construindo design de microsserviços para resiliência

Quando seu projeto mecânico começa a ficar irritado

Esse tipo de coisa não é incomum, certo? Muitas vezes gastamos muito tempo selecionando motores e ajustando estruturas mecânicas, mas é fácil ignorar esses serviços de código invisíveis. Eles são como o sistema nervoso, que não consegue enviar instruções e, por melhores que sejam os “músculos”, eles não conseguem se mover.

Então a questão é: como tornar esses microsserviços mais confiáveis ​​em um ambiente industrial? Como fazer com que eles, assim como os servomotores, sejam capazes de corrigir rapidamente e continuar funcionando mesmo que encontrem interferências?

É melhor pensar diferente: projetar microsserviços como componentes mecânicos

Pense em como você escolhe um servo motor: você observará o torque, a velocidade, a precisão, a adaptabilidade ambiental, a dissipação de calor e o nível de proteção. Porque você sabe que existem vibrações, diferenças de temperatura e poeira na oficina. O que você escolhe não é apenas um motor, mas um parceiro que pode continuar trabalhando.

O mesmo vale para microsserviços. Ele não deve apenas ser capaz de funcionar, mas também de manter a funcionalidade durante oscilações da rede, picos de dados e falhas locais. Isto é o que muitas vezes chamamos de “resiliência”. É um pouco como um projeto redundante em máquinas – quando uma engrenagem se desgasta, a estrutura de backup se recupera imediatamente e o sistema não para.

potênciaAo ajudar os clientes com integração, frequentemente encontramos essas necessidades. Alguém perguntou: “Usamos motores e controladores muito bons, por que o sistema ainda está instável?” Após a verificação, muitas vezes as chamadas entre serviços ficam muito “frágeis”: um tempo limite e toda a cadeia entra em colapso.

O que fazer? Existem várias direções que você pode considerar:

• Tempo limite e tente novamente, mas seja esperto. Assim como um servo que recebe um sinal de pulso, se não o receber uma vez, aguardará o próximo ciclo. O mesmo deve acontecer com chamadas de microsserviços. Mas simplesmente tentar novamente pode piorar o problema - se o serviço downstream estiver realmente inativo, tentar novamente só piorará as coisas. Um mecanismo de recuo deve ser adicionado, como esperar 2 segundos, esperar 4 segundos... e definir um limite superior. Não deixe que um serviço deixe todo o sistema lento.

  

• Falhe rapidamente e depois faça um desvio. Se um sensor na linha de montagem falhar, você irá bloqueá-lo temporariamente e usar outros dados para fazer cálculos. Os microsserviços também podem definir "disjuntores": após várias falhas consecutivas, as chamadas são temporariamente interrompidas e os resultados predefinidos são retornados diretamente, como valores padrão ou dados em cache. Dê tempo aos serviços downstream e garanta que o processo da linha principal ainda possa ser executado.

• Permitir que os serviços sobrevivam de forma independente. Bons módulos mecânicos podem ser desmontados e testados individualmente. Os microsserviços também devem tentar reduzir ao máximo a dependência externa. Por exemplo, ao armazenar em cache localmente os dados comumente usados, mesmo que o banco de dados esteja temporariamente indisponível, as funções principais ainda podem ser mantidas por um tempo. É como ter uma fonte de alimentação reserva integrada para o servo. Quando a fonte de alimentação principal é cortada, ela ainda pode manter sua posição.

Parece complicado, você realmente quer fazer isso sozinho?

