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理解Golang包导入

Golang使用包(package)这种语法元素来组织源码,所有语法可见性均定义在package这个级别,与Java 、python等语言相比,这算不上什么创新,但与C传统的include相比,则是显得“先进”了许多。

Golang中包的定义和使用看起来十分简单:

通过package关键字定义包:
  
    package xxx

使用import关键字,导入要使用的标准库包或第三方依赖包。

   import "a/b/c"
   import "fmt"

   c.Func1()
   fmt.Println("Hello, World")

很多Golang初学者看到上面代码,都会想当然的将import后面的"c"、"fmt"当成包名,将其与c.Func1()和 fmt.Println()中的c和fmt认作为同一个语法元素:包名。但在深入Golang后,很多人便会发现事实上并非如此。比如在使用实时分布式消 息平台nsq提供的go client api时:

我们导入的路径如下:

   import “github.com/bitly/go-nsq”

但在使用其提供的export functions时,却用nsq做前缀包名:

   q, _ := nsq.NewConsumer("write_test", "ch", config)

人们不禁要问:import后面路径中的最后一个元素到底代表的是啥? 是包名还是仅仅是一个路径?我们一起通过试验来理解一下。  实验环境:darwin_amd64 , go 1.4

初始试验环境目录结果如下:

GOPATH = /Users/tony/Test/Go/pkgtest/
pkgtest/
    pkg/
    src/
       libproj1/
           foo/
              foo1.go
       app1/
           main.go

   
一、编译时使用的是包源码还是.a

我们知道一个非main包在编译后会生成一个.a文件(在临时目录下生成,除非使用go install安装到$GOROOT或$GOPATH下,否则你看不到.a),用于后续可执行程序链接使用。

比如Go标准库中的包对应的源码部分路径在:$GOROOT/src,而标准库中包编译后的.a文件路径在$GOROOT/pkg/darwin_amd64下。一个奇怪的问题在我脑袋中升腾起来,编译时,编译器到底用的是.a还是源码?

我们先以用户自定义的package为例做个小实验。

$GOPATH/src/
    libproj1/foo/
            – foo1.go
    app1
            – main.go

//foo1.go
package foo

import "fmt"

func Foo1() {
    fmt.Println("Foo1")
}

// main.go
package main

import (
    "libproj1/foo"
)

func main() {
    foo.Foo1()
}

执行go install libproj1/foo,Go编译器编译foo包,并将foo.a安装到$GOPATH/pkg/darwin_amd64/libproj1下。
编译app1:go build app1,在app1目录下生成app1*可执行文件,执行app1,我们得到一个初始预期结果:

$./app1
Foo1

现在我们无法看出使用的到底是foo的源码还是foo.a,因为目前它们的输出都是一致的。我们修改一下foo1.go的代码:

//foo1.go
package foo

import "fmt"

func Foo1() {
    fmt.Println("Foo1 – modified")
}

重新编译执行app1,我们得到结果如下:

$./app1
Foo1 – modified

实际测试结果告诉我们:(1)在使用第三方包的时候,当源码和.a均已安装的情况下,编译器链接的是源码。

那么是否可以只链接.a,不用第三方包源码呢?我们临时删除掉libproj1目录,但保留之前install的libproj1/foo.a文件。

我们再次尝试编译app1,得到如下错误:

$go build app1
main.go:5:2: cannot find package "libproj1/foo" in any of:
    /Users/tony/.Bin/go14/src/libproj1/foo (from $GOROOT)
    /Users/tony/Test/Go/pkgtest/src/libproj1/foo (from $GOPATH)

编译器还是去找源码,而不是.a,因此我们要依赖第三方包,就必须搞到第三方包的源码,这也是Golang包管理的一个特点。

其实通过编译器的详细输出我们也可得出上面结论。我们在编译app1时给编译器传入-x -v选项:

$go build -x -v app1
WORK=/var/folders/2h/xr2tmnxx6qxc4w4w13m01fsh0000gn/T/go-build797811168
libproj1/foo
mkdir -p $WORK/libproj1/foo/_obj/
mkdir -p $WORK/libproj1/
cd /Users/tony/Test/Go/pkgtest/src/libproj1/foo
/Users/tony/.Bin/go14/pkg/tool/darwin_amd64/6g -o $WORK/libproj1/foo.a -trimpath $WORK -p libproj1/foo -complete -D _/Users/tony/Test/Go/pkgtest/src/libproj1/foo -I $WORK -pack ./foo1.go ./foo2.go
app1
mkdir -p $WORK/app1/_obj/
mkdir -p $WORK/app1/_obj/exe/
cd /Users/tony/Test/Go/pkgtest/src/app1
/Users/tony/.Bin/go14/pkg/tool/darwin_amd64/6g -o $WORK/app1.a -trimpath $WORK -p app1 -complete -D _/Users/tony/Test/Go/pkgtest/src/app1 -I $WORK -I /Users/tony/Test/Go/pkgtest/pkg/darwin_amd64 -pack ./main.go
cd .
/Users/tony/.Bin/go14/pkg/tool/darwin_amd64/6l -o $WORK/app1/_obj/exe/a.out -L $WORK -L /Users/tony/Test/Go/pkgtest/pkg/darwin_amd64 -extld=clang $WORK/app1.a
mv $WORK/app1/_obj/exe/a.out app1

可以看到编译器6g首先在临时路径下编译出依赖包foo.a,放在$WORK/libproj1下。但我们在最后6l链接器的执行语句中并未显式看到app1链接的是$WORK/libproj1下的foo.a。但是从6l链接器的-L参数来看:-L $WORK -L /Users/tony/Test/Go/pkgtest/pkg/darwin_amd64,我们发现$WORK目录放在了前面,我们猜测6l首先搜索到的时$WORK下面的libproj1/foo.a。

为了验证我们的推论,我们按照编译器输出,按顺序手动执行了一遍如上命令,但在最后执行6l命令时,去掉了-L $WORK:

/Users/tony/.Bin/go14/pkg/tool/darwin_amd64/6l -o $WORK/app1/_obj/exe/a.out -L /Users/tony/Test/Go/pkgtest/pkg/darwin_amd64 -extld=clang $WORK/app1.a

这样做的结果是:

$./app1
Foo1

编译器链接了$GOPATH/pkg下的foo.a。(2)到这里我们明白了所谓的使用第三方包源码,实际上是链接了以该最新源码编译的临时目录下的.a文件而已。

Go标准库中的包也是这样么?对于标准库,比如fmt而言,编译时,到底使用的时$GOROOT/src下源码还是$GOROOT/pkg下已经编译好的.a呢?

