브라우저는 어떻게 동작하는가?

이동준·2023년 8월 12일

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우리는 주소창에 naver.com, google.com 이런 식으로 검색해서 웹 페이지에 접속하는 일이 많고, 당연하게 여기게 된다. 이 당연한 과정은 어떻게 이루어지게 되는 것일까?

웹 브라우저와 웹 서버

웹 브라우저는 사용자가 웹 사이트를 다운로드하고 볼 수 있도록 하는 프로그램(일반적으로 우리가 사용하는 Chrome, Safari 등등)을 뜻하고, 웹 서버는 웹 브라우저에 다운로드 하게 될 웹 사이트의 정보를 보내주는 곳이라고 말할 수 있을 것 같다. 여기서 웹 브라우저는 흔히 클라이언트라고 부른다.
웹 브라우저에서 특정 웹 페이지의 주소를 입력하게되면 브라우저는 서버에게 웹 사이트의 주소를 요청(Request)하게되고, 서버는 웹 사이트를 응답(Response)한다. 브라우저는 서버에게서 받은 웹 사이트를 화면에 표시하게 되는데, 이게 기본적인 브라우저의 동작 원리라고 볼 수 있다.
하지만 이런 기본적인 동작은 전문성이 없는 사람이라도 누구나 어림짐작 알 수 있을 것 같다. 조금만 더 깊이 있게 들여다보자.

브라우저?

브라우저는 월드 와이드 웹(WWW)에서 정보를 검색, 표현하고 탐색하기 위해 만들어진 소프트웨어이다. 브라우저는 인터넷에서 특정 정보로 이동할 수 있는 주소 입력창이 있고, 서버와 http로 정보를 주고 받을 수 있는 네트워크 모듈도 포함하고 있다.
서버에서 받은 문서(HTML, CSS, javascript)를 해석하고 실행하여 화면에 표현하기 위한 해석기(Parser)를 기본적으로 가지고 있다.

브라우저의 기본 구조

브라우저의 기본 구조는 총 7가지 구조로 나누어져 있다.

사용자 인터페이스 - 주소 표시줄, 이전/다음 버튼, 메뉴, 창닫기 등등 요청한 페이지를 보여주는 창을 제외한 나머지 모든 부분이다.

브라우저 엔진 - 사용자 인터페이스와 렌더링 엔진 사이의 동작을 제어한다.

렌더링 엔진 - 요청한 컨텐츠를 표시해준다. HTML, CSS 등을 요청하면 파싱하여 화면에 표시해준다.

통신 - http 요청과 같은 네트워크 호출에 사용된다. 이것은 플랫폼 독립적인 인터페이스이고 각 플랫폼 하부에서 실행된다.

UI 백엔드 - 콤보 박스와 창 같은 기본적인 장치를 그린다. 플랫폼에서 명시하지 않은 일반적인 인터페이스로서, OS 사용자 인터페이스 체계를 사용한다.

자바스크립트 해석기 - 자바스크립트 코드를 따로 해석하고 실행한다.

자료 저장소 - 자료를 저장하는 계층이다. 쿠키를 저장하는 것과 같이 모든 종류의 자원을 하드 디스크에 저장할 필요가 있다.

렌더링 엔진

요청받은 HTML, XML 문서, 이미지와 같은 내용을 브라우저 화면에 표시하는 역할을 하는데, 브라우저마다 엔진이 다르다. 파이어 폭스는 게코(Gecko) 엔진을 사용하고, 사파리와 크롬은 웹킷(Webkit) 엔진을 사용한다. 그렇기 때문에 브라우저마다 같은 페이지가 다르게 보이는 경우도 종종 존재한다.

-moz-border-radius: 1em; // 파이어폭스 브라우저에 적용
-ms-border-radius: 2em; // 익스플로어에 적용, 보통 생략
-o-border-radius: 3em; // 오페라에 적용
-webkit-border-radius: 4em; // 구글, 사파리 브라우저에 적용

렌더링 엔진은 더 나은 사용자 경험을 위해 가능하면 빠르게 내용을 표시하게 된다.그 과정에서 일련의 과정들이 동기적으로 진행되지 않는다. HTML을 파싱할 때까지 기다리지 않고 렌더 트리 배치와 그리기 과정을 시작한다.

