CN107665145A

CN107665145A - 一种基于容器的浏览器单机资源管理方法

Info

Publication number: CN107665145A
Application number: CN201610618049.2A
Authority: CN
Inventors: 胡琳琳; 王昭; 郭志川
Original assignee: Institute of Acoustics CAS; Shanghai 3Ntv Network Technology Co Ltd
Current assignee: Institute of Acoustics CAS; Shanghai 3Ntv Network Technology Co Ltd
Priority date: 2016-07-29
Filing date: 2016-07-29
Publication date: 2018-02-06
Anticipated expiration: 2036-07-29
Also published as: CN107665145B

Abstract

本发明公开了一种基于容器的浏览器单机资源管理方法，所述方法包括：步骤1)将浏览器资源按照类型分为两类：共享性资源和HTML5资源；步骤2)分别进行共享性资源容器化和HTML5资源容器化；步骤3)引入容器树结构对每个WEB应用对应的多个容器进行管理；步骤4)以WEB应用为单位，基于容器树结构和容器自身资源管理机制分别对共享性资源和HTML5资源进行管理。本发明的方法基于容器实现浏览器资源管理，可以利用容器的资源管理机制实现对浏览器资源高效、精细的管理和控制，同时提高浏览器资源利用率。

Description

一种基于容器的浏览器单机资源管理方法

技术领域

本发明属于浏览器资源管理领域，涉及浏览器多进程架构和HTML5运行机制，还涉及到容器运行机制、资源管理机制；特别涉及一种基于容器的浏览器单机资源管理方法。

背景技术

HTML5标准的制定和快速发展使WEB应用的功能越来越强大，WEB应用可以使用HTML5Audio/Video播放音频/视频，还可以利用HTML5WebRTC进行实时视频通话等，WEB应用功能变得越来越强大的同时WEB应用也越来越复杂，消耗的资源也越来越多，浏览器作为WEB应用的运行平台，它为WEB应用提供了运行环境和WEB应用运行需要的各种资源，而浏览器自身的资源管理机制非常有限，它几乎不对WEB应用使用的资源进行管理，可能一个WEB应用就会占用或耗光浏览器所有的资源，因此对浏览器资源进行管理以更好地支持WEB应用变得十分重要。

针对WEB应用的资源迁移成为研究的热点，尤其是利用HTML5自身的特性对HTML5资源进行迁移。比如利用HTML5Web Worker线程和JavaScript主线程分离的特性，将WEB应用中的HTML5Web Worker迁移到云端或其他的终端执行实现资源迁移。

容器虚拟化技术是一种资源管理技术，它对内存、CPU、存储等实体资源进行虚拟化，用于为用户提供安全、隔离的应用执行环境，以Docker为代表的轻量级容器虚拟化技术成为竞相研究的热点，它以进程组为单位对资源进行精细化的控制和调度。

发明内容

本发明的目的在于克服浏览器自身资源管理机制不足的问题，提出了基于容器以WEB应用为单位的资源管理方法对浏览器资源进行高效和精细化管理。该方法首先将浏览器资源进行分类并将分类后的资源进行容器化，然后引入容器树结构对每个WEB应用的多个容器进行管理，并基于容器树实现以WEB应用为单位的资源管理。

为了实现上述目的，本发明提供了一种基于容器的浏览器单机资源管理方法，所述方法包括：

步骤1)将浏览器资源按照类型分为两类：共享性资源和HTML5资源；

步骤2)分别进行共享性资源容器化和HTML5资源容器化；

步骤3)引入容器树结构对每个WEB应用对应的多个容器进行管理；

步骤4)以WEB应用为单位，基于容器树结构和容器自身资源管理机制分别对共享性资源和HTML5资源进行管理。

上述技术方案中，所述步骤2)中的共享性资源容器化的具体步骤包括：

步骤2-1-1)利用容器镜像机制或挂载指令将浏览器中包含的浏览器进程和渲染进程分别引入容器中执行；

步骤2-1-2)将浏览器各进程之间的IPC通信机制修改为容器之间的通信机制；

步骤2-1-3)利用容器的资源管理机制对浏览器进程和渲染进程的共享性资源进行管理，实现共享性资源容器化。

上述技术方案中，所述步骤2)中的HTML5资源容器化的具体步骤包括：

步骤2-2-1)对HTML5资源进行分解，将其中使用到的独占性系统资源分解出来；

步骤2-2-2)利用容器的打包机制将分解后的HTML5资源、独占性系统资源分别打包成不同的镜像，并存储于容器仓库中；

步骤2-2-3)修改浏览器原有HTML5资源调用机制为通过HTML5资源镜像创建并调用HTML5资源容器；

步骤2-2-4)修改原有HTML5对独占性系统资源的调用机制为通过独占性系统资源镜像创建并调用相应的系统资源容器。

上述技术方案中，所述步骤3)具体包括：

步骤3-1)根据每个WEB应用对应的容器创建一个以“WEB应用”为根节点的多叉树，“WEB应用”作为容器树的根节点，但“WEB应用”本身不是容器节点，根节点以下的所有节点均是容器节点；

