Desmantelamiento de microservicios: cuando .NET Core encuentra el control del mecanismo de dirección

¿Tiene algún equipo que requiera un control preciso? Por ejemplo, un brazo robótico que depende de un servo para girar un ángulo, o un conjunto de cintas transportadoras impulsadas por servomotores. Funcionan muy bien, pero cada vez que desea ajustar la velocidad, cambiar el proceso de acción o incluso simplemente monitorear datos en tiempo real, debe volver a grabar el firmware y reiniciar el sistema. ¿Es un dolor de cabeza?

Es como si cada electrodoméstico de su hogar tuviera que controlarse individualmente sin un interruptor principal. A medida que pasa el tiempo, su funcionamiento se vuelve cada vez más agotador.

Entonces, hablemos de microservicios. No te asustes por esta palabra, en realidad es dividir un software grande en varios módulos pequeños independientes, cada módulo solo es responsable de una cosa. Por ejemplo, un módulo es responsable del cálculo del ángulo del mecanismo de dirección y el otro solo se encarga de la planificación de la trayectoria del movimiento. "Chatean" y colaboran a través de Internet. La ventaja de esto es que si cambias uno de los módulos, los demás casi no se verán afectados.

¿Por qué .NET Core C# se ha convertido en la elección de muchas personas?

Imagine que el programa de control que escribió anteriormente en Windows ahora quiere ser trasplantado a un dispositivo Linux integrado para ejecutarse. ¿Qué deberías hacer? En el pasado, es posible que tuvieras que reescribir una gran cantidad de código. Y .NET Core le permite utilizar el mismo código C# para ejecutarlo en Windows, Linux e incluso macOS. Para aquellos escenarios en los que se utiliza una PC industrial o una Raspberry Pi como núcleo de control, de repente hay mucho menos trabajo repetitivo.

Además, C# tiene una sintaxis clara y una programación asincrónica madura. Estas características ayudan mucho cuando necesita monitorear datos de múltiples sensores al mismo tiempo y asegurarse de que las instrucciones del servocontrol no estén bloqueadas.

La transformación de "gran ama de llaves" a "líder de grupo"

Tradicionalmente, un programa monolítico hace de todo: leer sensores, calcular la lógica, emitir comandos de control y registrar registros. Una vez que aumenta el número de funciones, el programa es como una sala en constante expansión, con cosas que se acumulan y se vuelven más desordenadas.

Los microservicios dividen una habitación en pequeños compartimentos con funciones claras. Por ejemplo, puedes dividirlo así:

• Servicios de control de movimiento.: Concéntrese únicamente en recibir el ángulo objetivo y enviar la señal PWM al servo.
• servicio de planificación de rutas: Calcule una curva de movimiento suave según la tarea.
• Servicio de seguimiento de estado: recopile datos como temperatura y carga, y emita una alarma cuando se supere el umbral.

Cada servicio se comunica a través de HTTP ligero o cola de mensajes. Si un servicio falla, normalmente no afecta el funcionamiento de otros servicios. Al actualizar, puede reemplazar los planes de ruta individualmente sin tener que desactivar todo el sistema.

Es como el diseño modular de la maquinaria: si necesita un determinado juego de engranajes, no es necesario desmontar toda la máquina.

¿Qué aporta esto en un escenario de control de máquinas?

Sea flexible. Primero puede usar un servicio para implementar el movimiento alternativo básico del servo y luego agregar lentamente un servicio de reconocimiento visual para que el brazo robótico pueda "ver" y ajustar la posición de agarre. Cada vez que se agrega una nueva característica, es como conectar y desconectar un bloque de construcción.

Es tolerante a fallos. Si el servicio de monitoreo de estado se desconecta temporalmente debido a fluctuaciones de la red, el servicio de control de movimiento aún puede continuar funcionando de acuerdo con las instrucciones recibidas para evitar el apagado repentino del equipo. Estas "dependencias débiles" son valiosas al diseñar sistemas altamente confiables.

Otra es la libertad de la heterogeneidad tecnológica. El servicio principal de control de movimiento se puede escribir en C# y, si es más conveniente usar Python, la parte de aprendizaje automático puede ser completamente independiente como otro servicio. Pueden colaborar acordando el formato de los datos.

Pero los microservicios no son una solución milagrosa. Si el servicio se divide demasiado, la sobrecarga de comunicación aumentará; La depuración en un entorno distribuido también es más complicada que la de uno solo. Así que el consejo habitual es: empezar a separarnos del cuello de botella central. Por ejemplo, la parte más compleja de su sistema mecánico es la trayectoria, luego sepárela en un servicio primero.

¿Cómo dar el primer paso?

No es necesario aspirar a una división perfecta desde el principio. Puede extraer un módulo funcional relativamente independiente del programa único existente y convertirlo en un servicio al que se pueda llamar a través de la red. Por ejemplo, primero separe la función de registro y permita que reciba mensajes de registro de otros módulos a través de HTTP.

.NET Core proporciona una gran cantidad de herramientas para simplificar este proceso. Puede usar ASP.NET Core para crear rápidamente una API web liviana como punto final de servicio, usar contenedores Docker para encapsular dependencias ambientales y luego usar algo de middleware para manejar el descubrimiento de servicios y el equilibrio de carga.

Durante el proceso, encontrará problemas como la coherencia de los datos y el tiempo de espera del procesamiento entre servicios, que deben ajustarse de acuerdo con el escenario real. Pero lo importante es que comience a organizar su código de una manera más flexible, lo que a menudo tiene más ventajas que desventajas para el mantenimiento a largo plazo.

Al igual que ajustar la estructura mecánica, a veces no se trata de aumentar la velocidad de inmediato, sino de suavizar las modificaciones posteriores.

En última instancia, la selección de tecnología sirve en última instancia para el problema que se desea resolver. El microservicio es una idea arquitectónica y .NET Core es una de las herramientas de implementación. Cuando la lógica de control de su dispositivo se vuelve cada vez más compleja y cuando las actualizaciones y ampliaciones frecuentes se convierten en la norma, este pensamiento desacoplado puede ayudarle a reducir gran parte de la carga de mantenimiento.

La buena arquitectura no complica las cosas simples, pero hace sostenibles las cosas complicadas.

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