什么是Docker以及如何使用Docker部署Go Web应用和Docker Compose模式

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Docker介绍

物理机

在讲docker之前，先介绍一下物理机，发展到虚拟化时代的过程

物理机时代是计算机科学和信息技术的早期阶段，也是计算机系统的基础。在这个时代，计算机应用程序和操作系统都运行在物理硬件上，没有虚拟化或抽象层。每个计算任务都需要运行在单独的物理机上，资源分配和管理比较困难，也容易导致资源浪费。

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虚拟机

为了克服物理机资源的浪费和管理难题，服务器虚拟化技术开始兴起。VMware 公司在2001年推出了第一个商用虚拟化产品，允许在单个物理机上运行多个虚拟机（VM）。每个虚拟机是一个独立的虚拟操作系统实例，它们共享物理机的资源。这种虚拟化技术极大地提高了资源利用率，并简化了管理。

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我们现在在Windows操作系统上安装Linux操作系统都是通过 VMware Workstation 上通过虚拟机的镜像文件来安装虚拟机，这些虚拟机共用我们宿主机的硬件资源，我们就可以在一个宿主机上开启多个虚拟机部署多个app

但是虚拟化也是有局限性的，每一个虚拟机都是一个完整的操作系统，要分配系统资源，虚拟机多道一定程度时，操作系统本身资源也就消耗殆尽,或者说必须扩容。

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容器化

为了解决应用部署时减少对硬件资源的浪费，容器化技术如Docker和Kubernetes兴起，它们提供了更轻量级的虚拟化方式，将应用程序和其依赖项打包成容器，以便在任何支持容器的环境中运行。容器与虚拟机相比更轻量级，它们共享主机操作系统的内核，只包含应用程序及其依赖项，因此更加节省资源。

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Docker是实现容器化的一种方式，我们只需要使用相应的镜像文件，也就是将业务代码运行的环境，整体打包为单个的文件，就可以开启一个容器。下图是docker镜像分层结构

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1. 基础层（Base Layer） - Kernel：

   • 基础层是 Docker 镜像的最底层，通常包含操作系统的内核（Kernel）。内核是操作系统的核心部分，负责管理硬件资源、进程管理和系统调用等底层功能。基础层一般就是我们的宿主机的内核，因此我们下载的docker镜像并不包括操作系统内核，因此文件比虚拟机镜像文件小，因为它只包括发行版，依赖和应用程序。

2. 中间层（Intermediate Layers） - Debian 操作系统：

   • 在基础层之上，可以有一个或多个中间层，代表了对基础层进行的修改和添加。对于 Debian 操作系统来说，这些中间层包含了 Debian 的用户空间组件，如文件系统、系统库、工具等。这些中间层可能包括 Debian 的软件包和配置，用于构建一个完整的 Debian 环境。它就是发行版，我们基于宿主机的Linux内核，就可以通过docker安装不同的发行版(ubuntu,centos...)来使用不同的Linux操作系统。

3. 顶层（Top Layer） - Emacs 应用程序：

   • 顶层是最终的镜像层，包含了您想要在容器中运行的 Emacs 应用程序。这个层包括了 Emacs 的二进制文件、配置文件、插件和用户数据。这是容器的实际文件系统，容器可以在其中修改并运行 Emacs。只有这一层是可以被修改的。

这样，整个 Docker 镜像分层结构就形成了。基础层提供了底层的操作系统内核，中间层添加了操作系统的用户空间组件（Debian），顶层包含了应用程序（Emacs）。每个层都是只读的，只有顶层是可写的，允许容器在其中运行和修改应用程序。

部署web应用

在本地开发了应用程序，它很可能有很多的依赖环境或包，甚至对依赖的具体版本都有严格的要求，当开发过程完成后，我们希望将应用程序部署到web服务器。这个时候必须确保所有依赖项都安装正确并且版本也完全相同，否则应用程序可能会崩溃并无法运行。如果想在另一个web服务器上也部署该应用程序，必须从头开始重复这个过程。这种场景就是Docker发挥作用的地方。

对于运行我们应用程序的主机，不管是笔记本电脑还是web服务器，我们唯一需要做的就是运行一个docker容器平台。从此以后，就不需要担心使用的是MacOS，Ubuntu还是其他。只需定义一次应用，即可随时随地运行。

我们要用docker部署web应用，就是要自己实现每一层的定制，然后构建成一个镜像文件，通过这个我们自己构建的镜像文件，就可以把我们的web应用部署到容器中。而定制每一层，就是通过写Dockerfile文件来实现。

Dockerfile

Dockerfile 是用于定义 Docker 镜像构建过程的文本文件。它包含了一系列命令，用于描述如何构建镜像。以下是 Dockerfile 中常用的一些命令：

1. FROM：指定基础镜像。它是 Dockerfile 的第一个命令，用于指定构建新镜像的起点。例如：

   FROM ubuntu:20.04

2. MAINTAINER：指定镜像的维护者信息。虽然不是必需的，但可以提供有关镜像的相关信息。

3. RUN：在容器内执行命令。它可以用于在构建过程中运行各种命令，例如安装软件包、配置环境等。例如：

   RUN apt-get update && apt-get install -y nginx

4. COPY 和 ADD ：用于将文件从主机复制到容器内。COPY 用于简单地复制文件，而 ADD 具有一些额外的功能，如自动解压缩归档文件。例如：

   COPY ./app /app

5. WORKDIR：设置容器内的工作目录。这可以用于指定容器中命令的执行路径。例如：

   WORKDIR /app

6. EXPOSE：声明容器监听的端口。它不会实际打开端口，但可以在运行容器时提供端口映射。例如：

   EXPOSE 80

7. CMD 和 ENTRYPOINT ：定义容器启动时执行的命令。CMD 定义了容器的默认命令，可以在运行容器时被覆盖。ENTRYPOINT 也定义了容器的启动命令，但不会被覆盖，除非在运行容器时使用 --entrypoint 参数。例如：