我们不妨也来试试,一个最简单的hello world例子:
//main.go
import "fmt"

func main() {
    fmt.Println("Hello, World")
}

我们先将$GOROOT/src/fmt目录rename 为fmtbak,看看go compiler有何反应?
go build -x -v ./

$go build -x -v ./
WORK=/var/folders/2h/xr2tmnxx6qxc4w4w13m01fsh0000gn/T/go-build957202426
main.go:4:8: cannot find package "fmt" in any of:
    /Users/tony/.Bin/go14/src/fmt (from $GOROOT)
    /Users/tony/Test/Go/pkgtest/src/fmt (from $GOPATH)
 
找不到fmt包了。显然标准库在编译时也是必须要源码的。不过与自定义包不同的是,即便你修改了fmt包的源码(未重新编译GO安装包),用户源码编译时,也不会尝试重新编译fmt包的,依旧只是在链接时链接已经编译好的fmt.a。通过下面的gc输出可以验证这点:

$go build -x -v ./
WORK=/var/folders/2h/xr2tmnxx6qxc4w4w13m01fsh0000gn/T/go-build773440756
app1
mkdir -p $WORK/app1/_obj/
mkdir -p $WORK/app1/_obj/exe/
cd /Users/tony/Test/Go/pkgtest/src/app1
/Users/tony/.Bin/go14/pkg/tool/darwin_amd64/6g -o $WORK/app1.a -trimpath $WORK -p app1 -complete -D _/Users/tony/Test/Go/pkgtest/src/app1 -I $WORK -pack ./main.go
cd .
/Users/tony/.Bin/go14/pkg/tool/darwin_amd64/6l -o $WORK/app1/_obj/exe/a.out -L $WORK -extld=clang $WORK/app1.a
mv $WORK/app1/_obj/exe/a.out app1

可以看出,编译器的确并未尝试编译标准库中的fmt源码。

二、目录名还是包名?

从第一节的实验中,我们得知了编译器在编译过程中依赖的是包源码的路径,这为后续的实验打下了基础。下面我们再来看看,Go语言中import后面路径中最后的一个元素到底是包名还是路径名?

本次实验目录结构:
$GOPATH
    src/
       libproj2/
             foo/
               foo1.go
       app2/
             main.go

按照Golang语言习惯,一个go package的所有源文件放在同一个目录下,且该目录名与该包名相同,比如libproj1/foo目录下的package为foo,foo1.go、 foo2.go…共同组成foo package的源文件。但目录名与包名也可以不同,我们就来试试不同的。

我们建立libproj2/foo目录,其中的foo1.go代码如下:

//foo1.go
package bar

import "fmt"

func Bar1() {
    fmt.Println("Bar1")
}

注意:这里package名为bar,与目录名foo完全不同。

接下来就给app2带来了难题:该如何import bar包呢?

我们假设import路径中的最后一个元素是包名,而非路径名。

//app2/main.go

package main

import (
    "libproj2/bar"
)

func main() {
    bar.Bar1()
}

编译app2:

$go build -x -v app2
WORK=/var/folders/2h/xr2tmnxx6qxc4w4w13m01fsh0000gn/T/go-build736904327
main.go:5:2: cannot find package "libproj2/bar" in any of:
    /Users/tony/.Bin/go14/src/libproj2/bar (from $GOROOT)
    /Users/tony/Test/Go/pkgtest/src/libproj2/bar (from $GOPATH)

编译失败,在两个路径下无法找到对应libproj2/bar包。

我们的假设错了,我们把它改为路径:

//app2/main.go

package main

import (
    "libproj2/foo"
)

func main() {
    bar.Bar1()
}

再编译执行:

$go build app2
$app2
Bar1

这回编译顺利通过,执行结果也是OK的。这样我们得到了结论:(3)import后面的最后一个元素应该是路径,就是目录,并非包名

go编译器在这些路径(libproj2/foo)下找bar包。这样看来,go语言的惯例只是一个特例,即恰好目录名与包名一致罢了。也就是说下面例子中的两个foo含义不同:

import "libproj1/foo"

func main() {
    foo.Foo()
}

import中的foo只是一个文件系统的路径罢了。而下面foo.Foo()中的foo则是包名。而这个包是在libproj1/foo目录下的源码中找到的。

再类比一下标准库包fmt。

import "fmt"
fmt.Println("xxx")

这里上下两行中虽然都是“fmt",但同样含义不同,一个是路径 ,对于标准库来说,是$GOROOT/src/fmt这个路径。而第二行中的fmt则是包名。gc会在$GOROOT/src/fmt路径下找到fmt包的源文件。

三、import m "lib/math"

Go language specification中关于import package时列举的一个例子如下:

Import declaration          Local name of Sin

import   "lib/math"         math.Sin
import m "lib/math"         m.Sin
import . "lib/math"         Sin

我们看到import m "lib/math"  m.Sin一行。我们说过lib/math是路径,import语句用m替代lib/math,并在代码中通过m访问math包中的导出函数Sin。

那m到底是包名还是路径呢?既然能通过m访问Sin,那m肯定是包名了,Right!那import m "lib/math"该如何理解呢? 

