Cuando sus servomotores comienzan a "charlar": ¿Cómo se comunican los microservicios entre sí?

Imagine que está ensamblando un brazo robótico, con cada articulación controlada por un servo independiente. Los motores de los dedos necesitan conocer el ángulo de la muñeca y los motores de la muñeca deben coordinarse con el codo. ¿Cómo "hablan"? En el mundo de los sistemas mecánicos, esta conversación a menudo se realiza a través de cableado o controladores centralizados. Pero en el ámbito digital, cuando dos microservicios necesitan colaborar, las cosas se vuelven un poco como si dos extraños coordinaran sus acciones en tiempo real en lados opuestos del mundo.

El puente de lo mecánico a lo digital

En proyectos mecánicos, estamos acostumbrados a utilizar señales físicas: voltaje, pulso, retroalimentación del codificador. Pero en el mundo de los microservicios, la comunicación se convierte en paquetes invisibles. Algunas personas pueden pensar directamente en la forma más sencilla: dejar que el servicio A llame directamente a la interfaz del servicio B. Al igual que cuando presionas un botón, se enciende la luz. Esto puede funcionar, pero sólo si el Servicio B está siempre disponible, la red siempre está abierta y las velocidades de los dos coinciden. La realidad es que las redes se retrasarán, los servicios se reiniciarán y el tráfico aumentará. Las llamadas directas a menudo se convierten en "Te llamé, pero no escuchaste", y luego todo el proceso se atasca.

Entonces, en los últimos años, todos han comenzado a cambiar su forma de pensar: en lugar de permitir que los servicios "llamen" directamente, déjelos "enviar correos electrónicos". Es decir, a través de una cola de mensajes o un enfoque basado en eventos, el servicio A envía el mensaje a una plataforma intermedia y el servicio B lo recoge cuando está libre. Es como dejar una nota en el taller: "Advertencia de temperatura del motor 3, ocúpese de ello". El colega responsable de la tramitación la ajustará cuando vea la nota, sin preocuparse de si las dos personas están presentes al mismo tiempo.

En una analogía mecánica, este método es un poco como instalar un pequeño buzón para cada motor. ¿Está lleno tu buzón? Entonces no se podrán guardar mensajes nuevos por el momento. Pero al menos no se perderán mensajes y el sistema estará más desacoplado. Pero surge una nueva pregunta: ¿Qué pasa si hay demasiadas “notas en papel” para manejar? Si un mensaje es particularmente urgente, ¿cómo puedo hacer cola?

entrar enkpotenciaperspectiva de la solución

existirkpotenciaEn nuestra práctica técnica, descubrimos que los diseños iniciales de muchos clientes son como agrupar todos los cables: funciona a corto plazo, pero el mantenimiento es un desastre. La comunicación entre microservicios no debería ser tan frágil. Tendemos a orientarnos hacia un modelo más cercano al "reflejo neuronal": asincrónico, impulsado por eventos, pero con baja latencia en el camino crítico.

Por ejemplo, tiene un servicio que recopila datos de vibración del servomotor y otro servicio que es responsable del mantenimiento predictivo. El servicio de datos de vibraciones no tiene que esperar a que responda el servicio de predicción. Sólo necesita enviar los paquetes de datos, marcar la prioridad y habrá completado su trabajo. El servicio de predicción puede recuperar los datos después de unos pocos milisegundos o puede procesarlos más tarde debido a la escasez de recursos informáticos. Pero el servicio de datos de vibración no se bloquea, continúa recopilando el siguiente grupo. Todo el sistema es como un taller flexible, en el que cada estación de trabajo funciona de forma autónoma y colabora indirectamente a través de una cinta transportadora (canal de mensajes).

Alguien preguntó: "¿Qué pasa si la canalización del mensaje falla?" Esto nos lleva al diseño redundante. Una buena arquitectura de comunicación de microservicios permitirá realizar copias de seguridad de los mensajes en múltiples rutas, como barras de transmisión de respaldo en un sistema mecánico.kpotenciaAl ayudar a los clientes con la implementación, a menudo se sugiere un modelo de "publicación/suscripción": un servicio publica un evento y varios servicios relacionados pueden suscribirse a él y procesarlo según sea necesario. Esto evita un único punto de dependencia y facilita la escala.

¿Por qué esto suena simple, pero es tan fácil de hacer?

Porque los escenarios de la vida real rara vez son tan simples como "dos servicios". La mayoría de las veces, hay docenas o incluso cientos de servicios entrelazados entre sí. A activa B, B activa C y D, y el resultado de C vuelve a A... En este momento, si cada comunicación utiliza espera sincrónica, el sistema será como una articulación apretada por demasiados tornillos, rígida y propensa a colapsar.

Por eso, a menudo bromeamos diciendo que diseñar comunicación de microservicios es como organizar un baile para un grupo de servos: no se puede dejar que cada motor espere la señal completa de un motor, de lo contrario el baile se atascará. Tienes que dejarles escuchar la misma música (flujo de eventos), cada paso al mismo ritmo, mirar ocasionalmente la ubicación de sus compañeros (consulta de estado), pero ejecutar de forma autónoma la mayor parte del tiempo.

En Kpower, primero ayudaremos a los clientes a dibujar diagramas de flujo de datos, al igual que dibujar diagramas de transmisión mecánica. Qué comunicaciones requieren sincronización en tiempo real (como señales de apagado de emergencia), cuáles pueden tolerar retrasos (como la carga de registros), cuáles garantizan el orden (como las instrucciones de paso) y cuáles pueden procesarse fuera de orden (como el muestreo de datos). Después de categorizar, combine diferentes protocolos y herramientas de comunicación. Este no es un enfoque único para todos, pero al igual que un juego de engranajes, cada punto de engrane debe tener el perfil de diente y la velocidad correctos.

A veces menos es más

Curiosamente, cuando se pregunta a diseñadores mecánicos experimentados cómo simplificar el sistema, a menudo responden: "Reduzca el enlace de transmisión". Lo mismo ocurre con la comunicación de microservicios: no todos los servicios necesitan hablar directamente. Las rutas pueden converger a través de un servicio de agregación (puerta de enlace API) o un bus de eventos. Esto es como añadir una caja de distribución a maquinaria compleja, haciendo la línea principal más clara y facilitando el mantenimiento.

Kpower descubrió durante la revisión del proyecto que una capa de comunicación sobrediseñada suele ser más problemática que insuficiente. Por ejemplo, para "seguros", se agrega una cola de mensajes entre cada servicio. Como resultado, es necesario rastrear más de una docena de cadenas de mensajes durante el funcionamiento y el mantenimiento. Más tarde, ajustamos nuestra estrategia para dar prioridad a garantizar una alta confiabilidad de los enlaces principales, mientras que se permitía degradar los enlaces no principales. En realidad, esto hace que el sistema sea más robusto, como una buena máquina: al utilizar acero templado para las piezas clave y aleaciones ordinarias para las piezas secundarias, se mejoran el rendimiento general de los costos y la confiabilidad.

Entonces, la próxima vez que se preocupe por cómo "conversan" los microservicios, también podría pensar en cómo diseñar la colaboración mecánica: aclarar la división del trabajo, establecer un protocolo de señal claro, dejar algo de espacio en el buffer y agregar más seguridad para las partes clave. Deje el resto a socios como Kpower para que le ayuden a convertir su plan en una realidad estable. Después de todo, ya sea maquinaria o código, una buena comunicación es la piedra angular de un buen funcionamiento.

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.