如何将 Go 应用程序容器化——详细的逐步指导

假设你想与那些电脑上没有安装Go语言的人分享你的源代码。不幸的是，这些人将无法运行你的应用程序。即使他们安装了Go语言，由于你的本地开发环境与他们的不同，应用程序的行为也可能会有所差异。

那么，该如何打包你的应用程序，使得它在任何本地环境中都能以相同的方式运行呢？这时Docker就派上用场了。

对于初学者来说，Docker这个概念并不容易理解。但一旦你掌握了它，我保证你会发现它非常有趣——有趣到你会想要把遇到的每一个应用程序都用Docker进行打包。

在这篇文章中，我们将以一个Go语言应用程序作为案例来进行讲解。这里介绍的容器化技术的基本原理是通用性的，因此不必过于担心用其他语言开发的应用程序如何使用Docker进行打包。

我们会学习如何仅使用Docker、镜像和容器来对Go语言应用程序进行打包；如何使用Docker Compose在一个应用程序中配置多个容器；以及Docker Compose文件的构成要素是什么。

读完这篇文章后，你将基本了解什么是Docker、什么是镜像或容器，以及如何使用Docker Compose来管理多个相互依赖的容器。

我们将涵盖的内容：

1. 先决条件

2. 什么是Docker？

3. 如何安装Docker

4. 什么是Dockerfile？

5. 什么是Docker Compose？

6. 应用程序容器

7. 数据库容器

8. phpMyAdmin容器

9. 整体运行流程

10. 总结

先决条件

阅读本教程之前，你不需要具备任何关于Docker的预先知识。这篇文章是专为初学者编写的，因此即使这些概念对你来说都是新的，也没有关系。

为了能够充分理解这里使用的Go语言编程示例，如果你对Golang有基本的了解会很有帮助。如果你已经知道如何在本地电脑上搭建Go语言应用程序，那么就可以直接开始学习了；如果还不熟悉，可以阅读这篇关于如何开始学习Go语言编程的文章。

什么是Docker？

想象一下，你有一个盒子。把你的代码以及运行它所需的一切都放进去——也就是它所使用的编程语言，以及任何需要安装的外部包。

如果有人需要你的应用程序，你只需把那个盒子交给他们就可以了。你也可以把这个盒子送给任意多人。他们不需要在自己的电脑上安装任何语言环境或其他软件，因为盒子里已经包含了他们所需的一切。所以，当他们运行这个应用程序时，实际上就是在运行这个盒子中的程序。

该应用程序是在这个盒子内部运行的，而这个盒子本身就构成了标准的环境。这意味着，对于所有拿到这个盒子并“打开它”的人来说，这个应用程序的运行方式都是一样的。

借助Docker的技术，应用程序可以在不同的系统上，在相同的条件下运行，这样就避免了“在我的机器上可以运行，但在其他机器上却不行”这样的问题。

从技术角度来说，这个盒子被称为镜像，而正在运行的程序实例则被称为容器。

镜像是一种轻量级、独立的可执行包，它包含了运行某款软件所需的一切资源，包括代码、运行时环境、库文件、系统工具，甚至操作系统本身。

容器其实就是镜像的一个可运行实例，它代表了一个特定应用程序的执行环境。

如果这些概念听起来有点抽象，不用担心。稍后我们就会通过实际操作来了解它们。

如何安装Docker

要安装Docker，我们需要先安装Docker Desktop，因为它是与Docker Engine捆绑在一起的。Docker Desktop是一个用于管理容器的图形化界面，在后续的内容中你会看到它非常实用。

在撰写这篇文章的时候，我使用的是WSL（Windows Sub-system for Linux）。如果你也在使用WSL，那么在安装之前需要考虑到这一点，因为不同操作系统对于Docker的安装要求和步骤是不同的。

