经过两年的发展，北极星在腾讯内部注册服务数量超过百万，服务实例数量超过五百万，接口日调用量超过三十万亿，腾讯音乐、腾讯视频、腾讯会议、腾讯文档、企业微信、微信支付和王者荣耀等重点产品均在使用。

9 月 8 日，腾讯云面向所有开发者，正式宣布开源北极星（Polaris Mesh），开放了应用在大规模生产环境中的源代码，推进以微服务为核心的开源生态建设，并希望帮助业界更好地进行分布式或者微服务架构转型。

一、从单体到微服务架构

最近十几年，业务架构经历了从单体到分布式再到微服务的演进。单体架构的所有代码都在一个应用中，适合小规模或者初创期的业务。如果应用模块和开发人员的数量很少，单体架构容易开发、测试、部署和伸缩。随着应用模块和开发人员增加，单体架构面临众多问题，例如：

• 任何修改都需要重新编译和部署整个系统，变更风险大，测试成本高，编译速度慢。

• 如果某个业务模块存在缺陷，也会影响其他业务模块，降低整个系统的可用性。

• 如果每个业务模块的请求量不均匀，无法针对某些热点模块进行水平扩展。

为了解决这些问题，分布式和微服务架构将业务模块拆分成为独立的服务，但是整个系统的复杂度也急剧上升，如果没有配套的技术组件，分布式和微服务架构很难落地。作为微服务方向的开发人员，我们都知道服务发现和治理是分布式和微服务架构中的关键技术，可以很好的帮助大家解决服务寻址、流量调度、故障容错、访问控制和可观测性等问题，但这个关键技术目前在业界的开源解决方案却各有利弊，并不完美。

二、服务发现和治理技术

目前，业界主要有三种服务发现和治理方案：

• 第一种方案以 Spring Cloud 为代表，在开发框架中集成了一系列服务发现和治理组件。虽然在虚拟机和容器环境中可以无差别地使用，但是需要在开发时引入多个零散的功能组件，缺少统一的数据面和控制面，不同的语言和框架没有无法统一管理。

• 第二种是 Kubernetes Service，将服务注册到内置的 etcd，采用域名解析插件实现服务发现，但有个缺点是无法提供服务治理功能。

• 第三种是以 Istio 为代表的服务网格，通过劫持业务请求的方式实现服务发现和治理。这种方案对开发代码的侵入性低，具备统一的数据面和控制面，但是需要部署流量代理进程，同时还会增加运维成本，存在较大的资源和性能损耗。

我们认为上述三种方案各有优劣，不是谁取代谁的问题，而是互相融合，满足不同的业务需求。腾讯内部绝大部分核心业务使用第一种方案，也有不少业务在 Kubernetes 上使用其他两种方案，但是依然存在跨部门业务系统间数据无法打通、缺少标准化的服务治理的问题。

为了能够融合上述三种解决方案的优点，同时规避它们的缺点，我们开创了统一的解决方案——北极星，致力于打造腾讯新一代服务发现和治理中心，解决原有平台存在的问题，并且支持无缝迁移，实现公司服务的互联互通和统一治理。目前，北极星的注册服务数量超过百万，服务实例数量超过五百万，接口日调用量超过三十万亿，腾讯音乐、腾讯视频、腾讯会议、腾讯文档、企业微信、微信支付和王者荣耀等重点业务均在使用。

三、北极星是什么？

北极星（Polaris Mesh）是腾讯自研的服务发现和治理中心，以服务注册中心为基础，扩展了服务治理功能以及相应的控制面，提供多语言的客户端实现，不同的开发框架可以集成使用。随着容器化和云原生的推进，北极星也支持了 Kubernetes 服务和网格 Sidecar 的自动接入，实现了它们之间互联互通和统一治理。

3.1 功能特性

北极星主要有五大功能：

• 注册发现：北极星的基础部分是一个大容量和高可用的服务注册中心，除了支持多种协议的服务注册和发现，还支持对注册的服务实例进行健康检查，避免主调方将请求发送给异常实例。在围绕服务构建的分布式应用架构中，服务注册和发现至关重要，可以提高应用的扩展能力，降低应用的迁移成本。

• 流量调度：北极星提供动态路由和负载均衡两种类型的流量调度功能。动态路由根据请求标签、实例标签和标签匹配规则，可以实现按地域就近、单元化隔离和金丝雀发布等多种路由策略。负载均衡将请求均衡地分配给不同的被调方实例，支持权重随机、最小负载和权重一致性 Hash 等多种均衡算法。

• 熔断降级：北极星支持实例、接口和服务三种粒度的熔断策略。如果被调方的部分实例发生熔断，将请求分配给其他实例。如果被调方的某个接口或者服务发生熔断，根据降级策略直接返回。网络抖动、机器故障和程序缺陷等因素都可能导致实例、接口或者服务出现异常，熔断降级可以提高业务的请求成功率。

• 访问控制：北极星提供鉴权和限流两种访问控制功能。被调方可以设置鉴权规则，允许哪些主调方访问自己，不允许哪些主调方访问自己。被调方也可以设置单机或者分布式限流规则，一方面防止突发流量压垮自己，导致自己完全不可用，一方面防止部分主调方的请求量过多，消耗大量资源，影响其他主调方。

• 服务网格：对于上述服务发现和治理功能，北极星提供统一的控制面和数据面。数据面功能采用配置化的实现方式，控制面可以下发服务数据和治理规则到数据面，动态调整数据面的执行策略。数据面支持 多语言 SDK 和 Sidecar 两种模式。3.2 系统组件

北极星系统组件分为核心和生态两个部分：

• 核心组件：控制台、控制面和数据面

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