Paralleljs: Penyelesaian Web Web Elegant

Paralleljs menyediakan penyelesaian yang elegan untuk masalah yang mungkin timbul apabila menggunakan pekerja web, menyediakan API praktikal dengan alat abstraksi dan penolong yang mudah. Antara muka pekerja yang diperkenalkan oleh HTML5 membolehkan penciptaan fungsi dengan masa jangka panjang dan tuntutan pengiraan yang tinggi, yang boleh digunakan serentak untuk meningkatkan kelajuan tindak balas laman web. Paralleljs membolehkan paralelisasi kod JavaScript, memanfaatkan serentak multithreading (SMT) untuk menggunakan CPU moden dengan lebih cekap. Perpustakaan ParallelJS menyediakan kaedah seperti spawn, map dan reduce, yang digunakan untuk melakukan pengiraan, data proses, dan hasil pemecahan agregat selari.

Salah satu kemungkinan baru yang paling keren yang dibawa oleh HTML5 adalah antara muka pekerja API Web Web. Sebelum itu, kami terpaksa mengamalkan beberapa petua untuk menunjukkan kepada pengguna laman web responsif. Antara muka pekerja membolehkan kami membuat fungsi dengan masa jangka panjang dan permintaan pengiraan yang tinggi. Di samping itu, contoh pekerja boleh digunakan secara serentak, membolehkan kami menjana bilangan pekerja yang diperlukan. Dalam artikel ini, saya akan membincangkan mengapa multithreading penting dan bagaimana melaksanakannya dalam JavaScript menggunakan Paralleljs.

Mengapa anda memerlukan pelbagai threading?

Ini adalah soalan yang munasabah. Dari segi sejarah, keupayaan untuk menjana benang menyediakan cara yang elegan untuk membahagikan kerja dalam proses. Sistem pengendalian bertanggungjawab untuk menjadualkan masa yang tersedia untuk setiap benang, supaya benang dengan keutamaan yang lebih tinggi dan beban kerja yang lebih tinggi akan menjadi keutamaan di atas benang idle keutamaan yang rendah. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, serentak multithreading (SMT) telah menjadi kunci untuk mengakses kuasa pengkomputeran CPU moden. Alasannya adalah mudah: Undang -undang Moore masih sah dari segi bilangan transistor per unit kawasan. Walau bagaimanapun, skala kekerapan perlu dihentikan untuk pelbagai sebab. Oleh itu, transistor yang ada mesti digunakan dengan cara lain. Telah diputuskan bahawa penambahbaikan seni bina (seperti SIMD) dan multi-teras mewakili pilihan terbaik.

Untuk menggunakan SMT, kita perlu menulis kod selari, iaitu, kod yang berjalan selari untuk mendapatkan satu hasil. Kami biasanya perlu mempertimbangkan algoritma khas, kerana kebanyakan kod berurutan sama ada sukar untuk disesuaikan atau sangat tidak cekap. Alasannya ialah Undang -undang Amdahl, yang menyatakan bahawa nisbah pecutan

s diberikan oleh formula berikut:

di mana

n

adalah bilangan pekerja selari (seperti pemproses, teras, atau benang), dan p adalah bahagian selari. Pada masa akan datang, lebih banyak arkitek pelbagai teras yang bergantung kepada algoritma selari boleh digunakan. Dalam bidang pengkomputeran berprestasi tinggi, sistem GPU dan seni bina khas seperti Intel Xeon Phi mewakili platform tersebut. Akhirnya, kita harus membezakan antara aplikasi bersama atau algoritma umum dan pelaksanaan selari. Parallelism adalah pelaksanaan serentak (mungkin relevan). Sebaliknya, kesesuaian adalah gabungan proses pelaksanaan bebas. Multi-threading dalam JavaScript

