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Go语言之父谈Go编程语言与环境

本文永久链接 – https://tonybai.com/2021/10/06/the-go-programming-language-and-environment

2021年中旬,Go语言联合创始人Rob Pike应邀在线出席由UNSW Computing(悉尼新南威尔士大学计算机)组织主办的John Lions Distinguished Lectures,会上Rob Pike以Go之父身份讲述了究竟是什么将Go语言塑造成今天的这个样子以及进入Go生态系统的其他一些事物。

Rob Pike关于Go的观点总是高屋建瓴的,从这个talk中我们可以了解Go语言演化的来龙去脉,这对于我们理解Go、理解Go演化方向、理解Go生态会有较大帮助。由于仅有视频资料,这里将视频中的slide截图按顺序贴在这里,并配以slide中没有但talk中有的一些rob pike的重要观点,供大家参考。

Rob Pike:

  • (谦虚的说)Go还不能算是主流语言,但Go在全世界范围的影响力与发展远超当初预期。
  • 我们知道:在众多编程语言中,Go可能不是那种interesting的语言。在当时,Go甚至不是一种有技术优势的语言。我们并没有试图推动编程语言理论或设计甚至实践的进步。我们对此并不介意,因为这不是我们的目标。
  • 不知何故,这种语言已经成功地接管了云世界。它是主导docker、kubernetes以及基本上云原生计算基金会中的所有东西的开发语言,当然也包括这之外的其他很多项目。
  • 多年前,有人预测Go是云计算基础设施语言,但现在这已经成为现实。

那么问题来了:一种本质上无人喜欢的语言是如何最终变得如此重要了呢?究竟发生了什么?

Rob Pike给出答案:

  • 一门编程语言的成功取决于很多东西,而不仅仅是语言本身。
  • Go团队从一开始就知道这一点,于是他们不再局限于创造一门新编程语言,而是将目标定为创造一种编写软件的更好的方法上。因此这门新编程语言将被用于处理当时所用语言所解决不了的诸多问题:包括上面slide中列举的诸多问题。
  • 虽然编程语言本身可以解决上面的一些问题,但仅语言本身还远不够。

Rob Pike:

  • 我们遇到的一个最大的问题就是scale,并且scale拥有多个维度(数轴axes),包括concurrency、engineering、dependencies。

Rob Pike:
- 这就是我们几个第一次碰面设计一门新编程语言时讨论的话题。

Rob Pike:
- 这就是Go实现的一个生产就绪的Web server的代码。
- 下面探讨fmt.Fprintf的第一个参数的类型,它很特殊,它是一个io.Writer接口类型。

Rob Pike:
- Go代码中充满了这种仅有一两个方法甚至是零个方法的接口类型,这些构成了Go文化之一。
- 我们相信,接口不应该为你所构建的整个世界预先定义,而应该在程序开发过程中有机地产生。让编译器解决一个接口是否好的问题,实际上是比强迫程序员优先解决这些问题更有效的进行软件演化的方式。(because we believe that interfaces should not be predefined for the entire world you are building. but instead should arise organically through program development. and having the compiler work out whether an interface is good or not is an actually more effective way to grow software than forcing the programmers to work it all out a priori)。

Rob Pike:
- 不同于其他编程语言,这些整型不能混合在一起运算(译注:需显式转型)。

Rob Pike:

  • 我们的想法是,从概念上讲,处理并行性和并发性的开销在Go中是非常轻的。这是该语言的一个重要卖点。

Rob Pike:

  • 一旦你把channel/select这些和goroutines结合起来,你就可以完全简单地、正交地把它们放在过程语言(procedure language)之上。并使并发变得简单,让那些以前我承认有时害怕它的人可以使用。

Rob Pike:

  • 我们做了很多努力来建立一套非常好的核心库,允许你做一些事情,如网络、密码学、文本处理、格式化的IO,我们建立了一套核心库,建立在这些简单的接口的想法上,并使用这些接口和其他我们可以使用的机制,如并发性和内存安全属性等等。我们建立了基础库,这样你就可以写一个程序,只使用核心库,这将起到有效的作用,它也可以在生产中启动,并能够处理成千上万并发进行的负载。我们已经看到运行在内部启动的数百万个goroutine的二进制文件,因为它们是轻量级的,它们可以扩展。

Rob Pike:

  • 也许Go的成功最重要的部分是这种兼容性承诺(Go1兼容性承诺)。
  • 更重要的是,我们向用户承诺,如果你的代码今天能用,十年后也能用,而且确实如此。这种对用户社区的承诺是Go应用的一个巨大特点。实际上,在曲线上有一个膝盖型突起,你可以看到采用率的上升,工业界现在可以开始依赖它,因为他们知道,如果他们投资于它,它就会工作。书的作者也可以写书,他们知道十年后书中内容仍然有意义,这是我们故事的一个主要部分。

Rob Pike:

  • 因此,所有这些元素都有一个主题,这个主题就是,如果你想发展一种语言或一个系统,特别是在开源世界中,你必须让别人容易进来。这并不仅仅意味着接受每一个他人提出的pull request,这更意味着创建一个系统,在这个系统中,大家可以很容易使用一种语言,比如:易于解析,易于用支持它的工具进行分析。可以单独工作的库,但被设计成可以相互协作以建立更大的系统。用于高质量工具开发的包,易于理解的开发,高速执行,简单的部署,易于移植。一个模块系统让每个人都能舒适地分享他们的代码,也包括一种鼓励人们共同成长的文化。

Rob Pike:

  • 我们已经建立起这个社区,在社区中大家一起构建了一个软件开发环境并且乐趣多多,这个环境不仅是由语言所培育的,更多是因为上面这些更为重要的因素。

Rob Pike:

  • Go是关于软件开发的。它不仅仅是关于编程。我认为这就是为什么它能做得那么好的原因。

  • 泛型会不会改变编写Go代码的方式?

Rob Pike:

我们没有从一开始就把它们放进去,因为我们不明白我们怎么会对它感到不舒服,所以不是我们决定不放它们,而是我们不确定如果我们从一个具有参数化多态性的语言开始,如何在所有这些其他方面实现我们想实现的目标。

我相信这仍然是事实。

我相信关于库的工作方式和互连的工作方式等等的很多事情都会有非常不同的味道。 如果它是一种多态的语言,我不确定它会有多好。

经过Ian Taylor等人十多年的努力,我们现在有了一个设计,我想说的是,我们不是真正的我,但团队有了一个参数化多态性模型的设计,感觉它与语言的其他部分相匹配。我很想知道它是否会打破这个局面,它可能会打破一切,因为程序员会开始考虑用这种方式写代码,我很想知道它的效果。

  • Rob Pike的其他观点
    • 我认为声明变量的方式有些多。
    • 经过我们三人(Rob Pike, Ken Thompson, Robert)达成一致的Go特性已经足够多,足够好了。
    • 我们很努力地寻找channel与network一起工作的方式,但我们失败了!

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minikube v1.20.0版本的一个bug

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本文永久链接 – https://tonybai.com/2021/05/14/a-bug-of-minikube-1-20

近期在研究dapr(分布式应用运行时),这是一个很朴素却很棒的想法,目前大厂,如阿里鹅厂都有大牛在研究该项目,甚至是利用dapr落地了部分应用。关于dapr,后续我也会用单独的文章详细说说。

dapr不仅支持k8s部署,还支持本地部署,并可以对接多个世界知名的公有云厂商的服务,比如:aws、azure、阿里云等。为了体验dapr对云原生应用的支持,我选择了将其部署于k8s中,同时我选择使用minikube来构建本地k8s开发环境。而本文要说的就是将dapr安装到minikube时遇到的问题。

