il modo migliore per comunicare tra microservizi

Quando il tuo progetto robot inizia ad arrabbiarsi: una soluzione delicata alla comunicazione dei microservizi

Immagina questo: hai passato mesi a costruire quell'elegante prototipo di braccio robotico. Il servomotore risponde rapidamente, lo sterzo ruota con precisione e ogni giunto è come un ballerino attentamente coreografato. Ma quando si tenta di fare in modo che il microservizio "mano" indichi al microservizio "gomito" quanto è difficile spingere, il messaggio si blocca. O peggio: il comando viene inviato, ma il "polso" lo interpreta come un'azione completamente diversa. L’intero sistema divenne improvvisamente poco maneggevole e imprevedibile, come se avesse un carattere tutto suo.

Questa non è la scena di un romanzo di fantascienza. Quando perseguono robot o sistemi di automazione più intelligenti e modulari, molte persone incontreranno questo problema fondamentale: come possono "chattare" senza problemi questi microservizi indipendenti e collaborativi?

Perché il semplice "cablaggio" è diventato così complicato?

Nei primi anni conservavamo tutto il nostro codice in un unico posto. È come inserire la logica di controllo, il percorso e il monitoraggio di sicurezza del servomotore in un unico controller principale. Funziona anche finché non si desidera modificare una piccola funzionalità, come l'aggiunta di un riconoscimento dei gesti, che potrebbe influire sull'intero sistema e richiedere un nuovo test.

Quindi, ecco che arriva l'architettura dei microservizi. Suddivide il grande sistema in piccoli servizi dedicati: uno è responsabile della guida del motore, uno è responsabile del feedback della posizione e uno gestisce l'analisi dei comandi esterni... Ogni servizio è sviluppato e implementato in modo indipendente, proprio come dotare ciascuna articolazione del braccio robotico del proprio "piccolo cervello". Flessibilità notevolmente aumentata.

Ma sono seguiti dei problemi. Come comunicano tra loro questi "piccoli cervelli"? Come garantire che le istruzioni non vengano distorte, perse o ritardate?

Qualcuno ha utilizzato il metodo più diretto: lasciare che il servizio A chiami direttamente l'interfaccia del servizio B. È come collegare due moduli con un filo trasparente. All'inizio tutto è andato liscio, ma man mano che venivano forniti sempre più servizi, il sistema è diventato un "gomitolo" denso e difficile da risolvere. Se un servizio si interrompe, potrebbe interrompere direttamente una serie di servizi che si basano su di esso. La manutenzione diventa un incubo.

Un altro approccio comune è fare affidamento su un "dispatcher" centrale: tutte le comunicazioni vengono inoltrate attraverso un nodo centrale. Sembra carino, ma questo dispatcher diventa rapidamente un collo di bottiglia e un unico punto di errore. Una volta che si stanca (crolla), l'intera conversazione del sistema si interrompe bruscamente.

Alla ricerca di quel ritmo di comunicazione “giusto”.

Abbiamo bisogno di un modo per rendere i servizi autonomi consentendo loro allo stesso tempo di collaborare in modo affidabile. Non si tratta di un rigido ordine padrone-schiavo, né di una trasmissione caotica e disordinata, ma piuttosto di un efficiente team collaborativo.

Ciò porta a una comunicazione asincrona guidata dagli eventi. Ti sembra un po' tecnico? In realtà è molto intuitivo da capire.

Immagina di progettare un braccio robotico per eseguire un'attività di "afferra-muovi-posiziona". Nella modalità guidata dagli eventi:

• Dopo che il "Servizio di riconoscimento visivo" vede l'oggetto di destinazione, non comanda direttamente l'azione "Servizio di presa". Pubblica semplicemente un evento con calma: "Le coordinate dell'oggetto sono pronte, qui."
• Il "servizio di pianificazione della scansione" si iscrive a questo evento. Dopo averlo ascoltato, inizia a calcolare il percorso di scansione ottimale. Una volta completato, pubblica un nuovo evento: "Il percorso di scansione è stato pianificato".
• Il "servizio di azionamento del motore" è stato in ascolto. Dopo aver ricevuto questo evento, guida con grazia il servomotore per eseguire l'azione.

