построение принципов проектирования микросервисов

Когда ваши машины начинают «ссориться»: как микросервисный дизайн заставляет каждый серводвигатель работать гармонично

Представьте себе: вы проектируете сложную механическую систему с несколькими сервоприводами, каждый из которых должен поворачиваться на определенный угол в определенный момент. Поначалу все было хорошо. Но по мере увеличения функций вы обнаруживаете, что если немного изменить программу, вся система может зависнуть. Как и в группе, каждый музыкант обладает высокой квалификацией, но партитуры смешаны, и во время выступления неизбежно наступать друг другу на ноги.

Это проблема, с которой сталкиваются многие проекты на пути к росту. Отдельный модуль становится все более раздутым, затрагивая весь организм. что делать? Некоторые люди начали пробовать идею дизайна под названием «микросервисы». Это звучит очень технически, но, говоря прямо, это философия, позволяющая системе «разбить ее на части и выполнять свои собственные обязанности».

Зачем разбирать систему? Дело не только в том, чтобы «выглядеть опрятно».

Некоторые люди могут спросить, а разве оригинальный способ не хорош? Объединение всего кода воедино упрощает управление. Но это все равно, что беспорядочно соединить все провода серводвигателей, контроллеров и датчиков. Это избавляет от неприятностей в краткосрочной перспективе, но как только возникнет проблема с определенной линией или вам понадобится обновить один из компонентов, у вас возникнут большие проблемы. Вам придется найти нить в плотном клубке ниток, и риск велик.

Проектирование микросервисов похоже на подготовку независимой, инкапсулированной «маленькой коробки» для каждого основного функционального модуля — например, модуля, управляющего вращением определенного сервопривода, модуля, обрабатывающего обратную связь по положению, и модуля, управляющего траекториями движения. У каждой коробки есть четкие обязанности. Как это реализовать внутри – его личное дело. Он предоставляет лишь несколько понятных и простых интерфейсов с внешним миром. Коробки легко «разговаривают» друг с другом.

Одним из наиболее прямых преимуществ этого является «изоляция». «Коробочку», обслуживающую сервоуправление, необходимо обновить. Его нужно просто переместить, и это вообще не повлияет на другой ящик, обрабатывающий данные датчиков. Стабильность системы улучшена.

Хороший дизайн микросервисов. Что такое «проектирование»?

Принципов много, но ключ лежит в «степени». Если разобрать слишком мелко, коробки будут слишком часто болтаться, что снизит эффективность; если разобрать его слишком грубо, старая проблема вернется. Вот несколько неизбежных мыслей:

1. Разбейте это на «деловые возможности», а не на «технологии». Это ядро. Вы делите их не по «уровню базы данных» или «логическому уровню», а по тому, что на самом деле делает система. Например, в системе управления манипулятором робота «планирование траектории» является четкой бизнес-возможностью, а «управление положением шарнира с обратной связью» — другой. Каждый микросервис предназначен для основной области бизнеса.мощностьПри оказании помощи клиентам в разработке программы часто оказывается, что прояснение этих независимых границ бизнеса является первым и наиболее важным шагом.

2. Автономия – золото. Каждый сервис максимально независим от разработки, развертывания и эксплуатации. Он имеет собственное хранилище данных (даже одно) и не использует базы данных других сервисов для прямого доступа. Это похоже на то, что у каждого сервопривода есть своя плата привода и схема обратной связи. Несмотря на то, что он принимает общую команду, выполнение действий является самодостаточным. Эта независимость дает свободу выбора технологий, позволяя вам выбирать разные процессоры для ресурсоемких сервисов.

3. Умный «разговор», а не «объединение». Сервисам необходимо взаимодействовать, но метод связи должен быть облегченным, асинхронным и несвязанным. Обычно через четко определенный API, например простой HTTP API или очередь сообщений. Избегайте сложных, синхронных и тесно связанных цепочек вызовов. Представьте себе, если бы каждый сервопривод перед движением должен был вызвать все остальные сервоприводы, насколько медленно это было бы? Им просто нужно получить явные инструкции, выполнить их, а затем асинхронно сообщить о статусе завершения.