1. 安装minikube

Kubernetes在4月份发布了最新的1.21版本,但目前minikube的最新版依然为1.20版本

minikube是k8s项目自己维护的一个k8s本地开发环境项目,它与k8s的api接口兼容,我们可以快速搭建一个minikube来进行k8s学习和实践。minikube官网上有关于它的安装、使用和维护的详尽资料。

我这里在一个ubuntu 18.04的腾讯云主机上(1 vcpu, 2g mem)上安装minikube v1.20,minikube是一个单体二进制文件,我们先将这个文件下载到本地:

# curl -LO https://storage.googleapis.com/minikube/releases/latest/minikube-linux-amd64
  % Total    % Received % Xferd  Average Speed   Time    Time     Time  Current
                                 Dload  Upload   Total   Spent    Left  Speed
  0     0    0     0    0     0      0      0 --:--:-- --:--:-- --:--:--     0
100 60.9M  100 60.9M    0     0  7764k      0  0:00:08  0:00:08 --:--:-- 11.5M
# install minikube-linux-amd64 /usr/local/bin/minikube

验证是否下载ok:

# minikube version
minikube version: v1.20.0
commit: c61663e942ec43b20e8e70839dcca52e44cd85ae

接下来我们就利用minikube启动一个k8s cluster用作本地开发环境。由于minikube默认的最低安装要求为2核cpu,而我的虚机仅为1核,我们需要为minikube传递一些命令行参数以让其在单核CPU上也能顺利地启动一个k8s cluster。另外minikube会从gcr.io这个国内被限制访问的站点下载一些控制平面的容器镜像,为了能让此过程顺利进行下去,我们还需要告诉minikube从哪个gcr.io的mirror站点下载容器镜像:

# minikube start --extra-config=kubeadm.ignore-preflight-errors=NumCPU --force --cpus 1 --memory=1024mb --image-mirror-country='cn'
  minikube v1.20.0 on Ubuntu 18.04 (amd64)
  minikube skips various validations when --force is supplied; this may lead to unexpected behavior
  Automatically selected the docker driver. Other choices: ssh, none
  Requested cpu count 1 is less than the minimum allowed of 2
   has less than 2 CPUs available, but Kubernetes requires at least 2 to be available

  Your cgroup does not allow setting memory.
    ▪ More information: https://docs.docker.com/engine/install/linux-postinstall/#your-kernel-does-not-support-cgroup-swap-limit-capabilities

  Requested memory allocation 1024MiB is less than the usable minimum of 1800MB
  Requested memory allocation (1024MB) is less than the recommended minimum 1900MB. Deployments may fail.

  The requested memory allocation of 1024MiB does not leave room for system overhead (total system memory: 1833MiB). You may face stability issues.
  Suggestion: Start minikube with less memory allocated: 'minikube start --memory=1833mb'

  The "docker" driver should not be used with root privileges.
  If you are running minikube within a VM, consider using --driver=none:

https://minikube.sigs.k8s.io/docs/reference/drivers/none/

  Using image repository registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers
  Starting control plane node minikube in cluster minikube
  Pulling base image ...
    > registry.cn-hangzhou.aliyun...: 20.48 MiB / 358.10 MiB  5.72% 2.89 MiB p/
> registry.cn-hangzhou.aliyun...: 358.10 MiB / 358.10 MiB  100.00% 3.50 MiB
    > registry.cn-hangzhou.aliyun...: 358.10 MiB / 358.10 MiB  100.00% 3.50 MiB
    > registry.cn-hangzhou.aliyun...: 358.10 MiB / 358.10 MiB  100.00% 3.50 MiB
    > registry.cn-hangzhou.aliyun...: 358.10 MiB / 358.10 MiB  100.00% 6.83 MiB
  Creating docker container (CPUs=1, Memory=1024MB) ...
  Preparing Kubernetes v1.20.2 on Docker 20.10.6 ...
    ▪ kubeadm.ignore-preflight-errors=NumCPU
    ▪ Generating certificates and keys ...
    ▪ Booting up control plane ...
    ▪ Configuring RBAC rules ...
  Verifying Kubernetes components...
    ▪ Using image registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/k8s-minikube/storage-provisioner:v5 (global image repository)
  Enabled addons: default-storageclass, storage-provisioner