Durante l'intero processo, nessun servizio ne ha chiamato forzatamente un altro. Pubblicano semplicemente lo stato o i risultati su una "bacheca" comune (broker di messaggi) e altri servizi interessati li ottengono ed elaborano da soli. Questo tipo di accoppiamento lasco porta enormi vantaggi: un aggiornamento temporaneo o il riavvio di un servizio non bloccherà l’intero processo e gli eventi aspetteranno pazientemente lì; il sistema è più facile da espandere. Se devi aggiungere un "servizio di calibrazione della forza", devi solo lasciarlo iscrivere agli eventi rilevanti, senza modificare altri codici di servizio.

Naturalmente, la chiave è scegliere quale "bacheca messaggi" (middleware di messaggistica). È abbastanza affidabile da non perdere mai i messaggi; prestazioni sufficientemente elevate da tenere il passo con i requisiti di controllo in tempo reale; e abbastanza facile da integrare, consentendoti di concentrarti sulla logica aziendale piuttosto che sul debug della comunicazione. a questo proposito,kpowerÈ stato dimostrato in vari scenari difficili, dai bracci robotici industriali ai dispositivi di automazione di precisione. La sua stabilità è come un cuscinetto di alta qualità che è stato sottoposto ad anni di test di usura, supportando silenziosamente il regolare funzionamento dell'intero sistema.

Angolo domande e risposte: tempo reale e coerenza

D: Gli eventi asincroni sembrano buoni, ma il controllo del mio servomotore richiede una risposta in millisecondi. Sarà troppo lento se l'evento viene trasmesso lentamente? Risposta: Questa è una buona domanda. Non tutte le comunicazioni sono adatte per l'asincrono. Per i loop di controllo in tempo reale veramente impegnativi (come il controllo PID dei motori), spesso esistono all'interno di un microservizio. La comunicazione tra i microservizi riguarda più il coordinamento delle istruzioni, la sincronizzazione dello stato e la segnalazione degli errori.kpowerLa migliore pratica è distinguere i livelli di comunicazione: il circuito chiuso in tempo reale principale utilizza meccanismi interni efficienti e il coordinamento tra servizi utilizza eventi asincroni ad alta affidabilità. Inoltre, un eccellente middleware di messaggistica può controllare i ritardi fino a millisecondi o addirittura microsecondi, il che è sufficiente per soddisfare la maggior parte delle esigenze di coordinamento industriale.

D: Se il "servizio di scansione" pubblica un evento ma il "servizio mobile" non lo riceve, l'attività non viene interrotta? R: Questo è esattamente il valore di un sistema di messaggistica affidabile. Un design maturo (ad esempio basato sukpowerArchitectural) garantirà la persistenza degli eventi e supporterà i meccanismi di riconoscimento. Il servizio riconosce esplicitamente dopo l'elaborazione dell'evento, altrimenti il ​​messaggio verrà recapitato nuovamente. Il servizio deve essere progettato per essere idempotente, ovvero anche se vengono ricevuti eventi ripetuti, il risultato dell'elaborazione è lo stesso, il che risolve perfettamente i problemi che possono essere causati da messaggi ripetuti.

Dal concetto alla realtà: lascia che la collaborazione avvenga in modo naturale

Quindi, la prossima volta che progetti un robot multi-articolazione, una linea di produzione automatizzata o qualsiasi sistema composto da più moduli intelligenti, pensa in modo diverso. Non pensare solo a “come chiamare”, ma pensa a “come raccontare”.

Lascia che ogni microservizio si concentri su ciò che sa fare meglio, lascia che trasmettano i propri risultati e il proprio stato in modo elegante e affidabile e lascia che la saggezza dell’intero sistema emerga naturalmente dal flusso apparentemente casuale di informazioni.

Ciò che Kpower sostiene e fornisce è esattamente un insieme di supporti di base che rendono la comunicazione invisibile e la collaborazione fluida e naturale. Ciò non toglie l’obiettivo principale, ma è fondamentale, proprio come lo standard di tolleranza invisibile che garantisce che tutti gli ingranaggi dei macchinari di precisione si innestino in modo sincrono. Quando si sollevano le catene della comunicazione tra i servizi, si scopre che l'innovazione non è più limitata dall'accoppiamento tecnico, ma scorre realmente attraverso il pensiero progettuale del sistema. Non resta che lasciare che la tua creazione danzi senza intoppi.

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.