La mejor manera de comunicarse entre microservicios.

Cuando su proyecto de robot comienza a enojarse: una solución suave para la comunicación de microservicios

Imagínese esto: pasó meses construyendo ese elegante prototipo de brazo robótico. El servomotor responde rápidamente, el mecanismo de dirección gira con precisión y cada articulación es como una bailarina cuidadosamente coreografiada. Pero cuando intenta que el microservicio "de mano" le diga al microservicio "de codo" qué tan fuerte debe presionar, el mensaje se atasca. O peor aún: se envía la orden, pero la "muñeca" la interpreta como una acción completamente diferente. De repente, todo el sistema se volvió difícil de manejar e impredecible, como si tuviera carácter propio.

Esta no es una escena de una novela de ciencia ficción. Al buscar robots o sistemas de automatización más inteligentes y modulares, muchas personas se encontrarán con este problema central: ¿cómo pueden esos microservicios independientes y colaborativos "conversar" sin problemas?

¿Por qué el simple "cableado" se volvió tan complicado?

En los primeros años, manteníamos todo nuestro código en un solo lugar. Es como poner la lógica de control, la ruta y el monitoreo de seguridad del servomotor en un controlador principal. También funciona hasta que desee cambiar una pequeña característica, como agregar un reconocimiento de gestos, que puede afectar a todo el sistema y requerir una nueva prueba.

Entonces, aquí viene la arquitectura de microservicios. Divide el sistema grande en pequeños servicios dedicados: uno es responsable de la conducción del motor, otro es responsable de la retroalimentación de posición y el otro maneja el análisis de comandos externos... Cada servicio se desarrolla e implementa de forma independiente, como si equipase cada articulación del brazo robótico con su propio "pequeño cerebro". Flexibilidad mucho mayor.

Pero surgieron problemas. ¿Cómo se comunican estos "pequeños cerebros" entre sí? ¿Cómo garantizar que las instrucciones no se distorsionen, se pierdan o se retrasen?

Alguien usó el método más directo: dejar que el servicio A llame directamente a la interfaz del servicio B. Es como conectar dos módulos con un cable transparente. Al principio todo transcurrió sin problemas, pero a medida que se ofrecieron más y más servicios, el sistema se convirtió en una "bola de hilo" densa y difícil de clasificar. Si un servicio deja de funcionar, puede provocar la caída directa de una serie de servicios que dependen de él. El mantenimiento se convierte en una pesadilla.

Otro enfoque común es confiar en un "despachador" central: todas las comunicaciones se reenvían a través de un nodo central. Esto parece bueno, pero este despachador rápidamente se convierte en un cuello de botella y un único punto de falla. Una vez que se cansa (colapsa), toda la conversación del sistema se detiene bruscamente.

Buscando ese ritmo de comunicación "perfecto"

Necesitamos una manera de hacer que los servicios sean autónomos y al mismo tiempo permitirles colaborar de manera confiable. No es una orden dura amo-esclavo, ni una transmisión caótica y desordenada, sino más bien un equipo colaborativo eficiente.

Esto conduce a una comunicación asincrónica basada en eventos. ¿Suena un poco técnico? En realidad, es muy intuitivo de entender.

Imagine que diseña un brazo robótico para realizar una tarea de "agarrar, mover y colocar". En modo controlado por eventos:

• Después de que el "Servicio de reconocimiento visual" ve el objeto de destino, no ordena directamente la acción del "Servicio de agarre". Simplemente publica tranquilamente un evento: "Las coordenadas del objeto están listas, aquí".
• El "servicio de planificación de rastreo" se suscribe a este evento. Después de escucharlo, comienza a calcular la ruta de rastreo óptima. Cuando se completa, publica un nuevo evento: "Se ha planificado la ruta de rastreo".
• El "servicio de accionamiento de motores" ha estado escuchando. Después de recibir este evento, impulsa con gracia el servomotor para realizar la acción.