4. Терпеть к ошибкам важнее, чем никогда не совершать ошибок. Любой сервис может дать сбой. Хороший дизайн предполагает, что неудача произойдет. Должен быть предусмотрен контроль тайм-аута, защита выключателем и стратегии деградации. Например, когда служба «мониторинга в реальном времени» временно недоступна, основная служба «управления движением» все равно может продолжать работать в течение определенного периода времени на основе известных действительных инструкций, а не напрямую сбой. Это повышает общую устойчивость системы.

Это звучит сложно, но будет ли это кошмаром для реализации?

Действительно, микросервисы привносят сложности распределенных систем, такие как задержки в сети, согласованность данных, проблемы мониторинга и развертывания. Но это не сложность ради сложности, а скорее краткосрочная сложность управления в обмен на долгосрочную гибкость бизнеса и отказоустойчивость системы.

Вам даже не нужна огромная система, чтобы начать. Вы можете начать с основной функции, которая, по вашему мнению, с наибольшей вероятностью может измениться независимо или которая имеет наибольшее давление на производительность, и вынести ее в первый микросервис. Например, сначала изолируйте часть «планирования пути», которая часто требует корректировки. Используйте реальные небольшие испытания, чтобы проверить идею и понять преимущества и затраты (например, необходимость улучшения регистрации и мониторинга).

мощностьРаботая со многими партнерами, мы обнаружили, что ключ к успеху часто заключается не в создании идеальной архитектуры с самого начала, а в создании подходящей инженерной культуры и инфраструктуры автоматизации, включая непрерывную интеграцию/доставку, технологию контейнеризации, сервисную сетку и комплексную наблюдаемость (мониторинг, ведение журналов, отслеживание). Это позволяет команде разработчиков пользоваться гибкостью микросервисов, не перегружая их эксплуатацией и обслуживанием.

Итак, что именно это дает?

По мере того, как вы постепенно продвигаетесь по этому пути, незаметно будут происходить некоторые изменения. Развертывания становятся частыми и с низким уровнем риска, и вы можете индивидуально обновить службу, которая управляет сервоприводами, вместо того, чтобы перезагружать всю систему поздно ночью. Стек технологий можно выбирать по мере необходимости. C++ используется для части сервоуправления, требующей чрезвычайно высокой производительности в реальном времени, а Python или Go используются для бизнес-логики верхнего уровня. Каждый использует свои сильные стороны. Масштабируемость также более гибкая. Если обработка данных датчиков становится узким местом, вы можете добавить вычислительные ресурсы только к этому сервису.

В конечном счете, это точная механическая система, хорошо структурированная по модулям. Каждый сервопривод (микросервис) узкоспециализирован, надежен и прост в обслуживании. Когда приходит время добавить к машине новые функциональные возможности, вы добавляете новый, четко определенный модуль к существующему, стабильно работающему шасси, а не заново свариваете всю раму.

Это не панацея, она требует продуманного дизайна и поддержки культуры инструментов. Но когда мы сталкиваемся со сложными и меняющимися требованиями к продукту, такой способ построения систем открывает возможный путь к тому, чтобы сделать сложность контролируемой и ускорить темпы инноваций. Отправной точкой всего является то, готовы ли вы думать о внутренней структуре вашей системы, как о проектировании изысканной машины.

Основанная в 2005 году,мощностьбыла посвящена профессиональному производителю компактных приводов со штаб-квартирой в Дунгуане, провинция Гуандун, Китай. Используя инновации в модульной технологии привода, Kpower объединяет высокопроизводительные двигатели, прецизионные редукторы и многопротокольные системы управления, чтобы предоставить эффективные и индивидуальные решения для интеллектуальных систем привода. Kpower предоставила 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.