   CMD ["nginx", "-g", "daemon off;"]

8. ENV：设置环境变量。可以用于在容器内定义环境变量，以便应用程序在运行时使用。例如：

   ENV APP_VERSION=1.0

这些是 Dockerfile 中的一些常用命令。Dockerfile 还支持其他命令和更高级的功能，可以根据具体需求进行使用。通过组合这些命令，您可以定义 Docker 镜像的构建过程，使其能够在不同的环境中正确运行您的应用程序。

简单代码demo

通过一个简单的web服务看一下它是怎么通过docker部署的

package main

import (
	"fmt"
	"net/http"
)

func main() {
	http.HandleFunc("/", hello)
	server := &http.Server{
		Addr: ":8888",
	}
  fmt.Println("server startup...")
	if err := server.ListenAndServe(); err != nil {
		fmt.Printf("server startup failed, err:%v\n", err)
	}
}

func hello(w http.ResponseWriter, _ *http.Request) {
	w.Write([]byte("hello world"))
}

编写Dockerfile

在demo的同目录下，新建一个Dockerfile，并加入以下内容

# 基础镜像golang:alpine,这个镜像运行的是alpine Linux发行版，该发行版的大小很小并且内置了Go
FROM golang:alpine

# 为我们的镜像设置必要的环境变量
ENV GO111MODULE=on \
    GOPROXY=https://goproxy.cn,direct \
    CGO_ENABLED=0 \
    GOOS=linux \
    GOARCH=amd64

# 移动到工作目录：/build
WORKDIR /build

# 将代码复制到容器中
COPY . .

# 将我们的代码编译成二进制可执行文件app
RUN go build -o app .

# 移动到用于存放生成的二进制文件的 /dist 目录
WORKDIR /dist

# 将二进制文件从 /build 目录复制到这里
RUN cp /build/app .

# 声明服务端口
EXPOSE 8888

# 启动容器时运行的命令
CMD ["/dist/app"]

构建镜像

在项目目录下，执行下面的命令创建镜像，并指定镜像名称为xx_goweb_app：

docker build . -t xx_goweb_app

等待构建过程结束，输出如下提示：

...
Successfully built 90d9283286b7
Successfully tagged xx_goweb_app:latest

现在我们已经准备好了镜像，但是目前它什么也没做。我们接下来要做的是运行我们的镜像，以便它能够处理我们的请求。运行中的镜像称为容器。

执行下面的命令来运行镜像：

docker run -p 8888:8888 xx_goweb_app

标志位-p用来定义端口绑定。由于容器中的应用程序在端口8888上运行，我们将其绑定到主机端口也是8888。如果要绑定到另一个端口，则可以使用-p $HOST_PORT:8888。例如-p 5000:8888。

现在就可以测试下我们的web程序是否工作正常，打开浏览器输入http://127.0.0.1:8888就能看到我们事先定义的响应内容如下：

hello world

Docker Compose模式

Docker Compose 是一个用于定义和运行多容器 Docker 应用程序的工具。它允许您使用一个单独的文件（称为 docker-compose.yml）来配置和启动多个 Docker 容器，这些容器可以协同工作以构建完整的应用程序。我在windows安装了Docker Desktop，Docker Compose 已经预安装在Docker Desktop中，所以不需要额外安装，除此情况需要安装Docker Compose，方法自行google

类似我们写一个商品微服务，它不仅有web服务，还需要使用到mysql和consul注册中心，这个时候我们就需要用到两个容器来协同工作部署这个微服务，通过 Docker Compose 部署包含微服务和 mysql的应用程序是一种常见的做法。

首先在项目目录下写好dockerfile文件并构建打包成镜像，并且把consul和mysql镜像也下载好

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然后编写docker-compose.yaml文件

version: '3'
services:
  go-service:
#    build:
#      context: .
#      dockerfile: Dockerfile
    image: goods_service2
#    ports:
#      - 8382:8382
    volumes:
      - ./conf:/conf
    restart: always
    depends_on:
      - mysql
      - consul 
    networks:
      - my-network   

  mysql:
    image: mysql:latest
    restart: always
    environment:
      - MYSQL_ROOT_PASSWORD=123456
      - MYSQL_DATABASE=goods_service
      - MYSQL_USER=fengmi
      - MYSQL_PASSWORD=123456
    networks:
      - my-network

  consul:
    image: consul:1.10.3
    restart: always
    ports:
      - 8500:8500
    networks:
      - my-network
networks:
  my-network:

这里我们用文件映射./conf:/conf ，这样就可以在宿主机的配置文件修改容器内的配置文件，mysql下的environment可以乱填，不需要你去mysql容器中创建数据库用户名密码啥的，他自己帮你完成好了。并且配置一个network，这样可以让三个容器共享一个网络。

终端运行

docker-compose up -d

这样容器就部署成功了

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