chromium源碼閱讀--進程間通信（IPC）

     第一篇就有提到Chromium是目前默認是采用多進程架構，當然，chromium有singe-process的版本。

     多進程與多線程的區別，確實有很多可以講的，我的另一篇博客也講了一些 （Linux 進程，線程），這里是從瀏覽器的角度來說，如果是多線程，如果一個線程崩潰，影響了整個瀏覽器的使用，因為在現在的網頁標准更新了很多個版本，會有不同標准的頁面在網絡上，極大可能出現解析，渲染，插件等問題，那么對於用戶來說，體驗就會差很多了，瀏覽一個頁面出問題，就要重啟瀏覽器。而多進程則可以避免此問題，render進程崩潰只會影響當前的tab。

    嗯，上面說了那么多，就是為了說，多進程之間就需要進程通信來協作，而chromium的進程間通信是非常繁雜的，如何處理這個是我們需要了解的關鍵。

   那么本質的問題就是：

         1、發那些消息（Message Type）

         2、消息通道是怎么建立的 (Message Channel)

         3、發送者和接收者（Sender，Listener）

OK，咱一個個來。

 

一、 Message Type 

     主要分為2類：“routed” 和 “control”。

     1、routed消息

         主要是用來給某個RenderViewHost對象發送消息的。不過，任何類都可以通過GetNextRoutingID 和 AddRoute 注冊，就能接收routed消息。

     2、control消息

          control消息有創建pipe的類處理，當然這些類也可以接收routed消息。比如，請求資源或修改剪貼板不是特定於視圖的，所以是控制消息。

     3、消息的聲明

IPC_MESSAGE_ROUTED2(FrameHostMsg_MyMessage, GURL, int)

      這個宏用來聲明routed消息，這里聲明了一個從render進程發送到browser進程的消息，並有一個GURL參數，一個int參數

IPC_MESSAGE_CONTROL0(FrameMsg_MyMessage)

     這個宏用來聲明control消息，這里聲明了一個從browser進程發送到render進程的消息，沒有參數。

     這里還有幾個默認的約定：

          （1）這些宏后面的數字表明有幾個參數，最多5個參數，即： IPC_MESSAGE_ROUTED0~IPC_MESSAGE_ROUTED5 或者 IPC_MESSAGE_CONTROL0~IPC_MESSAGE_CONTROL5

          （2）消息名稱表明消息的接受者，FrameHostMsg，帶Host后綴的類，表示在browser進程接收處理的消息，FrameMsg，則表示在render進程處理的消息，如果是Plugin進程，也會帶有Plugin字樣。

 

二、Message Channel

    chromium的使用mojo IPC，並且在官網提供了性能對比 （Times in microseconds）

	Windows Z840	Linux Z620	MacBook Pro 15" 2016
IPC	36.9	69.5	52.5
Mojo cross-process	28.2	48	34.9

 

這里是官網關於mojo的一些介紹，https://chromium.googlesource.com/chromium/src/+/master/mojo/README.md#System-Overview

從unittest看channel的創建：

 

void IPCChannelMojoTestBase::CreateChannel(IPC::Listener* listener) {
  channel_ =
      IPC::ChannelMojo::Create(TakeHandle(), IPC::Channel::MODE_SERVER,
                               listener, base::ThreadTaskRunnerHandle::Get());
}

 在IPC::ChannelMojo::Create里看到需要 IPC::ChannelMojo的構造，

ChannelMojo::ChannelMojo(
    mojo::ScopedMessagePipeHandle handle,
    Mode mode,
    Listener* listener,
    const scoped_refptr<base::SingleThreadTaskRunner>& ipc_task_runner)
    : task_runner_(ipc_task_runner),
      pipe_(handle.get()),
      listener_(listener),
      weak_factory_(this) {
  weak_ptr_ = weak_factory_.GetWeakPtr();
  bootstrap_ = MojoBootstrap::Create(std::move(handle), mode, ipc_task_runner);
}