要在WSL上安装Docker Desktop，请按照以下步骤操作：

1. 下载并安装windows版本的.exe文件

2. 从“开始菜单”启动Docker Desktop，然后进入设置界面

3. 在“常规”选项卡中选择使用基于WSL 2的引擎

4. 点击“应用”按钮即可完成安装。

以上就是在WSL上安装Docker的步骤。如果你使用的是其他操作系统，那么官方文档中提供了针对不同操作系统的安装指南。

什么是Dockerfile？

要构建应用程序，Docker需要按照一系列特定的步骤进行操作。它需要了解应用程序所依赖的组件、运行时环境，同时也需要源代码文件。所有这些信息都会被记录在Dockerfile中。

在开始具体操作之前，我们先创建一个工作目录并进入该目录。

mkdir go_book_api && cd go_book_api

要初始化你的Go项目，请运行以下命令：

go mod init go_book_api

这个命令会生成一个go.mod文件，用于记录项目的依赖关系。在项目根目录下创建一个cmd目录，并在其中编写main.go文件——这个文件将是你的应用程序的入口点。在main.go文件中，你可以添加一条简单的打印语句：

// cmd/main.go
package main

import "fmt"

func main() {
	fmt.Println("看吧，我来了！")
}

现在，在项目根目录下创建一个名为Dockerfile的文件。这个文件没有扩展名，但你的系统会自动识别它是一个用于Docker命令的文件。

将以下内容粘贴到该文件中，然后我们会逐一解释每条指令的含义：

# 基础镜像
FROM golang:1.24

# 定义工作目录
WORKDIR /app

# 复制go.mod和go.sum文件，以便容器内能够知道需要安装哪些包
COPY go.mod ./

# 安装项目依赖的模块
RUN go mod download

# 将源代码复制到工作目录中
COPY . .

# 构建应用程序
RUN CGO_ENABLED=0 GOOS=linux go build -o /docker-gs-ping ./cmd/main.go

# 容器启动时运行编译后的二进制文件
CMD ["/docker-gs-ping"]

大多数Dockerfile都是以基础镜像开始的，这一镜像是通过FROM关键字指定的。基础镜像是一种基础的模板，它提供了构建和运行容器内应用程序所需的最基本操作系统环境、库以及依赖组件。

在这个例子中，你使用的基础镜像是golang:1.24。当然，这个基础镜像也可以是一个操作系统，比如Linux。这样一来，当你将代码发送给那些没有安装Linux系统的人时，他们也不必担心——因为他们运行的环境已经具备了基本的Linux操作系统的功能，所以你的应用程序依然可以正常运行。同样地，即使某人本地没有安装Go语言，他们也同样可以运行你的应用程序。

在编写Dockerfile时，如果你不确定应该使用哪个基础镜像，可以随时查看Docker Hub官方仓库中发布的各种镜像。对于这个例子，你可以去这里查看Golang官方发布的基礎镜像列表。

下一步是定义一个工作目录。在您的虚拟环境中，所使用的文件系统与Linux系统中的文件系统几乎完全相同。系统中存在诸如/app、/bin、/usr以及/var之类的文件夹。在这种情况下，您定义的工作目录是/app，而这一操作是通过WORKDIR命令来完成的。

在设置了工作目录之后，你需要将go.mod和go.sum文件复制到该目录中，这样Docker才能知道需要为你的应用程序添加哪些依赖项。

Docker中的COPY命令至少需要两个参数：源目录和目标目录。在这种情况下，你需要将go.mod和go.sum文件复制到容器的 WORKDIR目录/app中。

在容器内部，你会运行一条命令来下载并安装go.mod文件中定义的所有模块。要在Docker环境中运行命令，可以使用RUN命令后跟上相应的命令，在这里就是go mod download。

下一步是将你拥有的所有源代码复制到工作目录中。

此时，你已经拥有了所有的依赖项和源代码。最后一步就是将Go应用程序编译成一个可以在你的环境中运行的可执行文件。

在容器内部，/docker-gs-ping目录下会生成一个经过编译的二进制文件，这个文件是由main.go文件中的代码编译而成的。最后的步骤就是使用RUN命令让Docker在编译完成后运行这个可执行文件。换句话说，就是“等容器启动后，就执行这个二进制文件”。

