[Javascript] V8 엔진

V8이 무엇이고 어떻게 동작하는가

V8은 구글이 도입한 오픈소스 자바스크립트 엔진이다. C++로 작성되었으며 구글 크롬, 크로미움 웹 브라우저, NodeJS를 지원한다. 환경과 상호작용하고 프로그램을 실행하기 위한 바이트코드를 생성하는 역할을 담당한다.

 

처음 V8은 웹 브라우저의 성능 향상 메커니즘으로 도입되었으며 시간이 지나면서 다른 엔진보다 훨씬 향상된 인터프리터가 되었다.

 

V8과 다른 엔진의 가장 큰 차이점은 V8 엔진의 JIT(Just In Time) 컴파일러다.

 

 JavaScript 엔진의 JIT 컴파일 프로세스에는 원본 소스 코드에서 중간 바이트코드를 생성하는 작업이 포함됩니다.

그런 다음 이 바이트코드는 런타임에 최적화된 기계어 코드로 추가로 컴파일됩니다.

중간 바이트코드를 사용하면 시작 시간이 더 빨라지고 동일한 바이트코드를 다른 하드웨어 아키텍처에서 사용할 수 있으므로 플랫폼 독립성을 제공합니다.

그러나 궁극적인 목표는 특정 플랫폼에 맞는 기계어 코드를 생성하는 것입니다.

 

V8엔진을 왜 사용할까?

 

1. 성능:
   • 고도로 최적화된 JIT 컴파일: V8은 JavaScript 코드를 최적화된 기계어 코드로 변환하는 정교한 JIT(Just-In-Time) 컴파일러를 사용합니다. 이로 인해 실행 속도가 빨라져 성능이 중요한 애플리케이션에 특히 적합합니다.
2. 오픈 소스:
   • V8은 오픈 소스 프로젝트입니다. 즉, 개발자는 소스 코드에 액세스하고 개발에 기여하며 특정 요구 사항에 맞게 사용자 정의할 수 있습니다. 이러한 개방형 특성은 JavaScript 생태계의 협업과 혁신을 촉진합니다.
3. 주요 브라우저에서 사용됨:
   • V8은 Chrome 브라우저에만 국한되지 않습니다. Opera 및 일부 버전의 Microsoft Edge와 같은 다른 주요 브라우저에서도 사용됩니다. 이러한 광범위한 채택으로 인해 다양한 브라우저에서 JavaScript 성능의 일관성이 보장됩니다.
4. Node.js:
   • 널리 사용되는 서버 측 JavaScript 런타임인 Node.js는 V8 엔진을 기반으로 구축되었습니다. 이를 통해 개발자는 클라이언트측 및 서버측 개발 모두에 JavaScript를 사용하여 코드 재사용 및 통합 언어 생태계를 촉진할 수 있습니다.
5. 혁신적인 기능:
   • V8은 종종 JavaScript 코드 실행을 개선하기 위해 혁신적인 기능과 최적화를 도입합니다. 개발자는 웹 애플리케이션의 전반적인 성능과 기능을 향상시키는 데 도움이 되는 이러한 발전의 이점을 누릴 수 있습니다.
6. 효율적인 메모리 관리:
   • V8에는 메모리를 효율적으로 관리하고 사용하지 않는 메모리를 자동으로 회수하며 메모리 누수를 방지하는 가비지 컬렉터가 포함되어 있습니다. 이는 JavaScript 애플리케이션의 안정성과 신뢰성을 유지하는 데 중요합니다.
7. 교차 플랫폼 지원:
   • V8은 다양한 운영 체제를 지원하는 크로스 플랫폼으로 설계되었습니다. 이를 통해 다용도로 사용할 수 있으며 개발자는 큰 수정 없이 다양한 플랫폼에서 실행할 수 있는 애플리케이션을 구축할 수 있습니다.
8. 커뮤니티 및 생태계:
   • V8에는 개발 및 개선에 적극적으로 노력하는 개발자와 기여자로 구성된 활발한 커뮤니티가 있습니다. 이 커뮤니티 지원은 문제를 해결하고 문서를 제공하며 JavaScript 생태계의 전반적인 성장에 기여합니다.
9. 빠른 시작 시간:
   • V8은 JavaScript 애플리케이션에 빠른 시작 시간을 제공하도록 설계되었습니다. 이는 특히 빠른 초기화가 중요한 웹 애플리케이션에서 반응형 사용자 경험을 제공하는 데 필수적입니다.
10. 호환성:
    • V8은 JavaScript 표준을 준수하도록 설계되어 언어 사양과의 호환성을 보장합니다. 이를 통해 개발자는 다양한 JavaScript 엔진에서 일관되게 작동하는 코드를 작성할 수 있습니다.

