Веб-сервис вычисления N-го простого числа и получения текущей погоды

Веб-приложение позволяет получить погоду в некотором городе или найти N-ое простое число.

Погода получается с сервиса http://apixu.com/.

N-ое простое число считается наиболее медленным способом: проверяются все числа от 2 до N, каждое проверяется на простоту перебором всех делителей за O(n).

Приложение может работать в многопоточном режиме, а также использовать для вычислений удалённые машины.

Приложение реализовано в модели акторов, используя среду выполнения https://github.com/untu/comedy.

Почему модель акторов

Приложение на NodeJS по умолчанию работает в однопоточном режиме. Это означает, то если запросить простое 50 000-ое число, то сервер будет занят получением простого числа. Если в это время параллельно в сервера запросить 1-ое простое число, он не сможет ответить до тех пор, пока не ответит на предыдущий запрос.

Работа в режиме forked позволяет очень легко сделать сервер многопоточным, тогда каждое вычисление простого числа будет выполняться в отдельном потоке, и не будет блокировать сервер.

Этого же эффекта можно было добиться, используя, например, модуль cluster, или самостоятельно запуская вычисления в отдельных потоках, но с использованием системы акторов такая задача решается ещё проще.

При необходимости можно распараллелить вычисления не только между ядрами одной машины, но и между множеством машин. Для этого достаточно перейти в режим remote, указать адреса узлов сети акторов и запустить на удалённой машине узел среды выполнения акторов comedy-node.

При этом:

1. Мы не запускаем какой-либо наш веб-сервис на удалённых машинах вручную, а просто запускаем узел сети акторов Comedy. В момент запуска узел даже не знает о существовании простых чисел. Позже актор "отправится" с нашего сервера на удалённый узел.
2. Для того, чтобы наша система начала работать многопоточно на нескольких машинах мы просто меняем пару строк в конфигурации.

Если решение нашей вычислительной задачи также можно было бы распараллелить, то мы могли бы также легко и её выполнять при помощи множества акторов.

Развёртывание

1. Установить http://nodejs.org/
2. В директории проекта выполнить npm install

Запуск

1. npm start - запускает сервер

Использование

1. Сервер доступен по http://localhost:4000
2. GET http://localhost:4000/weather?city=Perm - Получение погоды в Перми
3. GET http://localhost:4000/prime?num=5 - Получение 5-го простого числа

Конфигурирование

Файл actors.config.json

• mode - режим работы, может принимать значения:
  • in-memory - все акторы находятся в памяти в основном потоке приложения (однопоточный режим)
  • forked - каждый актор существует в отдельном потоке (многопоточный режим)
  • remote - каждый актор существует в отдельном потоке, и расположен на удалённых машинах (многопоточный режим, распределённый в сети)
• clusterSize - размер кластера актора, количество одновременно существующих акторов
• host - массив хостов с портами. Если порта нет, то по умолчанию 6161
• balancer - режим работы, может принимать значения:
  • round-robin - нагрузка будет распределяться между акторами по очереди (1-2-3-4-1-2-3-4...)
  • random - нагрузка будет распределяться между акторами в случайном порядке

Запуск в режиме remote

Для запуска в режиме remote требуется добавить удалённые машины к среде, в которой существуют акторы. Для этого требуется на удалённой машине запустить узел среды акторов:

npx comedy-node PORT 0.0.0.0

Например, для запуска на порту 4001

npx comedy-node 4001 0.0.0.0

Данную утилиту можно использовать:

• Взяв из данного приложения (развернув приложение на удалённой машине, но не запуская сервер)
• Установив через npm init + npm install comedy
• Используя скомпилированный под нужную ОС бинарник (см. nexe)

Описание реализации

• ComputingActor.js - Класс ComputingActor, имеющий методы получения простого числа и текущей погоды. Обычный класс, не знающий о том, что он будет актором. В дальнейшем используется как реализация актора
• actorSystem.js - Инициализация системы акторов с конфигурацией в actors.config.json
• server.js - Запуск сервера на Express, обработка запросов и их выполнение с помощью акторов из actorSystem.

P.S.

Данное приложение разработано для демонстрации примера разработки приложения, использующего модель акторов. Порт сервера и токен для получения погоды зашиты в приложении. Отсутствует контроль ошибок. Отсутствует контроль отключения сервера для автоматического уничтожения акторов. Так делать не нужно :)