PnR：配置意图驱动的容器编排与 Go 平台抽象-Golang-PHP中文网

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PnR：配置意图驱动的容器编排与 Go 平台抽象

DDD

Dec 30, 2024 pm 04:35 PM

PnR: Configuration-Intention Driven Container Orchestration with Go

您是否曾经希望容器编排能够比静态依赖链更灵活，但又比 Kubernetes 更简单？满足 PnR（提示和响应） - 一种配置驱动的方法，利用 Go 强大的平台抽象功能根据实际的就绪状态而不是简单的依赖关系来编排容器。

Go 平台抽象的力量

在深入探讨 PnR 之前，让我们先了解一下为什么 Go 特别适合跨平台容器编排：

统一的 Docker API 接口：Go 的 Docker 客户端库通过特定于平台的套接字连接提供跨 Windows、Linux 和 macOS 的一致接口：
- Unix系统使用/var/run/docker.sock
- Windows 使用命名管道
- client.NewClientWithOpts() 函数会自动处理这些差异
原生并发支持：Go 的 goroutine 和通道实现高效的容器监控：
- 每个容器的健康检查同时运行
- 意图循环协调多个容器而不阻塞
- 互斥保护状态更新可防止竞争情况
跨平台网络处理：Go 的 net 包抽象了特定于平台的网络详细信息：
- TCP 健康检查在不同操作系统上的工作方式相同
- HTTP 客户端处理特定于平台的 DNS 解析
- 无论平台如何，端口绑定都使用一致的语法

核心概念：配置胜于代码

PnR 通过三个关键组件来编排容器：

域配置（JSON）
与平台无关的健康检查
运行时状态管理

让我们看看典型的 Web 堆栈的实际效果：MongoDB、API 服务器和 Web 客户端。

域配置结构

{
    "name": "dev_stack",
    "cpuxs": {
        "stack_startup": {
            "design_chunks": [
                {
                    "name": "mongodb",
                    "gatekeeper": {
                        "system_ready": {
                            "prompt": "Is system ready?",
                            "response": ["yes"],
                            "tv": "Y"
                        }
                    },
                    "flowout": {
                        "mongodb_ready": {
                            "prompt": "Is MongoDB ready?",
                            "response": ["yes"],
                            "tv": "Y"
                        }
                    },
                    "health_check": {
                        "type": "tcp",
                        "port_key": "27017",
                        "timeout_seconds": 2,
                        "status_mapping": {
                            "success": {
                                "key": "mongodb_ready",
                                "response": ["yes"],
                                "tv": "Y"
                            },
                            "failure": {
                                "key": "mongodb_ready",
                                "response": ["no"],
                                "tv": "N"
                            }
                        }
                    },
                    "container": {
                        "name": "pnr_mongodb",
                        "image": "mongo:latest",
                        "ports": {
                            "27017": "27017"
                        }
                    }
                }
            ]
        }
    }
}

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与平台无关的容器管理

PnR 的核心是其与平台无关的容器管理。其工作原理如下：

func (il *ContainerIntentionLoop) Execute() error {
    // Create platform-specific network
    _, err := il.dockerClient.NetworkCreate(il.ctx, "pnr_network", types.NetworkCreate{})
    if err != nil {
        return fmt.Errorf("failed to create network: %v", err)
    }

    for {
        // Update runtime state
        if err := il.updateRTStateFromRuntime(); err != nil {
            return err
        }

        allCompleted := true
        anyExecuting := false

        // Process each container
        for i := range il.cpux.DesignChunks {
            chunk := &il.cpux.DesignChunks[i]

            // Container state machine
            switch chunk.Status {
            case "completed":
                continue
            case "executing":
                anyExecuting = true
                allCompleted = false
                if il.checkChunkCompletion(chunk) {
                    chunk.Status = "completed"
                }
            case "", "ready":
                allCompleted = false
                if il.checkGatekeeper(chunk) {
                    if err := il.startContainer(chunk); err != nil {
                        return err
                    }
                    chunk.Status = "executing"
                    anyExecuting = true
                }
            }
        }

