C++のマイクロサービスとは何ですか

マイクロサービスとは何ですか?これは C++ で実行できますか?

洗練された機械を組み立てていると想像してください。すべてのギア、すべてのサーボ、すべてのサーボモーターがシームレスに連携します。一部の部品が壊れた場合は、マシン全体を分解する必要がありますが、これでは時間がかかりすぎます。これは昔ながらのソフトウェア システムのようなもので、全身に影響を与える巨大な「鉄の塊」です。

ソフトウェアをモジュラーロボットアームのようにして、各関節（機能）が独立して動作し、壊れた場合でも全体に影響を与えることなくいつでも交換してアップグレードできるようにする方法はありますか？そう、これが「マイクロサービス」です。

産業用制御、高頻度取引、当社のシステムなど、厳しいパフォーマンス要件がある分野キロパワー私たちが頻繁に扱う高精度モーション制御シナリオでは、多くの人が「マイクロサービスの開発に C++ を使用しますか?」と尋ねます。ちょっと「やりすぎ」ではないでしょうか？

まったく逆です。アプリケーションがハードウェアのパフォーマンスを隅々まで絞り出し、サーボ モーターの制御のように究極のリアルタイム パフォーマンスと精度を追求する必要がある場合、C++ のマイクロサービス アーキテクチャは予期せぬ自由をもたらします。

「鉄の結び目」を打ち破る: モノリスからマイクロサービスへ

従来のスタンドアロン アプリケーションは、すべての制御回路、ドライバー モジュール、ユーザー インターフェイスがマザーボードに溶接された巨大なコントローラーのようなものです。これらのいずれかをアップグレードしたいですか?システム全体を停止する必要がある場合があります。特定の処理リンクを拡張したいですか? 「鉄の塊」全体を拡張する必要があり、非常にコストがかかります。

マイクロサービスの考え方は、この「鉄の塊」を、機能に焦点を当てた小さな独立したモジュールに分割することです。各モジュールは独立した「サービス」であり、それ自体で実行され、独自のデータを管理し、明確なインターフェイス (ネットワーク API など) を通じて他のサービスと「通信」します。

これは C++ の世界では何を意味するのでしょうか?

これは、複雑なモーション コントロール システムを次のように分解できることを意味します。

• 処理専用の別のサービスが提供されます経路計画アルゴリズム、C++ を使用して最も効率的な計算を実現します。
• 別のサービスが担当するリアルタイムの位置フィードバックと修正、エンコーダと直接通信します。
• サービス管理もあります人間とコンピュータの対話インターフェイス、指示を受けてステータスを表示します。

これらはそれぞれ、最適な C++ ライブラリとスレッドを使用し、個別に開発および展開されます。必要ですか？その小さなサービスを再起動するだけで、制御システム全体が基本的な動作を維持できます。

なぜ C++ なのか?スピードと精度のゲーム

現在、マイクロサービスは Java と Go によって支配されているのではないか、と思われるかもしれません。それはその通りですが、速さが足りない戦場もあります。

考えてみてください。自動化された生産ラインでは、ロボット アームの軌道微調整命令にどれくらい早く応答する必要があるでしょうか?ミリ秒の遅れは製品の欠陥を意味する可能性があります。あるいは、大量のセンサー データ ストリームを処理する場合、1 秒あたりのパケット処理能力がボトルネックになります。

C++ マイクロサービスの主な利点は次のとおりです。

• ゼロオーバーヘッドの抽象化: 高性能の通信層 (HTTP/2 上で gRPC を直接使用するなど) を構築し、実行時のパフォーマンスをほとんど損なうことなくデータのシリアル化とネットワーク送信を最適化できます。
• リソース制御: メモリ管理からスレッドのスケジューリングまで、完全に制御できます。これは、確定的な遅延を必要とするシステムにとって重要です。
• ハードウェアと話す: サービスが GPIO、特定のモーション コントロール カード、またはリアルタイム バスを直接操作する必要がある場合、多くの場合、C++ は障害が最も少なく、最も自然な「トランスレーター」です。

