Vagrant Tutorial（1）雲端研發人員，你也需要虛擬機！

前言

在進入本系列文章的正題之前，讓我們先問一個問題：為什麼研發人員也需要虛擬機呢？

虛擬機？那不是伺服器維運人員才需要知道的嗎？

常見的原因是，研發者用的本機電腦，與真正上線服務的電腦，兩者的作業系統及相關組態，甚至連本性都很不一樣。我們需要一種方法，模擬出一個遠端的環境，既是獨立於本機的乾淨隔離環境，又要保持與本機互連的彈性。最後，為了讓整個團隊能在一致的環境下協同研發，這種組態設定知識，也要形諸文件，可程式化，可再現，予以版本控制，也就是所謂的 “infrastructure as code”。

為什麼兩者會不一樣呢？這得從頭說起⋯⋯

雲端主機的作業系統市占率

拜 Xen、KVM、Hyper-V 等 hypervisor 虛擬化技術進步之賜，雲端主機產業發達。你可以選用像 Linode 或 DigitalOcean 這類的 VPS，也可以像 Amazon EC2 或 Google Compute Engine 這類更重量級的雲端服務。大概快則一分鐘，慢則數分鐘，就可新開或複製一份執行個體 (instance) 上線運作。

就是因為太方便了，許多沒有舊包袱的研發團隊，除了人手一台筆電外，早已不再採購高規格的實體主機，全盤雲端化。你隨時可以 ssh 或 RDP 遠端登入進去（也許會再多加一層 VPN）；至於這主機本體，是擺在台灣的內湖、板橋、彰化機房，還是位於美國、新加坡或日本，老實說，除了連線速度之外，可能根本沒有人會在意。

這些雲端主機，在 hypervisor 上面所搭載的作業系統，多半是哪些呢？

根據 W3Techs 的全球調查，純以 Web 網站的市占率而言，泛 Unix 家族就占了 2/3。若再針對其中的 Linux 予以細分：

不難發現，這些最受歡迎的 Linux 發行版，也都是各大雲端主機服務商優先提供的預載系統。

這項調查只針對 Web 網站，沒涵蓋到 API、資料庫、中介軟體等後端伺服器或大型主機，但雖不中亦不遠矣。事實上，打自 LAMP 浪潮以降，接續 NoSQL 革命，幾乎已經宣判 Linux 是低成本、高性能雲端伺服器的王道。

對這議題有興趣的，請參閱 Wikipedia 的 Usage share of operating systems 條目。

你自己的桌機或筆電，也是用 Linux 嗎？

以上講的是遠在天邊的伺服器。那麼，近在眼前的桌機或筆電呢？仍然是 Linux 當道嗎？

一般老百姓的上網電腦，據 Net Applications 顧問機構調查，Windows 新舊版本的總市占率超過八成；另一個機構 StatCounter 也有類似的結論（詳細數據請見本文附錄）。

不過，軟體研發人員這種奇特生物，對於朝夕相處的謀生工具，評估角度不見得和普通老百姓一樣。這方面似乎沒有可靠的普查，但若不求量化數字，仍可從許多角度側面觀察質化內涵。

首先，這種生物每天都在跟程式語言打交道，不會故意選一個不合身的工作環境（作業系統、編輯器、編譯器、整合開發環境⋯⋯）來開發程式。譬如說，如果你每天都在寫 Objective-C 程式，幾乎可以斷定，你身邊會有一台 Mac OS X 的電腦。同理，如果你的主力是 C#，那麼，如果你不在 Windows 裡面打滾，等於是自找麻煩。

因此，我們拿程式語言及所屬的技術圈，做為旁敲側擊切入點。即使不是決定因素，至少也是高度相關的指標。

拿本文附錄所列的熱門程式語言，逐一分析，約可粗分為幾類：

1. 沒有明顯作業系統偏好：
   • 老字號的 C，加上影響力不如前的 C++，仍是系統程式的要角，隨處可見，各主流作業系統也早有合適的開發工具鏈。
   • PHP、JavaScript：簡易普及的網站前後端技術，各主流作業系統也早有合適的開發工具鏈。
   • Python：原本應該是 Unix 或 Mac 的勢力範圍，但隨著 Anaconda 及 Canopy 這類整合套件包的出現，已經不太有疆界之分了。
2. 明顯的 Windows 派：C#、Visual Basic。
3. 明顯的 Mac OS X 派：Objective-C。未來的 Swift 大概也是這樣。
4. 理論上應該沒有明顯偏好，但在高手圈裡卻別有一番風光：
   • Java：高可攜性的血統，讓 Eclipse、IntelliJ IDEA、NetBeans 這些優秀的整合開發工具，也都能在任何主流作業系統上順暢運作。但有趣的是，據 9TO5 媒體報導，在 Google I/O 2011 這種技術密集的場子裡，不管是講員、聽眾、記者，幾乎人手一台 Mac 筆電（有圖為證）！此外，據 ZeroTurnaround 對兩千多名 Java 從業人員的 “Java Tools and Technologies Landscape for 2014” 調查報告指出，Unix 及 Mac 開發者分別占 26% 及 24%，已經堪與 Windows 三分天下，版圖挪移現象明顯。
   • Ruby + Rails：打自 RailsConf 2006 起，就有人注意到 Mac 比例異常的高（有圖為證）。儘管 RailsBridge 團體有整理一份〈裝機趴 Installfest〉：「這裡有把 Ruby、Rails 和其他重要工具安裝在 Mac、Windows、Linux 電腦上的逐步指引」，但容我引述 Rails 達人 XDite 在 Rails 101 書中所說：
     

