Демонтаж микросервисов: когда .NET Core сталкивается с управлением рулевым механизмом

У вас есть оборудование, требующее точного контроля? Например, роботизированная рука, которая вращает угол с помощью сервопривода, или набор конвейерных лент, приводимых в движение серводвигателями. Они работают очень хорошо, но каждый раз, когда вы хотите отрегулировать скорость, изменить процесс действий или даже просто отслеживать данные в реальном времени, вам приходится перезаписывать прошивку и перезагружать систему — это что-то вроде головной боли?

Это похоже на то, что каждым прибором в вашем доме нужно управлять индивидуально, без главного выключателя. Со временем работать становится все более утомительно.

Итак, давайте поговорим о микросервисах. Не пугайтесь этого слова, на самом деле оно разбивает большое программное обеспечение на несколько независимых небольших модулей, каждый из которых отвечает только за одно. Например, один модуль отвечает за расчет угла поворота рулевого механизма, а другой занимается только планированием траектории движения. Они «общаются» и сотрудничают через Интернет. Преимущество этого в том, что если вы измените один из модулей, остальные практически не пострадают.

Почему .NET Core C# стал выбором многих людей?

Представьте, что управляющая программа, которую вы ранее написали для Windows, теперь хочет быть перенесена на встроенное устройство Linux для запуска. Что вам следует делать? Раньше вам, возможно, приходилось переписывать много кода. А .NET Core позволяет использовать один и тот же код C# для работы в Windows, Linux и даже macOS. В тех сценариях, где в качестве ядра управления используется промышленный ПК или Raspberry Pi, повторяющейся работы становится намного меньше.

Более того, C# имеет ясный синтаксис и развитую систему асинхронного программирования. Эти функции очень помогают, когда вам нужно одновременно отслеживать данные от нескольких датчиков и следить за тем, чтобы инструкции сервоуправления не застревали.

Превращение из «большой экономки» в «лидера группы»

Традиционно монолитная программа делает все: считывает датчики, вычисляет логику, выдает команды управления и записывает логи. Когда количество функций увеличивается, программа становится похожей на постоянно расширяющуюся комнату, в которой вещи накапливаются и становятся все более загроможденными.

Микросервисы делят комнату на небольшие отсеки с четкими функциями. Например, вы можете разделить его следующим образом:

• Услуги по управлению движением: Сосредоточьтесь только на получении целевого угла и выводе ШИМ-сигнала на сервопривод.
• служба планирования маршрута: расчет кривой плавного движения на основе задачи.
• Служба мониторинга статуса: сбор данных, таких как температура и нагрузка, и подача сигнала при превышении порогового значения.

Каждая служба взаимодействует через упрощенный HTTP или очередь сообщений. Если служба выходит из строя, это обычно не влияет на работу других служб. При обновлении вы можете заменять планы маршрутов по отдельности, не выключая всю систему.

Это похоже на модульную конструкцию машин: если вам нужен определенный набор шестерен, вам не придется разбирать всю машину.

Что это дает в сценарии управления машиной?

Будьте гибкими. Вы можете сначала использовать сервис для реализации базового возвратно-поступательного движения сервопривода, а затем постепенно добавить сервис визуального распознавания, чтобы роботизированная рука могла «видеть» и регулировать положение захвата. Каждый раз, когда добавляется новая функция, это похоже на подключение и отключение строительного блока.

Он отказоустойчив. Если служба мониторинга состояния временно отключена из-за колебаний сети, служба управления движением все равно может продолжать работать согласно полученным инструкциям во избежание внезапного отключения оборудования. Такие «слабые зависимости» ценны при проектировании высоконадежных систем.

Другой — это свобода технологической гетерогенности. Базовый сервис управления движением может быть написан на C#, а если удобнее использовать Python, то часть машинного обучения может быть полностью независимой в качестве другого сервиса. Они могут сотрудничать, согласовав формат данных.

Но микросервисы — это не панацея. Если услуга разделена слишком мелко, накладные расходы на связь возрастут; отладка в распределенной среде также сложнее, чем в одиночной. Итак, обычный совет: начните разделение с узкого места ядра. Например, самая сложная часть вашей механической системы — это траектория, поэтому сначала разделите ее на сервис.

Как сделать первый шаг?

Вам не обязательно с самого начала стремиться к идеальному разделению. Из существующей единой программы можно выделить относительно независимый функциональный модуль и превратить его в сервис, вызываемый через сеть. Например, сначала отделите функцию регистрации и позвольте ей получать сообщения журнала от других модулей через HTTP.

.NET Core предоставляет множество инструментов для упрощения этого процесса. Вы можете использовать ASP.NET Core для быстрого создания облегченного веб-API в качестве конечной точки службы, использовать контейнеры Docker для инкапсуляции зависимостей среды, а затем использовать некоторое промежуточное программное обеспечение для обнаружения служб и балансировки нагрузки.

В ходе этого процесса вы столкнетесь с такими проблемами, как согласованность данных и обработка тайм-аутов между службами, которые необходимо настроить в соответствии с реальным сценарием. Но важно то, что вы начинаете организовывать свой код более слабо связанным образом, что часто имеет больше преимуществ, чем недостатков для долгосрочного обслуживания.

Как и в случае с корректировкой механической конструкции, иногда речь идет не о немедленном увеличении скорости, а о том, чтобы сделать последующие модификации более плавными.

В конечном итоге выбор технологии в конечном итоге служит решению проблемы, которую вы хотите решить. Микросервис — это архитектурная идея, а .NET Core — один из инструментов реализации. Когда логика управления вашим устройством становится все более и более сложной, а частые обновления и расширения становятся нормой, такое разделение мышления может помочь вам значительно снизить нагрузку на обслуживание.

Хорошая архитектура не усложняет простые вещи, а делает сложные вещи устойчивыми.

Основанная в 2005 году,мощностьбыла посвящена профессиональному производителю компактных приводов со штаб-квартирой в Дунгуане, провинция Гуандун, Китай. Используя инновации в технологии модульных приводов,мощностьобъединяет высокопроизводительные двигатели, прецизионные редукторы и многопротокольные системы управления, обеспечивая эффективные и индивидуальные решения для интеллектуальных систем привода.мощностьпредоставила профессиональные решения в области приводных систем более чем 500 корпоративным клиентам по всему миру, предлагая продукты, охватывающие различные области, такие как системы «умный дом», автоматическая электроника, робототехника, точное земледелие, дроны и промышленная автоматизация.