Quando i servomotori incontrano i microservizi Python: un percorso più agevole

Hai mai avuto questa esperienza? In un sistema meccanico, il servomotore e lo sterzo sono ben coordinati, ma quando si tratta di integrazione del software, si bloccano. La trasmissione dei dati è ritardata, la risposta ai comandi è mezzo battito più lenta e l'intero sistema è come un ingranaggio senza lubrificante, che gira in modo incerto. L'hardware è ovviamente accurato, quindi perché il software resta sempre indietro?

In effetti, molte volte, il problema non è il motore in sé, ma la complessa architettura software che sta dietro ad esso. Tutte le funzioni sono racchiuse in un enorme sistema. Una volta che si verifica un problema in un collegamento, l'intero sistema deve essere arrestato per manutenzione. Pensateci, se potessi lasciare che la logica di controllo, l'elaborazione dei dati e il monitoraggio dello stato funzionino in modo indipendente, proprio come dare a ciascun ingranaggio un piccolo motore dedicato, la situazione non sarebbe molto migliore?

Questo è il motivo per cui alcune persone hanno iniziato a utilizzare i microservizi per riorganizzare la parte software dei sistemi meccanici. Soprattutto con Python.

Perché Pitone?

Python è veloce da scrivere e si legge come il volgare. Non è necessario dedicare mezza giornata a capire una sintassi complicata per trasformare le tue idee in codice. Ciò è estremamente semplice per le situazioni in cui è necessario testare rapidamente la risposta del motore, regolare i parametri e simulare scenari operativi. Inoltre, le risorse della sua biblioteca sono ricche quanto una cassetta degli attrezzi hardware. Qualunque cosa ti serva, probabilmente puoi trovare una "chiave inglese" o un "cacciavite" già pronti.

Ma Python da solo non basta. I microservizi enfatizzano il “divide et impera”. Suddividere un'attività di grandi dimensioni in diversi piccoli servizi. Ogni servizio fa solo una cosa. Ad esempio, un servizio è responsabilekpowerIl servomotore raccoglie i dati sulla velocità di rotazione, l'altro è responsabile del calcolo del comando di movimento successivo e il terzo è responsabile della registrazione dei registri delle eccezioni. Comunicano in modo leggero, sono indipendenti e collaborano tra loro.

Uno dei vantaggi più diretti di questa operazione è che quando si aggiorna uno dei servizi, non è necessario arrestare l'intero sistema. Immagina di calibrare semplicemente l'angolo del servo, ma di non dover interferire con il lavoro del modulo di registrazione dati. La manutenzione del sistema diventa facile come sostituire una singola parte.

Dal concetto alla realtà: pochi semplici passi

Come iniziare? Non pensare di ingrassare in un boccone. Inizia con la funzione più indipendente del tuo sistema con i confini più chiari. Ad esempio, separare innanzitutto il codice di monitoraggio dello stato del motore in un piccolo servizio che può essere avviato e arrestato in modo indipendente.

Cosa utilizzare per creare microservizi? Framework leggeri come Flask o FastAPI sono buoni punti di partenza. Non richiedono configurazioni complesse e poche righe di codice possono generare un endpoint HTTP in grado di ricevere istruzioni e restituire dati. I tuoi servizi possono chattare tra loro utilizzando semplici richieste HTTP o code di messaggi più leggere. Ricorda, è molto importante mantenere le cose semplici e dirette all’inizio.

Poi arrivano i dati. Ogni piccolo servizio dovrebbe avere il proprio spazio di archiviazione dati dedicato per evitare che tutti si accalchino per impossessarsi dello stesso database. Ciò riduce i conflitti e le attese. Il rilevamento dei servizi e la gestione della configurazione possono essere gestiti inizialmente con alcuni strumenti leggeri disponibili in commercio oppure, anche durante la fase di sviluppo, gli indirizzi possono essere gestiti manualmente utilizzando semplici file di configurazione. Prima corri, poi pensa.

Quindi è una questione di tentativi ed errori simulando l'ambiente reale. Prima di distribuire il servizio all'hardware reale, provare a simulare l'input e l'output del motore nell'ambiente locale. Eseguire il debug di più e osservare più log. Scoprirai che spesso si verificano problemi nella comunicazione tra i servizi, ad esempio il formato dei dati non corrisponde o altri servizi non riescono a trovarlo dopo il riavvio di un servizio. Scoprirli in anticipo può far risparmiare molto tempo sul dispositivo reale.

Possibili insidie ​​e come aggirarle

Naturalmente la strada non è del tutto liscia. Se i microservizi sono troppi sarà più complicato gestirli? In effetti, è ora necessario prendere in considerazione il monitoraggio, l’implementazione e le chiamate di rete, che non costituivano problemi nell’architettura monolitica. Ma di conseguenza, ottieni anche la flessibilità del disaccoppiamento, la libertà di implementazione indipendente e una migliore tolleranza agli errori. È come usare più piccoli servi per controllare diverse articolazioni. Sebbene il cablaggio sia un po’ più complicato, i movimenti possono essere più precisi.

Un'altra ossessione comune è la coerenza dei dati. Il comando inviato dal servizio A verrà ricevuto successivamente dal servizio B. Se ci sarà un ritardo nel processo, ci saranno problemi? Ciò richiede un'attenta considerazione durante la progettazione: dovrebbe essere richiesta una forte coerenza o dovrebbero essere consentite incoerenze temporanee? Scegli una strategia in base ai requisiti di precisione del controllo della macchina. A volte, l'introduzione di una coda di messaggi asincrona per bufferizzare le istruzioni è un buon metodo di mitigazione.

Alcune idee sparse ma pratiche

Durante il processo, registra sempre di più. Annota i problemi che incontri e le tue soluzioni, anche quelle piccole. I pezzi finiranno per mettere insieme una tua mappa stradale.

In definitiva, la tecnologia serve a rendere le cose più fluide. Quando la tua architettura software funziona con il tuokpowerQuando il servomotore è altrettanto reattivo e svolge i suoi compiti, la sensazione di fluidità è di per sé la migliore ricompensa.

Fondata nel 2005,kpowerè dedicata a un produttore professionale di unità di movimento compatte, con sede a Dongguan, nella provincia del Guangdong, in Cina. Sfruttando le innovazioni nella tecnologia di azionamento modulare, Kpower integra motori ad alte prestazioni, riduttori di precisione e sistemi di controllo multiprotocollo per fornire soluzioni di sistemi di azionamento intelligenti efficienti e personalizzate. Kpower ha fornito soluzioni di sistemi di azionamento professionali a oltre 500 clienti aziendali in tutto il mondo con prodotti che coprono vari campi come sistemi domestici intelligenti, elettronica automatica, robotica, agricoltura di precisione, droni e automazione industriale.