过，猜测Chrome之所以采取这样的策略，是经过琢磨的，觉得进程生死的代价可以承受，比较可行。。。

3. 进程开销控制算法

说开销无外乎两方面的内容，一为时间，二则空间。Chrome没有在进程创建和销毁上做功夫，但是当进程运行起来后，还是做了一些工作的。。。

节约工作首先从CPU耗时上做起，优先级越高的进程中的线程，越容易被调度，从而耗费CPU时间，于是，当一个页面不再直接面对用户的时候，Chrome会将它的进程优先级切到Below Normal的级别，反之，则切回Normal级别。通过这个步骤，小节约了一把时间。。。

进程的优先级
在windows中，进程是有优先级的，当然，这个优先级不是真实的调度优先级，而是该进程中，线程优先级计算的基准。在《Windows via C/C++》（也就是《windows核心编程》的第五版）中，有一张详细的表，表述了线程优先级和进程优先级的具体对应关系，感觉设计的很不错，我就不罚抄了，有兴趣的自行动手翻书。。。

当然这只是一道开胃小菜，满汉全席是控制进程的工作集大小，以达到降低进程实际内存消耗的目的（Chrome为了体现它对内存的节约，用了“更为精确”的内存消耗计算方法...）。提到这一点，Chrome颇为自豪，在文档中，顺着道把单进程的模式鄙视了一下，基本意思是：在多进程的模式下，各个页面实际占用的内存数量，更容易被控制，而在单进程的模式下，几乎是不能作出控制的，所以，很多时候，多进程模式耗费的内存，是会小于多线程模式的。这个说法靠不靠谱，大家心里都有谱，就不多说了。。。

具体说来，Chrome对进程工作集的控制算法还是比较简单的。首先，在进程启动的时候，需要指明进程工作的内存环境，是高内存，低内存，还是中等内存，默认模式下，是中等内存（我以为Chrome会动态计算的，没想到竟然是启动时指定...）。在高内存模式，不存在对工作集的调整，使劲用就完事了；在低内存的模式下，调整也很简单，一旦一个进程不再有页面面对观众了，尝试释放其所有工作集。相比来说，中等模式下，算法相对复杂一些，当一个进程从直接面对观众，沦落到切换到后台的悲惨命运，其工作集会缩减，算法为： TargetWorkingSetSize = (LastWorkingSet/2 + CurrentWorkingSet) /2；其中，TargetWorkingSetSize指的是预期降到的工作集大小，CurrentWorkingSet指的是进程当前的工作集（在Chrome中，工作集的大小，包含私有的和可共享的两部分内存，而不包含已经共享了的内存空间...），LastWorkingSet，等于上一次的CurrentWorkingSet除以DampingFactor，默认的DampingFactor为2。而反之，当一个进程从幕后走向台前，它的工作集会被放大为 LastWorkingSet * DampingFactor * 2，了解过LastWorkingSet的含义，你已经知道，这就是将工作集放大两倍的另类版写法。。。

Chrome的Render进程工作集调整，除了发生在tab切换（或新页面建立）的时候，还会发生在整个Chrome的idle事件触发后。Chrome有个计时器，统计Chrome空闲的时长，当时长超过30s后（此工作会反复进行...），Chrome会做一系列工作，其中就包括，调整进程的工作集。被调整的进程，不仅仅是Render进程，还包括Plugin进程和Browser进程，换句话描述，就是所有Chrome进程。。。

这个算法导致一个很悲凉的状况，当你去蹲了个厕所回到电脑前，切换了一个Chrome页面，你发现页面一片惨白，一阵硬盘的骚动过后，好不容易恢复了原貌。如果再切，相同的事情又会发生，孜孜不倦，直到你切过每一个进程。这个惨案发生的主要原因，就是由于所有Chrome进程的工作集都被释放了，页面的重载和Render需要不少的一坨时间，这就大大影响了用户感受，毕竟，总看到惨白的画面，容易产生不好的情绪。强烈感觉这个不算一个很出色的策略，应该有一个工作集切换的底限，或者是在Chrome从idle中被激活的时候，偷偷摸摸的统一扩大工作集，发几个事件刺激一下，把该加载的东西加载起来。。。

整体感觉，Chrome对进程开销的控制，并不像想象中的有非常精妙绝伦的策略在里面，通过工作集这总手段并不算华丽，而且，如果想很好的工作的话，有一个非常非常重要的前提，就是被切换的页面，很少再被继续浏览。个人觉得这个假设并不是十分可靠，这就使得在某些情况下，产生非常不好的用户体验，也许Chrome需要进一步在这个地方琢磨点方法的。。。