根据上面一、二两节中得出的结论,我们尝试理解一下m:(4)m指代的是lib/math路径下唯一的那个包

一个目录下是否可以存在两个包呢?我们来试试。

我们在libproj1/foo下新增一个go源文件,bar1.go:

package bar

import "fmt"

func Bar1() {
    fmt.Println("Bar1")
}

我们重新构建一下这个目录下的包:

$go build libproj1/foo
can't load package: package libproj1/foo: found packages bar1.go (bar) and foo1.go (foo) in /Users/tony/Test/Go/pkgtest/src/libproj1/foo

我们收到了错误提示,编译器在这个路径下发现了两个包,这是不允许的。

我们再作个实验,来验证我们对m含义的解释。

我们建立app3目录,其main.go的源码如下:

//main.go
package main

import m "libproj2/foo"

func main() {
    m.Bar1()
}

libproj2/foo路径下的包的包名为bar,按照我们的推论,m指代的就是bar这个包,通过m我们可以访问bar的Bar1导出函数。

编译并执行上面main.go:

$go build app3
$app3
Bar1

执行结果与我们推论完全一致。

附录:6g, 6l文档位置:

6g – $GOROOT/src/cmd/gc/doc.go
6l – $GOROOT/src/cmd/ld/doc.go

docker容器内服务程序的优雅退出

近期在试验如何将我们的产品部署到docker容器中去,这其中涉及到一个技术环节,那就是如何让docker容器退出时其内部运行的服务程序也 可以优雅的退出。所谓优雅退出,指的就是程序在退出前有清理资源(比如关闭文件描述符、关闭socket),保存必要中间状态,持久化内存数据 (比如将内存中的数据flush到文件中)的机会。docker作为目前最火的轻量级虚拟化技术,其在后台服务领域的应用是极其广泛的,其设计者 在程序优雅退出方面是有考虑的。下面我们由简单到复杂逐一考量一下。

一、优雅退出的原理

对于服务程序而言,一般都是以daemon形式运行在后台的。通知这些服务程序退出需要使用到系统的signal机制。一般服务程序都会监听某个 特定的退出signal,比如SIGINT、SIGTERM等(通过kill -l命令你可以查看到几十种signal)。当我们使用kill + 进程号时,系统会默认发送一个SIGTERM给相应的进程。该进程通过signal handler响应这一信号,并在这个handler中完成相应的“优雅退出”操作。

与“优雅退出”对立的是“暴力退出”,也就是我们常说的使用kill -9,也就是kill -s SIGKILL + 进程号,这个行为不会给目标进程任何时间空隙,而是直接将进程杀死,无论进程当前在做何种操作。这种操作常常导致“不一致”状态的出现。SIGKILL这 个信号比较特殊,进程无法有效监听该信号,无法有效针对该信号设置handler,无法改变其信号的默认处理行为。

二、测试用“服务程序”

为了测试docker容器对优雅退出的支持,我们编写如下“服务程序”用于放在docker容器中运行:

//dockerapp1.go

package main

import "fmt"
import "time"
import "os"
import "os/signal"
import "syscall"

type signalHandler func(s os.Signal, arg interface{})

type signalSet struct {
        m map[os.Signal]signalHandler
}

func signalSetNew() *signalSet {
        ss := new(signalSet)
        ss.m = make(map[os.Signal]signalHandler)
        return ss
}

func (set *signalSet) register(s os.Signal, handler signalHandler) {
        if _, found := set.m[s]; !found {
                set.m[s] = handler
        }
}

func (set *signalSet) handle(sig os.Signal, arg interface{}) (err error) {
        if _, found := set.m[sig]; found {
                set.m[sig](sig, arg)
                return nil
        } else {
                return fmt.Errorf("No handler available for signal %v", sig)
        }

        panic("won't reach here")
}

func main() {
        go sysSignalHandleDemo()
        time.Sleep(time.Hour) // make the main goroutine wait!
}

func sysSignalHandleDemo() {
        ss := signalSetNew()
        handler := func(s os.Signal, arg interface{}) {
                fmt.Printf("handle signal: %v\n", s)
                if s == syscall.SIGTERM {
                        fmt.Printf("signal termiate received, app exit normally\n")
                        os.Exit(0)
                }
        }

        ss.register(syscall.SIGINT, handler)
        ss.register(syscall.SIGUSR1, handler)
        ss.register(syscall.SIGUSR2, handler)
        ss.register(syscall.SIGTERM, handler)

        for {
                c := make(chan os.Signal)
                var sigs []os.Signal
                for sig := range ss.m {
                        sigs = append(sigs, sig)
                }
                signal.Notify(c)
                sig := <-c

                err := ss.handle(sig, nil)
                if err != nil {
                        fmt.Printf("unknown signal received: %v, app exit unexpectedly\n", sig)
                        os.Exit(1)
                }
        }
}

关于Go语言对系统Signal的处理,可以参考《Go中的系统Signal处理》一文。

三、制作测试用docker image

在《 Ubuntu Server 14.04安装docker》一文中,我们完成了在ubuntu 14.04上安装docker的步骤。要制作测试用docker image,我们首先需要pull一个base image。我们以CentOS6.5为例:

在Ubuntu 14.04上执行:
    sudo  docker pull centos:centos6

docker会自动从官方仓库下载一个制作好的docker image。下载成功后,我们可以run一下试试,像这样:

$> sudo docker run -t -i centos:centos6 /bin/bash

我们查看一下CentOS6的小版本:
$> cat /etc/centos-release
CentOS release 6.5 (Final)

这是一个极其精简的CentOS,各种工具均未安装:
bash-4.1# telnet
bash: telnet: command not found
bash-4.1# ssh
bash: ssh: command not found
bash-4.1# ftp
bash: ftp: command not found
bash-4.1# echo $PATH
/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin

