Docker与Golang的巧妙结合

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Docker与Golang的巧妙结合

【编者的话】这是一个展示在使用Go语言时如何让Docker更有用的提示与技巧的简辑。例如，如何使用不同版本的Go工具链来编译Go代码，如何交叉编译到不同的平台（并且测试结果！），或者如何制作真正小的容器镜像。

下面的文章假定你已经安装了Docker。不必是最新版本（这篇文章不会使用Docker任何花哨的功能）。
没有go的Go

...意思是：“不用安装go就能使用Go”

如果你写Go代码，或者你对Go语言有一点点兴趣，你肯定要安装了Go编译器和Go工具链，所以你可能想知道：“重点是什么？”；但有些情况下，你想不安装Go就来编译Go。

机器上依旧有老版本Go 1.2（你不能或不想更新），不得不使用这个代码库，需要一个高版本的工具链。
想使用Go1.5的交叉编译功能（例如，确保能从一个Linux系统创建操作系统X的二进制文件）。
想拥有多版本的Go，但不想完全弄乱系统。
想100%确定项目和它所有的依赖，下载，建立和运行在一个纯净的系统上。

如果遇到上述情况，找Docker来解决！

在容器里编译一个程序

当你安装了Go，你可以执行go get -v github.com/user/repo来下载，创建和安装一个库。（-v只是信息显示，如果你喜欢工具链快速和静默地运行，可以将它移除！）

你也可以执行go get github.com/user/repo/...来下载，创建和安装那个repo（包括库和二进制文件）里面所有的东西。

我们可以在一个容器里面这样做！

试试这个：

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

这将拉取golang镜像（除非你已经有了，那它会马上启动），并且创建一个基于它的容器。在那个容器里，go会下载一个“hello world”的例子，创建它，安装它。但它会把它安装到这个容器里……我们现在怎么运行那个程序呢？

在容器里运行程序

一个办法是提交我们刚刚创建的容器，即，打包它到一个新的镜像：

docker commit $(docker ps -lq) awesomeness

注意：docker ps –lq输出最后一个执行的容器的ID（只有ID！）。如果你是机器的唯一用户，并且你从上一个命令开始没有创建另一个容器，那这个容器就是你刚刚创建的“hello world”的例子。

现在，可以用刚刚构建的镜像创建容器来运行程序：

docker run awesomeness hello

输出会是Hello, Go examples!。

闪光点

当用docker commit构建镜像时，可以用--change标识指定任意Dockerfile命令。例如，可以使用一个CMD或者ENTRYPOINT命令以便docker run awesomeness自动执行hello。

在一次性容器上运行

如果不想创建额外的镜像只想运行这个Go程序呢？

使用：

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

等等，那些花哨的东西是什么？

--rm 告诉Docker CLI一旦容器退出，就自动发起一个docker rm命令。那样，不会留下任何东西。
使用shell逻辑运算符&&把创建步骤（go get）和执行步骤（exec hello）联接在一起。如果不喜欢shell，&&意思是“与”。它允许第一部分go get...，并且如果（而且仅仅是如果！）那部分运行成功，它将执行第二部分（exec hello）。如果你想知道为什么这样：它像一个懒惰的and计算器，只有当左边的值是true才计算右边的。
传递命令到sh –c，因为如果是简单的做docker run golang "go get ... && hello"，Docker将试着执行名为go SPACE get SPACE etc的程序。并且那不会起作用。因此，我们启动一个shell，并让shell执行命令序列。
使用exec hello而不是hello：这将使用hello程序替代当前的进程（我们刚才启动的shell）。这确保hello在容器里是PID 1。而不是shell的是PID 1而hello作为一个子进程。这对这个微小的例子毫无用处，但是当运行更有用的程序，这将允许它们正确地接收外部信号，因为外部信号是发送给容器里的PID 1。你可能会想，什么信号啊？好的例子是docker stop，发送SIGTERM给容器的PID 1。

使用不同版本的Go

当使用golang镜像，Docker扩展为golang:latest,将（像你所猜的）映射到Docker Hub上的最新可用版本。

如果想用一个特定的Go版本，很容易：在镜像名字后面用那个版本做标签指定它。

例如，想用Go 1.5，修改上面的例子，用golang:1.5替换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镜像页面上看到所有可用的版本（和变量）。

在系统上安装

好了，如果想在系统上运行编译好的程序，而不是一个容器呢？我们将复制这个编译了的二进制文件到容器外面。注意，仅当容器架构和主机架构匹配的时候，才会起作用；换言之，如果在Linux上运行Docker。（我排除的可能是运行Windows容器的人！）

最容易在容器外获得二进制文件的方法是映射$GOPATH/bin目录到一个本地目录，在golang容器里，$GOPATH是/go.所以我们可以如下操作：

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

如果在Linux上，将看到Hello, Go examples!消息。但如果是，例如在Mac上，可能会看到：
-bash:

/tmp/test/hello: cannot execute binary file

我们又能做什么呢？

交叉编译

Go 1.5具备优秀的开箱即用交叉编译能力，所以如果你的容器操作系统和/或架构和你的系统不匹配，根本不是问题！

开启交叉编译，需要设置GOOS和/或GOARCH。

例如，假设在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/...