 在MojoBootstrapImpl里完成sender和listener的綁定：

class MojoBootstrapImpl : public MojoBootstrap {
 public:
  MojoBootstrapImpl(
      mojo::ScopedMessagePipeHandle handle,
      const scoped_refptr<ChannelAssociatedGroupController> controller)
      : controller_(controller),
        associated_group_(controller),
        handle_(std::move(handle)) {}

  ~MojoBootstrapImpl() override {
    controller_->ShutDown();
  }

 private:
  void Connect(mojom::ChannelAssociatedPtr* sender,
               mojom::ChannelAssociatedRequest* receiver) override {
    controller_->Bind(std::move(handle_));
    controller_->CreateChannelEndpoints(sender, receiver);
  }

 。。。
}

 上面的mojo  Channel的創建過程，linux提供的IPC比如：pipe，unix socket，share memory都不是線程安全的，mojo封裝了底層IPC細節並提供了線程安全保障，並且看上面的性能對比，mojo性能更好，這也是chromium逐漸轉用mojo的主要因素吧。

 OK，上面介紹了mojo，接下來我們會發現，在進程里都是使用IPC::ChannelProxy這個類來代理完成Channel的各種工作。

 這里我們只需看一個例子就能理解了，比如在browser進程的RenderProcessHost類里聲明了GetChannel接口：

IPC::ChannelProxy* GetChannel() = 0;

根據chromium的套路，你大致就能想到，有一個RenderProcessHostImpl類會來實現這個接口，嗯，果不其然：

class CONTENT_EXPORT RenderProcessHostImpl
    : public RenderProcessHost,
      public ChildProcessLauncher::Client,
      public ui::GpuSwitchingObserver,
      public mojom::RouteProvider,
      public mojom::AssociatedInterfaceProvider,
      public mojom::RendererHost {
      ...
      IPC::ChannelProxy* GetChannel() override;
      ...
}

我們可以看到這里會提供一個IPC::ChannelProxy的指針，那么順着這個，ChannelProxy的創建和初始化就不遠了。

bool RenderProcessHostImpl::Init() {
   ...
   if (!channel_)
    InitializeChannelProxy();
  
   ...
   CreateMessageFilters();
  RegisterMojoInterfaces();
  ...

}

可以看到，上面初始化了Channel並給當前實例創建了MessageFilter和在mojo里注冊了消息發送的mojo interface。

mojo會負責將channel兩端連通，之后的消息發送就可使用IPC::ChannelProxy來完成了。

 

三、發送者和接收者

    1、發送者

    chromium里定義了IPC::Sender的接口：

class Message;

class IPC_EXPORT Sender {
 public:
  // Sends the given IPC message.  The implementor takes ownership of the
  // given Message regardless of whether or not this method succeeds.  This
  // is done to make this method easier to use.  Returns true on success and
  // false otherwise.
  virtual bool Send(Message* msg) = 0;

 protected:
  virtual ~Sender() {}
};

    上面的使用例子，我們可以看到 IPC::ChannelProxy 是消息的發送者，看類的聲明：

class IPC_EXPORT ChannelProxy : public Sender {

}

2、接收者

    同樣chromium也定義Listener。

class Message;

// Implemented by consumers of a Channel to receive messages.
class IPC_EXPORT Listener {
 public:
  // Called when a message is received.  Returns true iff the message was
  // handled.
  virtual bool OnMessageReceived(const Message& message) = 0;

  ...
};

我們在前面提到的router，是消息接收者，也是消息發送者:

class IPC_EXPORT MessageRouter : public Listener, public Sender { 
    ...
}

還有子線程實例也是Listener：

class CONTENT_EXPORT ChildThreadImpl
    : public IPC::Listener,
      virtual public ChildThread,
      private base::FieldTrialList::Observer,
      public mojom::RouteProvider,
      public mojom::AssociatedInterfaceProvider,
      public mojom::ChildControl {
    ...
 }

好了，更多例子我也不舉了，chromium IPC還有更多的內容，在代碼待我們學習，這里暫時總結到這里，后續再補充。