Dalam JavaScript, kita sudah tahu bagaimana menulis program serentak, iaitu menggunakan fungsi panggil balik. Pengetahuan ini kini boleh dipindahkan ke penciptaan program selari! Menurut strukturnya sendiri, JavaScript dilaksanakan dalam satu benang yang dimediasi oleh gelung peristiwa (biasanya mengikuti corak reaktor). Sebagai contoh, ini memberikan beberapa abstraksi yang baik untuk kami mengendalikan permintaan tak segerak kepada sumber (luaran). Ia juga memastikan bahawa panggilan balik yang telah ditetapkan sebelum ini sentiasa dipecat dalam benang pelaksanaan yang sama. Tiada pengecualian silang, keadaan kaum, atau isu lain yang berkaitan dengan benang. Walau bagaimanapun, ini tidak membawa kita lebih dekat ke SMT di JavaScript. Dengan pengenalan antara muka pekerja, penyelesaian yang elegan telah dijumpai. Dari perspektif aplikasi utama, kod dalam pekerja web harus dianggap sebagai tugas yang berjalan serentak. Komunikasi juga dijalankan dengan cara ini. Kami menggunakan API mesej, yang juga boleh digunakan untuk komunikasi dari laman web yang disertakan ke halaman yang dihoskan. Sebagai contoh, kod berikut bertindak balas kepada mesej masuk dengan menghantar mesej kepada pemula.

window.addEventListener('message', function (event) {
    event.source.postMessage('Howdy Cowboy!', event.origin);
}, false);

Secara teori, pekerja web juga boleh menjana pekerja web lain. Walau bagaimanapun, sebenarnya, kebanyakan pelayar melarang ini. Oleh itu, satu -satunya cara untuk berkomunikasi antara pekerja web adalah melalui aplikasi utama. Komunikasi melalui mesej dijalankan secara serentak, jadi hanya komunikasi yang tidak segerak (tidak menyekat) dilakukan. Pada mulanya, ini mungkin pelik dalam pengaturcaraan, tetapi ia membawa banyak kelebihan. Paling penting, kod kami tidak mempunyai syarat perlumbaan! Mari kita lihat contoh mudah menggunakan dua parameter untuk mewakili permulaan dan akhir urutan untuk mengira urutan nombor perdana di latar belakang. Pertama, kami membuat fail yang dipanggil prime.js dengan kandungan berikut:

onmessage = function (event) {
    var arguments = JSON.parse(event.data);
    run(arguments.start, arguments.end);
};
function run (start, end) {
    var n = start;

    while (n < end) {
        var k = Math.sqrt(n);
        var found = false;

        for (var i = 2; !found && i <= k; i++) {
            found = n % i === 0;
        }

        if (!found) {
            postMessage(n.toString());
        }

        n++;
    }
}

Sekarang, kita hanya perlu menggunakan kod berikut dalam aplikasi utama untuk memulakan pekerja latar belakang.

if (typeof Worker !== 'undefined') {
    var w = new Worker('prime.js');
    w.onmessage = function(event) {
        console.log(event);
    };
    var args = { start : 100, end : 10000 };
    w.postMessage(JSON.stringify(args));
}

cukup banyak kerja. Apa yang sangat menjengkelkan ialah menggunakan fail lain. Ini menghasilkan pemisahan yang bagus, tetapi nampaknya berlebihan untuk tugas -tugas yang lebih kecil. Nasib baik, ada penyelesaian. Pertimbangkan kod berikut:

var fs = (function () { 
    /* code for the worker */ 
}).toString(); 
var blob = new Blob(
   [fs.substr(13, fs.length - 14)],
   { type: 'text/javascript' }
);
var url = window.URL.createObjectURL(blob);
var worker = new Worker(url);
// Now setup communication and rest as before

Sudah tentu, kita mungkin mahu mempunyai penyelesaian yang lebih baik daripada nombor sihir seperti itu (13 dan 14), dan bergantung kepada penyemak imbas, penolakan gumpalan dan createobjectUrl mesti digunakan. Jika anda bukan pakar JavaScript, Fs.Substr (13, Fs.length - 14) adalah untuk mengekstrak badan fungsi. Kami melakukan ini dengan menukar perisytiharan fungsi ke rentetan (dipanggil dengan toString ()) dan mengeluarkan tandatangan fungsi itu sendiri.

