简介

北极星是腾讯开源的服务治理平台，致力于解决分布式和微服务架构中的服务管理、流量管理、配置管理、故障容错和可观测性问题，针对不同的技术栈和环境提供服务治理的标准方案和最佳实践。下面介绍北极星的应用场景、功能特性、系统组件和常见问题。

背景

应用架构经历了从单体到分布式服务或者微服务的演进，但是演进并不是替代，每种架构各有优劣。

单体架构

单体架构的全部代码都在一个应用里，适合小型业务系统的研发。如果应用的复杂度低，单体架构易于开发、测试、部署和伸缩。但是，随着功能模块和研发人员的增加，单体架构面临众多问题：

• 故障扩散：如果某些功能模块发生异常，可能影响其他的功能模块。

• 扩展性差：只能扩展整个应用，不能单独扩展某些热点功能，存在资源浪费。

• 迭代效率低：不同功能无法独立迭代，任何改动都影响整个应用，增加开发、测试和发布成本。

• 技术栈单一：全部功能只能采用相同的技术栈开发，引入新技术和升级新版本的难度太大。

微服务架构

对于中型以上规模的业务系统来说，更适合采用分布式服务架构，例如：微信支付这种超大型系统涉及上百个功能模块和上千名研发人员，采用单体架构简直是个灾难。因此，需要将不同的功能拆成分布式服务，每个服务由少量研发人员独立维护。

分布式服务可以解决单体架构的问题，但是用起来并不容易，需要配套的基础设施：

• 本地函数调用变成远程服务调用，需要高效的网络请求框架。

• 网络请求需要解决服务寻址、故障容错和各种应用场景中的流量调度问题。

• 应用数量大幅增加，需要 CICD 流水线和发布平台简化应用的测试和运维工作。

微服务和分布式服务没有本质的区别，微服务更强调服务的粒度要细。在落地过程中，服务的粒度其实没有绝对的标准，要从实际问题出发选择合理方案，不要盲目追求微服务。

北极星致力于打造一个支持多语言、多框架的服务治理平台，帮助用户解决分布式服务或者微服务架构中的服务管理、流量管理、配置管理、故障容错和可观测性问题。

北极星具备哪些功能

北极星具备服务管理、流量管理、故障容错、配置管理和可观测性五大功能：

• 服务管理：包含服务发现、服务注册、健康检查和元数据管理。

  • 服务发现：支持 HTTP、SDK 和 DNS 服务发现方式。
  • 服务注册：支持 HTTP、SDK、控制台操作和 K8s 服务注册方式。
  • 健康检查：支持服务实例上报心跳，通过心跳判断实例是否健康，及时剔除异常实例。
  • 元数据管理：支持在服务和实例上配置协议、版本和位置等标签，实现动态路由等功能。

• 流量管理：包含动态路由、负载均衡和访问限流。

  • 动态路由：支持自定义路由策略，将服务的部分请求路由到部分实例，用于灰度发布等应用场景。
  • 负载均衡：支持权重轮训、权重随机和权重一致性 Hash 等负载均衡算法。
  • 访问限流：支持本地和分布式两种模式，被限流的请求支持排队和自定义响应。

• 故障容错：包含服务熔断和节点熔断。

  • 服务熔断：对服务或者接口进行熔断，如果服务或者接口发生熔断，返回自定义响应。
  • 节点熔断：对服务实例进行熔断，不会将请求路由到熔断的服务实例，降低请求失败率。
  • 主动探测：服务和节点熔断除了被动探测，还支持主动探测，进一步降低请求失败率。

