Tars是基于名字服務使用Tars協(xié)議的高性能RPC開發(fā)框架，同時配套一體化的服務治理平臺，幫助個人或者企業(yè)快速的以微服務的方式構建自己穩(wěn)定可靠的分布式應用。

Tars是將騰訊內(nèi)部使用的微服務架構TAF（Total Application Framework）多年的實踐成果總結而成的開源項目。Tars這個名字來自《星際穿越》電影中機器人Tars， 電影中Tars有著非常友好的交互方式，任何初次接觸它的人都可以輕松的和它進行交流，同時能在外太空、外星等復雜地形上，超預期的高效率的完成托付的所有任務。擁有著類似設計理念的Tars也是一個兼顧易用性、高性能、服務治理的框架，目的是讓開發(fā)更簡單，聚焦業(yè)務邏輯，讓運營更高效，一切盡在掌握。

目前該框架在騰訊內(nèi)部，有100多個業(yè)務、10多萬臺服務器上運行使用。

設計思想

Tars的設計思路是采用微服務的思想對服務進行治理，同時對整個系統(tǒng)的各個模塊進行抽象分層，將各個層次之間相互解耦或者松耦合，如下圖：

最底的協(xié)議層，設計思路是將業(yè)務網(wǎng)絡通信的協(xié)議進行統(tǒng)一，以IDL(接口定義語言)的方式，開發(fā)支持多平臺、可擴展、協(xié)議代碼自動生成的統(tǒng)一協(xié)議。在開發(fā)過程中，開發(fā)人員只需要關注通訊的協(xié)議字段的內(nèi)容，不需要關注其實現(xiàn)的細節(jié)，大大減輕了開發(fā)服務時需要考慮的協(xié)議是否能跨平臺使用、是否可能需要兼容、擴展等問題。

中間的公共庫、通訊框架、平臺層，設計思路是讓業(yè)務開發(fā)更加聚焦業(yè)務邏輯的本身。因此，從使用者的角度出發(fā)，封裝了大量日常開發(fā)過程中經(jīng)常使用的公共庫代碼和遠程過程調(diào)用，讓開發(fā)使用更簡單方便；從框架本身的角度出發(fā)，做到高穩(wěn)定性、高可用性、高性能，這樣才能讓業(yè)務服務運營更加放心；從分布式平臺的角度出發(fā)，解決服務運營過程中，遇到的容錯、負載均衡、容量管理、就近接入、灰度發(fā)布等問題，讓平臺更加強大。

最上面的運營層，設計思路是讓運維只需要關注日常的服務部署、發(fā)布、配置、監(jiān)控、調(diào)度管理等操作。

整體架構

架構拓撲

整體架構的拓撲圖主要分為2個部分：服務節(jié)點與公共框架節(jié)點。

服務節(jié)點

服務節(jié)點可以認為是服務所實際運行的一個具體的操作系統(tǒng)實例，可以是物理主機或者虛擬主機、云主機。隨著服務的種類擴展和規(guī)模擴大，服務節(jié)點可能成千上萬甚至數(shù)以十萬計。每臺服務節(jié)點上均有一個Node服務節(jié)點和N(N>=0)個業(yè)務服務節(jié)點，Node服務節(jié)點會對業(yè)務服務節(jié)點進行統(tǒng)一管理，提供啟停、發(fā)布、監(jiān)控等功能，同時接收業(yè)務服務節(jié)點上報過來的心跳。

公共框架節(jié)點

除了服務節(jié)點以外的服務，其他服務節(jié)點均歸為一類。

公共框架節(jié)點，數(shù)量不定，為了自身的容錯容災，一般也要求在在多個機房的多個服務器上進行部署，具體的節(jié)點數(shù)量，與服務節(jié)點的規(guī)模有關，比如，如果某些服務需要打較多的日志，就需要部署更多的日志服務節(jié)點。

框架節(jié)點細分

• Web管理系統(tǒng)：在Web上可以看到服務運行的各種實時數(shù)據(jù)情況，以及對服務進行發(fā)布、啟停、部署等操作；

• Registry（路由+管理服務）：提供服務節(jié)點的地址查詢、發(fā)布、啟停、管理等操作，以及對服務上報心跳的管理，通過它實現(xiàn)服務的注冊與發(fā)現(xiàn)；

• Patch（發(fā)布管理）：提供服務的發(fā)布功能；

• Config（配置中心）：提供服務配置文件的統(tǒng)一管理功能；

• Log（遠程日志）：提供服務打日志到遠程的功能；

• Stat（調(diào)用統(tǒng)計）：統(tǒng)計業(yè)務服務上報的各種調(diào)用信息，比如總流量、平均耗時、超時率等，以便對服務出現(xiàn)異常時進行告警；

• Property（業(yè)務屬性）：統(tǒng)計業(yè)務自定義上報的屬性信息，比如內(nèi)存使用大小、隊列大小、cache命中率等，以便對服務出現(xiàn)異常時進行告警；

• Notify（異常信息）：統(tǒng)計業(yè)務上報的各種異常信息，比如服務狀態(tài)變更信息、訪問db失敗信息等，以便對服務出現(xiàn)異常時進行告警；

原則上要求全部的節(jié)點之間網(wǎng)絡互通，至少每臺機器的node能夠與公共框架節(jié)點之間都是可以連通的。

特性

tars協(xié)議

tars協(xié)議采用接口描述語言（Interface description language，縮寫IDL）來實現(xiàn)，它是一種二進制、可擴展、代碼自動生成、支持多平臺的協(xié)議，使得在不同平臺上運行的對象和用不同語言編寫的程序可以用RPC遠程調(diào)用的方式相互通信交流， 主要應用在后臺服務之間的網(wǎng)絡傳輸協(xié)議，以及對象的序列化和反序列化等方面。

