بناء مبادئ تصميم الخدمات المصغرة

عندما تبدأ أجهزتك في "الشجار": كيف يجعل تصميم الخدمة الصغيرة كل محرك سيرفو يعمل بشكل متناغم

تخيل: أنك صممت نظامًا ميكانيكيًا متطورًا يحتوي على العديد من الماكينات، كل واحدة منها يجب أن تدور بزاوية معينة في لحظة محددة. في البداية، كان كل شيء على ما يرام. ولكن مع زيادة الوظائف، تجد أنه إذا قمت بتغيير برنامج صغير، فقد يتعطل النظام بأكمله. تمامًا مثل الفرقة، يتمتع كل موسيقي بمهارة عالية، ولكن النتائج مختلطة معًا، ولا مفر من أن يدوس كل منهم على أقدام الآخر أثناء الأداء.

هذه هي المشكلة التي تواجهها العديد من المشاريع في طريقها إلى النمو. وحدة واحدة تصبح منتفخة أكثر فأكثر، مما يؤثر على الجسم كله. ما يجب القيام به؟ بدأ بعض الأشخاص بتجربة فكرة تصميم تسمى "الخدمات المصغرة". يبدو هذا تقنيًا للغاية، ولكن بصراحة، إنها فلسفة السماح للنظام "بتقسيمه إلى أجزاء وأداء واجباته الخاصة".

لماذا تفكيك النظام؟ لا يتعلق الأمر فقط بـ "المظهر الأنيق"

قد يتساءل البعض، أليست الطريقة الأصلية جيدة؟ إن تجميع كل التعليمات البرمجية معًا يجعل من السهل إدارتها. ولكن هذا يشبه ربط جميع أسلاك المحركات المؤازرة وأجهزة التحكم وأجهزة الاستشعار معًا بشكل عشوائي. إنه يوفر المتاعب على المدى القصير، ولكن بمجرد حدوث مشكلة في خط معين أو الحاجة إلى ترقية أحد المكونات، فسوف تقع في مشكلة كبيرة. عليك أن تجد الخيط في كرة كثيفة من الخيط، والمخاطرة عالية.

يشبه تصميم الخدمات الصغيرة إعداد "صندوق صغير" مستقل ومغلف لكل وحدة وظيفية أساسية - مثل الوحدة التي تتحكم في دوران جهاز مؤازر معين، والوحدة التي تعالج ردود الفعل الموضعية، والوحدة التي تدير مسارات الحركة. كل صندوق لديه مسؤوليات واضحة. وكيفية تنفيذه داخليًا هو أمر خاص به. إنه يوفر فقط عددًا قليلاً من الواجهات الواضحة والبسيطة للعالم الخارجي. الصناديق "تتحدث" مع بعضها البعض بطريقة خفيفة.

إحدى الفوائد المباشرة للقيام بذلك هي "العزلة". يحتاج "الصندوق الصغير" الذي يخدم التحكم المؤازر إلى التحديث. كل ما عليك فعله هو تحريكه، ولن يؤثر ذلك عمومًا على صندوق آخر يعالج بيانات المستشعر. تم تحسين استقرار النظام.

تصميم جيد للخدمات الصغيرة، ما هو "التصميم" بالضبط؟

هناك العديد من المبادئ، ولكن المفتاح يكمن في "الدرجة". إذا قمت بتفكيكها بشكل جيد للغاية، فسوف تتحادث الصناديق بشكل متكرر، مما سيؤدي إلى إبطاء الكفاءة؛ إذا قمت بتفكيكها بقسوة شديدة، فستعود المشكلة القديمة. فيما يلي بعض نقاط التفكير التي لا مفر منها:

1. قم بتقسيمها حول "القدرات التجارية" بدلاً من "التكنولوجيا". هذا هو جوهر. لا يمكنك تقسيمها حسب "طبقة قاعدة البيانات" أو "طبقة المنطق"، ولكن حسب ما يفعله النظام بالفعل. على سبيل المثال، في نظام التحكم بذراع الروبوت، يعد "تخطيط المسار" بمثابة قدرة عمل واضحة، و"التحكم في الحلقة المغلقة في الموضع المشترك" هو شيء آخر. تتناول كل خدمة صغيرة مجال عمل أساسي.kpowerعند مساعدة العملاء في تصميم البرنامج، غالبًا ما يتبين أن توضيح حدود الأعمال المستقلة هذه هو الخطوة الأولى والأكثر أهمية.

2. الحكم الذاتي ذهبي. كل خدمة مستقلة قدر الإمكان عن التطوير والنشر وحتى التشغيل. لديه مساحة تخزين بيانات خاصة به (ولو واحدة فقط) ولا يعتمد على قواعد بيانات الخدمات الأخرى للوصول المباشر. يبدو الأمر كما لو أن كل جهاز مؤازر لديه لوحة القيادة الخاصة به ودائرة التغذية الراجعة. على الرغم من أنه يقبل الأمر العام، إلا أن تنفيذ الإجراء يكون مكتفيًا ذاتيًا. يوفر هذا الاستقلال حرية اختيار التكنولوجيا، مما يسمح لك باختيار معالجات مختلفة للخدمات التي تتطلب حوسبة مكثفة.

3. "المحادثة" الذكية وليس "التجميع". تحتاج الخدمات إلى التعاون، ولكن يجب أن تكون طريقة الاتصال خفيفة الوزن وغير متزامنة ومنفصلة. عادةً ما يتم ذلك عبر واجهة برمجة تطبيقات محددة جيدًا مثل واجهة برمجة تطبيقات HTTP البسيطة أو قائمة انتظار الرسائل. تجنب سلاسل الاتصال المعقدة والمتزامنة والمترابطة بإحكام. تخيل لو كان على كل سيرفو استدعاء جميع السيرفوات الأخرى قبل التحرك، ما مدى بطئها؟ إنهم يحتاجون فقط إلى تلقي تعليمات واضحة وتنفيذها ثم الإبلاغ عن حالة الإكمال بشكل غير متزامن.

