Docker與Golang的巧妙結(jié)合

【編者的話】這是一個展示在使用Go語言時如何讓Docker更有用的提示與技巧的簡輯。例如，如何使用不同版本的Go工具鏈來編譯Go代碼，如何交叉編譯到不同的平臺（并且測試結(jié)果?。?，或者如何制作真正小的容器鏡像。

下面的文章假定你已經(jīng)安裝了Docker。不必是最新版本（這篇文章不會使用Docker任何花哨的功能）。
沒有g(shù)o的Go

...意思是：“不用安裝go就能使用Go”

如果你寫Go代碼，或者你對Go語言有一點點興趣，你肯定要安裝了Go編譯器和Go工具鏈，所以你可能想知道：“重點是什么？”；但有些情況下，你想不安裝Go就來編譯Go。

1. 機器上依舊有老版本Go 1.2（你不能或不想更新），不得不使用這個代碼庫，需要一個高版本的工具鏈。
2. 想使用Go1.5的交叉編譯功能（例如，確保能從一個Linux系統(tǒng)創(chuàng)建操作系統(tǒng)X的二進制文件）。
3. 想擁有多版本的Go，但不想完全弄亂系統(tǒng)。
4. 想100%確定項目和它所有的依賴，下載，建立和運行在一個純凈的系統(tǒng)上。

如果遇到上述情況，找Docker來解決！

在容器里編譯一個程序

當你安裝了Go，你可以執(zhí)行g(shù)o get -v github.com/user/repo來下載，創(chuàng)建和安裝一個庫。（-v只是信息顯示，如果你喜歡工具鏈快速和靜默地運行，可以將它移除?。?/p>

你也可以執(zhí)行g(shù)o get github.com/user/repo/...來下載，創(chuàng)建和安裝那個repo（包括庫和二進制文件）里面所有的東西。

我們可以在一個容器里面這樣做！

試試這個：

docker run golang go get -v github.com/golang/example/hello/...

這將拉取golang鏡像（除非你已經(jīng)有了，那它會馬上啟動），并且創(chuàng)建一個基于它的容器。在那個容器里，go會下載一個“hello world”的例子，創(chuàng)建它，安裝它。但它會把它安裝到這個容器里……我們現(xiàn)在怎么運行那個程序呢？

在容器里運行程序

一個辦法是提交我們剛剛創(chuàng)建的容器，即，打包它到一個新的鏡像：

docker commit $(docker ps -lq) awesomeness

注意：docker ps –lq輸出最后一個執(zhí)行的容器的ID（只有ID?。Ｈ绻闶菣C器的唯一用戶，并且你從上一個命令開始沒有創(chuàng)建另一個容器，那這個容器就是你剛剛創(chuàng)建的“hello world”的例子。

現(xiàn)在，可以用剛剛構(gòu)建的鏡像創(chuàng)建容器來運行程序：

docker run awesomeness hello

輸出會是Hello, Go examples!。

閃光點

當用docker commit構(gòu)建鏡像時，可以用--change標識指定任意Dockerfile命令。例如，可以使用一個CMD或者ENTRYPOINT命令以便docker run awesomeness自動執(zhí)行hello。

在一次性容器上運行

如果不想創(chuàng)建額外的鏡像只想運行這個Go程序呢？

使用：

docker run --rm golang sh -c \
"go get github.com/golang/example/hello/... && exec hello"

等等，那些花哨的東西是什么？

1. --rm 告訴Docker CLI一旦容器退出，就自動發(fā)起一個docker rm命令。那樣，不會留下任何東西。
2. 使用shell邏輯運算符&&把創(chuàng)建步驟（go get）和執(zhí)行步驟（exec hello）聯(lián)接在一起。如果不喜歡shell，&&意思是“與”。它允許第一部分go get...，并且如果（而且僅僅是如果?。┠遣糠诌\行成功，它將執(zhí)行第二部分（exec hello）。如果你想知道為什么這樣：它像一個懶惰的and計算器，只有當左邊的值是true才計算右邊的。
3. 傳遞命令到sh –c，因為如果是簡單的做docker run golang "go get ... && hello"，Docker將試著執(zhí)行名為go SPACE get SPACE etc的程序。并且那不會起作用。因此，我們啟動一個shell，并讓shell執(zhí)行命令序列。
4. 使用exec hello而不是hello：這將使用hello程序替代當前的進程（我們剛才啟動的shell）。這確保hello在容器里是PID 1。而不是shell的是PID 1而hello作為一個子進程。這對這個微小的例子毫無用處，但是當運行更有用的程序，這將允許它們正確地接收外部信號，因為外部信號是發(fā)送給容器里的PID 1。你可能會想，什么信號??？好的例子是docker stop，發(fā)送SIGTERM給容器的PID 1。