協(xié)議支持的類型分兩種，基本類型和復雜類型。

基本類型包括：void、bool、byte、short、int、long、float、double、string、unsigned byte、unsigned short、unsigned int；

復雜類型包括：enum、const、struct、vector、map，以及struct、vector、map的嵌套。

調(diào)用方式

通過IDL語言協(xié)議，可以定義服務提供的接口，并自動生成客戶端和服務端的相關通信代碼，服務端只需實現(xiàn)業(yè)務邏輯即可對外提供服務，客戶端通過自動生成的代碼即可調(diào)用服務，調(diào)用方式支持三種模式：

• 同步調(diào)用：客戶端發(fā)出調(diào)用請求后等待服務返回結果后再繼續(xù)邏輯；

• 異步調(diào)用：客戶端發(fā)出調(diào)用請求后繼續(xù)其他業(yè)務邏輯，服務端返回結果又由回調(diào)處理類處理結果；

• 單向調(diào)用：客戶端發(fā)出調(diào)用請求后就結束調(diào)用，服務端不返回調(diào)用結果。

負載均衡

框架通過名字服務來實現(xiàn)服務的注冊與發(fā)現(xiàn)，Client通過訪問名字服務獲取到被調(diào)服務的地址信息列表，Client再根據(jù)需要選擇合適的負載均衡方式來調(diào)用服務，

負載均衡支持輪詢、hash、權重等多種方式。

容錯保護

容錯保護通過兩種方式實現(xiàn)：名字服務排除和Client主動屏蔽。

名字服務排除的策略：

業(yè)務服務主動上報心跳給名字服務，使名字服務知道服務部署的節(jié)點存活情況，當服務的某節(jié)點故障時，名字服務不在返回故障節(jié)點的地址給Client，達到排除故障節(jié)點的目標。名字服務排除故障需要通過服務心跳和Client地址列表拉取兩個過程，故障排除時間在1分鐘左右

Client主動屏蔽：

為了更及時的屏蔽故障節(jié)點，Client根據(jù)調(diào)用被調(diào)服務的異常情況來判斷是否有故障來更快進行故障屏蔽。具體策略是，當client調(diào)用某個svr出現(xiàn)調(diào)用連續(xù)超時，或者調(diào)用的超時比率超過一定百分比，client會對此svr進行屏蔽，讓流量分發(fā)到正常的節(jié)點上去。對屏蔽的svr節(jié)點，每隔一定時間進行重連，如果正常，則進行正常的流量分發(fā)。

過載保護

為了防止業(yè)務因為訪問量突增或服務器故障造成系統(tǒng)整體的繁忙，進而導致全部服務的不可用，框架內(nèi)部做相應設計來應對。實現(xiàn)請求隊列，服務調(diào)用通過非阻塞方式實現(xiàn)異步系統(tǒng)，從而達到提升系統(tǒng)處理能力的目的。并且對隊列的長度進行監(jiān)控，當超過某個閥值，則拒絕新的請求。對請求設置超時時間，當請求包從隊列里讀取出來是判斷請求是否超時，如果超時則不做處理。

消息染色

框架提供了對某服務某接口的特定請求進行染色的能力，染色的消息可以透傳到后面需要訪問的所有服務上，對染色的請求，服務自動把日志上報到特定的染色日志服務器上，使用者只需在染色服務器上即可分析請求訪問的路徑，方便跟蹤定位問題。如下：

IDC分組

為了加快服務間的訪問速度，減少跨地區(qū)、跨機房調(diào)用帶來的網(wǎng)絡資源消耗，減少網(wǎng)絡故障帶來的影響，框架提供了跨地區(qū)、跨機房，就近接入的功能。

SET分組

為了方便對業(yè)務服務部署管理進行標準化和容量化，框架提供了Set部署能力，set之間沒有調(diào)用關系，互不干擾，故障隔離，提高運維效率和服務可用性。

數(shù)據(jù)監(jiān)控

為了更好反映和監(jiān)控小到服務進程、大到業(yè)務的運行質(zhì)量情況，框架支持以下數(shù)據(jù)上報的功能:

• 提供了服務模塊間調(diào)用信息統(tǒng)計上報的功能，方便用戶查看服務的流量、延時、超時、異常等情況；

• 提供了用戶自定義屬性數(shù)據(jù)上報的功能，方便用戶查看服務的某些維度或者指標，比如內(nèi)存使用情況、隊列大小、cache命中率等；

• 提供了服務狀態(tài)變更和異常信息上報的功能，方便用戶查看服務的何時發(fā)布過、重啟過、宕過以及遇到的異常致命錯誤等；

集中配置

對業(yè)務配置進行集中管理并且操作web化，使配置修改更容易，通知更及時，配置變更也更安全；對配置變更進行歷史記錄，讓配置可以輕松回退到前一版本。配置拉取服務化，服務只需調(diào)用配置服務的接口即可獲取到配置文件。

為了能靈活管理配置文件，配置文件分為幾個級別：應用配置、Set配置、服務配置和節(jié)點配置。

應用配置為最高一級的配置文件，它是多個服務配置提煉出來的公共配置，服務配置通過引用它來使用其配置內(nèi)容。

Set配置是具體一個Set分組下所有服務的公共配置，在應用配置的基礎上進行補充追加。

服務配置是具體一個服務下所有節(jié)點的公共配置，可以引用應用配置。

節(jié)點配置是一個應用節(jié)點的個性化配置，它和服務配置合并成為具體一個服務節(jié)點的配置。

項目地址

開源地址：https://gitee.com/TarsCloud/Tars

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