步骤3-2)将HTML5资源容器以节点形式加入容器树，每个HTML5资源容器节点在同一时刻只能有一个父节点；

步骤3-3)容器树中的每个节点使用结构体保存其父子节点和兄弟节点的信息；

步骤3-4)根据WEB应用的运行情况、资源调用情况动态维护容器树结构和节点的信息，当WEB应用关闭时，销毁对应的容器树，并对容器树的中的资源进行回收。

上述技术方案中，所述步骤4)中对共享性资源管理进行管理的具体步骤包括：

步骤4-1-1)当WEB应用启动时，利用容器自身的资源限定机制限定分配给渲染进程容器的初始共享性资源，对WEB应用使用的共享性资源总额进行限定；对WEB应用的共享性资源使用情况进行监测；

步骤4-1-2)当某个渲染进程容器的初始共享性资源不足时，首先向兄弟节点申请资源共享；如果兄弟节点能够满足资源共享，会利用容器之间的资源共享机制实现资源共享；否则，转入步骤4-1-3)；

步骤4-1-3)该渲染进程容器向浏览器进程容器申请资源，浏览器进程容器运行动态调度算法来决定是否进行资源分配以及分配共享性资源的数量，然后浏览器进程容器和容器引擎进行通信并向容器引擎申请相应的资源。

上述技术方案中，所述步骤4-1-1)中的对WEB应用的共享性资源监测通过容器资源统计功能实现，容器树中每个渲染进程容器节点利用资源统计功能统计本渲染进程节点使用的共享性资源，并将使用情况上传给“WEB应用”根节点。

上述技术方案中，所述步骤4)中对浏览器HTML5资源管理进行管理的具体步骤包括：

步骤4-2-1)当WEB应用启动时，对WEB应用能够调用的每一种HTML5资源容器的数量进行限定；对WEB应用的HTML5资源使用情况进行监测；

步骤4-2-2)当某个渲染进程容器节点需要申请调用HTML5资源时，会先向自己的兄弟节点申请资源共享，如果该兄弟节点有HTML5资源，则将HTML5资源提供给该渲染进程容器节点进行共享；否则，转入步骤4-2-3)；

步骤4-2-3)该渲染进程容器节点向浏览器进程容器申请相应的HTML5资源，浏览器进程容器根据该渲染进程对应的WEB应用的HTML5资源使用情况决定是否分配给其资源，若还没达到HTML5资源使用限额，浏览器进程容器和容器引擎通信并申请资源，由容器引擎创建相应的HTML5资源容器供相应的渲染进程容器调用；若由于独占性系统资源使用冲突无法创建新的HTML5资源容器，或当多个HTML5资源容器申请使用独占性系统资源时，使用排队或优先级策略进行处理。

上述技术方案中，所述步骤4-2-1)中的对WEB应用的HTML5资源使用情况进行监测的过程为：利用WEB应用根节点保存的子节点的HTML5资源信息，这样WEB应用根节点能够对子节点的HTML5资源进行监测。

本发明的技术优势在于：基于容器实现浏览器资源管理，利用容器的资源管理机制实现对浏览器资源高效、精细的管理和控制，同时提高浏览器资源利用率。

附图说明

图1为本发明的基于容器的浏览器单机资源管理方法的流程图；

图2为本发明的浏览器资源的分类图；

图3为本发明的分类资源容器化图；

图4为本发明的以WEB应用为单位的容器树结构图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的说明。

本发明提出的基于容器的浏览器单机资源管理方法通过将浏览器资源进行分类并对分类资源进行容器化，然后引入容器树结构对每个WEB应用对应的多个容器进行管理，最后基于容器树结构实现以WEB应用为单位的资源管理。在本实施例中，浏览器和容器分别为chromium和docker，WEB应用为WebRTC。