如果你要安装一些必要的工具,可以直接使用yum install,默认的base image已经将yum配置好了,可以直接使用。如果通过公司代理访问外部网络,别忘了先export http_proxy。另外docker直接使用宿主机的/etc/resolv.conf作为容器的DNS,我们也无需额外设置DNS。

接下来,我们就制作我们的第一个测试用image。安装官方推荐的Best Practice,我们使用Dockerfile来bulid一个测试用image。步骤如下:

- 建立~/ImagesFactory目录
- 将构建好的dockerapp1拷贝到~/ImagesFactory目录下
- 进入~/ImagesFactory目录,创建Dockerfile文件,Dockerfile内容如下:

FROM centos:centos6
MAINTAINER Tony Bai <bigwhite.cn@gmail.com>
COPY ./dockerapp1 /bin
CMD /bin/dockerapp1

- 执行docker build,结果如下:

$ sudo docker build -t="test:v1" ./
Sending build context to Docker daemon 7.496 MB
Sending build context to Docker daemon
Step 0 : FROM centos:centos6
 —> 68edf809afe7
Step 1 : MAINTAINER Tony Bai <bigwhite.cn@gmail.com>
 —> Using cache
 —> c617b456934a
Step 2 : COPY ./dockerapp1 /bin
2014/10/09 16:05:25 lchown /var/lib/docker/aufs/mnt/fb0e864d3f07ca17ef8b6b69f034728e1f1158fd3f9c83fa48243054b2f26958/bin/dockerapp1: not a directory

居然build失败,提示什么not a directory。于是各种Search,终于发现问题所在,原来是“COPY ./dockerapp1 /bin”这条命令错了,少了个“/”,将" /bin"改为“/bin/”就OK了,Docker真是奇怪啊,这块明显应该做得更兼容些。新的Dockerfile如下:

FROM centos:centos6
MAINTAINER Tony Bai <bigwhite.cn@gmail.com>
COPY ./dockerapp1 /bin/
CMD /bin/dockerapp1

构建结果如下:

$ sudo docker build -t="test:v1" ./
Sending build context to Docker daemon 7.496 MB
Sending build context to Docker daemon
Step 0 : FROM centos:centos6
 —> 68edf809afe7
Step 1 : MAINTAINER Tony Bai <bigwhite.cn@gmail.com>
 —> Using cache
 —> c617b456934a
Step 2 : COPY ./dockerapp1 /bin/
 —> 20c3783c42ab
Removing intermediate container cab639ab4321
Step 3 : CMD /bin/dockerapp1
 —> Running in 31875d3c37f9
 —> 21a720a808a7
Removing intermediate container 31875d3c37f9
Successfully built 21a720a808a7

$ sudo docker images
REPOSITORY          TAG                 IMAGE ID            CREATED             VIRTUAL SIZE
test                v1                  21a720a808a7        59 seconds ago      214.6 MB

四、第一个测试容器

我们基于image "test:v1"启动一个测试容器:

$ sudo docker run -d "test:v1"
daf3ae88fec23a31cde9f6b9a3f40057953c87b56cca982143616f738a84dcba

$ sudo docker ps
CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND                CREATED             STATUS              PORTS               NAMES
daf3ae88fec2        test:v1             "/bin/sh -c /bin/doc   17 seconds ago      Up 16 seconds                           condescending_sammet  

通过docker run命令,我们基于image"test:v1"启动了一个容器。通过docker ps命令可以看到容器成功启动,容器id:daf3ae88fec2,别名为:condescending_sammet。

根据Dockerfile我们知道,容器启动后将执行"/bin/dockerapp1"这个程序,dockerapp1退出,容器即退出。 run命令的"-d"选项表示容器将以daemon的形式运行,我们在前台无法看到容器的输出。那么我们怎么查看容器的输出呢?我们可以通过 docker logs + 容器id的方式查看容器内应用的标准输出或标准错误。我们也可以进入容器来查看。

进入容器有多种方法,比如用sudo docker attach daf3ae88fec2。attach后,就好比将daemon方式运行的容器 拿到了前台,你可以Ctrl + C一下,可以看到如下dockerapp1的输出:

^Chandle signal: interrupt

另外一种方式是利用nsenter工具进入我们容器的namespace空间。ubuntu 14.04下可以通过如下方式安装该工具:

$ wget https://www.kernel.org/pub/linux/utils/util-linux/v2.24/util-linux-2.24.tar.gz; tar xzvf util-linux-2.24.tar.gz
$ cd util-linux-2.24
$ ./configure –without-ncurses && make nsenter
$ sudo cp nsenter /usr/local/bin

安装后,我们通过如下方式即可进入上面的容器:

$ echo $(sudo docker inspect –format "{{ .State.Pid }}" daf3ae88fec2)
5494
$ sudo nsenter –target 5494 –mount –uts –ipc –net –pid
-bash-4.1# ps -ef
UID        PID  PPID  C STIME TTY          TIME CMD
root         1     0  0 09:20 ?        00:00:00 /bin/dockerapp1
root        16     0  0 09:32 ?        00:00:00 -bash
root        27    16  0 09:32 ?        00:00:00 ps -ef
-bash-4.1#

进入容器后通过ps命令可以看到正在运行的dockerapp1程序。在容器内,我们可以通过kill来测试dockerapp1的运行情况:

-bash-4.1# kill -s SIGINT 1

通过前面的attach窗口,我们可以看到dockerapp1输出:

handle signal: interrupt

如果你发送SIGTERM信号,那么dockerapp1将终止运行,容器也就停止了。

-bash-4.1# kill 1

attach窗口显示:

signal termiate received, app exit normally

我们可以看到容器启动后默认执行的时Dockerfile中的CMD命令,如果Dockerfile中有多行CMD命令,Docker在启动容器 时只会执行最后一条CMD命令。如果在docker run中指定了命令,docker则会执行命令行中的命令而不会执行dockerapp1,比如:

$ sudo docker run -t -i "test:v1" /bin/bash
bash-4.1#

这里我们看到直接执行的时bash,dockerapp1并未执行。

五、docker stop的行为

我们先来看看docker stop的manual:

$ sudo docker stop –help
Usage: docker stop [OPTIONS] CONTAINER [CONTAINER...]
Stop a running container by sending SIGTERM and then SIGKILL after a grace period
  -t, –time=10      Number of seconds to wait for the container to stop before killing it. Default is 10 seconds.