Bolehkah Paralleljs membantu?

Ini adalah di mana Paralleljs dimainkan. Ia menyediakan API yang bagus untuk beberapa kemudahan serta pekerja web. Ia termasuk banyak alat tambahan dan abstraksi yang sangat berguna. Kami mula -mula menyediakan beberapa data untuk diproses.

var p = new Parallel([1, 2, 3, 4, 5]);
console.log(p.data);

Bidang data

menghasilkan array yang disediakan. Tiada operasi "selari" telah dipanggil lagi. Walau bagaimanapun, contoh P mengandungi satu set kaedah, seperti spawn, yang akan mewujudkan pekerja web baru. Ia mengembalikan janji, yang membuat menggunakan hasil angin.

window.addEventListener('message', function (event) {
    event.source.postMessage('Howdy Cowboy!', event.origin);
}, false);

Masalah dengan kod di atas adalah bahawa pengiraan tidak akan benar -benar selari. Kami hanya membuat seorang pekerja latar belakang tunggal yang memproses pelbagai data sekaligus. Hanya selepas memproses array lengkap, kita dapat memperoleh hasilnya. Penyelesaian yang lebih baik ialah menggunakan fungsi peta contoh selari.

onmessage = function (event) {
    var arguments = JSON.parse(event.data);
    run(arguments.start, arguments.end);
};
function run (start, end) {
    var n = start;

    while (n < end) {
        var k = Math.sqrt(n);
        var found = false;

        for (var i = 2; !found && i <= k; i++) {
            found = n % i === 0;
        }

        if (!found) {
            postMessage(n.toString());
        }

        n++;
    }
}

Dalam contoh sebelumnya, terasnya sangat mudah dan mungkin terlalu mudah. Dalam contoh sebenar, banyak operasi dan fungsi akan terlibat. Kita boleh menggunakan fungsi yang diperlukan untuk memasukkan fungsi yang diimport.

if (typeof Worker !== 'undefined') {
    var w = new Worker('prime.js');
    w.onmessage = function(event) {
        console.log(event);
    };
    var args = { start : 100, end : 10000 };
    w.postMessage(JSON.stringify(args));
}

mengurangkan fungsi membantu mengagregatkan hasil yang berpecah kepada satu hasil. Ia menyediakan abstraksi yang mudah untuk mengumpul subresults dan melaksanakan operasi tertentu selepas mengetahui semua subresults.

Kesimpulan

Paralleljs memberikan kita cara yang elegan untuk mengelakkan masalah yang mungkin timbul apabila menggunakan pekerja web. Di samping itu, kami mendapat API yang bagus dengan beberapa abstraksi dan pembantu yang berguna. Penambahbaikan selanjutnya boleh disepadukan pada masa akan datang. Di samping dapat menggunakan SMT dalam JavaScript, kami juga mungkin mahu menggunakan vektorisasi. Jika disokong, Simd.js nampaknya merupakan pendekatan yang berdaya maju. Dalam beberapa (mudah -mudahan tidak terlalu jauh) niaga hadapan, menggunakan GPU untuk pengkomputeran juga boleh menjadi pilihan yang sah. Terdapat pembalut untuk CUDA (seni bina pengkomputeran selari) dalam node.js, tetapi kod JavaScript asal masih tidak mungkin. Sehingga itu, Paralleljs adalah pilihan terbaik kami untuk mengambil kesempatan daripada CPU multi-teras untuk mengendalikan pengkomputeran jangka panjang. Dan awak? Bagaimana anda menggunakan JavaScript untuk melepaskan kuasa perkakasan moden?

Soalan Lazim (FAQ) pada Paralleljs dengan Paralleljs

Apakah Paralleljs dan bagaimana ia berfungsi?