如图1所示，一种基于容器的浏览器单机资源管理方法，所述方法包括：

步骤1)将浏览器资源按照不同类型分为两类：一类是共享性系统资源，另一类是HTML5资源；

如图2所示，一些HTML5资源会通过系统调用使用独占性系统资源。

步骤2)分别进行共享性资源容器化和HTML5资源容器化；所述步骤2)具体包括：

步骤2-1)共享性资源容器化；

浏览器使用的共享性资源主要是内存、CPU、网络和存储，docker提供了对这些资源的管理机制Cgroups，Cgroups主要提供资源限制、资源统计、优先级分配和进程控制功能，所述步骤2-1)具体包括：

步骤2-1-1)将chromium浏览器中包含的一个浏览器进程和一个或多个渲染进程分别引入docker容器中执行，方法一通过Dockerfile构建新的镜像，在Dockerfile中使用ADD或者COPY指令，把浏览器进程或渲染进程可执行文件分别添加到镜像对应目录中，再通过docker run把镜像构建成容器，从而实现将浏览器进程和渲染进程引入容器中执行。方法二是通过docker中的-v指令挂载，把可执行文件所在目录挂载到容器中，然后在容器中对应目录下执行来实现将浏览器进程和渲染渲染进程引入容器中执行；

步骤2-1-2)将浏览器各进程之间的IPC通信机制Unix Domain Socket修改为容器之间的通信机制；

步骤2-1-3)利用docker自身提供了的资源管理机制Cgroups对浏览器进程和渲染进程共享性资源进行管理，从而实现共享性资源容器化；

步骤2-2)HTML5资源容器化，具体包括：

步骤2-2-1)WebRTC应用中会调用到HTML5WebRTC资源，而WebRTC资源又会调用到音视频解码器、播放器和摄像头等独占性系统资源，将这些独占性系统资源分解出来单独进行容器化；

步骤2-2-2)利用docker的打包机制将分解后的HTML5WebRTC，以及分解出来的解码器、播放器、摄像头分别打包成不同镜像，并存储于容器仓库中；

步骤2-2-3)修改原有chromium浏览器对HTML5WebRTC资源调用机制为通过docker仓库中的HTML5WebRTC镜像创建并调用相应的HTML5WebRTC容器；

步骤2-2-4)修改原有HTML5WebRTC对播放器、解码器和摄像头等独占性系统资源的调用机制为通过docker仓库中的独占性系统资源镜像创建并调用相应的容器。

步骤3)建立容器树对WEBRTC的多个容器进行管理；其步骤如下：

步骤3-1)当WebRTC应用启动时，首先会由docker引擎创建一个渲染进程容器，将这个渲染进程容器加入到以“WebRTC应用”为根节点的树中，成为“WebRTC应用”的子节点“渲染进程容器1”，当渲染进程调用HTML5WebRTC资源时，docker引擎又会创建一个WebRTC容器，将该容器加入到容器树中，成为“渲染进程容器1”的子节点“WebRTC”，这样形成了WebRTC应用的一个初步的容器树结构；如图3所示。

步骤3-2)WebRTC应用运行过程中，当启动了另一个渲染进程时，将新启动的渲染进程作为“WebRTC”的子节点“渲染进程容器2”加入到容器树中，它和“渲染进程容器1”节点是兄弟节点，在运行过程中，当“渲染进程容器2”调用HTML5WebRTC资源时，新创建的WebRTC容器作为“渲染进程容器2”的子节点加入到容器树中；

步骤3-3)容器树中各节点通过发送消息来获取和保存父子节点和兄弟节点的信息，包括资源调用信息、容器自身信息等。WebRTC应用运行过程中，对容器树结构和各个结点的信息进行动态维护；

步骤3-4)WebRTC应用关闭时，销毁对应的容器树，释放对应的共享性资源和HTML5资源；

步骤4)基于容器树对WebRTC应用的共享性资源和HTML5资源进行管理，其步骤分别如下：

步骤4-1)共享性资源管理

步骤4-1-1)当WebRTC应用启动时，“渲染进程容器1”和“渲染进程容器2”的初始共享性资源m由容器本身的Cgroups机制进分配，并且WebRTC应用被限定一个可以被使用的共享性资源总额n；执行WebRTC应用的共享性资源监测；

WebRTC应用运行过程中，渲染进程1和渲染进程2利用容器Cgroups的资源统计机制统计自身的资源使用情况，并上传给根节点“WebRTC应用”，这样便实现了WebRTC应用的共享性资源监测；

步骤4-1-2)当渲染进程2使用的共享性资源达到分配的限额时，如果能够向自己的兄弟节点“渲染进程容器1”申请资源共享；如果申请的资源大小为L，如果“渲染进程容器1”中有空闲的多于L的资源，就会利用容器之间的资源共享机制实现资源共享；否则，转入步骤4-1-3)；

