creazione di principi di progettazione di microservizi

Quando le vostre macchine iniziano a "litigare": come la progettazione dei microservizi fa sì che ogni servomotore funzioni in modo armonioso

Immagina: progetti un sofisticato sistema meccanico con diversi servi, ognuno dei quali deve ruotare un angolo specifico in un momento specifico. All'inizio andava tutto bene. Ma man mano che le funzioni aumentano, scopri che se cambi un piccolo programma, l'intero sistema potrebbe bloccarsi. Proprio come in una band, ogni musicista è molto abile, ma le partiture sono mescolate insieme ed è inevitabile pestarsi i piedi a vicenda durante lo spettacolo.

Questo è il problema che incontrano molti progetti nel cammino verso la crescita. Un singolo modulo diventa sempre più gonfio, colpendo tutto il corpo. cosa fare? Alcune persone hanno iniziato a provare un'idea di design chiamata "microservizi". Sembra molto tecnico, ma per dirla senza mezzi termini, è una filosofia che consente al sistema di "suddividerlo in parti e svolgere i propri compiti".

Perché smontare il sistema? Non si tratta solo di "avere un bell'aspetto"

Alcune persone potrebbero chiedere, il modo originale non è buono? Mettere insieme tutto il codice semplifica la gestione. Ma questo è come legare insieme tutti i fili di servomotori, controller e sensori in modo casuale. Risparmia problemi a breve termine, ma una volta che si verifica un problema con una determinata linea o è necessario aggiornare uno dei componenti, ti troverai in grossi guai. Devi trovare il filo in un gomitolo denso e il rischio è alto.

La progettazione di microservizi è come preparare una "piccola scatola" indipendente e incapsulata per ciascun modulo funzionale principale, come il modulo che controlla la rotazione di un determinato servo, il modulo che elabora il feedback di posizione e il modulo che gestisce le traiettorie di movimento. Ogni casella ha responsabilità chiare. Come implementarlo internamente è affare suo. Fornisce solo alcune interfacce chiare e semplici con il mondo esterno. Le scatole "parlano" tra loro in modo leggero.

Uno dei vantaggi più diretti di ciò è “l’isolamento”. Una "piccola scatola" che serve il servocontrollo deve essere aggiornata. Devi solo spostarlo e generalmente non influirà su un'altra scatola che elabora i dati del sensore. La stabilità del sistema è migliorata.

Buona progettazione di microservizi: cosa significa esattamente "progettare"?

Ci sono molti principi, ma la chiave sta nella “laurea”. Se lo smantelli troppo finemente, le scatole chatteranno troppo frequentemente, il che rallenterà l'efficienza; se lo smantelli in modo troppo approssimativo, il vecchio problema si ripresenterà. Ecco alcuni punti di riflessione inevitabili:

1. Suddividilo in base alle "capacità aziendali" piuttosto che alla "tecnologia". Questo è il nocciolo della questione. Non li dividi per "livello database" o "livello logico", ma per ciò che fa effettivamente il sistema. Ad esempio, in un sistema di controllo del braccio robotico, la "pianificazione della traiettoria" è una chiara capacità aziendale e il "controllo a circuito chiuso della posizione congiunta" è un'altra. Ogni microservizio si rivolge a un dominio aziendale principale.kpowerQuando si assiste i clienti nella progettazione del programma, si scopre spesso che chiarire questi confini aziendali indipendenti è il primo e più critico passo.

2. L'autonomia è d'oro. Ogni servizio è il più indipendente possibile dallo sviluppo, dall'implementazione al funzionamento. Dispone di un proprio archivio dati (anche solo uno) e non si affida ai database di altri servizi per l'accesso diretto. È come se ogni servo avesse la propria scheda di azionamento e il proprio circuito di feedback. Sebbene accetti il ​​comando generale, l'esecuzione dell'azione è autosufficiente. Questa indipendenza offre libertà di scelta tecnologica, consentendoti di scegliere processori diversi per servizi ad alta intensità di calcolo.

