Diseño de microservicios para la resiliencia.

Cuando tu proyecto mecánico empieza a enfadarse

Este tipo de cosas no es raro, ¿verdad? A menudo dedicamos mucho tiempo a seleccionar motores y ajustar estructuras mecánicas, pero es fácil ignorar esos servicios de código invisibles. Son como el sistema nervioso, que no puede enviar instrucciones y por muy buenos que sean los "músculos", no pueden moverse.

Entonces la pregunta es: ¿Cómo hacer que estos microservicios sean más confiables en un entorno industrial? ¿Cómo hacer que, al igual que los servomotores, puedan corregirse rápidamente y seguir funcionando incluso si encuentran interferencias?

Es mejor pensar diferente: diseñar microservicios como componentes mecánicos

Piense en cómo elige un servomotor: tendrá en cuenta el par, la velocidad, la precisión, la adaptabilidad ambiental, la disipación de calor y el nivel de protección. Porque sabes que en el taller hay vibraciones, diferencias de temperatura y polvo. Lo que usted elige no es sólo un motor, sino un socio que puede seguir trabajando.

Lo mismo ocurre con los microservicios. No sólo debería poder ejecutarse, sino que debería poder mantener la funcionalidad durante las fluctuaciones de la red, los aumentos de datos y las fallas locales. Esto es lo que solemos llamar "resiliencia". Es un poco como un diseño redundante en maquinaria: cuando un engranaje se desgasta, la estructura de respaldo se recupera inmediatamente y el sistema no se detiene.

kpotenciaCuando ayudamos a los clientes con la integración, a menudo nos encontramos con este tipo de necesidades. Alguien preguntó: "Utilizamos motores y controladores muy buenos, ¿por qué el sistema sigue siendo inestable?" Después de comprobarlo, suele ocurrir que las llamadas entre servicios son demasiado "frágiles": se agota el tiempo de espera y toda la cadena colapsa.

¿Qué hacer? Hay varias direcciones que puedes considerar:

• Tiempo de espera y vuelva a intentarlo, pero sea inteligente. Al igual que un servo que recibe una señal de pulso, si no la recibe una vez, esperará al siguiente ciclo. Lo mismo debería ocurrir con las llamadas de microservicios. Pero simplemente volver a intentarlo puede empeorar el problema: si el servicio descendente realmente no funciona, volver a intentarlo repetidamente sólo empeorará las cosas. Se debe agregar un mecanismo de retroceso, como esperar 2 segundos, esperar 4 segundos... y establecer un límite superior. No permita que un servicio ralentice todo el sistema.

  

• Falla rápidamente y luego toma un desvío. Si falla un sensor en la línea de montaje, lo bloqueará temporalmente y utilizará otros datos para realizar cálculos. Los microservicios también pueden configurar "disyuntores": después de varios fallos consecutivos, las llamadas se cortan temporalmente y se devuelven directamente los resultados preestablecidos, como los valores predeterminados o los datos almacenados en caché. Dé un respiro a los servicios posteriores y, al mismo tiempo, garantice que el proceso de la línea principal aún pueda ejecutarse.

• Permitir que los servicios sobrevivan de forma independiente. Los buenos módulos mecánicos se pueden desmontar y probar individualmente. Los microservicios también deberían intentar reducir la dependencia externa tanto como sea posible. Por ejemplo, al almacenar en caché localmente los datos de uso común, incluso si la base de datos no está disponible temporalmente, las funciones principales aún se pueden mantener por un tiempo. Esto es como tener una fuente de alimentación de respaldo incorporada para el servo. Cuando se corta el suministro eléctrico principal, aún puede mantener su posición.

Esto suena complicado, ¿de verdad quieres hacerlo tú mismo?