  /usr/local/bin/kubectl is version 1.17.9, which may have incompatibilites with Kubernetes 1.20.2.
    ▪ Want kubectl v1.20.2? Try 'minikube kubectl -- get pods -A'
  Done! kubectl is now configured to use "minikube" cluster and "default" namespace by default

查看启动的k8s集群状态:

# minikube status
minikube
type: Control Plane
host: Running
kubelet: Running
apiserver: Running
kubeconfig: Configured

我们看到minikube似乎成功启动了一个k8s cluster。

2. pod storage-provisioner处于ErrImagePull状态

在后续使用helm安装redis作为state store组件(components)时,发现安装后的redis处于下面的状态:

# kubectl get pod
NAME               READY   STATUS    RESTARTS   AGE
redis-master-0     0/1     Pending   0          7m48s
redis-replicas-0   0/1     Pending   0          7m48s

通过kubectl describe命令详细查看redis-master-0这个pod:

# kubectl describe pod redis-master-0
Name:           redis-master-0
Namespace:      default
Priority:       0
Node:           <none>
Labels:         app.kubernetes.io/component=master
                app.kubernetes.io/instance=redis
                app.kubernetes.io/managed-by=Helm
                app.kubernetes.io/name=redis
                controller-revision-hash=redis-master-694655df77
                helm.sh/chart=redis-14.1.1
                statefulset.kubernetes.io/pod-name=redis-master-0
Annotations:    checksum/configmap: 0898a3adcb5d0cdd6cc60108d941d105cc240250ba6c7f84ed8b5337f1edd470
                checksum/health: 1b44d34c6c39698be89b2127b9fcec4395a221cff84aeab4fbd93ff4a636c210
                checksum/scripts: 465f195e1bffa9700282b017abc50056099e107d7ce8927fb2b97eb348907484
                checksum/secret: cd7ff82a84f998f50b11463c299c1200585036defc7cbbd9c141cc992ad80963
Status:         Pending
IP:
IPs:            <none>
Controlled By:  StatefulSet/redis-master
Containers:
  redis:
    Image:      docker.io/bitnami/redis:6.2.3-debian-10-r0
    Port:       6379/TCP
    Host Port:  0/TCP
    Command:
      /bin/bash
    Args:
      -c
      /opt/bitnami/scripts/start-scripts/start-master.sh
    Liveness:   exec [sh -c /health/ping_liveness_local.sh 5] delay=5s timeout=6s period=5s #success=1 #failure=5
    Readiness:  exec [sh -c /health/ping_readiness_local.sh 1] delay=5s timeout=2s period=5s #success=1 #failure=5
    Environment:
      BITNAMI_DEBUG:           false
      REDIS_REPLICATION_MODE:  master
      ALLOW_EMPTY_PASSWORD:    no
      REDIS_PASSWORD:          <set to the key 'redis-password' in secret 'redis'>  Optional: false
      REDIS_TLS_ENABLED:       no
      REDIS_PORT:              6379
    Mounts:
      /data from redis-data (rw)
      /health from health (rw)
      /opt/bitnami/redis/etc/ from redis-tmp-conf (rw)
      /opt/bitnami/redis/mounted-etc from config (rw)
      /opt/bitnami/scripts/start-scripts from start-scripts (rw)
      /tmp from tmp (rw)
      /var/run/secrets/kubernetes.io/serviceaccount from redis-token-rtxk2 (ro)
Conditions:
  Type           Status
  PodScheduled   False
Volumes:
  redis-data:
    Type:       PersistentVolumeClaim (a reference to a PersistentVolumeClaim in the same namespace)
    ClaimName:  redis-data-redis-master-0
    ReadOnly:   false
  start-scripts:
    Type:      ConfigMap (a volume populated by a ConfigMap)
    Name:      redis-scripts
    Optional:  false
  health:
    Type:      ConfigMap (a volume populated by a ConfigMap)
    Name:      redis-health
    Optional:  false
  config:
    Type:      ConfigMap (a volume populated by a ConfigMap)
    Name:      redis-configuration
    Optional:  false
  redis-tmp-conf:
    Type:       EmptyDir (a temporary directory that shares a pod's lifetime)
    Medium:
    SizeLimit:  <unset>
  tmp:
    Type:       EmptyDir (a temporary directory that shares a pod's lifetime)
    Medium:
    SizeLimit:  <unset>
  redis-token-rtxk2:
    Type:        Secret (a volume populated by a Secret)
    SecretName:  redis-token-rtxk2
    Optional:    false
QoS Class:       BestEffort
Node-Selectors:  <none>
Tolerations:     node.kubernetes.io/not-ready:NoExecute for 300s
                 node.kubernetes.io/unreachable:NoExecute for 300s
Events:
  Type     Reason            Age                 From               Message
  ----     ------            ----                ----               -------
  Warning  FailedScheduling  18s (x6 over 5m7s)  default-scheduler  0/1 nodes are available: 1 pod has unbound immediate PersistentVolumeClaims.