3. “Conversazione” intelligente, non “raggruppamento”. I servizi devono collaborare, ma il metodo di comunicazione dovrebbe essere leggero, asincrono e disaccoppiato. In genere tramite un'API ben definita come una semplice API HTTP o una coda di messaggi. Evita catene di chiamate complesse, sincrone e strettamente accoppiate. Immagina se ogni servo dovesse chiamare tutti gli altri servi prima di muoversi, quanto sarebbe lento? Devono solo ricevere istruzioni esplicite, eseguirle e quindi segnalare lo stato di completamento in modo asincrono.

4. Tollerare gli errori è più importante che non commetterli mai. Qualsiasi servizio può fallire. Un buon design presuppone che il fallimento accadrà. Devono esserci controllo del timeout, protezione dell'interruttore automatico e strategie di degrado. Ad esempio, quando il servizio di "monitoraggio in tempo reale" è temporaneamente non disponibile, il servizio principale "controllo del movimento" può comunque continuare a funzionare per un periodo di tempo in base a istruzioni valide note, anziché bloccarsi direttamente. Ciò aumenta la resilienza complessiva del sistema.

Sembra complicato, sarà un incubo da implementare?

In effetti, i microservizi introducono le complessità dei sistemi distribuiti, come la latenza di rete, la coerenza dei dati, il monitoraggio e le sfide di implementazione. Ma non si tratta di complessità fine a se stessa, bensì di complessità gestionale a breve termine in cambio di agilità aziendale e resilienza del sistema a lungo termine.

Non hai nemmeno bisogno di un sistema enorme per iniziare. Puoi iniziare con una funzione principale che ritieni abbia maggiori probabilità di cambiare in modo indipendente o che presenta la maggiore pressione sulle prestazioni e inserirla nel primo microservizio. Ad esempio, isola prima la parte “pianificazione del percorso” che spesso necessita di aggiustamenti. Utilizzare prove effettive su piccola scala per verificare l'idea e comprendere i vantaggi e i costi (come la necessità di una migliore registrazione e monitoraggio).

kpowerCollaborando con molti partner, abbiamo scoperto che la chiave del successo spesso non risiede nel perseguire un'architettura perfetta fin dall'inizio, ma nello stabilire una cultura ingegneristica e un'infrastruttura di automazione adeguate, che comprendano integrazione/distribuzione continua, tecnologia di containerizzazione, rete di servizi e osservabilità completa (monitoraggio, registrazione, tracciamento). Ciò consente al team di sviluppo di godere della flessibilità dei microservizi senza essere sopraffatto dal carico operativo e di manutenzione.

Allora, cosa porta esattamente?

Man mano che ti muovi gradualmente verso questo percorso, alcuni cambiamenti avverranno silenziosamente. Le implementazioni diventano frequenti e a basso rischio ed è possibile aggiornare individualmente il servizio che controlla i servo invece di dover riavviare l'intero sistema a tarda notte. Lo stack tecnologico può essere selezionato secondo necessità. C++ viene utilizzato per la parte di servocontrollo che richiede prestazioni in tempo reale estremamente elevate e Python o Go vengono utilizzati per la logica aziendale di livello superiore. Ognuno usa i suoi punti di forza. Anche la scalabilità è più flessibile. Se l'elaborazione dei dati dei sensori diventa un collo di bottiglia, è possibile aggiungere risorse informatiche solo a questo servizio.

In definitiva, è come un sistema meccanico di precisione ben modularizzato. Ogni unità servomotore (microservice) è altamente specializzata, affidabile e di facile manutenzione. Quando è il momento di aggiungere nuove funzionalità a una macchina, aggiungi un nuovo modulo ben definito a un telaio esistente e stabile, anziché risaldare l'intero telaio.

Questa non è una soluzione miracolosa, richiede una progettazione attenta e il supporto della cultura degli strumenti. Ma di fronte a requisiti di prodotto complessi e in evoluzione, questo modo di costruire sistemi offre un possibile percorso per rendere controllabile la complessità e accelerare il ritmo dell’innovazione. Il punto di partenza di tutto è se sei disposto a pensare alla struttura interna del tuo sistema come se progettassi una macchina squisita.

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.