可以看出当我们执行docker stop时,docker会首先向容器内的当前主程序发送一个SIGTERM信号,用于容器内程序的退出。如果容器在收到SIGTERM后没有马上退出, 那么stop命令会在等待一段时间(默认是10s)后,再向容器发送SIGKILL信号,将容器杀死,变为退出状态。

我们来验证一下docker stop的行为。启动刚才那个容器:

$ sudo docker start daf3ae88fec2
daf3ae88fec2

attach到容器daf3ae88fec2
$ sudo docker attach daf3ae88fec2

新打开一个窗口,执行docker stop命令:
$ sudo docker stop daf3ae88fec2
daf3ae88fec2

可以看到attach窗口输出:
handle signal: terminated
signal termiate received, app exit normally

通过docker ps查看,发现容器已经退出。

也许通过上面的例子还不能直观的展示stop命令的两阶段行为,因为dockerapp1收到SIGTERM后直接就退出 了,stop命令无需等待容器慢慢退出,也无需发送SIGKILL。我们改造一下dockerapp1这个程序。

我们复制一下dockerapp1.go为dockerapp2.go,编辑dockerapp2.go,将handler中对SIGTERM的 处理注释掉,其他不变:

handler := func(s os.Signal, arg interface{}) {
                fmt.Printf("handle signal: %v\n", s)
                /*
                if s == syscall.SIGTERM {
                        fmt.Printf("signal termiate received, app exit normally\n")
                        os.Exit(0)
                }
                */
        }

我们使用dockerapp2来构建一个新image:test:v2,将Dockerfile中得dockerapp1换成 dockerapp2即可。

$ sudo docker build -t="test:v2" ./
Sending build context to Docker daemon 9.369 MB
Sending build context to Docker daemon
Step 0 : FROM centos:centos6
 —> 68edf809afe7
Step 1 : MAINTAINER Tony Bai <bigwhite.cn@gmail.com>
 —> Using cache
 —> c617b456934a
Step 2 : COPY ./dockerapp2 /bin/
 —> 27cd613a9bd7
Removing intermediate container 07c760b6223b
Step 3 : CMD /bin/dockerapp2
 —> Running in 1aac086452a7
 —> 82eb876fefd2
Removing intermediate container 1aac086452a7
Successfully built 82eb876fefd2

利用image "test:v2"创建一个容器来测试stop。

$ sudo docker run -d "test:v2"
29f3ec1af3c355458cbbd802a5e8a53da28e9f51a56ce822c7bba2a772edceac

$ sudo docker ps
CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND                CREATED             STATUS              PORTS               NAMES
29f3ec1af3c3        test:v2             "/bin/sh -c /bin/doc   7 seconds ago       Up 6 seconds                            romantic_feynman 
  

Attach到这个容器并观察,在另外一个窗口stop该container。我们在attach窗口只看到如下输出:

handle signal: terminated

stop命令的执行没有立即返回,而是等待容器退出。等待10s后,容器退出,stop命令执行结束。从这个例子我们可以明显看出stop的两阶 段行为。

如果我们以sudo docker run -i -t "test:v1" /bin/bash形式启动容器,那stop命令会将SIGTERM发送给bash这个程序,即使你通过nsenter进入容 器,启动了dockerapp1,dockerapp1也不会收到SIGTERM,dockerapp1会随着容器的退出而被强行终止,就像被 kill -9了一样。

六、多进程容器服务程序

上面无论是dockerapp1还是dockerapp2,都是一个单进程服务程序。如果我们在容器内执行一个多进程程序,我们该如何优雅退出 呢?我们先来编写一个多进程的服务程序dockerapp3:

在dockerapp1.go的基础上对main和sysSignalHandleDemo进行修改形成dockerapp3.go,修改后这两 个函数的代码如下:

//dockerapp3.go
… …

func main() {
        go sysSignalHandleDemo()

        pid, _, err := syscall.RawSyscall(syscall.SYS_FORK, 0, 0, 0)
        if err != 0 {
                fmt.Printf("err fork process, err: %v\n", err)
                return
        }

        if pid == 0 {
                fmt.Printf("i am in child process, pid = %v\n", syscall.Getpid())
                time.Sleep(time.Hour) // make the child process wait
        }
        fmt.Printf("i am parent process, pid = %v\n", syscall.Getpid())
        fmt.Printf("fork ok, childpid = %v\n", pid)
        time.Sleep(time.Hour) // make the main goroutine wait!
}

func sysSignalHandleDemo() {
        ss := signalSetNew()
        handler := func(s os.Signal, arg interface{}) {
                fmt.Printf("%v: handle signal: %v\n", syscall.Getpid(), s)
                if s == syscall.SIGTERM {
                        fmt.Printf("%v: signal termiate received, app exit normally\n", syscall.Getpid())
                        os.Exit(0)
                }
        }

        ss.register(syscall.SIGINT, handler)
        ss.register(syscall.SIGUSR1, handler)
        ss.register(syscall.SIGUSR2, handler)
        ss.register(syscall.SIGTERM, handler)

        for {
                c := make(chan os.Signal)
                var sigs []os.Signal
                for sig := range ss.m {
                        sigs = append(sigs, sig)
                }
                signal.Notify(c)
                sig := <-c

                err := ss.handle(sig, nil)
                if err != nil {
                        fmt.Printf("%v: unknown signal received: %v, app exit unexpectedly\n", syscall.Getpid(), sig)
                        os.Exit(1)
                }
        }
}

dockerapp3利用fork创建了一个子进程,这样dockerapp3实际上是两个进程在运行,各自有自己的signal监听 goroutine,goroutine的处理逻辑是相同的。注意:由于Windows和Mac OS X不具备fork语义,因此在这两个平台上运行dockerapp3不会得到预期结果。