 

요약하자면, V8 엔진은 뛰어난 성능, 오픈 소스 특성, 주요 브라우저와의 호환성, Node.js를 통한 서버 측 JavaScript 개발을 가능하게 하는 역할로 인해 선호됩니다. 개발자들은 최첨단 기능, 효율적인 메모리 관리, 지속적인 개발을 지원하는 강력한 커뮤니티 때문에 V8을 선택하는 경우가 많습니다.

 

동작원리

구글 V8 엔진 구조. 출처: https://medium.com/@yanguly/sparkplug-v8-baseline-javascript-compiler-758a7bc96e84

 

1. 파싱 및 AST 생성:
   •  V8 엔진은 JavaScript 소스 코드를 구문 분석하는 것으로 시작됩니다. 파서는 코드를 분석하고 코드 구조를 나타내는 AST(추상 구문 트리)를 생성합니다. 또한 이 단계에서 엔진은 변수 선언 및 해결 방법을 추적하기 위한 초기 범위를 생성합니다.
   • 추상 구문 트리는 프로그래밍 언어에서 소스 코드의 구문 구조를 나타내는 계층적 트리형 구조입니다. 이는 코드의 요소 간 관계와 필수 구성 요소를 캡처하는 추상화입니다.
2. 인터프리터 및 바이트코드 생성:
   • 인터프리터(예: V8의 Ignition)는 AST를 가져와 바이트코드를 생성합니다. 이 바이트코드는 원본 소스 코드보다 더 효율적으로 실행될 수 있는 코드의 하위 수준 표현입니다. 바이트코드는 기계어 코드가 아니지만 소스를 직접 해석하는 것보다 빠른 실행을 가능하게 하는 중간 형식입니다.
3. 바이트코드 실행:
   • 바이트코드는 V8 엔진에 의해 실행됩니다. 이는 JavaScript 코드 실행을 위한 빠른 시작을 제공합니다. 그러나 바이트코드의 실행은 일반적으로 최적화된 기계어 코드를 직접 실행하는 것만큼 빠르지 않습니다.
4. 컴파일러 최적화(TurboFan):
   • 자주 실행되는 코드, 일명 '핫 코드'가 최적화 대상 입니다. V8은 TurboFan 최적화 컴파일러를 사용하여 실행 중에 수집된 프로파일링 정보를 기반으로 핫 함수 및 루프에 대해 고도로 최적화된 기계어 코드를 생성합니다.
5. 비최적화:
   • 최적화 중 가정을 무효화하는 특정 상황(예: 유형 변경)이 발생하면 적용된 최적화가 역최적화됩니다. 이는 최적화된 기계어 코드가 폐기되고 엔진이 코드를 해석하거나 덜 최적화된 기계어 코드를 사용하는 상태로 되돌아가는 것을 의미합니다. 역최적화는 최적화 중에 이루어진 가정이 더 이상 유효하지 않은 경우 정확성을 보장합니다.
6. 최적화되지 않은 코드 실행:
   • 역최적화 후에는 최적화되지 않은 코드(해석되거나 덜 최적화된 기계어 코드를 사용함)가 실행됩니다. 이를 통해 엔진은 변화하는 조건에 적응하고 올바른 동작을 유지할 수 있습니다.
7. 적응형 최적화:
   • V8은 적응형 최적화를 사용합니다. 즉, 런타임 프로파일링 데이터를 기반으로 최적화 전략을 동적으로 조정합니다. 이는 엔진이 자주 사용되는 코드 경로를 최적화하고 필요할 때 최적화 해제하는 데 도움이 됩니다.

V8 엔진은 최적화 컴파일러와 함께 구문 분석, 해석, 바이트코드 생성 및 적응형 최적화를 조합하여 사용하여 빠른 시작 시간과 자주 사용되는 코드의 고도로 최적화된 실행 간의 균형을 유지합니다. 프로세스는 최적의 PE를 위해 런타임 조건에 적응하도록 설계되었습니다.