通过这些步骤，Docker会生成一个你可以运行的镜像。要构建这个镜像，你可以在终端中运行以下命令：

docker build -t go_book_api .

docker build命令告诉Docker根据Dockerfile中的步骤来构建镜像。-t选项用于指定镜像的标签，这样在以后运行容器时就可以通过这个标签来引用该镜像。

除了标签之外，你还可以为镜像起一个名称，在这里就是go_book_api。命令末尾的.也很重要，因为它告诉DockerDockerfile的位置以及需要复制到镜像中的文件。

在我的IDE中，构建镜像的过程如下所示：

如果你在Docker Compose中查看“Images”选项卡，就会看到镜像已经构建完成了：

你可以将这个镜像托管在像Docker Hub这样的公共镜像仓库平台上，然后与朋友们分享。他们可以拉取你的镜像，进行配置，之后即使没有安装Go环境，也能运行你的应用程序。他们只需要让容器启动即可。

如果你点击最右侧的那个播放按钮，就可以启动该图像的一个实例（也就是一个容器）。

你可以为这个容器起一个描述性的名称（如果你不指定，Docker会自动生成一个随机名称），然后点击“运行”按钮。一旦容器开始运行，系统就会将你重定向到它的日志页面。

你的容器已经启动并正在运行了！你可以看到，这其实就是你在运行的应用程序实例。

什么是Docker Compose？

如果你正在构建一个不需要任何外部依赖的简单Go应用程序，那么上述设置就已经足够使用了。

在这个例子中，我们所开发的程序是用于一个图书API的，因此你可能会认为我们需要一些服务，比如数据库，以及像phpMyAdmin这样的数据库管理工具来查看表格数据。

如果想仅使用Docker来配置所有这些组件，会显得有些复杂。因为Docker不允许在一个配置文件中同时指定Go应用程序的基础镜像和数据库的基础镜像等等。

你也可以使用一个小型操作系统的基础镜像，然后通过运行命令手动安装其他所需的服务作为依赖项，但这种方法会导致你的应用程序难以维护和扩展。这种做法并不推荐，因为如果其中某个依赖项出现故障，整个应用程序就会立即崩溃。

为了解决这个问题，Docker Compose允许你为你的应用程序创建多个相互连接的容器。Docker Compose会负责按照正确的顺序启动这些容器，同时还能让一个容器使用另一个容器中的文件，或者将数据存储在另一个容器中等等。

我们之前用箱子来打比方的方式仍然适用，只不过在使用Docker Compose时，我们不再一定只使用一个箱子了：

Docker Compose的作用就是帮助你管理运行应用程序所需的多个组件。你可以把它想象成是将几个箱子连接在一起。

根据之前的解释，你的应用程序会运行在Go book api容器中；而我们用这个应用程序生成的书籍数据则会存储在mysql容器里，也就是数据库中；你可以通过位于phpMyadmin容器中的phpMyAdmin工具来查看这些数据库数据。

从技术角度来说，需要在项目根目录下创建一个名为 `docker-compose.yml` 的文件。这个文件的名称非常重要，因为 Docker Compose 只能接受诸如 `compose.yml`、`docker-compose.yml` 或 `docker-compose.yaml` 这样的文件名。文件扩展名表明这些配置命令是用 `yaml` 语言编写的，而 `yaml` 主要被用于配置文件的编写。

services:
  app:
    depends_on:
      - database
    build: 
      context: .
    container_name: go_book_api
    hostname: go_book_api
    networks:
      - go_book_api_net
    ports:
      - 8080:8080
    env_file:
      - .env
    
