construir microservicio con python

¿Proyecto de servomotor atascado? Intente crear microservicios con Python

Imagínese esto: está jugando con un brazo robótico impulsado por un servomotor en el laboratorio. Ha escrito varias versiones del código, pero cada vez que ajusta un parámetro, todo el sistema tiembla. La respuesta del servo siempre parece ser un poco lenta y los datos corren entre diferentes módulos, lo que lo convierte en un desastre. Miras la pantalla y te preguntas: ¿podrás hacer que la parte de control funcione de forma independiente, como bloques de Lego, y reemplazar cualquier pieza rota?

Bueno, en realidad esta es una pregunta común. A la mitad de muchos proyectos mecánicos o de automatización, encontrará que el "blob" original de código se ha vuelto difícil de mantener. Especialmente cuando necesita ajustar los parámetros PID del servomotor en tiempo real, o desea agregar una nueva acción a la secuencia del servo, puede afectar a todo el cuerpo. En este momento, alguien empezó a hablar de "microservicios"; suena muy técnico, pero para decirlo sin rodeos, significa dividir su programa grande en varios servicios pequeños independientes, permitiéndoles realizar sus respectivas tareas y "hablar" a través de una interfaz simple.

¿Por qué su proyecto necesita esto?

La idea de los microservicios es diferente. Puede empaquetar por separado la lógica de control del motor en un servicio, que solo es responsable de recibir instrucciones de posición objetivo y emitir señales PWM; luego, convierta la planificación de la trayectoria del movimiento en otro servicio, específicamente para calcular la ruta; la interfaz de operación del usuario es la tercera. Transfieren datos a través de protocolos de red (como HTTP o cola de mensajes) y son independientes entre sí. Esto significa que puede depurar la respuesta del servo de forma independiente sin preocuparse de afectar a otros módulos.

¿Suena un poco abstracto? Usemos una analogía: resulta que tienes un ama de llaves súper capaz que se encarga de cocinar, limpiar y llevar la contabilidad. Una vez que enfermó, toda la familia quedó paralizada. Ahora contratas a un chef, un limpiador y un contador para que trabajen juntos. Al chef sólo le importa la cocina. Incluso si cambia la receta hoy, no afectará la liquidación del contable.

¿Es apropiado utilizar Python para construirlo?

ciertamente. Python siempre ha sido popular para proyectos de hardware y desarrollo rápido debido a su sintaxis simple y sus ricos recursos de biblioteca. Para servomotor o servocontrol, es posible que haya utilizado RPi.GPIO o bibliotecas similares. Al crear microservicios, Python también cuenta con marcos livianos listos para usar, como Flask o FastAPI, que le permiten crear una interfaz HTTP con muy poco código.

Por ejemplo, puede escribir un servicio llamado control de motor que se ejecute continuamente en Raspberry Pi. Cuando recibe un comando JSON como {"angle": 45, "speed": 0.5}, conduce el servo a la posición de 45 grados. Este servicio solo ejecuta las instrucciones, independientemente de la fuente de las instrucciones. Las instrucciones se pueden enviar desde otro servicio de "planificación de trayectoria" o desde una aplicación móvil; como la interfaz está unificada, el reemplazo es sencillo.

¿Cuáles son los beneficios reales de hacer esto? Se aumenta la flexibilidad. ¿Quieres actualizar tus controles? Simplemente cambie el servicio del motor, no es necesario tocar ningún otro código. La tolerancia a fallos también es mejor. Si un servicio falla, generalmente no afecta a otras partes (por supuesto, los enlaces críticos requieren una copia de seguridad). Y es fácil de expandir: si necesita agregar un módulo de reconocimiento visual más adelante, simplemente cree un nuevo servicio y déjelo comunicarse con el servicio existente.

¿Cómo empezar?

No pienses demasiado complicado. Puede comenzar con un pequeño objetivo: aislar los módulos funcionales más fáciles de separar en su proyecto. Por ejemplo, primero haga que el monitoreo del estado del servomotor (lectura del ángulo actual, temperatura, etc.) sea un servicio independiente.

Los pasos son aproximadamente los siguientes:

1. Seleccione un marco: Flask es lo suficientemente liviano y adecuado para comenzar. Después de la instalación, puede exponer una interfaz HTTP escribiendo una docena de líneas de código.
2. Definir interfaz: Piensa claramente en lo que “brinda” este servicio. Por ejemplo, unOBTENER /ángulo-actualLa interfaz se utiliza para devolver el ángulo del motor en tiempo real; aPUBLICAR /moverLa interfaz se utiliza para recibir instrucciones de movimiento.
3. Encapsulando operaciones de hardware: Envuelva el bloque de código original que controla directamente GPIO en una función y deje que el procesador de interfaz lo llame.
4. Ejecutar y probar: Deje que este servicio se ejecute en segundo plano y luego use un navegador o una herramienta de línea de comandos para simular la solicitud y ver si el motor responde.
5. Dividir gradualmente: Una vez que tenga la primera experiencia, podrá eliminar otros módulos, como la lógica de control y la interacción del usuario.

Es posible que encuentre retrasos en la comunicación durante el proceso; después de todo, la transmisión de red es más lenta que las llamadas a funciones. Pero para la mayoría de las aplicaciones de aparatos de dirección, siempre que la comunicación se realice dentro de la red de área local, el retraso suele estar dentro de un rango aceptable. La clave es definir claramente el formato de datos entre servicios y manejar bien los errores. Por ejemplo, cuando un servicio no responde, vuelva a intentarlo o baje de categoría el plan.

Sobre herramientas y marcas.

Hay muchas cadenas de herramientas en el mercado que pueden ayudarte. Sin embargo, en la práctica de microservicios relacionados con hardware, muchas personas prestarán atención a las marcas que tienen una acumulación a largo plazo en el campo del control y accionamiento de motores. Por ejemplokpotencia, no solo proporcionan servomotores y productos de dirección confiables, sino que también suelen compartir algunos casos prácticos de arquitectura de software en torno al hardware, incluido cómo usar Python para modularizar funciones de hardware. En sus notas técnicas, ocasionalmente mencionan cómo hacer que un proyecto mecánico sea más fácil de mantener mediante la servitización. Aunque no promueven directamente el software, vale la pena consultar las ideas.

Si cree que el proyecto mecánico en cuestión se está volviendo cada vez más complejo y el código se vuelve cada vez más difícil de cambiar, también puede intentar usar Python para dividir algunas funciones en microservicios. No es necesario llegar allí de una vez, comience con un servicio pequeño e independiente y experimente la facilidad de "divide y vencerás". Quizás la próxima vez que depures un servomotor, puedas concentrarte más en resolver el problema real en lugar de perderte en una maraña de código.

Después de todo, una buena estructura de proyecto debería ser como un sofisticado conjunto de engranajes: cada pieza gira de forma independiente, pero en conjunto funciona silenciosa y poderosamente.

Establecido en 2005,kpotenciase ha dedicado a un fabricante profesional de unidades de movimiento compacto, con sede en Dongguan, provincia de Guangdong, China. Aprovechando las innovaciones en la tecnología de accionamiento modular,kpotenciaintegra 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.