漫谈 Google 的 Native Client(NaCl) 技术（二）---- 技术篇（兼谈 LLVM）

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漫谈 Google 的 Native Client(NaCl) 技术（二）---- 技术篇（兼谈 LLVM）

上一篇文章介绍
Google 的 Native Client 技术的渊源及动力，解释了为什么 Google 要做这样一个技术。在这篇文章中，将介绍 Native Client 的一些技术概要。

Native Client简介

Native Client 是 Google 在浏览器领域推出的一个开源技术，它允许在浏览器内编译 Web 应用程序，并执行原生的编译好的代码。Native Client 有以下几个优势（参考 Google 官方英文介绍）：

为 Web 提供更多的图形，音频以及其他功能：可以直接在 web 上执行原生的 2D，3D 图形渲染程序（对 Web 游戏很有用），播放音视频，响应鼠标键盘事件，多线程执行代码等等，而这一切，不需要浏览器安装任何插件。
良好的可移植性：一个 Web 程序，只需要开发一份代码，即可以在所有平台（包括 Windows，linux，Mac 等）运行。
高安全性：安装不被信任的桌面程序一级浏览器插件，可能带来很高的安全风险（如程序携带木马，病毒）。而 Native client 使用了双层沙盒（sandbox）设计来保护用户的本地资源。Native
Client 的架构可以保证 web 应用的安全性，并且取得和原声代码相同或相近的性能。
方便从桌面迁移：很多开发厂商之前花了大力气开发桌面程序，随着云计算的到来，越来越多的程序会被移植到互联网上，由于 NaCl 支持直接执行 C/C++/Java
等代码，Native Client 技术可以简化移植过程，减少移植成本。
高性能：Native Client 可以让 web 应用已接近桌面程序的性能运行，这就为在浏览器内运行性能苛刻的程序提供了基础，如大型 3D 游戏。

Native Client 技术概要

有人说，Native Client 技术是抄袭 ActiveX 的，个人不以为然，ActiveX 主要是基于 COM 的，是操作系统提供一套可重用的接口给 web 应用，而 NaCl 则是独立于操作系统的。说实话，感觉这技术更像是抄袭 Adobe 的 Alchemy 技术，Achemy 技术主要目的是解决 Flash 的低性能，这和 Native Client 是接近的，并且，这两种技术都采用了 LLVM 技术，具体可以看这篇文章 http://yjrl.iteye.com/blog/320665。

LLVM 是
Low Level Virtual Machine 的简称，这个库提供了与编译器相关的支持，能够进行程序语言的编译期优化、链接优化、在线编译优化、代码生成。简而言之，可以作为多种语言编译器的后端来使用。而基于 LLVM ，开源社区开发出了 Clang，一个 C++ 编写、基于 LLVM、发布于 LLVM BSD 许可证下的 C/C++/Objective C/Objective C++ 编译器，其目标（之一）就是超越 GCC。

Google 的 Native Client 的关键技术就是 PNaCl(Portable Native Client Executables), 而 PNaCl 实现的一个关键就是 LLVM。下面是整个 PNaCl 结构示意图：

在 PNaCl 中，开发者通过一些前端编译器将 C/C++/Fortan 源代码用对应的编译器前端编译成 LLVM 的中间字节码，并且进行优化以及链接（这一整套流程可以在 Google 提供的SDK 中完成）。之后，服务器将链接好的字节码进行分发，在客户端，通过 LLVM 的后端将字节码翻译成本地的二进制对象文件，并且和本地的相关库链接，最终执行完成（这些功能应该是集成在浏览器中的）。

另外，为了保证安全性，NaCl 采用了沙盒技术，具体可以看这篇论文：《Native
Client: A Sandbox for Portable, Untrusted x86 Native Code》。

参考：

http://www.lingcc.com/2010/06/02/10955/

http://nativeclient.googlecode.com/svn/data/site/pnacl.pdf

本文作者: Sigma 在新浪微博关注Sigma

本文链接: http://www.sigma.me/2011/08/14/google-native-client-implementation.html

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