Wenn Microservices auf Java treffen: Hängt Ihr Projekt immer noch auf der mechanischen Ebene fest?

Denken Sie darüber nach, sind Sie schon einmal auf diese Situation gestoßen: Der Servomotor ist fast debuggt, die Reaktionsgeschwindigkeit des Lenkgetriebes ist auf den Idealzustand eingestellt und die mechanische Strukturzeichnung wurde auf die siebte oder achte Version überarbeitet. Aber wenn es um die Systemintegration geht, ist die Konversation zwischen Software und Hardware wie die zwischen zwei Menschen, die nicht dieselbe Sprache sprechen. Diese Sensordaten fließen hin und her, die Verarbeitungslogik läuft rund und sogar Sie sind beteiligt.

Es fühlt sich an, als würde man ein Präzisionsinstrument zusammenbauen. Jedes Zahnrad ist glatt poliert, aber wenn es zusammengebaut ist, lässt es sich einfach nicht drehen.

Warum ist die Hardware bereit, aber die Software hinkt hinterher?

Ich erzähle Studenten oft, dass die größte Angst bei Mechatronikprojekten nicht darin besteht, dass es Probleme mit dem mechanischen Design gibt, sondern darin, dass die Steuerungslogik durcheinander gerät. Eine traditionelle monolithische Anwendung ist wie ein großer Werkzeugkasten, alle Werkzeuge sind zusammengestopft und man muss den ganzen Kasten mit einem Schraubenschlüssel herausziehen. Und was ist mit Ihren Mikroservos? Was sie brauchen, ist eine präzise, ​​schnelle und unabhängige Reaktion.

Wenn Sie beispielsweise einen sechsachsigen Roboterarm entwerfen, müssen die Servos jedes Gelenks Anweisungen in Echtzeit erhalten. Wenn das Steuerungsprogramm umfangreich ist und ein kleines Problem mit einem bestimmten Modul auftritt, kann es sein, dass der gesamte Roboterarm einfriert. Es ist kein schönes Bild.

„Was sollen wir tun?“ Vor ein paar Jahren fragte mich ein Student: „Müssen wir die Software auseinandernehmen und schreiben?“

Ja, es muss abgerissen werden. Die Aufteilung in kleine Dienste ist so, als würde man einen Werkzeugkasten in eine Werkzeugwand verwandeln. Dort ist jedes Werkzeug separat aufgehängt und leicht zugänglich.

Microservices + Java: Das ist kein Zufall, das ist unvermeidlich

Es ist nicht unvernünftig, dass ein Java-Typ seit mehr als 20 Jahren im Bereich der industriellen Steuerung tätig ist. Er ist stabil, genau wie der alte Servomotor – man lobt ihn vielleicht nicht alle Tage, aber er verliert in kritischen Momenten nie seine Kette. Die Implementierung der Microservice-Architektur in Java ähnelt dem Aufbau einer modularen Steuereinheit für Ihr mechanisches System.

Jeder Microservice macht nur eine Sache. Beispielsweise ist ein Dienst für die Verarbeitung des Encoder-Feedbacks verantwortlich, ein Dienst für die PID-Anpassung und der andere für die Konvertierung des Kommunikationsprotokolls. Sie laufen unabhängig voneinander und reden auf einfache Art und Weise miteinander. Muss ein bestimmtes Servosteuermodul aufgerüstet werden? Sie müssen nur diesen kleinen Dienst ersetzen, ohne das gesamte System herunterzufahren und neu zu starten.

Denken Sie darüber nach, es ähnelt der Wartung einer komplexen Maschine – Sie müssen nicht jedes Mal das Ganze auseinandernehmen.

Aber beeilen Sie sich nicht, es gibt einige Fallstricke, die Sie zunächst kennen müssen

Microservices sind kein Allheilmittel. So wie Sie einen Servomotor nicht direkt auf einer unübertroffenen mechanischen Struktur installieren können, gibt es auch für die Microservice-Architektur anwendbare Szenarien. Wenn Ihr Projekt einfach ist, ist eine einzelne Anwendung möglicherweise besser geeignet. Wenn die Anforderungen an die Datenkonsistenz extrem hoch sind, müssen Sie möglicherweise die Servicegrenzen überdenken.