4. التسامح مع الأخطاء أهم من عدم ارتكاب الأخطاء مطلقًا. يمكن أن تفشل أي خدمة. التصميم الجيد يفترض أن الفشل سيحدث. يجب أن يكون هناك التحكم في المهلة، وحماية قواطع الدائرة، واستراتيجيات التدهور. على سبيل المثال، عندما تكون خدمة "المراقبة في الوقت الفعلي" غير متاحة مؤقتًا، لا يزال بإمكان خدمة "التحكم في الحركة" الأساسية الاستمرار في العمل لفترة من الوقت بناءً على تعليمات صالحة معروفة، بدلاً من التعطل مباشرة. وهذا يزيد من المرونة الشاملة للنظام.

يبدو هذا الأمر معقدًا، فهل سيكون تنفيذه كابوسًا؟

في الواقع، تقدم الخدمات الصغيرة تعقيدات الأنظمة الموزعة، مثل زمن وصول الشبكة، واتساق البيانات، وتحديات المراقبة والنشر. ولكن الأمر لا يتعلق بالتعقيد من أجل التعقيد، بل هو تعقيد الإدارة على المدى القصير في مقابل مرونة الأعمال ومرونة النظام على المدى الطويل.

لا تحتاج حتى إلى نظام ضخم للبدء. يمكنك البدء بوظيفة أساسية تعتقد أنه من المرجح أن تتغير بشكل مستقل، أو التي لديها أكبر ضغط في الأداء، وتقسيمها إلى أول خدمة صغيرة. على سبيل المثال، قم أولاً بعزل جزء "تخطيط المسار" الذي غالبًا ما يحتاج إلى تعديل. استخدم تجارب فعلية صغيرة النطاق للتحقق من الفكرة وفهم الفوائد والتكاليف (مثل الحاجة إلى تسجيل ومراقبة أفضل).

kpowerمن خلال العمل مع العديد من الشركاء، وجدنا أن مفتاح النجاح غالبًا لا يكمن في متابعة بنية مثالية من البداية، ولكن في إنشاء ثقافة هندسية مناسبة وبنية تحتية للأتمتة، بما في ذلك التكامل/التسليم المستمر، وتكنولوجيا النقل بالحاويات، وشبكة الخدمة، وإمكانية المراقبة الشاملة (المراقبة، والتسجيل، والتتبع). وهذا يسمح لفريق التطوير بالاستمتاع بمرونة الخدمات الصغيرة دون أن يثقل كاهلهم عبء التشغيل والصيانة.

إذًا، ما الذي يجلبه بالضبط؟

ومع تحركك تدريجيًا نحو هذا المسار، ستحدث بعض التغييرات بهدوء. تصبح عمليات النشر متكررة ومنخفضة المخاطر، ويمكنك بشكل فردي تحديث الخدمة التي تتحكم في الماكينات بدلاً من الاضطرار إلى إعادة تشغيل النظام بأكمله في وقت متأخر من الليل. يمكن اختيار مكدس التكنولوجيا حسب الحاجة. يتم استخدام C++ لجزء التحكم المؤازر الذي يتطلب أداءً عاليًا للغاية في الوقت الفعلي، ويتم استخدام Python أو Go لمنطق الأعمال ذي المستوى الأعلى. كل واحد يستخدم نقاط قوته. كما أن قابلية التوسع أكثر مرونة. إذا أصبحت معالجة بيانات المستشعر بمثابة عنق الزجاجة، فيمكنك إضافة موارد الحوسبة إلى هذه الخدمة وحدها.

في النهاية، إنه مثل نظام ميكانيكي دقيق تم تقسيمه إلى وحدات بشكل جيد. تتميز كل وحدة محرك سيرفو (خدمة صغيرة) بدرجة عالية من التخصص والموثوقية وسهولة الصيانة. عندما يحين وقت إضافة وظائف جديدة إلى الجهاز، فإنك تضيف وحدة نمطية جديدة محددة جيدًا إلى هيكل موجود ومستقر التشغيل، بدلاً من إعادة لحام الإطار بأكمله.

هذه ليست حلاً سحريًا، فهي تتطلب تصميمًا مدروسًا وثقافة أداة داعمة. ولكن عند مواجهة متطلبات المنتج المعقدة والمتطورة، فإن طريقة بناء الأنظمة هذه توفر مسارًا ممكنًا لجعل التعقيد قابلاً للتحكم وتسريع وتيرة الابتكار. نقطة البداية لكل شيء هي ما إذا كنت على استعداد للتفكير في البنية الداخلية لنظامك مثل تصميم آلة رائعة.

أنشئت في عام 2005،kpowerتم تخصيصها لمصنع محترف لوحدة الحركة المدمجة، ومقرها الرئيسي في دونغقوان، مقاطعة قوانغدونغ، الصين. من خلال الاستفادة من الابتكارات في تكنولوجيا القيادة المعيارية، تدمج Kpower المحركات عالية الأداء ومخفضات الدقة وأنظمة التحكم متعددة البروتوكولات لتوفير حلول نظام القيادة الذكية الفعالة والمخصصة. قدمت Kpower حلول أنظمة القيادة الاحترافية لأكثر من 500 عميل من المؤسسات على مستوى العالم مع منتجات تغطي مجالات مختلفة مثل أنظمة المنزل الذكي، والإلكترونيات الأوتوماتيكية، والروبوتات، والزراعة الدقيقة، والطائرات بدون طيار، والأتمتة الصناعية.