meilleure façon de communiquer entre les microservices

Quand votre projet de robot commence à s'énerver : une solution douce à la communication par microservices

Imaginez ceci : vous avez passé des mois à construire ce prototype de bras robotique sophistiqué. Le servomoteur réagit rapidement, l'appareil à gouverner tourne avec précision et chaque articulation ressemble à un danseur soigneusement chorégraphié. Mais lorsque vous essayez de demander au microservice « main » d'indiquer au microservice « coude » à quel point il faut pousser, le message reste bloqué. Ou pire encore, la commande est envoyée, mais le « poignet » l'interprète comme une action complètement différente. Le système tout entier est soudain devenu lourd et imprévisible, comme s’il avait son propre caractère.

Ce n'est pas une scène d'un roman de science-fiction. En recherchant des robots ou des systèmes d'automatisation plus intelligents et plus modulaires, de nombreuses personnes seront confrontées à ce problème central : comment ces microservices indépendants et collaboratifs peuvent-ils « discuter » de manière fluide ?

Pourquoi un simple « câblage » est-il devenu si compliqué ?

Au début, nous gardions tout notre code au même endroit. C'est comme regrouper la logique de contrôle, le chemin et la surveillance de sécurité du servomoteur dans un seul contrôleur principal. Cela fonctionne également jusqu'à ce que vous souhaitiez modifier une petite fonctionnalité, comme l'ajout d'une reconnaissance gestuelle, mais cela peut affecter l'ensemble du système et nécessiter un nouveau test.

Voici donc l’architecture des microservices. Il divise le grand système en petits services dédiés : l'un est responsable de la conduite du moteur, l'autre est responsable du retour de position et le dernier gère l'analyse des commandes externes... Chaque service est développé et déployé indépendamment, tout comme s'il était équipé d'un « petit cerveau » dédié pour chaque articulation du bras robotique. Flexibilité considérablement accrue.

Mais des problèmes ont suivi. Comment ces « petits cerveaux » communiquent-ils entre eux ? Comment s’assurer que les instructions ne sont pas déformées, perdues ou retardées ?

Quelqu'un a utilisé la méthode la plus directe : laisser le service A appeler directement l'interface du service B. C'est comme connecter deux modules avec un fil transparent. Tout s'est bien passé au début, mais à mesure que de plus en plus de services étaient fournis, le système est devenu une « boule de fil » dense et difficile à trier. Si un service tombe en panne, cela peut directement faire tomber une série de services qui en dépendent. La maintenance devient un cauchemar.

Une autre approche courante consiste à s'appuyer sur un « répartiteur » central : toutes les communications sont transmises via un nœud central. Cela semble intéressant, mais ce répartiteur devient rapidement un goulot d'étranglement et un point de défaillance unique. Une fois qu'il est fatigué (s'effondre), toute la conversation du système s'arrête brutalement.

À la recherche du rythme de communication « parfait »

Nous avons besoin d’un moyen de rendre les services autonomes tout en leur permettant de collaborer de manière fiable. Il ne s’agit pas d’un ordre maître-esclave strict, ni d’une diffusion chaotique et désordonnée, mais plutôt d’une équipe collaborative efficace.

Cela conduit à une communication asynchrone pilotée par les événements. Cela semble un peu technique ? C’est en fait très intuitif à comprendre.

Imaginez que vous conceviez un bras robotique pour effectuer une tâche de type « saisir, déplacer et placer ». En mode événementiel :

• Une fois que le « Service de reconnaissance visuelle » a vu l'objet cible, il ne commande pas directement l'action « Grab Service ». Il publie simplement un événement calmement : "Les coordonnées de l'objet sont prêtes, ici."
• Le « service de planification du crawl » est abonné à cet événement. Après l’avoir entendu, il commence à calculer le chemin d’analyse optimal. Une fois terminé, il publie un nouvel événement : "Le chemin d'exploration a été planifié".
• Le "service motorisation" est à l'écoute. Après avoir reçu cet événement, il entraîne gracieusement le servomoteur pour effectuer l'action.

Tout au long du processus, aucun service n’en a appelé un autre de force. Ils publient simplement le statut ou les résultats sur un "babillard électronique" commun (courtier de messages), et d'autres services intéressés les obtiennent et les traitent eux-mêmes. Ce couplage lâche apporte d'énormes avantages : un service est temporairement mis à niveau ou redémarré sans bloquer l'ensemble du processus, et les événements y attendront patiemment ; le système est plus facile à étendre. Si vous devez ajouter un « service d'étalonnage de force », il vous suffit de le laisser s'abonner aux événements pertinents, sans modifier les autres codes de service.