使用不同版本的Go

當使用golang鏡像，Docker擴展為golang:latest,將（像你所猜的）映射到Docker Hub上的最新可用版本。

如果想用一個特定的Go版本，很容易：在鏡像名字后面用那個版本做標簽指定它。

例如，想用Go 1.5，修改上面的例子，用golang:1.5替換golang：

docker run --rm golang:1.5 sh -c \
"go get github.com/golang/example/hello/... && exec hello"

你能在Docker Hub的Golang鏡像頁面上看到所有可用的版本（和變量）。

在系統(tǒng)上安裝

好了，如果想在系統(tǒng)上運行編譯好的程序，而不是一個容器呢？我們將復(fù)制這個編譯了的二進制文件到容器外面。注意，僅當容器架構(gòu)和主機架構(gòu)匹配的時候，才會起作用；換言之，如果在Linux上運行Docker。（我排除的可能是運行Windows容器的人?。?/p>

最容易在容器外獲得二進制文件的方法是映射$GOPATH/bin目錄到一個本地目錄，在golang容器里，$GOPATH是/go.所以我們可以如下操作：

docker run -v /tmp/bin:/go/bin \
golang go get github.com/golang/example/hello/...
/tmp/bin/hello

如果在Linux上，將看到Hello, Go examples!消息。但如果是，例如在Mac上，可能會看到：
-bash:

/tmp/test/hello: cannot execute binary file

我們又能做什么呢？

交叉編譯

Go 1.5具備優(yōu)秀的開箱即用交叉編譯能力，所以如果你的容器操作系統(tǒng)和/或架構(gòu)和你的系統(tǒng)不匹配，根本不是問題！

開啟交叉編譯，需要設(shè)置GOOS和/或GOARCH。

例如，假設(shè)在64位的Mac上：

docker run -e GOOS=darwin -e GOARCH=amd64 -v /tmp/crosstest:/go/bin \
golang go get github.com/golang/example/hello/...

交叉編譯的輸出不是直接在$GOPATH/bin，而是在$GOPATH/bin/$GOOS_$GOARCH.。換言之，想運行程序，得執(zhí)行/tmp/crosstest/darwin_amd64/hello.。

直接安裝到$PATH

如果在Linux上，甚至可以直接安裝到系統(tǒng)bin目錄：

docker run -v /usr/local/bin:/go/bin \
golang get github.com/golang/example/hello/...

然而，在Mac上，嘗試用/usr作為一個卷將不能掛載Mac的文件系統(tǒng)到容器。會掛載Moby VM（小Linux VM藏在工具欄Docker圖標的后面）的/usr目錄。（譯注：目前Docker for Mac版本可以自定義設(shè)置掛載路徑）

但可以使用/tmp或者在你的home目錄下的什么其它目錄，然后從這里復(fù)制。

創(chuàng)建依賴鏡像

我們用這種技術(shù)產(chǎn)生的Go二進制文件是靜態(tài)鏈接的。這意味著所有需要運行的代碼包括所有依賴都被嵌入了。動態(tài)鏈接的程序與之相反，不包含一些基本的庫（像“l(fā)ibc”）并且使用系統(tǒng)范圍的復(fù)制，是在運行時確定的。

這意味著可以在容器里放棄Go編譯好的程序，沒有別的，并且它會運行。

我們試試！

scratch鏡像

Docker生態(tài)系統(tǒng)有一個特殊的鏡像：scratch.這是一個空鏡像。它不需要被創(chuàng)建或者下載，因為定義的就是空的。

給新的Go依賴鏡像創(chuàng)建一個新的空目錄。

在這個新目錄，創(chuàng)建下面的Dockerfile：

FROM scratch
COPY ./hello /hello
ENTRYPOINT ["/hello"]

這意味著：從scratch開始（一個空鏡像），增加hello文件到鏡像的根目錄，*定義hello程序為啟動這個容器后默認運行的程序。

然后，產(chǎn)生hello二進制文件如下：

docker run -v $(pwd):/go/bin --rm \
golang go get github.com/golang/example/hello/...

注意：不需要設(shè)置GOOS和GOARCH，正因為，想要一個運行在Docker容器里的二進制文件，不是在主機上。所以不用設(shè)置這些變量！

然后，創(chuàng)建鏡像：

docker build -t hello .

測試它：

docker run hello

（將顯示“Hello, Go examples!”）

最后但不重要，檢查鏡像的大小：
docker images hello

如果一切做得正確，這個鏡像大約2M。相當好！
構(gòu)建東西而不推送到Github

當然，如果不得不推送到GitHub，每次編譯都會浪費很多時間。

想在一個代碼段上工作并在容器中創(chuàng)建它時，可以在golang容器里掛載一個本地目錄到/go。所以$GOPATH是持久調(diào)用：docker run -v $HOME/go:/go golang ....