Paralleljs adalah perpustakaan JavaScript yang membolehkan anda memasangkan pemprosesan data dengan memanfaatkan pemproses multi-teras. Ia berfungsi dengan membuat objek selari baru dan lulus pelbagai data kepadanya. Data ini kemudiannya boleh diproses selari dengan menggunakan kaedah .map(), yang menggunakan fungsi yang ditentukan untuk setiap item dalam array. Kemudian kembalikan hasil dalam array baru.

bagaimana memasang paralleljs?

Paralleljs boleh dipasang menggunakan NPM (Pengurus Pakej Node.js). Cukup jalankan perintah "NPM Pasang Paralleljs" di terminal. Sebaik sahaja pemasangan selesai, anda boleh merujuknya dalam fail JavaScript anda menggunakan "var paralel = memerlukan ('paralleljs');".

Apakah faedah menggunakan Paralleljs?

Paralleljs membolehkan anda memanfaatkan sepenuhnya tugas pemprosesan data anda dengan pemproses multi-teras. Ini boleh mempercepatkan masa pemprosesan pada dataset yang besar. Ia juga menyediakan API yang mudah dan intuitif yang menjadikan kod parallelizing mudah.

Bolehkah saya menggunakan paralleljs dalam penyemak imbas saya?

Ya, Paralleljs boleh digunakan dalam penyemak imbas. Anda boleh memasukkannya dalam fail HTML menggunakan tag skrip dan URL fail Paralleljs. Sebaik sahaja disertakan, anda boleh menggunakan objek selari seperti dalam node.js.

bagaimana menggunakan .map() kaedah dalam paralleljs?

Kaedah .map() dalam paralleljs digunakan untuk memohon fungsi untuk setiap item dalam array data. Fungsi ini diluluskan sebagai rentetan kepada kaedah .map(). Kemudian kembalikan hasil dalam array baru. Sebagai contoh, "var p = selari baru ([1, 2, 3]); p.map ('fungsi (n) {return n * 2;}');" ] array baru.

Apakah kaedah .reduce() dalam paralleljs?

Kaedah .reduce() dalam paralleljs digunakan untuk mengurangkan pelbagai data ke satu nilai menggunakan fungsi yang ditentukan. Fungsi ini diluluskan sebagai rentetan kepada kaedah .reduce(). Sebagai contoh, "var p = selari baru ([1, 2, 3]); p.Reduce ('fungsi (a, b) {return a b;}');"

Bolehkah saya menghubungkan kaedah dalam paralleljs?

Ya, kaedah dalam paralleljs boleh dihubungkan bersama. Sebagai contoh, anda boleh menggunakan kaedah .map() untuk memproses data dan kemudian menggunakan kaedah .reduce() untuk menggabungkan hasilnya ke dalam satu nilai.

Bagaimana menangani kesilapan dalam paralleljs?

kesilapan dalam paralleljs boleh dikendalikan menggunakan kaedah .catch(). Kaedah ini menerima fungsi yang dipanggil jika ralat berlaku semasa pemprosesan. Objek ralat akan diserahkan kepada fungsi ini.

Bolehkah saya menggunakan paralleljs dengan perpustakaan javascript lain?

Ya, Paralleljs boleh digunakan dengan perpustakaan JavaScript yang lain. Walau bagaimanapun, anda perlu pastikan untuk memasukkan perpustakaan dalam konteks pekerja menggunakan kaedah .require().

Adakah Paralleljs sesuai untuk semua tugas pemprosesan data?

Walaupun Paralleljs dapat mempercepatkan masa pemprosesan pada dataset yang besar, ia mungkin bukan pilihan terbaik untuk semua tugas. Untuk dataset kecil, overhead mencipta pekerja dan memindahkan data mungkin melebihi manfaat pengarahan. Adalah lebih baik untuk menguji Paralleljs dengan kes penggunaan khusus anda untuk melihat sama ada ia memberikan kelebihan prestasi.

Atas ialah kandungan terperinci Javascript selari dengan paralleljs. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!