步骤4-1-3)如果“渲染进程容器2”不能从“渲染进程容器1”获取资源共享，“渲染进程容器2”节点向浏览器进程容器申请资源，浏览器进程容器运行动态资源调度算法并向docker引擎申请资源，docker引擎通过修改Cgroups资源配置文件实现资源分配。

步骤4-2)HTML5资源管理

步骤4-2-1)当WebRTC应用启动时，对WebRTC应用可以调用的每一种HTML5资源容器的数量进行限定，比如限定WebRTC应用最多只能调用2个HTML5WebRTC容器，1个HTML5Audio资源容器，1个HTML5Video资源容器等；执行WebRTC应用的HTML5资源监测；

“渲染进程容器1”节点和“渲染进程容器2”节点都将自己使用的HTML5资源信息报告给根节点“WebRTC应用”，这样能够实现WebRTC应用的HTML5资源监测；

步骤4-2-2)当“渲染进程容器2”节点需要申请调用HTML5WebRTC资源时，会先向自己的兄弟节点申请资源共享，即向“渲染进程容器1”节点发送消息询问是否有HTML5WebRTC资源，如果“渲染进程容器1”节点有HTML5WebRTC资源，将该“HTML5WebRTC容器”节点的相关信息传递给“渲染进程容器2”，这样“渲染进程容器2”便可以调用该“HTML5WebRTC容器”，实现了WebRTC应用中两个渲染进程容器之间的HTML5资源共享，如图4中虚线所示；否则，转入步骤4-2-3)；

步骤4-2-3)如果“渲染进程容器2”不能从“渲染进程容器1”获取HTML5资源共享，“渲染进程容器2”节点向浏览器进程申请HTML5资源，浏览器进程根据WebRTC应用的HTML5资源使用情况决定是否分配给其资源，如果没有达到WebRTC应用的HTML5资源使用限额，浏览器进程容器和docker引擎进行通信并向docker引擎申请资源，docker引擎创建相应的HTML5资源容器供“渲染进程容器2”节点调用；若由于播放器、解码器等独占性系统资源被其他的HTML5资源容器所使用，则进行排队，若需要创建的多个HTML5资源容器均使用独占性系统资源，则是进行排队或考虑优先级。

以上所述仅为本发明的具体实施方式，并非用于限定本发明的保护范围，本领域的技术人员应当理解，在不脱离发明原理的前提下，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的保护范围中。

Claims

1.一种基于容器的浏览器单机资源管理方法，所述方法包括：

步骤2)分别进行共享性资源容器化和HTML5资源容器化；

2.根据权利要求1所述的基于容器的浏览器单机资源管理方法，其特征在于，所述步骤2)中的共享性资源容器化的具体步骤包括：

3.根据权利要求1所述的基于容器的浏览器单机资源管理方法，其特征在于，所述步骤2)中的HTML5资源容器化的具体步骤包括：

步骤2-2-1)对HTML5资源进行分解，将其中使用到的独占性系统资源分解出来；分解后的HTML5资源为剔除掉独占性系统资源的HTML5资源；

4.根据权利要求1所述的基于容器的浏览器单机资源管理方法，其特征在于，所述步骤3)具体包括：

步骤3-4)根据WEB应用的运行情况、资源调用情况动态维护容器树结构和节点的信息，当WEB应用关闭时，销毁对应的容器树，并对容器树中的资源进行回收。

5.根据权利要求1所述的基于容器的浏览器单机资源管理方法，其特征在于，所述步骤4)中对共享性资源管理进行管理的具体步骤包括：

6.根据权利要求5所述的基于容器的浏览器单机资源管理方法，其特征在于，所述步骤4-1-1)中的对WEB应用的共享性资源监测通过容器资源统计功能实现，容器树中每个渲染进程容器节点利用资源统计功能统计本渲染进程节点使用的共享性资源，并将使用情况上传给“WEB应用”根节点。

7.根据权利要求1所述的基于容器的浏览器单机资源管理方法，其特征在于，所述步骤4)中对浏览器HTML5资源管理进行管理的具体步骤包括：

8.根据权利要求7所述的基于容器的浏览器单机资源管理方法，其特征在于，所述步骤4-2-1)中的对WEB应用的HTML5资源使用情况进行监测的过程为：利用WEB应用根节点保存的子节点的HTML5资源信息，这样WEB应用根节点能够对子节点的HTML5资源进行监测。