minikube代碼分析與Go語言 - 1

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閒言

最近須要看Kubernetes(簡寫爲k8s)和docker相關的技術資料，順帶學一下Go語言。

嘗試了經過minikube部署遇到鏡像下載和網絡配置等等各類問題。
雖然k8s很火熱，可是資料其實不多，而且國內熱衷於在其上作集成或者從新造輪子，對於這些用Go實現的工具內部分析討論很少。

因此趁着最近有點時間，邊看minikube源碼邊讀 《The Go Programming Language》，將minikube的架構、主要流程和實現作一個分析，Go語言應該也可以學以至用，同時附帶一下k8s和docker相關知識，以及八卦。

紙上得來終覺淺
絕知此事要躬行

項目	版本
go	v1.8.3
minikube	v0.20.0
kubectl	v1.7.0

Go語言簡介

Go是一門開源的編程語言，致力於開發簡單、可靠和高效的軟件。

Go語言始於2007年9月Google的三個工程師Robert Griesemer, Rob Pike, Ken Thompson，2009年11月正式宣佈。

Go項目包括語言、工具和標準庫，以及一切從簡的理念。

做爲較新的高層語言，Go有其後發優點：它包含了垃圾收集、包管理系統、函數式代碼，語義做用域，系統調用接口和基於UTF-8的常量字符串。

可是Go僅僅有相對較少的特性而且不太可能添加更多功能支持。
好比說Go沒有隱式數字轉換，沒有構造和析構函數，沒有操做符重載，沒有默認參數，沒有繼承，沒有泛型，沒有異常，沒有宏，沒有函數標註，也沒有線程本地存儲。

Go語言自己成熟且穩定，而且保證向下兼容。

安裝最新的Go

https://golang.org/doc/install

# 刪除系統已經安裝的golang
sudo apt remove golang-go

# 下載最新版本
wget https://storage.googleapis.com/golang/go1.8.3.linux-amd64.tar.gz

# 解壓到/usr/local/go下
sudo tar -C /usr/local -zxvf go1.8.3.linux-amd64.tar.gz

# 把go/bin加入到用戶PATH環境變量，或是系統範圍 /etc/profile
echo "PATH=$PATH:/usr/local/go/bin" >> $HOME/.profile

查看安裝的Go版本：

$ source ~/.profile 
$ go version
go version go1.8.3 linux/amd64

0 - Go語言設計體系

graph TD

CSP[CSP, Hoare, 1978]-->Squeak
Squeak[Squeak, Cardelli & Pike, 1985]-->Newsqueak
Newsqueak[Newsqueak, Pike, 1989]-->Alef
Alef[Alef, Winterbottom, 1992]-->Go

ALGOL-60[ALGOL 60, Bakus etal., 1960]-->Pascal
Pascal[Pascal, Wirth, 1970]-->Modula-2
Modula-2[Modula-2, Wirth, 1980]-->Oberon
Oberon[Oberon, Wirth & Gutknecht, 1986]-->Oberon-2
Oberon-->Object-Oberon
Object-Oberon[Object Oberon, Mossenbock, Templ & Griesemer, 1990]-->Oberon-2
Oberon-2[Oberon-2, Wirth & Mossenbock, 11991]-->Go

ALGOL-60-->C[C, Ritchie, 1972]
C-->Go[Go, Griesemer, Pike & Thompson, 2009]

參考材料：

• 計算機科學經典論文

1 - 基礎結構

• go run 能夠直接運行go代碼文件

• go build 編譯代碼

• go fmt 幫助格式化代碼

++helloworld.go++ （打印字符串）

// Go代碼按包組織，相似其它語言的模塊或庫
// 當前Go有100多個包，涵蓋了輸入輸出，排序，文本處理等基本任務
package main // main包表示這是可執行文件而不是庫代碼

import "fmt" // fmt包負責處理格式化輸入輸出

// 函數聲明是func關鍵字
func main() { // { 必需要跟代碼在同一行，不能單獨一行
    fmt.Println("Hello，世界!") // 默認不用寫分號，Go會自動加上
} // Go默認採用UTF-8編碼，兼容多種語言

++echo.go++ （回顯命令參數）

package main

import ( // 導入多個包的經常使用形式
    "fmt"
    "os"
)

func main() {
    var sep = ""  // Go不容許聲明沒有用到的變量
    // range關鍵字，數組切分跟Python相似，無需括號
    for _, arg := range os.Args[1:] { // := 是聲明變量的簡寫
        sep += arg + " " // 支持逆波蘭表達式，僅支持i++形式，不支持++i
    }
    fmt.Println(sep)
}

++dup.go++ （統計重複行數）

package main

import ( // 導入多個包的經常使用形式
    "bufio"
    "fmt"
    "os"
)

func main() {
    counts := make(map[string]int) // 內置函數make建立一個新的map類型變量
    if len(os.Args) > 1 {
        for _, file := range os.Args[1:] { // 若是有參數則做爲文件打開
            f, err := os.Open(file)
            if err != nil { // 錯誤值
                fmt.Fprintf(os.Stderr, "dup: %v\n", err)
                continue
            } else {
                countLines(f, counts)
                f.Close()
            }
        }
    } else {
        countLines(os.Stdin, counts)
    }

    for line, num := range counts {
        if num > 1 { // 不須要`(`，但`{`仍是要有
            fmt.Printf("> %d\t'%s'\n", num, line) // 與C語言的printf相似
        }
    }
}