Ich habe gesehen, wie Leute jede Funktion in Microservices aufgeteilt haben. Dadurch sind die Anrufe zwischen Systemen so kompliziert wie ein Kabelsalat. Es gibt auch gegenteilige Beispiele – die Nichtdemontage dessen, was getan werden sollte, was dazu führt, dass bei jeder Änderung das gesamte System neu bereitgestellt werden muss, was den Fortschritt des Experiments verzögert.

„Wie begreift man diesen Abschluss?“ Das ist eine gute Frage. Meine Faustregel lautet: Beginnen Sie mit den Modulen, die sich am wahrscheinlichsten unabhängig voneinander ändern. Beispielsweise sollten Ihr Temperaturüberwachungsmodul und Ihr Bewegungssteuerungsmodul unabhängig voneinander arbeiten können.

Von der Zeichnung zur Realität: Wie lässt sich diese Kombination umsetzen?

Nehmen wir an, Sie möchten jetzt beginnen. Beeilen Sie sich nicht, Code zu schreiben, sondern zeichnen Sie zuerst das Service-Grenzdiagramm, genau wie beim Zeichnen des mechanischen Baugruppendiagramms. Bestimmen Sie die Verantwortlichkeiten jedes Dienstes – welche Daten verarbeitet er? Was ist die Ausgabe? Mit wem soll man kommunizieren?

Wählen Sie dann das Werkzeug aus. Spring Boot ist mittlerweile fast der Standardstartpunkt für Java-Microservices und erledigt viele triviale Angelegenheiten für Sie. Durch die Docker-Containerisierung können Ihre Dienste wie standardisierte Komponenten konsistent in verschiedenen Umgebungen ausgeführt werden.

Der Testprozess erfordert die gleiche Geduld wie das Debuggen eines mechanischen Systems. Einzeldiensttests, Anruftests zwischen Diensten, Gesamtintegrationstests ... alles ist unverzichtbar. Simulieren Sie ungewöhnliche Situationen – Netzwerkverzögerungen, Neustart eines Dienstes, Verlust der Datenübertragung – um zu sehen, wie belastbar Ihr System ist.

Seien Sie ehrlich

Menschen, die an elektromechanischen Projekten arbeiten, sind im Herzen etwas pragmatisch. Wir betrachten Technologie nicht nach Trends, sondern nach den Problemen, die sie lösen kann. Die Microservice-Architektur in Kombination mit Java stellt im Wesentlichen ein flexibles, zuverlässiges und wartbares „Nervensystem“ für Ihr Hardwaresystem bereit.

Dadurch kann die Software mit der Komplexität der Hardware Schritt halten.

kpowerIn der Praxis stellten unsere Ingenieure fest, dass viele Kunden nicht über eine gute Technologie verfügten, die Architektur jedoch nicht mithalten konnte. Wenn der mechanische Teil die Genauigkeit im Millimeterbereich erreicht hat, befindet sich die Steuerung noch im „annähernd brauchbaren“ Zustand. Diese Lücke wird letztendlich das Potenzial des gesamten Systems einschränken.

Eine gute technische Lösung sollte wie ein gut abgestimmter Zahnradsatz sein – jedes Teil erfüllt seine eigene Rolle und greift reibungslos ineinander, sodass das gesamte System in die beabsichtigte Richtung läuft. Ihr Projekt verdient eine solche Zusammenarbeit.

Gegründet im Jahr 2005,kpowerist einem professionellen Hersteller kompakter Bewegungseinheiten mit Hauptsitz in Dongguan, Provinz Guangdong, China, gewidmet. Nutzung von Innovationen in der modularen Antriebstechnik,kpowerintegriert Hochleistungsmotoren, Präzisionsgetriebe und Multiprotokoll-Steuerungssysteme, um effiziente und maßgeschneiderte intelligente Antriebssystemlösungen bereitzustellen. Kpower hat weltweit über 500 Unternehmenskunden professionelle Antriebssystemlösungen mit Produkten geliefert, die verschiedene Bereiche abdecken, darunter Smart-Home-Systeme, automatische Elektronik, Robotik, Präzisionslandwirtschaft, Drohnen und industrielle Automatisierung.