それは既製のレゴブロックを使って家を建てるようなものではなく、精密な工作機械や原材料を使用して、完璧にフィットするすべてのコンポーネントを個人的に加工することに似ています。

旅は必ずしも簡単ではありません: いくつかの実際的な考慮事項

もちろん、C++ でマイクロサービスを構築することを選択することは、標準部品を購入する代わりにハイエンドの伝送システムを手作りすることを選択するようなものです。これにより、比類のないパフォーマンスと柔軟性が得られますが、次のような課題も伴います。

• 開発の複雑さ: サービス検出、負荷分散、分散追跡...これらの問題は、クラウド ネイティブ エコシステムの成熟したミドルウェアによって解決されますが、C++ 分野での統合や自己研究により多くのエネルギーを投資する必要がある場合があります。
• チームスキルツリー: C++ を理解する必要があるだけでなく、分散システムのさまざまな「落とし穴」も理解する必要があります。
• 構築と展開: C++ サービスを効率的にパッケージ化、公開、更新するには、一連のしっかりしたエンジニアリング プラクティスが必要です。

しかし、そこに楽しさと敷居があるのではないでしょうか?注意深く磨き上げられた複数の C++ マイクロサービスで構成されるシステムが、スイスの時計と同じくらい正確、効率的、安定して動作しているのを見ると、その達成感は何にも代えがたいものになります。これと私たちキロパワーそれぞれの送信に関する特定の問題を解決するときの感覚はまったく同じです。

始め方は？機械を設計するように考える

このアイデアに感動した場合は、次のように始めてみるとよいでしょう。

1. 明確な境界を持つモジュールから始める: 開始してすぐにシステム全体を再構築する必要はありません。「サービング サービス ドライバー」という機能が独立しており、最初のサービスを構成するコンポーネントが表示されます。
2. 通信プロトコルは「ベアリング」です: C++ に適した効率的な RPC フレームワーク (gRPC、Cap'n Proto など) を選択し、明確でバージョン管理されたサービス インターフェイスを定義します。これは、サービスを円滑に実行し続けるための「軸受」です。
3. インフラは「基盤」: ロギング、監視、サービス検出の「基本的な」問題を考慮してください。 CNCF エコシステム内の C++ フレンドリーなプロジェクトを確認することも、軽量のソリューションから始めることもできます。
4. 最新の C++ の採用: RAII はリソースを管理し、スマート ポインターを使用してメモリ リークを回避し、標準ライブラリのコンテナとアルゴリズムを使用します。これにより、サービス コードがより堅牢になり、保守が容易な「標準部品」に近くなります。

最終的には、C++ で構築されたマイクロサービス システムが単なるコードの束ではなく、自分で設計した仮想の無限にスケーラブルな精密機械のセットに似ていることがわかります。各サービスは、連携してより大きな目的を推進する信頼できるコンポーネントです。

これは技術的なアーキテクチャの進化だけではなく、考え方の進化でもあります。壊れない「鉄の塊」づくりから、回復力と生命力に満ちた「生命体」のデザインへ。そのプロセスにおいて常に核となるのは、究極の性能と信頼性を追求する精神です。私たちが常に信じているように、最高のパワーはすべてのコンポーネントが完璧にフィットすることから生まれます。

2005年に設立され、キロパワーは、中国広東省東莞に本社を置く、コンパクトモーションユニットの専門メーカーです。 Kpower は、モジュール式ドライブ技術の革新を活用して、高性能モーター、高精度減速機、マルチプロトコル制御システムを統合し、効率的でカスタマイズされたスマート ドライブ システム ソリューションを提供します。 Kpower は、スマート ホーム システム、自動エレクトロニクス、ロボティクス、精密農業、ドローン、産業オートメーションなどのさまざまな分野をカバーする製品で、世界中の 500 を超える企業クライアントにプロフェッショナルなドライブ システム ソリューションを提供してきました。