Smantellamento dei microservizi: quando .NET Core rileva il controllo del meccanismo di sterzo

Hai un'attrezzatura che richiede un controllo preciso? Ad esempio, un braccio robotico che si affida a un servo per ruotare un angolo o una serie di nastri trasportatori azionati da servomotori. Funzionano molto bene, ma ogni volta che vuoi regolare la velocità, cambiare il processo di azione o anche solo monitorare i dati in tempo reale, devi masterizzare nuovamente il firmware e riavviare il sistema: è un po' un mal di testa?

È come se ogni elettrodomestico della tua casa dovesse essere controllato individualmente senza un interruttore principale. Con il passare del tempo, operare diventa sempre più faticoso.

Parliamo quindi di microservizi. Non lasciarti spaventare da questa parola, in realtà significa suddividere un software di grandi dimensioni in diversi piccoli moduli indipendenti, ciascun modulo è responsabile solo di una cosa. Ad esempio, un modulo è responsabile del calcolo dell'angolo dello sterzo e l'altro gestisce solo la pianificazione della traiettoria del movimento. "Chattano" e collaborano attraverso Internet. Il vantaggio è che se si cambia uno dei moduli, gli altri rimarranno quasi inalterati.

Perché .NET Core C# è diventato la scelta di molte persone?

Immagina che il programma di controllo che hai scritto in precedenza su Windows ora voglia essere trapiantato su un dispositivo Linux incorporato per essere eseguito. Cosa dovresti fare? In passato, potresti dover riscrivere molto codice. Inoltre, .NET Core ti consente di utilizzare lo stesso codice C# per l'esecuzione su Windows, Linux e persino macOS. Negli scenari in cui come core di controllo viene utilizzato un PC industriale o un Raspberry Pi, il lavoro ripetitivo diventa improvvisamente molto meno ripetitivo.

Inoltre, C# ha una sintassi chiara e una programmazione asincrona matura. Queste funzionalità sono di grande aiuto quando è necessario monitorare i dati da più sensori contemporaneamente e garantire che le istruzioni del servocomando non siano bloccate.

La trasformazione da “grande governante” a “capogruppo”

Tradizionalmente, un programma monolitico fa tutto: leggere i sensori, calcolare la logica, inviare comandi di controllo e registrare i registri. Una volta che il numero di funzioni aumenta, il programma diventa come una stanza in continua espansione, dove le cose si accumulano e diventano sempre più disordinate.

I microservizi dividono una stanza in piccoli compartimenti con funzioni chiare. Ad esempio, puoi dividerlo in questo modo:

• Servizi di controllo del movimento: concentrarsi solo sulla ricezione dell'angolo target e sull'invio del segnale PWM al servo.
• servizio di pianificazione del percorso: calcola una curva di movimento uniforme in base all'attività.
• Servizio di monitoraggio dello stato: Raccoglie dati come temperatura e carico e invia un allarme quando la soglia viene superata.

Ogni servizio comunica tramite HTTP leggero o coda di messaggi. Se un servizio fallisce, solitamente non influisce sul funzionamento degli altri servizi. Durante l'aggiornamento è possibile sostituire singolarmente i piani dei percorsi senza dover disattivare l'intero sistema.

È come il design modulare dei macchinari: se hai bisogno di un determinato set di ingranaggi, non devi smontare l'intera macchina.

Cosa comporta questo in uno scenario di controllo macchina?

Sii flessibile. È possibile utilizzare prima un servizio per implementare il movimento alternativo di base del servo, quindi aggiungere lentamente un servizio di riconoscimento visivo in un secondo momento in modo che il braccio robotico possa "vedere" e regolare la posizione di presa. Ogni volta che viene aggiunta una nuova funzionalità, è come collegare e scollegare un elemento costitutivo.

È tollerante ai guasti. Se il servizio di monitoraggio dello stato viene temporaneamente disconnesso a causa di fluttuazioni della rete, il servizio di controllo del movimento può comunque continuare a funzionare secondo le istruzioni ricevute per evitare l'arresto improvviso dell'apparecchiatura. Tali "dipendenze deboli" sono preziose quando si progettano sistemi altamente affidabili.

Un altro è la libertà dell’eterogeneità tecnologica. Il servizio principale di controllo del movimento può essere scritto in C# e, se è più conveniente utilizzare Python, la parte di machine learning può essere completamente indipendente come un altro servizio. Possono collaborare concordando il formato dei dati.

Ma i microservizi non sono una soluzione miracolosa. Se il servizio viene suddiviso troppo finemente, il sovraccarico di comunicazione aumenterà; Anche il debug in un ambiente distribuito è più complicato di quello di un ambiente singolo. Quindi il solito consiglio è: iniziare a dividersi dal collo di bottiglia principale. Ad esempio, la parte più complessa del tuo sistema meccanico è la traiettoria, quindi separala prima in un servizio.

Come fare il primo passo?

Non devi puntare a una divisione perfetta fin dall’inizio. È possibile estrarre un modulo funzionale relativamente indipendente dal singolo programma esistente e trasformarlo in un servizio richiamabile attraverso la rete. Ad esempio, separa prima la funzione di registrazione e lascia che riceva messaggi di registro da altri moduli tramite HTTP.

.NET Core offre numerosi strumenti per semplificare questo processo. È possibile usare ASP.NET Core per creare rapidamente un'API Web leggera come endpoint del servizio, usare i contenitori Docker per incapsulare le dipendenze ambientali e quindi usare alcuni middleware per gestire l'individuazione dei servizi e il bilanciamento del carico.

Durante il processo, incontrerai problemi come la coerenza dei dati e l'elaborazione del timeout tra i servizi, che devono essere tutti adattati in base allo scenario reale. Ma la cosa importante è che inizi a organizzare il tuo codice in un modo più flessibile, che spesso presenta più vantaggi che svantaggi per la manutenzione a lungo termine.

Proprio come quando si regola la struttura meccanica, a volte non si tratta di aumentare immediatamente la velocità, ma di rendere più fluide le modifiche successive.

In ultima analisi, la selezione della tecnologia è utile al problema che si desidera risolvere. Il microservizio è un'idea architettonica e .NET Core è uno degli strumenti di implementazione. Quando la logica di controllo del dispositivo diventa sempre più complessa e quando aggiornamenti ed espansioni frequenti diventano la norma, questo modo di pensare disaccoppiato può aiutarti a ridurre molti oneri di manutenzione.

La buona architettura non rende complicate le cose semplici, ma rende sostenibili quelle complicate.

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