Se você tiver alguém em sua equipe que entenda de arquitetura de software, você mesmo pode tentar. Mas os desafios no campo industrial são muitas vezes mais específicos: os seus microsserviços podem precisar de comunicar diretamente com o PLC, processar dados de feedback do motor em tempo real e garantir tempos de resposta ao nível de milissegundos. Isto não é algo que apenas um quadro geral possa resolver.

potênciaA melhor abordagem é buscar inspiração na experiência de integração de hardware. Observamos que os sistemas mecânicos que operam de forma estável geralmente apresentam estas características:

• estado observável: Assim como os motores possuem sensores de temperatura e monitoramento de vibração, os microsserviços também devem expor o estado de saúde e carregar dados para que as pessoas possam entendê-los rapidamente.
• Desacoplamento entre módulos: O controle da correia transportadora e o controle do robô devem ser separados tanto quanto possível. Mesmo que uma parte tenha um problema, a outra parte pode continuar.
• Permitir degradação local: Quando há um problema com uma função não essencial, o sistema pode reduzir temporariamente a precisão ou pular etapas menores para garantir que a linha principal continue.

Esses princípios são transferidos para o design de software e tornam-se ideias práticas para a construção de microsserviços resilientes. Não se trata de reinventar a roda, mas de adicionar alguns “amortecedores” e “válvulas de segurança” à arquitetura existente.

Então, por onde exatamente você começa?

Se você estiver planejando um novo projeto ou reformando uma linha de produção existente, você pode tentar o seguinte:

1. Primeiro desenhe um diagrama de dependência de serviço, assim como um diagrama de montagem mecânica, marcando quais serviços chamam quais. Encontre o ponto único de vulnerabilidade – aquele “componente central” do qual dependem muitos serviços.

2. Adicione proteção aos principais serviços, como o serviço de expedição de pedidos, que irá parar toda a linha de produção assim que ela parar. Defina disjuntores, caches e estratégias de downgrade para ele. Mesmo que não seja usado temporariamente, reserve primeiro a interface.

3. Monitoramento e registro unificados: todos os serviços geram logs no mesmo formato, com carimbos de data/hora, nomes de serviços e dados importantes. Dessa forma, não importa onde haja um problema, você pode localizá-lo rapidamente seguindo as dicas, como se estivesse verificando uma falha no motor.

4. Realize regularmente "simulações de falhas" para simular artificialmente atrasos de rede e tempos limite de banco de dados para ver como o sistema reagirá. É melhor detectar problemas com antecedência do que receber um alarme no meio da noite depois de ficar online.

Diga algo honesto

Os microsserviços em um ambiente industrial não precisam buscar alta simultaneidade no nível da Internet. Mas é suficientemente resiliente – porque se a linha de produção ficar parada durante uma hora, a perda pode ser de centenas de milhares.

Um bom design resiliente não tornará o sistema complicado e difícil de entender. Pelo contrário, facilitará a operação e a manutenção: quando ocorre um problema, o próprio sistema pode aliviar parte do impacto e ganhar tempo para solucionar o problema. Assim como uma máquina bem ajustada, se algo der errado em um determinado link, ela continuará funcionando e uma luz de alerta acenderá para lembrá-lo.

potênciaAo atender clientes, descobri que a causa raiz de muitos problemas de estabilidade não é nem hardware nem software, mas a conexão entre os dois. Projete microsserviços como parte de um sistema mecânico e trate-os com a mesma atitude pragmática com que trata caixas de direção e servomotores. Você descobrirá que muitas perguntas já têm respostas.

Afinal, a confiabilidade na oficina nunca depende da sorte.

Fundada em 2005, a Kpower tem se dedicado a ser um fabricante profissional de unidades de movimento compacto, com sede em Dongguan, província de Guangdong, China. Aproveitando inovações em tecnologia de acionamento modular, a Kpower integra motores de alto desempenho, redutores de precisão e sistemas de controle multiprotocolo para fornecer soluções de sistemas de acionamento inteligentes eficientes e personalizadas. A Kpower forneceu soluções profissionais de sistemas de acionamento para mais de 500 clientes empresariais em todo o mundo, com produtos que abrangem vários campos, como sistemas domésticos inteligentes, eletrônica automática, robótica, agricultura de precisão, drones e automação industrial.