principios de diseño de microservicios de construcción

Cuando sus máquinas empiezan a "pelear": cómo el diseño de microservicio hace que cada servomotor funcione en armonía

Imagínese: diseña un sofisticado sistema mecánico con varios servos, cada uno de los cuales debe girar un ángulo específico en un momento específico. Al principio todo estuvo bien. Pero a medida que aumentan las funciones, descubre que si cambia un pequeño programa, todo el sistema puede atascarse. Al igual que una banda, cada músico es muy hábil, pero las partituras están mezcladas y es inevitable pisarse unos a otros durante la actuación.

Éste es el problema que encuentran muchos proyectos en su camino hacia el crecimiento. Un solo módulo se hincha cada vez más y afecta a todo el cuerpo. ¿Qué hacer? Algunas personas han comenzado a probar una idea de diseño llamada "microservicios". Esto suena muy técnico, pero para decirlo sin rodeos, es una filosofía de dejar que el sistema "lo divida en partes y realice sus propias tareas".

¿Por qué desarmar el sistema? No se trata sólo de "verse limpio"

Algunas personas pueden preguntar: ¿no es buena la forma original? Reunir todo el código hace que sea más fácil de administrar. Pero esto es como unir todos los cables de servomotores, controladores y sensores al azar. Te ahorra problemas a corto plazo, pero una vez que haya un problema con una determinada línea o necesites actualizar uno de los componentes, estarás en un gran problema. Hay que encontrar el hilo en un ovillo de hilo denso y el riesgo es alto.

El diseño de microservicios es como preparar una "pequeña caja" encapsulada e independiente para cada módulo funcional central, como el módulo que controla la rotación de un determinado servo, el módulo que procesa la retroalimentación de posición y el módulo que gestiona las trayectorias de movimiento. Cada casilla tiene responsabilidades claras. Cómo implementarlo internamente es asunto suyo. Sólo proporciona unas pocas interfaces claras y sencillas con el mundo exterior. Las cajas "se comunican" entre sí de forma ligera.

Uno de los beneficios más directos de hacerlo es el "aislamiento". Es necesario actualizar una "pequeña caja" que sirve de servocontrol. Sólo necesita moverlo y, por lo general, no afectará a otra caja que procese datos del sensor. Se mejora la estabilidad del sistema.

Buen diseño de microservicios, ¿qué es exactamente "diseñar"?

Hay muchos principios, pero la clave está en el “grado”. Si lo desmontas demasiado finamente, las cajas chatearán con demasiada frecuencia, lo que reducirá la eficiencia; Si lo desmontas con demasiada brusquedad, volverá el antiguo problema. Aquí hay algunos puntos de reflexión inevitables:

1. Divídalo en "capacidades comerciales" en lugar de "tecnología". Este es el núcleo. No los divide por "capa de base de datos" o "capa lógica", sino por lo que realmente hace el sistema. Por ejemplo, en un sistema de control de brazo robótico, la "planificación de trayectoria" es una capacidad empresarial clara y el "control de circuito cerrado de posición conjunta" es otra. Cada microservicio aborda un dominio empresarial principal.kpotenciaAl ayudar a los clientes en el diseño de programas, a menudo se descubre que aclarar estos límites comerciales independientes es el primer paso y el más crítico.

2. La autonomía es oro. Cada servicio es lo más independiente posible desde el desarrollo, la implementación hasta la operación. Tiene su propio almacenamiento de datos (aunque sea solo uno) y no depende de las bases de datos de otros servicios para el acceso directo. Es como si cada servo tuviera su propia placa de control y circuito de retroalimentación. Aunque acepta el comando general, la ejecución de la acción es autosuficiente. Esta independencia brinda libertad de elección de tecnología, lo que le permite elegir diferentes procesadores para servicios de computación intensiva.

