브라우저 렌더링 과정 이해하기

웹 브라우저에서 주소창에 google.com을 입력했을 때 어떤 일이 일어날까? 

면접 질문으로 많이 나오는 질문이다.

 

크게 두 가지 관점으로 나누어 볼 수 있다.

하나는, 네트워크 관점이고 또 하나는 브라우저가 웹 페이지를 그리는 관점이다.

 

점점 자세히 들여다볼수록 너무 복잡하다.

 

우선 네트워크 관점부터 알아보면 아래 그림과 같은 흐름을 갖는다.

웹 동작 방식

1. 사용자가 주소창에 url을 입력하면 HTTP request message를 생성한다.
   
2. IP 주소를 알아야 전송할 수 있으므로 DNS를 통해 serverIP주소를 알아낸다.
   
3. 브라우저는 server IP와 3 way handshake 과정을 갖는다.(TCP 연결을 하기 위한 과정)
   이 과정은 TCP/IP 프로토콜을 통신하기 전 정확한 정보 전송을 위해 상태방 컴퓨터와 세션을 연결하는 과정이다.
   1. 클라이언트가 서버에게 접속을 요청하는 SYN 패킷을 보낸다.
   2. 서버는 요청을 수락하는 ACK 패킷을 포함하여 클라이언트에게 보낸다 (SYN + ACK)
   3. 클라이언트가 이것을 수신한 후 받은 ACK 패킷을 서버에게 발송하면 연결이 이루어지고 데이터를 주고받을 수 있게 된다.
4. 브라우저는 server IP에게 자료를 요청하는 HTTP request message를 만들고 TCP/IP 패킷을 생성한 이후 서버로 전송 요청을 한다.
   
5. server에서 HTTP request를 unpacking 해서 server process로 보낸 후
   request에 대한 HTTP response message를 만든 후 TCP/IP 패킷을 생성한 이후 전달받은 방식대로 client로 전송한다.
   
6. HTTP response message가 도착하고 데이터를 주고받았다면 TCP 종료하기 위한 4 way handshake 과정을 갖는다.
   1. client TCP에서 FIN 세그먼트를 server에게 보낸다.
   2. server는 FIN 세그먼트를 받았다는 응답에 대한 ACK세그먼트를 client로 보낸다.
      (아직 server process가 종료되지 않을 수 있다.)
   3. server process 종료한 뒤 server TCP에서 FIN세그먼트를 client TCP에 보낸다.
   4. FIN 세그먼트를 받은 client는 server에 ACK 세그먼트를 보내고 TCP 연결이 종료가 된다.

 

아래는 리소스를 받은 후 화면이 그려지는 구조이다

 

브라우저 렌더링 방식

1. 브라우저는 서버에서부터 받은 데이터를 parsing(웹 표준화 기구인 W3C명세에 따라 HTML과 CSS를 해석)한다.
2. 브라우저 렌더링 엔진은 HTML을 해석(parsing) 하여 DOM Tree를 생성한다.
3. 이때 렌더링 엔진이 스타일 태그를 만나면 HTML 해석을 중지하고 CSS를 parsing 하여 CSSOM Tree를 생성한다.
4. CSS 해석을 마치면 이전에 중지한 HTML 해석이 중단된 지점부터 다시 해석한다.
5. 스크립트 태그를 만나면 다시 해석을 중지하고 자바스크립트 엔진에게 제어 권한을 넘긴다.
6. 자바스크립트 엔진은 코드를 해석하여 추상 구문 트리인 AST를 만들고 실행한다.
7. 중단되었던 parsing을 이어서 진행한 후 작업을 완료한다.
   
8. 브라우저는 DOM Tree와 CSSOM Tree 합쳐 RenderTree를 생성한다.
   (RenderTree를 생성하는 것까지 constuction이라고 한다.)
   
9. 렌더링 엔진은 RenderTree의 노드들을 화면의 올바른 위치에 그리는 레이아웃(Layout) 작업을 시작한다.
   
10. UI Backend 가 RenderTree의 노드를 돌면서 UI를 그린다. (paint)
    
11. 그다음 노드들을 레이어 순서대로 구성하는 composition 단계
    (z-index가 낮은 요소를 먼저 놓고 그다음에 높은 요소를 놓는 것)를 거친다.
    
12. 위 과정을 거쳐 최종적으로 화면에 출력된다.