서보 모터가 복잡한 프로세스에 직면할 때: 마이크로서비스 스토리에서 깨달음

상상해 보세요. 생산 라인의 로봇 팔이 갑자기 멈춥니다. 하드웨어 오류나 전원 문제가 아니었습니다. 주문 처리 프로세스의 어느 시점에서 "멈춘" 것은 이를 제어하는 ​​소프트웨어 시스템이었습니다. 여러 서비스가 서로를 기다리고 있으며 데이터가 일치하지 않습니다. 모든 과정이 보이지 않는 손에 눌려진 것 같다. 이 상황이 익숙하게 들리나요?

정확히 문제가 무엇입니까?

현대 자동화 시스템에서는 간단한 작업 뒤에 여러 마이크로서비스의 협업이 있는 경우가 많습니다. 로봇 팔의 움직임에는 주문 처리 서비스, 재고 확인 서비스, 모션 제어 서비스 및 로깅 서비스가 포함될 수 있습니다. 문제는 이러한 서비스가 특정 순서로 일련의 작업을 완료해야 할 때 시작됩니다.

“서비스가 실패하면 어떻게 되나요?” “네트워크가 다운되면 어떻게 되나요?” "모든 서비스가 성공하거나 롤백되도록 어떻게 보장합니까?"

이러한 문제는 전통적인 거래 처리에서 특히 문제가 됩니다. 분산 시스템에서는 단순히 데이터베이스 트랜잭션을 사용하여 일관성을 보장할 수 없습니다. 각 서비스에는 자체 데이터 저장소가 있으며, 이는 서로 다른 위치에 분산되고 네트워크로 연결됩니다. 이는 여러 서보 모터의 동기식 움직임을 동시에 제어하기 위해 문자열을 사용하려는 것과 같습니다. 링크 중 하나에 문제가 있는 한 전체 시스템은 조정을 잃게 됩니다.

또 다른 사고 방식: 프로세스가 자체적인 이야기를 전달하도록 하세요.

이것이 일부 사람들이 Saga 모델을 채택하기 시작한 이유입니다. Saga는 특정 기술이 아니라 분산 트랜잭션을 처리하기 위한 사고 모드입니다. 이는 전체 비즈니스 프로세스를 일련의 보상 가능한 소규모 트랜잭션으로 분해하며, 각 트랜잭션은 마이크로서비스의 작업에 해당합니다.

프로세스가 원활하게 진행되면 이러한 작업이 순서대로 완료됩니다. 하지만 도중에 한 단계가 실패하면 어떻게 될까요? Saga는 시스템을 정지 상태로 두지 않습니다. 보상 작업을 시작하여 이전에 완료된 단계를 역순으로 실행 취소하여 시스템을 일관된 상태로 되돌립니다.

서보 제어에 대해 생각해 보십시오. 위치 명령을 보낼 때 이상이 감지되면 시스템은 중간에 멈추지 않고 사전 설정된 안전 복귀 조치를 수행합니다. Saga 패턴은 소프트웨어 수준에서 유사한 개념을 구현합니다.

Java 세계에서 연습하기

Java에서 Saga 패턴을 구현할 때 일반적으로 두 가지 주요 스타일을 볼 수 있습니다.

편곡된 무용담은 전체 오케스트라를 조정하는 지휘자와 같습니다. 각 서비스에 언제 무엇을 해야 하는지 알려주는 책임을 맡은 중앙 조정자가 있습니다. 문제가 발생하면 코디네이터는 관련 서비스에 통보하여 보상 조치를 취하도록 하는 역할을 담당합니다. 이 방법은 논리적으로 중앙 집중화되어 있으며 이해하고 디버그하기 쉽습니다.

공동작업 무용담은 전체 춤에서 각자의 역할을 알고 있는 댄서 그룹과 비슷합니다. 서비스는 서로 직접 통신하며, 각 서비스는 자신의 작업을 완료한 후 다음 서비스에 알립니다. 실패할 경우 이전 서비스에 롤백을 알릴 책임이 있습니다. 이 접근 방식은 분산되어 있지만 각 서비스는 "더 스마트"해야 합니다.

실제 기계제어 프로젝트에서는kpower팀은 두 모델 모두 적용 가능한 시나리오가 있음을 발견했습니다. 상대적으로 고정된 산업 프로세스의 경우 오케스트레이션 유형은 보다 명확한 제어 논리를 제공합니다. 다양한 고객 요구에 맞춰 유연하게 조정해야 하는 시스템의 경우 협업 유형이 더 나은 확장성을 보여줍니다.

이론부터 워크숍까지

단순화된 예를 살펴보겠습니다. 조립 기계를 제어하여 제품 조립 프로세스를 완료합니다.