我们发现是该pod的PersistentVolumeClaims没有得到满足,没有绑定到适当PV(persistent volume)上。查看pvc的状态,也都是pending:

# kubectl get pvc
NAME                          STATUS    VOLUME   CAPACITY   ACCESS MODES   STORAGECLASS   AGE
redis-data-redis-master-0     Pending                                      standard       35m
redis-data-redis-replicas-0   Pending                                      standard       35m

详细查看其中一个pvc的状态:

# kubectl describe  pvc redis-data-redis-master-0
Name:          redis-data-redis-master-0
Namespace:     default
StorageClass:  standard
Status:        Pending
Volume:
Labels:        app.kubernetes.io/component=master
               app.kubernetes.io/instance=redis
               app.kubernetes.io/name=redis
Annotations:   volume.beta.kubernetes.io/storage-provisioner: k8s.io/minikube-hostpath
Finalizers:    [kubernetes.io/pvc-protection]
Capacity:
Access Modes:
VolumeMode:    Filesystem
Mounted By:    redis-master-0
Events:
  Type    Reason                Age                  From                         Message
  ----    ------                ----                 ----                         -------
  Normal  ExternalProvisioning  55s (x143 over 35m)  persistentvolume-controller  waiting for a volume to be created, either by external provisioner "k8s.io/minikube-hostpath" or manually created by system administrator

我们看到该pvc在等待绑定一个volume,而k8s cluster当前在default命名空间中没有任何pv资源。问题究竟出在哪里?

我们回到minikube自身上来,在minikube文档中,负责自动创建HostPath类型pv的是storage-provisioner插件:

img{512x368}

图:minikube插件使能情况

我们看到storage-provisioner插件的状态为enabled,那么为什么该插件没能为redis提供需要的pv资源呢?我顺便查看了一下当前k8s cluster的控制平面组件的运行情况:

# kubectl get po -n kube-system
NAMESPACE     NAME                                    READY   STATUS             RESTARTS   AGE
kube-system   coredns-54d67798b7-n6vw4                1/1     Running            0          20h
kube-system   etcd-minikube                           1/1     Running            0          20h
kube-system   kube-apiserver-minikube                 1/1     Running            0          20h
kube-system   kube-controller-manager-minikube        1/1     Running            0          20h
kube-system   kube-proxy-rtvvj                        1/1     Running            0          20h
kube-system   kube-scheduler-minikube                 1/1     Running            0          20h
kube-system   storage-provisioner                     0/1     ImagePullBackOff   0          20h

我们惊奇的发现:storage-provisioner这个pod居然处于ImagePullBackOff状态,即下载镜像有误!