利用dockerapp3,我们创建image "test:v3":

$ sudo docker build -t="test:v3" ./
[sudo] password for tonybai:
Sending build context to Docker daemon 11.24 MB
Sending build context to Docker daemon
Step 0 : FROM centos:centos6
 —> 68edf809afe7
Step 1 : MAINTAINER Tony Bai <bigwhite.cn@gmail.com>
 —> Using cache
 —> c617b456934a
Step 2 : COPY ./dockerapp3 /bin/
 —> 6ccf97065853
Removing intermediate container 6d85fe241939
Step 3 : CMD /bin/dockerapp3
 —> Running in 75d76380992a
 —> c9e7bf361ed7
Removing intermediate container 75d76380992a
Successfully built c9e7bf361ed7

启动基于test:v3 image的容器:

$ sudo docker run -d "test:v3"
781cecb4b3628cb33e1b104ea57e506ad5cb4a44243256ebd1192af86834bae6
$ sudo docker ps
CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND                CREATED             STATUS              PORTS               NAMES
781cecb4b362        test:v3             "/bin/sh -c /bin/doc   5 seconds ago       Up 4 seconds                            insane_bohr   
   

通过docker logs查看dockerapp3的输出:

$ sudo docker logs 781cecb4b362
i am parent process, pid = 1
fork ok, childpid = 13
i am in child process, pid = 13

可以看出主进程pid为1,子进程pid为13。我们通过stop停止该容器:

$ sudo docker stop 781cecb4b362
781cecb4b362

再次通过docker logs查看:

$ sudo docker logs 781cecb4b362
i am parent process, pid = 1
fork ok, childpid = 13
i am in child process, pid = 13
1: handle signal: terminated
1: signal termiate received, app exit normally

我们可以看到主进程收到了stop发来的SIGTERM并退出,主进程的退出导致容器退出,导致子进程13也无法生存,并且没有优雅退出。而在非 容器状态下,子进程是可以被init进程接管的。

因此对于docker容器内运行的多进程程序,stop命令只会将SIGTERM发送给容器主进程,要想让其他进程也能优雅退出,需要在主进程与 其他进程间建立一种通信机制。在主进程退出前,等待其他子进程退出。待所有其他进程退出后,主进程再退出,容器停止。这样才能保证服务程序的优雅 退出。

七、容器内启动多个服务程序

虽说docker best practice建议一个container内只放置一个服务程序,但对已有的一些遗留系统,在架构没有做出重构之前,很可能会有在一个 container中部署两个以上服务程序的情况和需求。而docker Dockerfile只允许执行一个CMD,这种情况下,我们就需要借助类似supervisor这样的进程监控管理程序来启动和管理container 内的多个程序了。

下面我们来自制作一个基于centos:centos6的安装了supervisord以及两个服务程序的image。我们将dockerapp1拷贝一份,并将拷贝命名为dockerapp1-brother。下面是我们的Dockerfile:

FROM centos:centos6
MAINTAINER Tony Bai <bigwhite.cn@gmail.com>
RUN yum install python-setuptools -y
RUN easy_install supervisor
RUN mkdir -p /var/log/supervisor
COPY ./supervisord.conf /etc/supervisord.conf
COPY ./dockerapp1 /bin/
COPY ./dockerapp1-brother /bin/
CMD ["/usr/bin/supervisord"]

supervisord的配置文件supervisord.conf内容如下:

; supervisor config file

[unix_http_server]
file=/var/run/supervisor.sock   ; (the path to the socket file)
chmod=0700                       ; sockef file mode (default 0700)

[supervisord]
logfile=/var/log/supervisor/supervisord.log ; (main log file;default $CWD/supervisord.log)
pidfile=/var/run/supervisord.pid ; (supervisord pidfile;default supervisord.pid)
childlogdir=/var/log/supervisor            ; ('AUTO' child log dir, default $TEMP)

[rpcinterface:supervisor]
supervisor.rpcinterface_factory = supervisor.rpcinterface:make_main_rpcinterface

[supervisorctl]
serverurl=unix:///var/run/supervisor.sock ; use a unix:// URL  for a unix socket

[supervisord]
nodaemon=false

[program:dockerapp1]
command=/bin/dockerapp1
stdout_logfile=/tmp/dockerapp1.log
stopsignal=TERM
stopwaitsecs=10

[program:dockerapp1-brother]
command=/bin/dockerapp1-brother
stdout_logfile=/tmp/dockerapp1-brother.log
stopsignal=QUIT
stopwaitsecs=10

开始build镜像:
    $> sudo docker build -t="test:supervisor-v1" ./
    … …
    Successfully built d006b9ad10eb

基于该镜像,启动一个容器:
$> sudo docker run -d "test:supervisor-v1"
05ded2b898c90059d4c9b5c6ccc8603b6848ae767360c42bd9b36ff87fb4b9df

执行ps命令查看镜像id:
$ sudo docker ps
CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND             CREATED             STATUS              PORTS               NAMES

怎么回事?Container没有启动起来?