1. 주문 서비스에서는 주문에 필요한 부품을 예약하라는 지시를 받습니다.
2. 재고 서비스는 실제 재고가 충분한지 확인합니다.
3. 동작 계획 서비스는 로봇 팔의 최적 동작 경로를 계산합니다.
4. 제어 서비스는 특정 모션 명령을 실행합니다.
5. 품질 검사 서비스로 조립 결과 검증

기존 방식에서는 4단계 실행이 실패할 경우 처음 3단계에서 완료된 작업을 자동으로 롤백하기가 어렵습니다. 재고가 "예약됨"으로 표시되고 주문 상태가 업데이트되었을 수 있기 때문입니다. Saga 모드에서는 각 단계에 해당하는 보상 작업이 있습니다. 이동 실행이 실패하면 시스템은 로그에 완전한 실패 기록이 있다는 점을 제외하면 아무 일도 일어나지 않은 것처럼 자동으로 재고 해제 및 주문 상태 롤백과 같은 작업을 트리거합니다.

"이것이 시스템을 더 복잡하게 만들까요?" 실제로 Saga 패턴에는 추가적인 디자인 고려 사항이 필요합니다. 그러나 일관되지 않은 데이터로 인한 생산 라인 가동 중단 시간을 처리하는 것에 비해 복잡성은 그만한 가치가 있습니다.kpower실제 프로젝트에서 제대로 구현된 Saga 모드를 채택한 후 시스템 예외 복구 시간이 평균 70% 감소하는 것으로 관찰되었습니다.

구현 시 실제 고려 사항

Saga 모드를 선택한다고 해서 모든 시나리오에 적합하다는 의미는 아닙니다. 귀하의 비즈니스 프로세스가 2~3개의 서비스만 포함되어 단순하다면 기존 처리가 더 간단할 수 있습니다. 그러나 시스템에 5개 이상의 서비스 협업이 포함되거나 비즈니스 프로세스가 자주 변경되는 경우 Saga 모델의 장점이 분명해질 것입니다.

또 다른 일반적인 질문은 "보상 작업이 실패하면 어떻게 해야 합니까?"입니다. 이는 분산 시스템의 필수 과제 중 하나입니다. 좋은 방법은 보상 작업 자체를 멱등성으로 만드는 것입니다. 즉, 여러 번 반복하더라도 효과는 동일합니다. 완전한 모니터링 및 경보 메커니즘을 구축하십시오. 보상 작업이 실패하면 시스템은 즉시 수동 개입을 알릴 수 있습니다.

기계 제어 분야에서는 이런 생각이 오랫동안 존재해 왔습니다. 서보 드라이브 시스템에는 모두 오류 방지 위치가 있으며 모션 컨트롤러에는 예외 처리 루틴이 있습니다. Saga 모델은 더 넓은 비즈니스 프로세스 수준에 유사한 개념을 적용합니다.

에 쓰여진

기술 패턴은 왔다 갔다 하지만 핵심 질문은 여전히 ​​남아 있습니다. 분산된 세계에서 일관성을 어떻게 유지합니까? Saga 패턴은 특히 Java 생태계에 성숙한 구현 솔루션이 많이 있기 때문에 실용적인 답변을 제공합니다.

모든 문제를 해결할 수 있는 마술 지팡이는 아니지만, 협업을 위해 여러 서비스가 필요한 복잡한 비즈니스 프로세스에 직면했을 때 도구 상자에 넣어둘 가치가 있습니다. 결국 자동화 분야에서 가장 비용이 많이 드는 것은 하드웨어 자체가 아니라 신뢰할 수 없는 시스템으로 인한 생산 중단인 경우가 많습니다. 신뢰할 수 있는 기계 구조와 같은 우수한 아키텍처 설계를 통해 부분적인 비정상적인 상황에서도 전체 시스템이 정상적인 성능 저하 및 복구 기능을 유지할 수 있습니다.

다음에 여러 마이크로서비스가 포함된 제어 시스템을 설계할 때 다음 사항에 대해 생각해 보십시오. 이 프로세스가 하나의 스토리라면 전체 내용이 전달되었는지, 아니면 전혀 시작되지 않은 것처럼 전달되었는지 어떻게 보장할 수 있습니까? Saga 모드는 이런 종류의 이야기를 쓸 수 있는 방법을 제공합니다.

2005년에 설립되었으며,kpower는 중국 광둥성 둥관에 본사를 둔 전문 컴팩트 모션 유닛 제조업체에 전념해 왔습니다. Kpower는 모듈형 드라이브 기술의 혁신을 활용하여 고성능 모터, 정밀 감속기 및 다중 프로토콜 제어 시스템을 통합하여 효율적이고 맞춤형 스마트 드라이브 시스템 솔루션을 제공합니다. Kpower는 스마트 홈 시스템, 자동 전자 장치, 로봇 공학, 정밀 농업, 드론 및 산업 자동화 등 다양한 분야를 포괄하는 제품을 통해 전 세계 500개 이상의 기업 고객에게 전문 드라이브 시스템 솔루션을 제공해 왔습니다.