padrões de arquitetura de microsserviços

Quando seu sistema começa a ter um acesso de raiva

Lembra da última vez que sua linha de produção parou repentinamente? O braço do robô ficou preso em um ângulo estranho, a correia transportadora acelerou inexplicavelmente e toda a oficina parecia como se um botão de pausa tivesse sido pressionado. Depois de muito tempo de verificação, descobri que a carga do centro de controle era muito grande e um erro em um módulo derrubou todo o sistema. Parecia uma sinfonia bem ensaiada e, de repente, um dos instrumentos desafinou – e o resto ficou totalmente fora de sintonia.

Este problema é muito comum. A arquitetura tradicional de controle centralizado é como colocar todos os ovos na mesma cesta. Se a cesta tremer, tudo estará perdido. Se quiser atualizar uma determinada função, você terá que parar todo o sistema; se quiser expandir a escala, será necessário redesenhar a lógica subjacente. O que é ainda mais problemático é que componentes de diferentes dispositivos e fabricantes possuem idiomas diferentes e instruções incompatíveis. Quando integrado, é como montar um quebra-cabeça que não combina.

Então alguém começou a se perguntar: será que cada componente-chave pode se tornar mais independente e mais inteligente? Assim como um time de futebol bem treinado, cada jogador sabe para onde deve correr. Mesmo que haja uma substituição temporária no meio-campo, os atacantes e zagueiros ainda podem cooperar para fazer gols.

Esses são os padrões de arquitetura de microsserviços sobre os quais queremos falar. Não é aquele jargão técnico nobre, mas sim uma ideia de construção mais “fácil e rápida”.

Espalhe o “cérebro” nas “mãos e pés”

Imagine que os servomotores da sua oficina não recebem mais instruções apenas passivamente. Ele pode avaliar a velocidade, ajustar o torque e até mesmo resfriar antes de superaquecer. O servo próximo a ele também aprendeu a ajustar seu ângulo de acordo com a carga em tempo real e não irá congelar no lugar devido a um atraso de comando. Cada um deles tem um “pequeno cérebro” que é responsável por suas próprias tarefas e, ao mesmo tempo, cumprimenta e se alinha com os vizinhos de forma leve.

Ao fazer isso, os benefícios surgirão lentamente.

O sistema se torna não confiável. Um bug em um determinado serviço de acionamento motorizado não paralisará toda a linha. Outros módulos funcionam normalmente e você pode até consertá-los enquanto corre, assim como trocar os pneus de um carro de corrida em alta velocidade - parece um pouco instável, mas pode ser feito no modo certo.

Atualização facilitada. Quer substituir o módulo de reconhecimento visual por um novo? Não há necessidade de utilizar controle motor ou alterar o planejamento da trajetória do braço robótico. A implantação e o teste separados são como instalar um novo APP no seu celular, sem afetar a função original de mensagens de texto do telefone.

A colaboração também é mais flexível. Novo módulo conjunto precisa ser conectado? Desde que “fale” o mesmo protocolo de comunicação, pode integrar-se rapidamente nesta “pequena sociedade” sem ter que olhar para todo o sistema. Componentes mecânicos de diferentes épocas e marcas podem finalmente sentar-se à mesma mesa para comer.

Claro, as coisas podem dar errado se você desmontar demais. Há muitas chamadas entre serviços e a rede tornou-se um novo gargalo; os dados estão espalhados por todos os cantos e o gerenciamento é como procurar chaves em um labirinto. Portanto, a chave para a palavra “padrão” é que ela não é uma divisão única, mas um conjunto de experiências de design que foram elaboradas: quando dividi-las, quão grandes deveriam ser e como torná-las independentes e unidas.

Distância do desenho à oficina

O conceito parece bom, mas sempre há algumas armadilhas aguardando sua implementação. Por exemplo, onde são traçadas as fronteiras do serviço – por funções mecânicas ou por processos de negócios? A comunicação deve usar uma fila de mensagens leve ou chamadas diretas de API? O armazenamento de dados será isolado ou será um núcleo compartilhado?

Não há uma resposta padrão aqui, apenas cenários mais adequados. Por exemplo, uma linha de montagem de precisão tem requisitos extremamente elevados em tempo real e pode exigir chamadas diretas mais rápidas; em um sistema de armazenamento e movimentação, o acoplamento entre tarefas é baixo e é mais tranquilo usar mensagens para disparar de forma assíncrona.

Não se esqueça de monitorar e depurar. Quando dezenas de microsserviços estão em execução ao mesmo tempo, como localizar rapidamente qual "cerebelo" está com problemas? Deve haver um mecanismo unificado de registro, rastreamento e alarme, assim como a instalação de uma pulseira de saúde em cada componente. Os dados podem ser vistos em tempo real e o problema pode ser visto rapidamente.

Esses padrões não são castelos no ar, eles vivem em fábricas reais. Vimos alguns projetos onde o controle de pressão, a compensação de temperatura e a supressão de vibração são fornecidos como serviços independentes. Quando o material de processamento é alterado de aço para liga de alumínio, apenas os parâmetros de serviço de pressão precisam ser ajustados, e outros módulos se adaptarão automaticamente, encurtando o ciclo de transformação de semanas para dias.

Há lições também. Se você cortar o serviço muito finamente no início, a sobrecarga de comunicação retardará a resposta geral. Mais tarde, várias funções altamente acopladas foram reagregadas e o desempenho foi melhorado. Portanto, é um processo iterativo, ajustando-se conforme você avança, e não existe solução mágica que consertará as coisas de uma vez por todas.

Dê um pouco de “autonomia” às suas máquinas

Voltando à pergunta inicial: Como impedir que o sistema “fique com raiva”? Talvez a resposta não seja construir um cérebro central mais poderoso, mas sim cultivar um grupo de unidades inteligentes que possam colaborar autonomamente. Deixe o servo motor se concentrar no controle de movimento, deixe o mecanismo de direção gerenciar o posicionamento do ângulo e deixe o braço robótico coordenar o planejamento da trajetória - cada um deles desempenha suas próprias funções e se comunica por meio de um protocolo claro.

Tal arquitetura está mais próxima da natureza do mundo físico. Na oficina todos os tipos de equipamentos trabalham juntos. Por que o mundo digital precisa ser agrupado em um gigante? Depois de desmontada, cada parte pode ficar mais focada, mais robusta e mais fácil de evoluir com iterações tecnológicas.

Esta não é apenas uma atualização tecnológica, mas também uma mudança de mentalidade. Da busca do “controle total” à permissão da “autonomia limitada”, do medo da mudança à adoção da flexibilidade. Você descobrirá que essas falhas ocasionais não causam mais dores de cabeça porque o sistema pode ignorar ou se recuperar rapidamente por conta própria. A atualização e a iteração não são mais uma grande batalha, mas um ajuste diário.

Claro, qualquer modelo tem um preço. O projeto exige mais esforço e a operação e manutenção exigem novas ferramentas. Mas em comparação com ser acordado por um alarme a meio da noite, em comparação com a perda de valor da produção se a linha de produção for parada por um dia, estes investimentos iniciais irão gradualmente mostrar o seu peso. O sistema parece estar vivo, capaz de curar as próprias feridas e aprender lentamente.

Afinal, o que damos à máquina não é um monte de código frio, mas uma espécie de sabedoria organizacional. Deixe-os agir como uma equipe de compreensão tácita, sabendo quando assumir a responsabilidade e quando pedir ajuda. Quando cada componente se torna inteligente, todo o sistema pode realmente ganhar vida.

Esta é talvez a parte mais interessante do modelo de arquitetura de microsserviços na área de máquinas e automação.

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