렌더링 엔진 동작 과정

렌더링 엔진은 서버로부터 응답받은 HTML 문서를 얻는 것으로 시작한다. 문서의 내용은 보통 8kb 단위로 전송된다.

렌더링 엔진은 HTML 문서를 파싱하여 DOM 트리를 구축한다.

외부 CSS 파일과 함께 포함된 스타일 요소를 파싱한다.

DOM 트리와 2번의 결과물을 합쳐 렌더 트리를 구축한다.

렌더 트리 각 노드에 대해 화면 상에서 배치할 곳을 결정한다.

UI 백엔드에서 렌더 트리의 각 노드를 그린다.

웹킷(Webkit) 동작 과정

렌더링 엔진은 HTML 문서를 파싱하여 DOM 트리를 구축한다.

DOM은 마크업과 1:1 관계를 성립한다.

<html>
  <body>
    <p>Hello World!</p>
    <div><img src="image.jpg"></div>
  </body>
</html>

위와 같은 html 코드는 아래와 같은 DOM 트리로 반환할 수 있다.

브라우저는 서버로부터 HTML 문서를 모두 전달받고 HTML 파서를 통하여 파싱하고 파싱 트리를 생성한다. 생성된 파싱 트리를 기반으로 DOM 트리를 구성하게 된다.

외부 CSS 파일과 함께 포함된 스타일 요소를 파싱한다.

CSS 파일은 스타일 시트 객체로 파싱되고, 각 객체는 CSS 규칙을 포함한다. CSS 규칙 객체(CSSOM)는 선택자와 선언 객체 그리고 CSS 문법과 일치하는 다른 객체를 포함한다.

DOM 트리와 2번의 결과물을 합쳐 렌더 트리를 구축한다.

DOM 트리가 구축되는 동안 브라우저는 DOM 트리를 기반으로 렌더 트리를 생성하게 된다. 렌더 트리는 문서를 시각적인 구성 요소로 만들어주는 역할을 한다.
웹킷(Webkit)은 이 구성 요소를 "렌더러(Rendere)"또는 "렌더 객체(Render Object)"라는 용어를 사용한다. 렌더러는 자신과 자식 요소를 어떻게 배치하고 그려내야 하는지 알고 있다.
렌더러는 DOM 요소에 부합하지만 1:1로 대응하는 관계는 아니다. <html> , display: 'none' 과 같은 사용자가 볼 수 없는 DOM 요소는 렌더 트리에 추가되지 않기 때문이다.
(visibility 속성에 "hidden" 값이 할당된 요소는 트리에 나타난다.)

렌더 트리 각 노드에 대해 화면 상에서 배치할 곳을 결정한다.

렌더 트리는 위치(position)와 크기(size)를 가지고 있지 않기 때문에, 어느 공간에 위치해야 할지 각 객체들에게 위치와 크기를 결정해준다.

UI 백엔드에서 렌더 트리의 각 노드를 그린다.

렌더 트리가 만들어져 레이아웃이 구성되었다면, UI 백엔드가 동작하여 렌더 트리의 각 객체를 화면의 픽셀 값으로 나타낸다.

자바스크립트 처리

자바스크립트는 따로 자바스크립트 엔진이 처리한다. HTML 파서는 <script> 태그를 만나게 되면 자바스크립트 코드를 실행하기 위해 DOM 생성 프로세스를 중단하고 자바스크립트 엔진으로 권한을 넘기게 된다. 제어 권한을 넘겨받은 자바스크립트 엔진은 <script> 태그 내의 자바스크립트 코드 또는 src 속성에 정의된 자바스크립트 파일을 로드하고 파싱하여 실행한다. 자바스크립트의 실행이 완료되면 다시 HTML 파서로 제어 권한을 넘겨, 중지했던 시점으로 돌아가 DOM 생성을 재개하게 된다.

이처럼 브라우저는 동기적으로 HTML, CSS, javascript를 처리하게 된다. 하지만 자바스크립트 엔진에 권한이 있을 경우 자바스크립트 코드가 완성되지 않은 DOM을 조작하게 된다면 에러가 발생하게 될 것이다.
그렇기 때문에 HTML 문서에 <body> 태그 하단에 자바스크립트 코드를 위치하는 이유이다.

이동준

다음 포스트

CSR(Client Side Rendering), SSR(Server Side Rendering)은 뭘까?

1개의 댓글

happy

2023년 8월 12일

글 잘 봤습니다.

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