3. “Conversación” inteligente, no “agrupación”. Los servicios necesitan colaborar, pero el método de comunicación debe ser ligero, asíncrono y desacoplado. Normalmente a través de una API bien definida, como una API HTTP simple o una cola de mensajes. Evite cadenas de llamadas complejas, sincrónicas y estrechamente acopladas. Imagínese si cada servo tuviera que llamar a todos los demás antes de moverse, ¿qué tan lento sería? Solo necesitan recibir instrucciones explícitas, ejecutarlas y luego informar el estado de finalización de forma asincrónica.

4. Tolerar los errores es más importante que no cometerlos nunca. Cualquier servicio puede fallar. Un buen diseño supone que se producirá un fracaso. Debe haber control de tiempo de espera, protección de disyuntores y estrategias de degradación. Por ejemplo, cuando el servicio de "monitoreo en tiempo real" no está disponible temporalmente, el servicio principal de "control de movimiento" aún puede continuar ejecutándose durante un período de tiempo según instrucciones válidas conocidas, en lugar de fallar directamente. Esto aumenta la resiliencia general del sistema.

Esto suena complicado, ¿será una pesadilla implementarlo?

De hecho, los microservicios introducen las complejidades de los sistemas distribuidos, como la latencia de la red, la coherencia de los datos, el monitoreo y los desafíos de implementación. Pero no se trata de complejidad por la complejidad, sino más bien complejidad de gestión a corto plazo a cambio de agilidad empresarial y resiliencia del sistema a largo plazo.

Ni siquiera necesitas un sistema enorme para comenzar. Puede comenzar con una función principal que crea que es más probable que cambie de forma independiente, o que tenga la mayor presión de rendimiento, y eliminarla en el primer microservicio. Por ejemplo, primero aísle la parte de “planificación de ruta” que a menudo necesita ajustes. Utilice pruebas reales a pequeña escala para verificar la idea y comprender los beneficios y costos (como la necesidad de un mejor registro y monitoreo).

kpotenciaAl trabajar con muchos socios, hemos descubierto que la clave del éxito a menudo no reside en buscar una arquitectura perfecta desde el principio, sino en establecer una cultura de ingeniería e infraestructura de automatización adecuadas, que incluyan integración/entrega continua, tecnología de contenedorización, malla de servicios y observabilidad integral (monitoreo, registro, rastreo). Esto permite al equipo de desarrollo disfrutar de la flexibilidad de los microservicios sin verse abrumado por la carga de operación y mantenimiento.

Entonces, ¿qué aporta exactamente?

A medida que avancen gradualmente hacia este camino, se producirán silenciosamente algunos cambios. Las implementaciones se vuelven frecuentes y de bajo riesgo, y puedes actualizar individualmente el servicio que controla los servos en lugar de tener que reiniciar todo el sistema a altas horas de la noche. La pila de tecnología se puede seleccionar según sea necesario. C++ se utiliza para la parte de servocontrol que requiere un rendimiento en tiempo real extremadamente alto, y Python o Go se utiliza para la lógica empresarial de nivel superior. Cada uno utiliza sus puntos fuertes. La escalabilidad también es más flexible. Si el procesamiento de datos de los sensores se convierte en un cuello de botella, puede agregar recursos informáticos únicamente a este servicio.

En última instancia, es como un sistema mecánico de precisión que está muy bien modularizado. Cada unidad de servomotor (microservicio) es altamente especializada, confiable y fácil de mantener. Cuando llega el momento de agregar nuevas funciones a una máquina, se agrega un módulo nuevo y bien definido a un chasis existente y de funcionamiento estable, en lugar de volver a soldar todo el marco.

Esta no es una solución milagrosa, requiere un diseño bien pensado y una cultura de herramientas de apoyo. Pero cuando nos enfrentamos a requisitos de productos complejos y en evolución, esta forma de construir sistemas proporciona un camino posible para hacer que la complejidad sea controlable y acelerar el ritmo de la innovación. El punto de partida de todo es si está dispuesto a pensar en la estructura interna de su sistema como si diseñara una máquina exquisita.

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