        // Check termination conditions
        if allCompleted {
            return nil
        }
        if !anyExecuting && !allCompleted {
            return fmt.Errorf("no progress possible - execution stalled")
        }

        time.Sleep(5 * time.Second)
    }
}

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跨平台健康检查

PnR 使用 Go 的标准库实现平台无关的健康检查：

{
    "name": "dev_stack",
    "cpuxs": {
        "stack_startup": {
            "design_chunks": [
                {
                    "name": "mongodb",
                    "gatekeeper": {
                        "system_ready": {
                            "prompt": "Is system ready?",
                            "response": ["yes"],
                            "tv": "Y"
                        }
                    },
                    "flowout": {
                        "mongodb_ready": {
                            "prompt": "Is MongoDB ready?",
                            "response": ["yes"],
                            "tv": "Y"
                        }
                    },
                    "health_check": {
                        "type": "tcp",
                        "port_key": "27017",
                        "timeout_seconds": 2,
                        "status_mapping": {
                            "success": {
                                "key": "mongodb_ready",
                                "response": ["yes"],
                                "tv": "Y"
                            },
                            "failure": {
                                "key": "mongodb_ready",
                                "response": ["no"],
                                "tv": "N"
                            }
                        }
                    },
                    "container": {
                        "name": "pnr_mongodb",
                        "image": "mongo:latest",
                        "ports": {
                            "27017": "27017"
                        }
                    }
                }
            ]
        }
    }
}

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主要优点

真正的跨平台支持：在 Windows、Linux 和 macOS 上的工作方式相同
配置驱动：domain.json中的所有编排逻辑
与容器无关：无需对 PnR 特定容器进行修改
灵活的健康检查：TCP、HTTP，并可扩展至其他协议
状态可见性：通过运行时文件清除状态更新
并发执行：高效的并行容器管理

入门

完整代码可以在这里找到：Github

先决条件

安装 Go（1.19 或更高版本）：
安装 Docker

项目结构

func (il *ContainerIntentionLoop) Execute() error {
    // Create platform-specific network
    _, err := il.dockerClient.NetworkCreate(il.ctx, "pnr_network", types.NetworkCreate{})
    if err != nil {
        return fmt.Errorf("failed to create network: %v", err)
    }

    for {
        // Update runtime state
        if err := il.updateRTStateFromRuntime(); err != nil {
            return err
        }

        allCompleted := true
        anyExecuting := false

        // Process each container
        for i := range il.cpux.DesignChunks {
            chunk := &il.cpux.DesignChunks[i]

            // Container state machine
            switch chunk.Status {
            case "completed":
                continue
            case "executing":
                anyExecuting = true
                allCompleted = false
                if il.checkChunkCompletion(chunk) {
                    chunk.Status = "completed"
                }
            case "", "ready":
                allCompleted = false
                if il.checkGatekeeper(chunk) {
                    if err := il.startContainer(chunk); err != nil {
                        return err
                    }
                    chunk.Status = "executing"
                    anyExecuting = true
                }
            }
        }

        // Check termination conditions
        if allCompleted {
            return nil
        }
        if !anyExecuting && !allCompleted {
            return fmt.Errorf("no progress possible - execution stalled")
        }

        time.Sleep(5 * time.Second)
    }
}

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安装

func (il *ContainerIntentionLoop) checkChunkCompletion(chunk *DesignChunk) bool {
    // Platform-agnostic container status check
    isRunning, err := il.isContainerRunning(chunk.Container.Name)
    if !isRunning {
        il.updateChunkStatus(chunk, false)
        return false
    }

    // Health check based on configuration
    status := false
    switch chunk.HealthCheck.Type {
    case "tcp":
        addr := fmt.Sprintf("localhost:%s", chunk.Container.Ports[chunk.HealthCheck.PortKey])
        conn, err := net.DialTimeout("tcp", addr, timeout)
        if err == nil {
            conn.Close()
            status = true
        }

    case "http":
        url := fmt.Sprintf("http://localhost:%s%s", 
            chunk.Container.Ports[chunk.HealthCheck.PortKey],
            chunk.HealthCheck.Path)
        resp, err := client.Get(url)
        if err == nil {
            status = (resp.StatusCode == chunk.HealthCheck.ExpectedCode)
        }
    }

    il.updateChunkStatus(chunk, status)
    return status
}

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构建和运行

pnr-orchestrator/
├── main.go
├── containers.go
├── config/
│   └── domain.json
└── runtime/          # Created automatically

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超越简单的依赖关系

传统 Docker 撰写：

# Create project directory
mkdir pnr-orchestrator
cd pnr-orchestrator

# Initialize Go module
go mod init pnr-orchestrator

# Install dependencies
go get github.com/docker/docker/client
go get github.com/docker/docker/api/types
go get github.com/docker/go-connections/nat

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PnR 的智能编排：

# Option 1: Direct run
go run main.go containers.go

# Option 2: Build and run separately
go build
./pnr-orchestrator   # Unix/Linux/Mac
pnr-orchestrator.exe # Windows

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主要区别？ PnR 确保跨任何平台的实际服务准备就绪，而不仅仅是容器启动。