但也可以掛載本地目錄到特定的路徑上，來“重載”一些包（那些在本地編輯的）。這是一個完整的例子：

# Adapt the two following environment variables if you are not running on a Mac
export GOOS=darwin GOARCH=amd64
mkdir go-and-docker-is-love
cd go-and-docker-is-love
git clone git://github.com/golang/example
cat example/hello/hello.go
sed -i .bak s/olleH/eyB/ example/hello/hello.go
docker run --rm \
-v $(pwd)/example:/go/src/github.com/golang/example \
-v $(pwd):/go/bin/${GOOS}_${GOARCH} \
-e GOOS -e GOARCH \
golang go get github.com/golang/example/hello/...
./hello
# Should display "Bye, Go examples!" 

網(wǎng)絡(luò)包和CGo的特殊情況

進入真實的Go代碼世界前，必須承認的是：在二進制文件上有一點點偏差。如果在使用CGo，或如果在使用net包，Go鏈接器將生成一個動態(tài)庫。這種情況下，net包（里面確實有許多有用的Go程序?。锟準资荄NS解析。大多數(shù)系統(tǒng)都有一個花哨的，模塊化的名稱解析系統(tǒng)（像名稱服務(wù)切換），它依賴于插件，技術(shù)上，是動態(tài)庫。默認地，Go將嘗試使用它；這樣，它將產(chǎn)生動態(tài)庫。

我們怎么解決？

重用另一個版本的libc

一個解決方法是用一個基礎(chǔ)鏡像，有那些程序功能所必需的庫。幾乎任何“正規(guī)”基于GNU libc的Linux發(fā)行版都能做到。所以，例如，使用FROM debian或FROM fedora，替代FROM scratch?，F(xiàn)在結(jié)果鏡像會比原來大一些；但至少，大出來的這一點將和系統(tǒng)里其它鏡像共享。

注意：這種情況不能使用Alpine，因為Alpine是使用musl庫而不是GNU libc。

使用自己的libc

另一個解決方案是像做手術(shù)般地提取需要的文件，用COPY替換容器里的。結(jié)果容器會小。然而，這個提取過程困難又繁瑣，太多更深的細節(jié)要處理。

如果想自己看，看看前面提到的ldd和名稱服務(wù)切換插件。

用netgo生成靜態(tài)二進制文件

我們也可以指示Go不用系統(tǒng)的libc，用本地DNS解析代替Go的netgo。

要使用它，只需在go get選項加入-tags netgo -installsuffix netgo。

-tags netgo指示工具鏈使用netgo。

-installsuffix netgo確保結(jié)果庫（任何）被一個不同的，非默認的目錄所替代。如果做多重go get（或go build）調(diào)用，這將避免

代碼創(chuàng)建和用不用netgo之間的沖突。如果像目前我們講到的這樣，在容器里創(chuàng)建，是完全沒有必要的。因為這個容器里面永遠沒有其他Go代碼要編譯。但它是個好主意，習慣它，或至少知道這個標識存在。

SSL證書的特殊情況

還有一件事，你會擔心，你的代碼必須驗證SSL證書；例如，通過HTTPS聯(lián)接外部API。這種情況，需要將根證書也放入容器里，因為Go不會捆綁它們到二進制文件里。
安裝SSL證書

再次，有很多可用的選擇，但最簡單的是使用一個已經(jīng)存在的發(fā)布里面的包。

Alpine是一個好的選擇，因為它非常小。下面的Dockerfile將給你一個小的基礎(chǔ)鏡像，但捆綁了一個過期的跟證書：

FROM alpine:3.4
RUN apk add --no-cache ca-certificates apache2-utils

來看看吧，結(jié)果鏡像只有6MB！

注意：--no-cache選項告訴apk（Alpine包管理器）從Alpine的鏡像發(fā)布上獲取可用包的列表，不保存在磁盤上。你可能會看到Dockerfiles做這樣的事apt-get update && apt-get install ... && rm -rf /var/cache/apt/*；這實現(xiàn)了（即在最終鏡像中不保留包緩存）與一個單一標志相當?shù)臇|西。

一個附加的回報：把你的應(yīng)用程序放入基于Alpine鏡像的容器，讓你獲得了一堆有用的工具。如果需要，現(xiàn)在你可以吧shell放入容器并在它運行時做點什么。

打包

我們看到Docker如何幫助我們在干凈獨立的環(huán)境里編譯Go代碼；如何使用不同版本的Go工具鏈；以及如何在不同的操作系統(tǒng)和平臺之間交叉編譯。

我們還看到Go如何幫我們給Docker創(chuàng)建小的，容器依賴鏡像，并且描述了一些靜態(tài)庫和網(wǎng)絡(luò)依賴相關(guān)的微妙聯(lián)系（沒別的意思）。

除了Go是真的適合Docker項目這個事實，我們希望展示給你的是，Go和Docker如何相互借鑒并且一起工作得很好！
致謝

這最初是在2016年GopherCon駭客日提出的。

我要感謝所有的校對材料、提出建議和意見讓它更好的人，包括但不局限于：

Aaron Lehmann
Stephen Day
AJ Bowen

所有的錯誤和拼寫錯誤都是我自己的；所有的好東西都是他們的！

感謝閱讀，希望能幫助到大家，謝謝大家對本站的支持！