$ sudo docker ps -a
CONTAINER ID        IMAGE                 COMMAND                CREATED             STATUS                      PORTS               NAMES
05ded2b898c9        test:supervisor-v1    "/usr/bin/supervisor   22 seconds ago      Exited (0) 21 seconds ago                       hungry_engelbart

通过ps -a查看,container启动是成功了,但是成功退出了。于是尝试查看一下log:

sudo docker logs 05ded2b898c9
/usr/lib/python2.6/site-packages/supervisor-3.1.2-py2.6.egg/supervisor/options.py:296: UserWarning: Supervisord is running as root and it is searching for its configuration file in default locations (including its current working directory); you probably want to specify a "-c" argument specifying an absolute path to a configuration file for improved security.
  'Supervisord is running as root and it is searching '

似乎是supervisord转为daemon程序,容器主进程退出了,容器随之终止了。

看来容器内的supervisord不能以daemon形式运行,应该以前台形式run。修改一下supervisord.conf中得配置:


[supervisord]
nodaemon=false

改为

[supervisord]
nodaemon=true

重新制作镜像:

$ sudo docker build -t="test:supervisor-v2" ./
Sending build context to Docker daemon 13.12 MB
Sending build context to Docker daemon
Step 0 : FROM centos:centos6
 —> 68edf809afe7
Step 1 : MAINTAINER Tony Bai <bigwhite.cn@gmail.com>
 —> Using cache
 —> c617b456934a
Step 2 : RUN yum install python-setuptools -y
 —> Using cache
 —> e09c66a1ea8c
Step 3 : RUN easy_install supervisor
 —> Using cache
 —> 9c8797e8c27e
Step 4 : RUN mkdir -p /var/log/supervisor
 —> Using cache
 —> 9bfc67f8517d
Step 5 : COPY ./supervisord.conf /etc/supervisord.conf
 —> 8c514f998363
Removing intermediate container 4a185856e6ed
Step 6 : COPY ./dockerapp1 /bin/
 —> 0317bd4914d3
Removing intermediate container ac5738380854
Step 7 : COPY ./dockerapp1-brother /bin/
 —> d89711888bdf
Removing intermediate container eadc9444e716
Step 8 : CMD ["/usr/bin/supervisord"]
 —> Running in aaa042ac3914
 —> 9655256bbfed
Removing intermediate container aaa042ac3914
Successfully built 9655256bbfed

有了前面的铺垫,这次build image瞬间完成。启动容器,查看容器启动状态,查看容器内supervisord的运行日志如下:

$ sudo docker run -d "test:supervisor-v2"
61916f1c82338b28ced101b6bde119e4afb7c7fa349b4332ed51a43a4586b1b9

$ sudo docker ps
CONTAINER ID        IMAGE                COMMAND                CREATED             STATUS              PORTS               NAMES
61916f1c8233        test:supervisor-v2   "/usr/bin/supervisor   16 seconds ago      Up 16 seconds                           prickly_einstein

$ sudo docker logs 8eb3e9892e66

/usr/lib/python2.6/site-packages/supervisor-3.1.2-py2.6.egg/supervisor/options.py:296: UserWarning: Supervisord is running as root and it is searching for its configuration file in default locations (including its current working directory); you probably want to specify a "-c" argument specifying an absolute path to a configuration file for improved security.
  'Supervisord is running as root and it is searching '
2014-10-09 14:36:02,334 CRIT Supervisor running as root (no user in config file)
2014-10-09 14:36:02,349 INFO RPC interface 'supervisor' initialized
2014-10-09 14:36:02,349 CRIT Server 'unix_http_server' running without any HTTP authentication checking
2014-10-09 14:36:02,349 INFO supervisord started with pid 1
2014-10-09 14:36:03,354 INFO spawned: 'dockerapp1' with pid 14
2014-10-09 14:36:03,363 INFO spawned: 'dockerapp1-brother' with pid 15
2014-10-09 14:36:04,368 INFO success: dockerapp1 entered RUNNING state, process has stayed up for > than 1 seconds (startsecs)
2014-10-09 14:36:04,369 INFO success: dockerapp1-brother entered RUNNING state, process has stayed up for > than 1 seconds (startsecs)

可以看到supervisord已经将dockerapp1和dockerapp1-brother启动起来了。

现在我们尝试停止容器,我们预期是supervisord在退出前通知dockerapp1和dockerapp1-brother先退出,我们可以通过 查看容器内的/tmp/dockerapp1.log和/tmp/dockerapp1-brother.log来确认supervisord是否做了通 知。

$ sudo docker stop 61916f1c8233
61916f1c8233

$ sudo docker logs 61916f1c8233
… …
2014-10-09 14:37:52,253 WARN received SIGTERM indicating exit request
2014-10-09 14:37:52,254 INFO waiting for dockerapp1, dockerapp1-brother to die
2014-10-09 14:37:52,254 INFO stopped: dockerapp1-brother (exit status 0)
2014-10-09 14:37:52,256 INFO stopped: dockerapp1 (exit status 0)

通过容器的log,我们看出supervisord是等待两个程序退出后才退出的,不过我们还是要看看两个程序的输出日志以最终确认。重新启动容器,通过nsenter进入到容器中。

-bash-4.1# vi /tmp/dockerapp1.log

handle signal: terminated
signal termiate received, app exit normally

-bash-4.1# vi /tmp/dockerapp1-brother.log

handle signal: terminated
signal termiate received, app exit normally

两个程序的标准输出日志证实了我们的预期。

BTW,在物理机上测试supervisord以daemon形式运行,当kill掉supervisord时,supervisord是不会通知其监控 和管理的程序退出的。只有在以non-daemon形式运行时,supervisord才会在退出前先通知下面的程序退出。如果在一段时间内下面程序没有 退出,supervisord在退出前会kill -9强制杀死这些程序的进程。