Si tiene a alguien en su equipo que comprenda la arquitectura de software, puede probarlo usted mismo. Pero los desafíos en el campo industrial suelen ser más específicos: es posible que sus microservicios necesiten comunicarse directamente con el PLC, procesar datos de retroalimentación del motor en tiempo real y garantizar tiempos de respuesta a nivel de milisegundos. Esto no es algo que pueda resolverse simplemente con un marco general.

kpotenciaEl mejor enfoque es inspirarse en la experiencia de integración de hardware. Hemos notado que los sistemas mecánicos que funcionan de manera estable suelen tener estas características:

• estado observable: Así como los motores tienen sensores de temperatura y monitoreo de vibraciones, los microservicios también deben exponer el estado de salud y los datos de carga para que las personas puedan entenderlos de un vistazo.
• Desacoplamiento entre módulos: El control de la cinta transportadora y el control del robot deben estar lo más separados posible. Incluso si una de las partes tiene un problema, la otra parte puede continuar.
• Permitir la degradación local: Cuando hay un problema con una función no principal, el sistema puede reducir temporalmente la precisión u omitir pasos menores para garantizar que la línea principal continúe.

Estos principios se transfieren al diseño de software y se convierten en ideas prácticas para crear microservicios resilientes. No se trata de reinventar la rueda, sino de añadir algunos "amortiguadores" y "válvulas de seguridad" a la arquitectura existente.

Entonces, ¿por dónde empezar exactamente?

Si está planeando un nuevo proyecto o renovando una línea de producción existente, puede probar esto:

1. Primero dibuje un diagrama de dependencia del servicio, como un diagrama de ensamblaje mecánico, marcando qué servicios llaman a cuál. Encuentre el único punto de vulnerabilidad: ese "componente central" del que dependen demasiados servicios.

2. Agregue protección a servicios clave, como el servicio de despacho de pedidos, que detendrá toda la línea de producción tan pronto como se detenga. Establezca disyuntores, cachés y estrategias de degradación. Incluso si no se utiliza temporalmente, reserve la interfaz primero.

3. Monitoreo y registro unificados: todos los servicios generan registros en el mismo formato, con marcas de tiempo, nombres de servicios y datos clave. De esta manera, no importa dónde haya un problema, podrá localizarlo rápidamente siguiendo las pistas, como si estuviera buscando una falla en el motor.

4. Realice periódicamente "simulacros de fallas" para simular artificialmente retrasos de la red y tiempos de espera de la base de datos para ver cómo reaccionará el sistema. Es mejor detectar problemas con antelación que recibir una llamada de alarma en mitad de la noche después de conectarse.

Di algo honesto

Los microservicios en un entorno industrial no necesitan buscar una alta concurrencia a nivel de Internet. Pero es lo suficientemente resistente, porque si la línea de producción se detiene durante una hora, la pérdida puede ser de cientos de miles.

Un buen diseño resiliente no hará que el sistema sea complicado ni difícil de entender. Por el contrario, facilitará la operación y el mantenimiento: cuando ocurre un problema, el propio sistema puede aliviar parte del impacto y ganar tiempo para solucionarlo. Al igual que una máquina bien afinada, si algo sale mal en un determinado enlace, seguirá funcionando y se encenderá una luz de advertencia para recordárselo.

kpotenciaAl atender a los clientes, descubrí que la causa fundamental de muchos problemas de estabilidad no es ni el hardware ni el software, sino la conexión entre los dos. Diseñe microservicios como parte de un sistema mecánico y trátelos con la misma actitud pragmática con la que trata los mecanismos de dirección y los servomotores. Descubrirás que muchas preguntas ya tienen respuesta.

Al fin y al cabo, la fiabilidad en el taller nunca depende de la suerte.

Fundada en 2005, Kpower se dedica a la fabricación profesional de unidades de movimiento compactas, con sede en Dongguan, provincia de Guangdong, China. Aprovechando las innovaciones en tecnología de accionamiento modular, Kpower integra motores de alto rendimiento, reductores de precisión y sistemas de control multiprotocolo para proporcionar soluciones de sistemas de accionamiento inteligentes eficientes y personalizadas. Kpower ha brindado soluciones de sistemas de accionamiento profesionales a más de 500 clientes empresariales en todo el mundo con productos que cubren diversos campos, como sistemas domésticos inteligentes, electrónica automática, robótica, agricultura de precisión, drones y automatización industrial.