creazione di progetti di microservizi per la resilienza

Quando il tuo progetto meccanico inizia ad arrabbiarsi

Questo genere di cose non è raro, giusto? Spesso dedichiamo molto tempo alla selezione dei motori e alla regolazione delle strutture meccaniche, ma è facile ignorare questi servizi di codice invisibili. Sono come il sistema nervoso, che non può inviare istruzioni e, per quanto buoni siano i "muscoli", non possono muoversi.

La domanda quindi è: come rendere questi microservizi più affidabili in un ambiente industriale? Come renderli, come i servomotori, in grado di correggersi rapidamente e continuare a funzionare anche se incontrano interferenze?

È meglio pensare diversamente: progettare i microservizi come componenti meccanici

Pensa a come scegli un servomotore: esaminerai coppia, velocità, precisione, adattabilità ambientale, dissipazione del calore e livello di protezione. Perché sai che in officina ci sono vibrazioni, differenze di temperatura e polvere. Quello che scegli non è solo un motore, ma un partner che può continuare a lavorare.

Lo stesso vale per i microservizi. Non dovrebbe solo essere in grado di funzionare, ma dovrebbe essere in grado di mantenere la funzionalità durante i nervosismi della rete, i picchi di dati e gli errori locali. Questo è ciò che spesso chiamiamo “resilienza”. È un po' come un progetto ridondante in un macchinario: quando un ingranaggio si usura, la struttura di backup lo recupera immediatamente e il sistema non si ferma.

kpowerQuando aiutiamo i clienti con l'integrazione, spesso incontriamo tali esigenze. Qualcuno ha chiesto: "Utilizziamo motori e controller molto buoni, perché il sistema è ancora instabile?" Dopo aver verificato, capita spesso che le chiamate tra servizi siano troppo "fragili": un timeout e l'intera catena crolla.

Cosa fare? Ci sono diverse direzioni che puoi considerare:

• Timeout e riprova, ma sii intelligente. Proprio come un servo che riceve un segnale di impulso, se non lo riceve una volta, attenderà il ciclo successivo. Lo stesso dovrebbe valere per le chiamate ai microservizi. Ma riprovare semplicemente può peggiorare il problema: se il servizio downstream è davvero inattivo, riprovare ripetutamente non farà altro che peggiorare le cose. È necessario aggiungere un meccanismo di back-off, come l'attesa per 2 secondi, l'attesa per 4 secondi... e l'impostazione di un limite superiore. Non lasciare che un servizio rallenti l'intero sistema.

  

• Fallisci rapidamente e poi prendi una deviazione. Se un sensore sulla catena di montaggio si guasta, lo bloccherai temporaneamente e utilizzerai altri dati per effettuare calcoli. I microservizi possono anche impostare degli "interruttori automatici": dopo diversi guasti consecutivi, le chiamate vengono temporaneamente interrotte e vengono restituiti direttamente i risultati preimpostati, come valori predefiniti o dati memorizzati nella cache. Concedere tempo ai servizi a valle garantendo al tempo stesso che il processo della linea principale possa ancora essere eseguito.

• Consentire ai servizi di sopravvivere in modo indipendente. I buoni moduli meccanici possono essere smontati e testati individualmente. I microservizi dovrebbero anche cercare di ridurre il più possibile la dipendenza esterna. Ad esempio, memorizzando nella cache locale i dati di uso comune, anche se il database è temporaneamente non disponibile, le funzioni principali possono comunque essere mantenute per un po'. È come avere un alimentatore di riserva integrato per il servo. Quando l'alimentazione principale viene interrotta, la posizione può essere mantenuta.

Sembra complicato, vuoi davvero farlo da solo?

Se nel tuo team c'è qualcuno che capisce l'architettura del software, puoi provarlo tu stesso. Ma le sfide nel campo industriale sono spesso più specifiche: i tuoi microservizi potrebbero dover comunicare direttamente con il PLC, elaborare i dati di feedback del motore in tempo reale e garantire tempi di risposta a livello di millisecondi. Questo non è qualcosa che solo un quadro generale può risolvere.

kpowerL'approccio migliore è trarre ispirazione dall'esperienza dell'integrazione hardware. Abbiamo notato che i sistemi meccanici che funzionano stabilmente spesso hanno queste caratteristiche:

• stato osservabile: Proprio come i motori sono dotati di sensori di temperatura e monitoraggio delle vibrazioni, i microservizi dovrebbero anche esporre lo stato di salute e caricare i dati in modo che le persone possano capirli a colpo d'occhio.
• Disaccoppiamento tra moduli: Il controllo del nastro trasportatore e il controllo del robot devono essere quanto più separati possibile. Anche se una delle parti ha un problema, l'altra può continuare.
• Consentire il degrado locale: Quando si verifica un problema con una funzione non principale, il sistema può ridurre temporaneamente la precisione o saltare passaggi minori per garantire che la linea principale continui.

Questi principi vengono trasferiti alla progettazione del software e diventano idee pratiche per costruire microservizi resilienti. Non si tratta di reinventare la ruota, ma di aggiungere alcuni “ammortizzatori” e “valvole di sicurezza” all’architettura esistente.

Allora, da dove inizi esattamente?

Se stai pianificando un nuovo progetto o rinnovando una linea di produzione esistente, puoi provare questo:

1. Per prima cosa disegna un diagramma delle dipendenze del servizio, proprio come un diagramma di assemblaggio meccanico, evidenziando quali servizi chiamano quali. Trova il singolo punto di vulnerabilità, quel “componente principale” da cui dipendono troppi servizi.

2. Aggiungi protezione ai servizi chiave, come il servizio di spedizione degli ordini, che fermerà l'intera linea di produzione non appena si fermerà. Imposta interruttori automatici, cache e strategie di downgrade per questo. Anche se non viene utilizzata temporaneamente, prenotare prima l'interfaccia.

3. Monitoraggio e registrazione unificati: tutti i servizi restituiscono i log nello stesso formato, con timestamp, nomi di servizio e dati chiave. In questo modo, ovunque sia presente un problema, è possibile localizzarlo rapidamente seguendo gli indizi, proprio come si verifica un guasto al motore.

4. Condurre regolarmente "esercitazioni sui guasti" per simulare artificialmente i ritardi di rete e i timeout del database per vedere come reagirà il sistema. È meglio individuare i problemi in anticipo piuttosto che ricevere una chiamata di allarme nel cuore della notte dopo essersi collegati a Internet.

Dì qualcosa di onesto

I microservizi in un ambiente industriale non hanno bisogno di perseguire un’elevata concorrenza a livello di Internet. Ma è sufficientemente resistente, perché se la linea di produzione viene fermata per un'ora, la perdita potrebbe essere di centinaia di migliaia.

Una buona progettazione resiliente non renderà il sistema complicato e difficile da comprendere. Al contrario, semplificherà il funzionamento e la manutenzione: quando si verifica un problema, il sistema stesso può alleviare parte dell’impatto e farti guadagnare tempo per risolverlo. Proprio come una macchina ben messa a punto, se qualcosa va storto in un certo collegamento, continuerà comunque a funzionare e una spia si accenderà per ricordartelo.

kpowerQuando servivo i clienti, ho scoperto che la causa principale di molti problemi di stabilità non è né l'hardware né il software, ma la connessione tra i due. Progetta i microservizi come parte di un sistema meccanico e trattali con lo stesso atteggiamento pragmatico con cui tratti gli ingranaggi dello sterzo e i servomotori. Scoprirai che molte domande hanno già una risposta.

Dopotutto l’affidabilità in officina non dipende mai dalla fortuna.

Fondata nel 2005, Kpower si dedica 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.