最后要说的时,在验证一些想法时,没有必要build image,我们可以直接将本地文件copy到容器中,下面是一个例子,我们将dockerapp1和dockerapp1-brother拷贝到镜像中:
$ sudo docker ps
CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND             CREATED             STATUS              PORTS               NAMES
4d8982bfccc7        centos:centos6      "/bin/bash"         26 minutes ago      Up 26 minutes                           sharp_thompson     
$ sudo docker inspect -f '{{.Id}}' 4d8982bfccc7
4d8982bfccc79dea762b41f8a6f669bda1ec73c8881b6ca76e7a7917c62972c4
$ sudo cp dockerapp1  /var/lib/docker/aufs/mnt/4d8982bfccc79dea762b41f8a6f669bda1ec73c8881b6ca76e7a7917c62972c4/bin/dockerapp1
$ sudo cp dockerapp1-brother  /var/lib/docker/aufs/mnt/4d8982bfccc79dea762b41f8a6f669bda1ec73c8881b6ca76e7a7917c62972c4/bin/dockerapp1-brother

关于编程语言学习的一些体会

Learn at least one new language every year.
                                              — Andy Hunt and Dave Thomas

自己一直是“每年学习一门新语言”的忠实拥趸,曾先后认真地学习了HaskellCommon LispPythonGo等语言,对PrologScalaErlangLuaPHP也有一定了解。但几年下来,只有Python一门语言算 是真正被留在我的大脑里,用在了工作中。其他那几门语言留下来的只是一些思想了。这似乎符合了Andy Hunt和Dave Thomas在《程序员修炼之道》中对于这一实践目的的阐述:“学会用多种方式解决问题,扩展我们的视野,避免思路僵化和停滞不前”^_^。

即便是残存的思想,其实也并不深刻。要真正会运用新思维并非那么简单。一门编程语言从入门到精通,至少要经历学语法、做实践、用idioms(写出地道的代码)三个阶段。这让我深刻的感悟到:不以使用为目的的语言学习,都是在浪费生命

有精力多学习些语言自然很好,我迫切期待能拥有一个像“七龙珠”中孙悟空那样的“精神时光屋”呢。但现实中,人的精力是有限的,而我们要面对的计算机科学领域中的知识、技能以及问题却似乎是无限的。因此在“每年至少学习一门新语言”这一实践上,建议不要过于教条。 从编程语言自身来看,范型(Paradigm)是影响语言思维差异的主要因素,而编程语言的范型有限,主流的也就那么几种:命令式(过程式)、函数式、逻 辑式、面向对象等。每种范型的背后都有几种、十几种甚至几十种语言,我们其实没有必要都去学。从拓展视野的角度去说,从每种主流范式中找到一两门典型的语 言去学习就可以了。比如命令式的,我们可以选择C;函数式我们选择Haskell;逻辑式的选择Prolog;面向对象的选择Java等。

即便是从每个范型中挑出一门,你要付出的精力依旧不少,我们还要考虑其实用性:要以使用为目的。如果能将其用在工作中,天天与你相伴,被他人接受,自然最 好;退而求其次,你能找到一两个开源项目,并参与其中也是可以的,至少可以让你保持手热;如果这两点都无法做到,仅仅是凭借个人的热情与坚持,那是不会持 久的,若干时间后,你就会对其生疏,可能连基本的"Hello World"语法都记不得了。不过这个年头,思想也不能不要。在有剩余精力的前提下,挑选些牛人们极力“鼓吹”的语言,吸收一下其思想精华,说不定哪天就 能用得上,让自己和大家都感觉你很NB,抬高一下自己的身价^_^。记住:编程语言也是要拼爹的系出名门的语言(诸如Go、Dart等)自然得到更多的青睐、使用和推广,出位的几率也就高出许多,尤其是在目前新编程语言百花齐放的阶段。因此在选择有思想的新语言时,最好在这些名门之后中做优选。

这个时代喜欢“专家”,因此我们在一两门语言上务必要做到“精专”,这是会给你带来黄油和面包的语言。要专到什么程度呢?我有一个同事,什么问题都用C解决。他甚至为此写了个不小的基础框架,所有业务问题的Code放在框架中被回调即可,即便是这个问题用Python实现只需几行代码。

计算机科学的研究核心是什么?我想肯定不是编程语言,就好比社会科学研究的核心不是人类语言一样。我比较欣赏这样的观点:作为程序员而言,最重要的是去创造,而不是研究。我们应更多的利用已经掌握的语言解决现实中的问题。做 编程语言研究的人可能要了解各种语言的特点与实现方式,但对于大多数的程序员来说,其实我们只需要关注问题域:做底层平台开发的,关注机器模型、通信原理 以及OS原理和实现细节;做算法的,很荣幸,那才是正统的程序设计的核心;前端攻城师则更多关注用户的体验。而在这些解决实际问题的过程中,我们更多采用 的是“制式”的编程语言。即做平台开发的,一般用C,C++等系统编程语言,更多的考虑的是性能;做前端开发的,PHP/JavaScript不可或缺。 我们要考虑的是如何利用这些制式的编程语言去解决问题,而在这些制式语言上,我们要做到精通。

从新兴语言中借鉴新思想,然后在旧语言中实现新语言的特性,其实更多是在旧语言中实现了某 种语法糖,你爱吃,不代表其他人也理解也爱吃,还容易被人误认为是“炫技”。如果你是技术负责人,且经过评估,新语言十分适合这个问题域,那莫不入直接引 入这门语言,让大家都能使用到这门语言的新思想、新特性。

辩证的说,任何一种编程语言都有其利与弊,比如Haskell,纯函数式语言,变量不能改变,无状态,对并行处理具有天然的适应性,但在处理基本IO时却要编写难于理解的monad;而在命令式语言中,这种IO处理简直简单的不得了。

关于函数式语言,个人感觉未来若干年内仍难以大行其道,建议还是跟上命令式语言的演化主线吧。

跨越问题域学习语言,通常收获不大。一个做平台服务端,用惯了C的资深程序员,让他去学PHP写前端代码,估计是无法迸发出任何火花的。

以上是自己这些年关于编程语言学习的一些体会,比较零散,但希望能有帮助。




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