3. 发现真相

还记得在minikube start命令的输出信息的末尾,我们看到这样一行内容:

Using image registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/k8s-minikube/storage-provisioner:v5 (global image repository)

也就是说我们从registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com下载storage-provisioner:v5有错误!我手动在本地执行了一下下面命令:

# docker pull registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/k8s-minikube/storage-provisioner:v5

Error response from daemon: pull access denied for registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/k8s-minikube/storage-provisioner, repository does not exist or may require 'docker login': denied: requested access to the resource is denied

居然真的无法下载成功!

究竟是什么地方出现问题了呢?从提示来看,要么是该镜像不存在,要么是docker login被拒绝,由于registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com是公共仓库,因此不存在docker login的问题,那么就剩下一个原因了:镜像不存在!

于是我在minikube官方的issue试着搜索了一下有关registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com作为mirror的问题,还真让我捕捉到了蛛丝马迹。

在https://github.com/kubernetes/minikube/pull/10770这PR中,有人提及当–image-mirror-country使用cn时,minikube使用了错误的storage-provisioner镜像,镜像的地址不应该是registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/k8s-minikube/storage-provisioner:v5,而应该是registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/storage-provisioner:v5。

我在本地试了一下registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/k8s-minikube/storage-provisioner:v5,的确可以下载成功:

# docker pull registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/storage-provisioner:v5
v5: Pulling from google_containers/storage-provisioner
Digest: sha256:18eb69d1418e854ad5a19e399310e52808a8321e4c441c1dddad8977a0d7a944
Status: Image is up to date for registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/storage-provisioner:v5
registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/storage-provisioner:v5

4. 解决问题

发现问题真相:当–image-mirror-country使用cn时,minikube使用了错误的storage-provisioner镜像。那我们如何修正这个问题呢?

我们查看一下storage-provisioner pod的imagePullPolicy:

# kubectl get pod storage-provisioner  -n kube-system -o yaml
... ...
spec:
  containers:
  - command:
    - /storage-provisioner
    image: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/k8s-minikube/storage-provisioner:v5
    imagePullPolicy: IfNotPresent
    name: storage-provisioner

我们发现storage-provisioner的imagePullPolicy为ifNotPresent,这意味着如果本地有storage-provisioner:v5这个镜像的话,minikube不会再去远端下载该image。这样我们可以先将storage-provisioner:v5下载到本地并重新tag为registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/k8s-minikube/storage-provisioner:v5。

下面我们就来操作一下:

# docker tag registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/storage-provisioner:v5 registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/k8s-minikube/storage-provisioner:v5

一旦有了image,通过minikube addons子命令重新enable对应pod,可以重启storage-provisioner pod,让其进入正常状态:

# minikube addons enable storage-provisioner

    ▪ Using image registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/google_containers/k8s-minikube/storage-provisioner:v5 (global image repository)
  The 'storage-provisioner' addon is enabled

# kubectl get po -n kube-system
NAME                               READY   STATUS    RESTARTS   AGE
coredns-54d67798b7-n6vw4           1/1     Running   0          25h
etcd-minikube                      1/1     Running   0          25h
kube-apiserver-minikube            1/1     Running   0          25h
kube-controller-manager-minikube   1/1     Running   0          25h
kube-proxy-rtvvj                   1/1     Running   0          25h
kube-scheduler-minikube            1/1     Running   0          25h
storage-provisioner                1/1     Running   0          69m

当storgae-provisioner恢复正常后,之前安装的dapr state component组件redis也自动恢复正常了:

# kubectl get pod
NAME               READY   STATUS    RESTARTS   AGE
redis-master-0     1/1     Running   0          18h
redis-replicas-0   1/1     Running   1          18h
redis-replicas-1   1/1     Running   0          16h
redis-replicas-2   1/1     Running   0          16h

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