  database:
    image: mysql:8.0
    environment:
      MYSQL_ROOT_PASSWORD: ${DB_ROOT_PASSWORD}
      MYSQL_DATABASE: ${DB_NAME}
      MYSQL_PASSWORD: ${DB_PASSWORD}
      MYSQL_USER: ${DB_USER}
    volumes:
      - mysql-go:/var/lib/mysql
    ports:
      - 3356:3306
    networks:
      - go_book_api_net

  phpmyadmin:
    image: phpmyadmin
    restart: always
    ports:
      - 9000:80
    environment:
      PMA_HOST: database
      PMA_ARBITRARY: 1
    depends_on:
      - database
    networks:
      - go_book_api_net

volumes:
  mysql-go:

networks:
  go_book_api_net:
    driver: bridge

在 `docker-compose.yml` 文件的根目录下，有一个名为 `services` 的部分。这些其实就是你的应用程序运行所需要的所有容器，在 Docker Compose 的框架中，它们每一个都被视为一项服务。

`app` 容器

 app:
    depends_on:
      - database
    build: 
      context: .
    container_name: go_book_api
    hostname: go_book_api
    networks:
      - go_book_api_net
    ports:
      - 8080:8080
    env_file:
      - .env

第一个容器就是 `app` 容器，也就是你的 Go 应用程序所在的核心容器。在 `app` 容器中，你需要定义一些该容器运行所必需的参数。

`depends_on` 属性用于控制容器内各服务之间的启动和关闭顺序。这样就能确保如果容器 A 需要依赖容器 B 才能启动，那么容器 B 必须先被启动，这样才能让容器 A 正常运行。在这个例子中，`database` 容器必须先于 `app` 容器启动。不过需要注意的是，这并不意味着 `app` 容器会一直等待 `database` 容器准备好才开始运行。

下一个属性是 `build`，它告诉 Docker Compose 从本地项目目录中构建 Docker 镜像。由于你的应用程序对应的 Dockerfile 位于项目的根目录下，因此你可以通过 `context` 属性指定路径为 `.`，即当前目录。

如果你想给容器起一个特定的名称，就可以使用 `container_name` 这个属性；而 `hostname` 则是其他容器用来与这个容器进行通信时使用的名称。

请记住，Docker Compose的核心目的就是让多个容器能够相互通信。它们是通过网络来实现这一点的。因此，你需要创建另一个属性 `networks`，并为其指定一个名称，比如 `go_book_api_net`。对于任何你想与这个 `app` 关联的其他容器来说，你也都需要指定同一个网络名称。ports是另一个需要配置的属性。你的应用程序是一个API，因此它是在一个Go后端服务器上运行的。要访问这个API，你需要将本地端口映射到容器中的某个端口。在这种情况下，你是将计算机上的8080端口映射到容器中的8080端口。

env_file属性用于告诉Docker Compose从哪里读取环境变量。你可以 在项目根目录下创建一个.env文件，用来存储容器运行所需的重要环境变量。

database容器

  database:
    image: mysql:8.0
    environment:
      MYSQL_ROOT_PASSWORD: ${DB_ROOT_PASSWORD}
      MYSQL_DATABASE: ${DB_NAME}
      MYSQL_PASSWORD: ${DB_PASSWORD}
      MYSQL_USER: ${DB_USER}
    volumes:
      - mysql-go:/var/lib/mysql
    ports:
      - 3356:3306
    networks:
      - go_book_api_net

第二个容器是database容器。需要注意的是，你可以为这些服务指定任何名称，但给它们起具有描述性的名字通常是一个好的习惯。

 phpmyadmin:
    image: phpmyadmin
    restart: always
    ports:
      - 9000:80
    environment:
      PMA_HOST: database
      PMA_ARBITRARY: 1
    depends_on:
      - database
    networks:
      - go_book_api_net

volumes:
  mysql-go:

networks:
  go_book_api_net:
    driver: bridge

 volumes:
      - mysql-go:/var/lib/mysql

# 当容器启动时运行编译后的二进制文件
CMD ["/docker-gs-ping"]