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Chrome のレンダリング パイプラインにおけるパフォーマンス向上について
2017年2月9日木曜日
この記事は Chris Harrelson、描画プロフェッショナルによる Chromium Blog の記事 "
Performance improvements in Chrome's rendering pipeline
" を元に翻訳・加筆したものです。詳しくは元記事をご覧ください。
スピードは Chrome の中核をなす 4 原則の 1 つです。ウェブ デベロッパーは、このスピードを活かして、高速で魅力的なウェブ エクスペリエンスを提供することができます。ブラウザの高速化は多数のコンポーネントによって実現されていますが、レンダリング パイプラインは主に、ユーザーにとって高速で応答性が高いと感じられる毎秒 60 フレーム(fps)でウェブサイトを表示する要を担っています。我々はここ数か月で Chrome のレンダリング パイプラインに多数の改善を行っており、さらに効率的な処理を実現しています。現在の Chrome は、余分なタスクを賢くスキップしたり、最適なレンダリング アルゴリズムを選択したり、システム ハードウェアを効率的に活用したりできるようになったおかげで、少ない消費電力でウェブサイトを高速に読み込んだり、スムーズに実行したりできるようになりました。
コンテンツを 60fps で表示するには、
各フレームを 16 ミリ秒でレンダリング
しなければなりません。これには、JavaScript の実行、スタイル、レイアウト、描画や、結果のピクセルをユーザーの画面にプッシュする処理も含まれます。Chrome がこの 16 ミリ秒という時間の予算を節約するほど、ウェブ デベロッパーがスクリプトを実行してコンテンツを読み込み、ユーザーを楽しませるための時間が増えます。最近のレンダリング パイプラインの改善の多くは、Chrome の実際のスピードを上げることではなく、フレームごとのワークロードの削減に焦点を合わせています。
たとえば、Chrome が画面にピクセルを描画する前には、まずページのどの要素を再描画する必要があるか、どの要素は前のフレームのキャッシュからコピーできるかを判断する必要があります。頻繁に DOM が変更される非常に動的なページでは、このパフォーマンス コストが急速に積み上がります。このタスクをシンプルにするため、Chrome は各要素に対して生成される描画コマンドをトラッキングし、視覚的に重複しないサブセットを識別するようになりました。変更されていないサブセットに対しては、直接ブロック全体をキャッシュからコピーするだけでよく、他に何もする必要はありません。この最適化によって、画面に新しいフレームを描画する際にかかる時間を最大 35% 削減できます。
また、Chrome はピクセルをいくつかのタイルにグループ化することによって、画面のアップデートを小さくして高速化しています。以前は、DOM のアップデートによって変更されたすべてのタイルを再描画していました。しかし、この処理が最適と言えるのは、タイルの大半を再描画する必要がある場合のみです。一部のピクセルのみが変更された場合は、前のフレームから
タイル全体をコピー
し、新しいピクセルをアップデートする方が高速です。高速な再描画パイプラインをインテリジェントに選択することにより、タイルの再描画にかかる時間が最大 40% 削減されます。
以前は、入力カーソルの点滅といったあらゆる画面のアップデートによって、タイル全体が再レンダリングされていました(左)。現在は、一部のピクセルのみが変更された場合、変更された領域のみを再描画します(右)。
インテリジェントなワークロードの最適化に加え、基盤となるハードウェアをうまく選択して処理効率をあげる仕組みも導入されています。video 要素や canvas 要素は
昔から GPU によって高速化されてきました
が、さらに高度なレンダリング タスクにも GPU を活用できるような改善が続けられています。Android、Mac、Windows の Chrome では、複雑なサイトのコンテンツをレンダリングする際にも GPU による高速化をうまく活用できるようになっています。これによって、最新の SVG ページや HTML5 ページでのアニメーションのパフォーマンス、入力の遅延が改善され、スクロールがスムーズになりました。
スピードにはさまざまな側面があります。私たちは引き続き、デベロッパーの皆さんがユーザー エクスペリエンスを最適化して 60fps を実現できるように、Chrome のパフォーマンス向上に取り組んでいきます。レンダリング パイプラインはパズルの 1 ピースにすぎません。この先には、まだ多くのなすべきことがあります。私たちは、すべての Chrome ユーザーが常に高速で反応の早いウェブを使えるようにするため、パフォーマンスについて深く探求し続けています。今後もご期待ください。
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