Durante todo el proceso, ningún servicio llamó con fuerza a otro. Simplemente publican el estado o los resultados en un "foro de mensajes" común (agente de mensajes), y otros servicios interesados ​​los obtienen y procesan ellos mismos. Este tipo de acoplamiento flexible aporta enormes beneficios: una actualización temporal o un reinicio de un servicio no bloqueará todo el proceso y los eventos esperarán pacientemente allí; el sistema es más fácil de expandir. Si necesita agregar un "servicio de calibración de fuerza", solo necesita permitirle suscribirse a eventos relevantes, sin cambiar otros códigos de servicio.

Por supuesto, elegir qué "tablero de mensajes" (middleware de mensajes) es clave. Es lo suficientemente confiable como para no perder nunca mensajes; suficiente alto rendimiento para mantenerse al día con los requisitos de control en tiempo real; y bastante fácil de integrar, lo que le permite centrarse en la lógica empresarial en lugar de en la depuración de la comunicación. a este respecto,kpotenciaSe ha probado en diversos escenarios hostiles, desde brazos robóticos industriales hasta dispositivos de automatización de precisión. Su estabilidad es como la de un rodamiento de alta calidad que ha sido sometido a años de pruebas de desgaste, respaldando silenciosamente el buen funcionamiento de todo el sistema.

Rincón de preguntas y respuestas: sobre el tiempo real y la coherencia

P: Los eventos asíncronos suenan bien, pero el control de mi servomotor requiere una respuesta de milisegundos. ¿Será demasiado lento si el evento se transmite lentamente? Respuesta: Esa es una buena pregunta. No todas las comunicaciones son aptas para asíncrona. Para bucles de control en tiempo real verdaderamente estrictos (como el control PID de motores), a menudo existen dentro de un microservicio. La comunicación entre microservicios tiene más que ver con la coordinación de instrucciones, la sincronización de estado y el informe de fallas.kpotenciaLa mejor práctica es distinguir niveles de comunicación: el circuito cerrado central en tiempo real utiliza mecanismos internos eficientes y la coordinación entre servicios utiliza eventos asincrónicos de alta confiabilidad. Además, un excelente middleware de mensajes puede controlar retrasos de milisegundos o incluso microsegundos, lo que es suficiente para satisfacer la mayoría de las necesidades de coordinación industrial.

P: Si el "servicio de rastreo" publica un evento pero el "servicio móvil" no lo recibe, ¿no se interrumpe la tarea? R: Este es exactamente el valor de un sistema de mensajería confiable. Un diseño maduro (por ejemplo, basado enkpotenciaArchitectural) garantizará la persistencia del evento y respaldará los mecanismos de reconocimiento. El servicio reconoce explícitamente después de procesar el evento; de lo contrario, el mensaje se volverá a entregar. El servicio debe diseñarse para que sea idempotente, es decir, incluso si se reciben eventos repetidos, el resultado del procesamiento es el mismo, lo que resuelve perfectamente los problemas que pueden causar los mensajes repetidos.

Del concepto a la realidad: Deje que la colaboración se produzca de forma natural

Por lo tanto, la próxima vez que diseñe un robot con múltiples articulaciones, una línea de producción automatizada o cualquier sistema compuesto por múltiples módulos inteligentes, piense de manera diferente. No piense sólo en "cómo llamar", sino en "cómo saberlo".

Deje que cada microservicio se centre en lo que mejor sabe hacer, que transmita sus resultados y su estado de forma elegante y fiable, y que la sabiduría de todo el sistema surja de forma natural del flujo de información aparentemente aleatorio.

Lo que Kpower defiende y ofrece es exactamente un conjunto de apoyo subyacente que hace que la comunicación sea invisible y la colaboración fluida y natural. No nos aleja del enfoque principal, pero es crucial, al igual que el estándar de tolerancia invisible que garantiza que todos los engranajes de la maquinaria de precisión engranen sincrónicamente. Cuando elimine los grilletes de la comunicación entre servicios, descubrirá que la innovación ya no está limitada por el acoplamiento técnico, sino que realmente fluye a través del pensamiento de diseño de su sistema. Todo lo que queda es dejar que tu creación baile suavemente.

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.