• 配置管理：包含配置变更、配置校验、版本管理和灰度发布等功能。

• 可观测性：提供业务流量、系统事件和操作记录等监控视图。

北极星的功能需要控制面和数据面配合实现：

• 控制面：负责服务和配置数据的管理和下发，负责流量管理和熔断降级策略的管理和下发。

• 数据面：负责全部服务发现和治理功能的客户端实现，采用插件化设计，支持按需加载和使用。

数据面功能分为三个部分：

• 服务作为被调：当一个服务被其他服务调用时，可以使用服务注册、上报心跳、访问限流和访问鉴权功能。

• 服务作为主调：当一个服务调用其他服务时，可以使用服务发现、动态路由、负载均衡和熔断降级功能。

• 公共部分：支持拉取配置数据和上报监控数据。

北极星包含哪些组件

北极星的系统组件分为控制台、控制面和数据面三个部分：

• 控制台：提供简单易用的管理页面，支持用户和权限管理。

• 控制面：包含核心组件 Polaris 和可选的功能组件，核心组件可以满足绝大部分业务需求，可选的功能组件按需部署。

• 数据面：提供多语言 SDK、开发框架、Java Agent 和网格代理四种形态的实现，满足不同的业务场景和开发模式，支持异构服务的互联互通和统一治理。

控制面组件：

• Polaris：支持各种形态的数据面接入，支持服务和配置数据的管理和下发，支持流量管理和熔断降级策略的管理和下发，可以覆盖服务注册中心、服务网格控制面和配置中心的功能。

• Polaris Controller：可选的功能组件，支持 K8s 服务同步和网格代理注入。K8s 服务同步将 K8s 服务按需同步到北极星，用户不需要在应用程序里显式地注册服务。网格代理注入按需在应用程序 Pod 里注入北极星 Sidecar，以流量代理的方式实现服务发现和治理功能。

数据面组件：

• SDK：北极星提供轻量级的多语言 SDK，使用方法和绝大部分客户端软件类似，用户在应用程序里引入北极星 SDK。这种数据面形态以无流量代理的方式实现服务发现和治理功能，没有额外的性能和资源损耗，不会增加现网运维和问题定位的成本。

• 开发框架：北极星 SDK 可以被集成到开发框架内部，如果用户使用开发框架，不需要显式地引入北极星 SDK。对于 Spring Cloud、Dubbo 和 gRPC 等开发框架，北极星提供可以无缝集成的依赖包。另外，go-micro、go-kratos、go-zero、GoFrame 和 CloudWeGo 等开发框架社区也提供北极星插件。

• Java Agent：对于 Spring Cloud 和 Dubbo 等 Java 开发框架，北极星支持 Java 生态常用的 Agent 接入模式。用户只需要在应用程序的启动命令中引入 Polaris Java Agent，即可将北极星的服务发现和治理功能引入应用程序，不需要改动任何代码和配置文件。

• 网格代理：北极星网格代理在应用程序 Pod 里注入 Polaris Sidecar 和 Proxy，前者通过劫持 DNS 解析将请求转到后者，后者通过流量代理实现服务发现和治理功能。这种数据面形态适合性能和资源损耗不敏感的业务，要求业务具备网格代理的运维能力。

常见问题

腾讯业务都在使用北极星吗？

北极星是腾讯内部协同共建的新一代服务发现和治理平台，已整合和替代 L5 等名字服务和负载均衡系统。截止2021年底，超过90%的业务部门使用北极星，接入节点数量超过千万。

北极星开源版和内部版相同吗？

开源版和内部版的主体功能和代码相同，但是部署架构不同。开源版提供单机和集群两种部署架构，集群架构支持百万级的节点接入。内部版通过插件的方式实现了更为复杂的部署架构，支持千万级的节点接入。

北极星和 TARS 是什么关系？

北极星和 TARS 都是腾讯在微服务领域的重点开源项目。曾经，腾讯内部存在多套服务开发框架、注册中心和治理组件，使用不同开发框架的服务难以互相调用和统一管理。为了解决这个问题，腾讯内部协同共建了北极星，整合了服务注册中心和治理组件，TARS 内部版的开发框架部分已接入北极星。北极星和 TARS 开源社区也会尝试更多合作。

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