// 聲明函數參數的形式，counts是引用類型
func countLines(f *os.File, counts map[string]int) {
    for input := bufio.NewScanner(f); input.Scan(); { // for能夠替代while
        counts[input.Text()]++
    }
}

++gif.go++ （生成gif動態圖）

package main

// 演示Go的標準圖像包
import (
    "image"
    "image/color" // 引用包的最後一部分，如color.White
    "image/gif"
    "io"
    "math"
    "math/rand"
    "os"
)

// 一種緊湊的方式聲明覆合類型，詳見第四部分
var palette = []color.Color{color.White, color.Black} // slice

// 聲明常量，至關於給一些值起個名字
const ( // 常量只能是數字、字符串或bool值
    white = 0 // first color in palette
    black = 1 // next color in palette
)

func main() {
    lissajous(os.Stdout)
}

func lissajous(out io.Writer) {
    const (
        cycles  = 5     // number of complete x oscillator revolutions
        res     = 0.001 // angular resolution
        size    = 100   // image canvas covers [-size..+size]
        nframes = 64    // number of animation frames
        delay   = 8     // delay between frames in 10ms units
    )
    freq := rand.Float64() * 3.0        // relative frequency of y oscillator
    anim := gif.GIF{LoopCount: nframes} // struct
    phase := 0.0                        // phase difference
    for i := 0; i < nframes; i++ {
        rect := image.Rect(0, 0, 2*size+1, 2*size+1)
        img := image.NewPaletted(rect, palette)
        for t := 0.0; t < cycles*2*math.Pi; t += res {
            x := math.Sin(t)
            y := math.Sin(t*freq + phase)
            img.SetColorIndex(size+int(x*size+.5), size+int(y*size+.5), black)
        }
        phase += .1
        anim.Delay = append(anim.Delay, delay)
        anim.Image = append(anim.Image, img)
    }
    gif.EncodeAll(out, &anim)
}

++fetch.go++ （並行獲取URL內容）

package main // main包表示這是可執行文件而不是庫代碼
import (
    "fmt"
    "io"
    "io/ioutil"
    "net/http"
    "os"
    "time"
)

func main() { // main函數運行運行於一個goroutine內
    start := time.Now()
    ch := make(chan string) // channel是在goroutine間消息通訊的機制

    for _, url := range os.Args[1:] {
        go fetch(url, ch) // goroutine是並行執行的函數，go語句創建goroutine
    }
    for range os.Args[1:] {
        fmt.Println(<-ch) // 消息傳遞是阻塞式的
    }
    fmt.Printf("%.2fs elapsed\n", time.Since(start).Seconds())
}

func fetch(url string, ch chan<- string) {
    start := time.Now()

    resp, err := http.Get(url)
    if err != nil {
        ch <- fmt.Sprint(err)
        return
    }
    nb, err := io.Copy(ioutil.Discard, resp.Body)
    resp.Body.Close()
    if err != nil {
        ch <- fmt.Sprintf("while reading %s: %v\n", url, err)
        return
    }
    secs := time.Since(start).Seconds()
    ch <- fmt.Sprintf("%.2fs, %7d, %s", secs, nb, url)
}

++server.go++ （Web服務器示例）

package main

import (
    "fmt"
    "log"
    "net/http"
    "sync"
)

var mu sync.Mutex
var count int

func main() {
    http.HandleFunc("/", handler)
    http.HandleFunc("/counter", counter)
    log.Fatal(http.ListenAndServe("localhost:8000", nil))
}

func handler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
    fmt.Fprintf(w, "%s %s %s\n", r.Method, r.URL, r.Proto)
    for k, v := range r.Header {
        fmt.Fprintf(w, "Header[%s] = %q\n", k, v)
    }

    fmt.Fprintf(w, "Host = %q\n", r.Host)
    fmt.Fprintf(w, "RemoteAddr = %q\n", r.RemoteAddr)
    if err := r.ParseForm(); err != nil {
        log.Print(err)
    }
    for k, v := range r.Form {
        fmt.Fprintf(w, "Form[%q] = %q\n", k, v)
    }
    mu.Lock()
    count++
    mu.Unlock()
    fmt.Fprintf(w, "URL.path = %q\n", r.URL.Path)
}

func counter(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
    mu.Lock()
    fmt.Fprintf(w, "Count: %d\n", count)
    mu.Unlock()
}

• switch語句與C語言相似，但沒有fall through特性（有fallthrough語句）

• 命名類型，相似C語言的結構體

• 指針，相似C語言，支持*和&操做符，但不支持指針運算

• 方法是命名類型裏的函數函數，與C++的類函數類似

• 接口是聲明瞭相同方法的抽象類型

• go doc http.file能夠查看包的幫助信息

• 註釋支持/* ... */和//兩種方式