PolarisMesh系列文章——概念系列（一）

北极星是什么？

项目地址：https://github.com/polarismesh/polaris

北极星是腾讯开源的服务发现和治理中心，致力于解决分布式或者微服务架构中的服务可见、故障容错、流量控制和安全问题。虽然，业界已经有些组件可以解决其中一部分问题，但是缺少一个标准的、多语言的、框架无关的实现。

腾讯具有海量的分布式服务，加上业务线和技术栈的多样性，沉淀了大大小小数十个相关组件。从 2019 年开始，我们通过北极星对这些组件进行抽象和整合，打造公司统一的服务发现和治理方案，帮助业务提升研发效率和运营质量。

目前，北极星在腾讯内部的服务注册数量超过百万，日接口调用量超过十万亿，通用性和稳定性都得到了大规模的验证。因此，我们将其贡献到开源社区，希望对其他企业有所帮助，也希望吸引更多开发者参与共建。下面从三个方面介绍北极星。

北极星诞生的背景

让我们回顾一下应用架构发现的历程：

单体架构：

单体架构的所有代码都在一个应用中，单体架构具备系统复杂度低，部署简单，易运维等优点，适合小规模或者初创期的业务。但随着应用模块和开发人员增加，单体应用面临众多问题，例如：

• 变更成本高：任何修改需要重新部署整个系统；
• 扩展性差：无法针对某些热点模块进行水平扩展；
• 故障扩散：某个模块出现故障也会影响其他模块；

微服务架构

对单体架构中的每一层进行细粒度的拆分，可以拆分成功整体更松散，模块更内聚的微服务架构。

微服务架构具备职责单一、平台无关的通信、独立性、进程隔离的特点。

微服务架构具备以下优点：

• 服务作为组件，可独立部署，独立变更，独立扩缩容。
• 团队管理变简单，可围绕业务来划分团队。
• 技术选择可多样性
• 业务进程及数据独立，故障不会相互影响。

微服务架构的实施中的核心问题

北极星主要解决的是“服务发现及治理”的问题。

北极星解决哪些问题

在分布式架构及微服务架构实施过程中，业务可能面临以下四类问题。北极星以服务为中心，提供一站式解决方案。
问题类型问题示例解决方案服务可见主调方如何知道被调方的服务地址注册发现配置可见如何实现服务配置的版本管理、动态下发、按需变更。配置管理故障容错当被调方的部分实例异常时，如何屏蔽异常实例，屏蔽之后如何恢复熔断降级当某些主调方的请求量过多时，如何限制这些主调方的请求，避免影响其他主调方的请求访问限流流量控制被调方包含多个实例，主调方如何确定请求发送到哪个实例，如何保证请求均衡负载均衡如何实现按地域就近、单元化隔离、金丝雀发布等各种请求调度策略动态路由外网到内网的调用链路如何进行加密，消息防窃听链路加密服务资源如何按用户及角色进行授权服务鉴权

北极星具备哪些功能

北极星主要提供以下核心功能，各部分功能都是基于插件化设计，可单独使用，从功能大类来看，分为注册中心、配置中心以及服务网格三类功能：

注册中心

• 服务注册发现及服务健康检查以服务为中心的分布式应用架构，通过服务和注册发现的方式维护不断变化的请求地址，提高应用的扩展能力，降低应用的迁移成本。北极星提供对注册上来的服务实例进行健康检查，阻止主调方对不健康的服务实例发送请求，同时也提供了保护能力，实例剔除超过一定数量则停止剔除，防止因不健康实例过多导致雪崩效应。

配置中心

• 动态配置 提供配置管理的功能，支持应用配置、公共配置的订阅发布、版本管理、变更通知，实现应用配置动态生效。

服务网格

• 路由和负载均衡根据请求标签、实例标签和标签匹配规则，对线上流量进行动态调度，可以应用于按地域就近、单元化隔离和金丝雀发布等多种场景。
• 熔断降级和限流提供熔断功能，根据实时采集的错误率等指标，及时熔断异常的服务、接口、实例或者实例分组，降低请求失败率。 当负载已经超过了系统的最大处理能力时，北极星提供服务限流功能，可针对不同的请求来源和系统资源进行访问限流，避免服务被压垮。
• 可观测性提供服务治理可视化监控视图，支持请求量、请求延时和请求成功率的指标查询，支持服务调用关系和多维度的流量曲线查询，实现服务治理功能和流量观测一体化。
• Proxyless与Proxy接入提供多语言SDK、以及无侵入的JavaAgent，适配用户高性能低长尾时延以Porxyless模式的接入场景；同时提供独立的Sidecar，支持用户的低侵入性、基于流量接管的Proxy模式接入场景。

对比其他产品

虽然业界没有组件的形态和北极星完全相同，但是一些组件的功能和北极星有所重叠，下面介绍北极星和这些组件的区别。

Eureka

从定位上来说，Eureka是服务注册中心，只提供服务发现、服务注册和健康检查功能。北极星是服务发现和治理中心，除服务发现、服务注册和健康检查之外，还提供流量控制、故障容错和安全能力。

从架构上来说，Eureka集群采用异步复制的方式同步数据，每个Server将收到的写请求异步复制给集群内的其他Server。当Client越来越多时，需要扩容Server。但是，增加Server也会增加Server之间的复制请求，导致扩容效果不明显。北极星服务端计算存储分离，计算层节点可以随着客户端节点的增加平行扩展，轻松支持百万级节点接入。

Istio

Istio通过流量劫持的方式实现服务发现和治理，这种方式有些问题。首先，增加了资源消耗和请求延时，特别是CPU消耗，请求量大的业务难以接受。第二，每个企业使用的RPC协议各不相同，目前Istio主要支持HTTP和gRPC，难以快速支持其他RPC协议。第三，流量劫持直接影响业务的每个请求，稳定性和运维工作要求极高。最后，和主流微服务框架无法共存，业务改造的成本大、风险高。

北极星不仅提供无侵入Sidecar，还提供高性能SDK，实现语义相同的服务发现和治理功能，用户可以根据业务场景自行选择。对于请求量大和资源消耗敏感用户，可以在业务应用或者开发框架中集成北极星SDK，快速补齐服务发现和治理功能。