交叉编译的输出不是直接在$GOPATH/bin，而是在$GOPATH/bin/$GOOS_$GOARCH.。换言之，想运行程序，得执行/tmp/crosstest/darwin_amd64/hello.。

直接安装到$PATH

如果在Linux上，甚至可以直接安装到系统bin目录：

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

然而，在Mac上，尝试用/usr作为一个卷将不能挂载Mac的文件系统到容器。会挂载Moby VM（小Linux VM藏在工具栏Docker图标的后面）的/usr目录。（译注：目前Docker for Mac版本可以自定义设置挂载路径）

但可以使用/tmp或者在你的home目录下的什么其它目录，然后从这里复制。

创建依赖镜像

我们用这种技术产生的Go二进制文件是静态链接的。这意味着所有需要运行的代码包括所有依赖都被嵌入了。动态链接的程序与之相反，不包含一些基本的库（像“libc”）并且使用系统范围的复制，是在运行时确定的。

这意味着可以在容器里放弃Go编译好的程序，没有别的，并且它会运行。

我们试试！

scratch镜像

Docker生态系统有一个特殊的镜像：scratch.这是一个空镜像。它不需要被创建或者下载，因为定义的就是空的。

给新的Go依赖镜像创建一个新的空目录。

在这个新目录，创建下面的Dockerfile：

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

这意味着：从scratch开始（一个空镜像），增加hello文件到镜像的根目录，*定义hello程序为启动这个容器后默认运行的程序。

然后，产生hello二进制文件如下：

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

注意：不需要设置GOOS和GOARCH，正因为，想要一个运行在Docker容器里的二进制文件，不是在主机上。所以不用设置这些变量！

然后，创建镜像：

docker build -t hello .

测试它：

docker run hello

（将显示“Hello, Go examples!”）

最后但不重要，检查镜像的大小：
docker images hello

如果一切做得正确，这个镜像大约2M。相当好！
构建东西而不推送到Github

当然，如果不得不推送到GitHub，每次编译都会浪费很多时间。

想在一个代码段上工作并在容器中创建它时，可以在golang容器里挂载一个本地目录到/go。所以$GOPATH是持久调用：docker run -v $HOME/go:/go golang ....

但也可以挂载本地目录到特定的路径上，来“重载”一些包（那些在本地编辑的）。这是一个完整的例子：

# 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!"

网络包和CGo的特殊情况

进入真实的Go代码世界前，必须承认的是：在二进制文件上有一点点偏差。如果在使用CGo，或如果在使用net包，Go链接器将生成一个动态库。这种情况下，net包（里面确实有许多有用的Go程序！），罪魁祸首是DNS解析。大多数系统都有一个花哨的，模块化的名称解析系统（像名称服务切换），它依赖于插件，技术上，是动态库。默认地，Go将尝试使用它；这样，它将产生动态库。

我们怎么解决？

重用另一个版本的libc

一个解决方法是用一个基础镜像，有那些程序功能所必需的库。几乎任何“正规”基于GNU libc的Linux发行版都能做到。所以，例如，使用FROM debian或FROM fedora，替代FROM scratch。现在结果镜像会比原来大一些；但至少，大出来的这一点将和系统里其它镜像共享。

注意：这种情况不能使用Alpine，因为Alpine是使用musl库而不是GNU libc。

使用自己的libc

另一个解决方案是像做手术般地提取需要的文件，用COPY替换容器里的。结果容器会小。然而，这个提取过程困难又繁琐，太多更深的细节要处理。

如果想自己看，看看前面提到的ldd和名称服务切换插件。

用netgo生成静态二进制文件

我们也可以指示Go不用系统的libc，用本地DNS解析代替Go的netgo。

要使用它，只需在go get选项加入-tags netgo -installsuffix netgo。

-tags netgo指示工具链使用netgo。

-installsuffix netgo确保结果库（任何）被一个不同的，非默认的目录所替代。如果做多重go get（或go build）调用，这将避免

代码创建和用不用netgo之间的冲突。如果像目前我们讲到的这样，在容器里创建，是完全没有必要的。因为这个容器里面永远没有其他Go代码要编译。但它是个好主意，习惯它，或至少知道这个标识存在。

SSL证书的特殊情况

还有一件事，你会担心，你的代码必须验证SSL证书；例如，通过HTTPS联接外部API。这种情况，需要将根证书也放入容器里，因为Go不会捆绑它们到二进制文件里。
安装SSL证书

再次，有很多可用的选择，但最简单的是使用一个已经存在的发布里面的包。

Alpine是一个好的选择，因为它非常小。下面的Dockerfile将给你一个小的基础镜像，但捆绑了一个过期的跟证书：

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

来看看吧，结果镜像只有6MB！

注意：--no-cache选项告诉apk（Alpine包管理器）从Alpine的镜像发布上获取可用包的列表，不保存在磁盘上。你可能会看到Dockerfiles做这样的事apt-get update && apt-get install ... && rm -rf /var/cache/apt/*；这实现了（即在最终镜像中不保留包缓存）与一个单一标志相当的东西。

一个附加的回报：把你的应用程序放入基于Alpine镜像的容器，让你获得了一堆有用的工具。如果需要，现在你可以吧shell放入容器并在它运行时做点什么。

打包

我们看到Docker如何帮助我们在干净独立的环境里编译Go代码；如何使用不同版本的Go工具链；以及如何在不同的操作系统和平台之间交叉编译。

我们还看到Go如何帮我们给Docker创建小的，容器依赖镜像，并且描述了一些静态库和网络依赖相关的微妙联系（没别的意思）。

除了Go是真的适合Docker项目这个事实，我们希望展示给你的是，Go和Docker如何相互借鉴并且一起工作得很好！
致谢

这最初是在2016年GopherCon骇客日提出的。

我要感谢所有的校对材料、提出建议和意见让它更好的人，包括但不局限于：

Aaron Lehmann
Stephen Day
AJ Bowen

所有的错误和拼写错误都是我自己的；所有的好东西都是他们的！

感谢阅读，希望能帮助到大家，谢谢大家对本站的支持！