Bien entendu, le choix du « tableau de messages » (middleware de messagerie) est essentiel. Il est suffisamment fiable pour ne jamais perdre de messages ; suffisamment performant pour répondre aux exigences de contrôle en temps réel ; et assez facile à intégrer, vous permettant de vous concentrer sur la logique métier plutôt que sur le débogage des communications. à cet égard,kpuissanceÀ condition qu'il ait été vérifié dans divers scénarios difficiles, des bras de robots industriels aux dispositifs d'automatisation de précision. Sa stabilité est comparable à celle d'un roulement de haute qualité qui a subi des années de tests d'usure, favorisant silencieusement le bon fonctionnement de l'ensemble du système.

Coin questions-réponses : À propos du temps réel et de la cohérence

Q : Les événements asynchrones semblent bons, mais le contrôle de mon servomoteur nécessite une réponse en millisecondes. Sera-t-il trop lent d'attendre que l'événement se déroule lentement ? Réponse : C’est une bonne question. Toutes les communications ne sont pas adaptées au mode asynchrone. Pour les boucles de contrôle en temps réel vraiment difficiles (telles que le contrôle PID des moteurs), elles existent souvent au sein d'un microservice. La communication entre les microservices concerne davantage la coordination des instructions, la synchronisation des états et le rapport de pannes.kpuissanceLa meilleure pratique consiste à distinguer les niveaux de communication : la boucle fermée en temps réel de base utilise des mécanismes internes efficaces et la coordination interservices utilise des événements asynchrones de haute fiabilité. De plus, un excellent middleware de messages peut contrôler les délais jusqu'à quelques millisecondes, voire microsecondes, ce qui est suffisant pour répondre à la plupart des besoins de coordination industrielle.

Q : Si le « service crawling » publie un événement mais que le « service mobile » ne le reçoit pas, la tâche n'est-elle pas interrompue ? R : C’est la valeur d’un système de messagerie fiable. Une conception mature (par exemple basée surkpuissanceArchitectural) garantira la persistance des événements et prendra en charge les mécanismes d’accusé de réception. Le service accuse explicitement réception après avoir traité l'événement, sinon le message sera relivré. Le service doit être conçu pour être idempotent, c'est-à-dire que même si des événements répétés sont reçus, le résultat du traitement est le même, ce qui résout parfaitement les problèmes pouvant être causés par des messages répétés.

Du concept à la réalité : laissez la collaboration se produire naturellement

Ainsi, la prochaine fois que vous concevrez un robot multi-articulé, une ligne de production automatisée ou tout autre système composé de plusieurs modules intelligents, pensez différemment. Ne pensez pas seulement à « comment appeler », mais pensez à « comment le dire ».

Laissez chaque microservice se concentrer sur ce qu’il fait de mieux, laissez-le diffuser ses résultats et son statut de manière élégante et fiable, et laissez la sagesse de l’ensemble du système émerger naturellement du flux d’informations apparemment aléatoire.

Ce que Kpower préconise et fournit est exactement un tel ensemble de supports sous-jacents qui rendent la communication invisible et la collaboration fluide et naturelle. Cela n’enlève rien à l’objectif principal, mais c’est crucial, tout comme la norme de tolérance invisible qui garantit que tous les engrenages des machines de précision engrènent de manière synchrone. Lorsque vous éliminerez les chaînes de la communication entre les services, vous constaterez que l’innovation n’est plus limitée par le couplage technique, mais passe véritablement par la réflexion sur la conception de votre système. Il ne vous reste plus qu'à laisser danser votre création en douceur.

Créée en 2005, Kpower se consacre à un fabricant professionnel d'unités de mouvement compactes, dont le siège est à Dongguan, dans la province du Guangdong, en Chine. Tirant parti des innovations en matière de technologie d'entraînement modulaire, Kpower intègre des moteurs hautes performances, des réducteurs de précision et des systèmes de contrôle multiprotocoles pour fournir des solutions de systèmes d'entraînement intelligents efficaces et personnalisées. Kpower a fourni des solutions de systèmes d'entraînement professionnelles à plus de 500 entreprises clientes dans le monde avec des produits couvrant divers domaines tels que les systèmes de maison intelligente, l'électronique automatique, la robotique, l'agriculture de précision, les drones et l'automatisation industrielle.