     世界上絕大多數的 Rails Developer 開發都是使用 MacBook […] 更重要的是每當 OS 更新、Gem 版本更新、Rails 地雷…Linux 使用者都會因為 package system maintainer 不是 Rails Developer 而不熟生態圈的關係，被雷炸的像次等公民。

     開發者的時間就是金錢，想想好的設備會為你的生產力帶來多大的改善？好的 framework 會多節省你的開發時間？

     你都已經打算開始學習 Rails 改善你悲慘的開發人生了，為什麼不買一台 Mac 讓自己更節省力氣呢？

很顯然的，研發者用的本機電腦，百花齊放，各有所好；與真正上線服務的電腦，兩者的作業系統，難以強求完全相同。

什麼？軟體組態問題？我就是升級狂呀！

除了作業系統之外，軟體組態也是另一個有差異的地方。

傳統上，軟體團隊可分為開發組 (development) 及維運組 (operation)。開發組走在技術最前線，求新求變，愛嘗鮮；維運組則力求服務穩定，傾向保守，座右銘是：“if it ain’t broke, don’t fix it”。

電腦會忠實反映這兩種不同的心態取向。

研發人員總是克制不住想升級到最新軟體，實驗最新功能；但真正上線服務的電腦，往往還停留在「傳說中最穩定的某個舊版本」，不輕易競逐版本。一段時間過後，歧異就會出現。

就以幾個典型的伺服器軟體為例。以下是 2014 年 8 月 8 日父親節當天，用 Ubuntu 14.04 LTS 的查詢結果，皆以各軟體的 stable 版為準：

補充說明：

軟體版本不同，就有機會出現不一致的執行結果，出現所謂 “it works on my machine” 這種很難 debug 的問題。

這畢竟是研發黑手專用的機器呀！

其實更根本的差異是，研發人員的本機，本來就是為了研發軟體而存在，會盡可能給人方便。反之，真正上線服務的電腦，只要把這台電腦被賦予的少樣特定任務做好就夠了，不必成為樣樣都裝的萬能機器，反而要做足防護，並榨乾最後一滴性能。因此：

• 研發人員的本機，為了研發及實驗，Java 會同時安裝 1.7 & 1.8，Python 會同時安裝 2.7 & 3.4。反之，上線主機為了瘦身，也為了避免漏洞，如非必要，一台電腦會只安裝一份必要版本。
• 研發人員的本機，在研發及實驗的過程中，常會把電腦環境「弄髒」，也無暇弄乾淨（所謂的「黑手」嘛）。但這是上線主機所不容許的。
• 研發人員的本機，為了加速編程、編譯、測試、除錯循環，會安裝一些立即回饋的組件；但上線主機通常不會部署這些東西。像在 Node.js 陣營，開發時可能會用 Livenode 之類的東西來執行主程式；但這只是研發者的祕技，不該部署出去。像在 Rails 陣營，以 XDite 創的工作室公開的 Rails 裝機實務為例，建議 Ubuntu 上線主機安裝 Nginx + Passenger，對 Mac 開發環境則另行推薦「使用 Pow 作為 HTTP Server，其標榜的就是 Zero Config⋯⋯相較起來，以往的 Passenger 搭配 Mac 本機端 Apache 的 solution 就顯得太笨重了。」
• 研發人員的本機，為了方便，不會故意啟動 SELinux、iptables 等讓自己綁手綁腳的保全機制。

很顯然的，研發者用的本機電腦，與真正上線服務的電腦，兩者之間，不僅是作業系統，就連軟體組態，也都難以強求完全相同。研發者必須意識到這種現實，學習在兩種系統之間切換心智模式。

好吧，有黑客精神的你，或許為了自我挑戰，刻意把手邊桌機或筆電多切出一塊 Linux 開機分割區（像我的 MacBook Air 就挪出一個 Ubuntu 14.04 開機選項），軟體組態都刻意與伺服器主機分毫不差，以方便在本機進行某些逼真的實驗。但萬一你想在一台本機上玩玩 Hadoop cluster 呢？你的電腦可以無性生殖 Ｎ 台嗎？

那，該怎麼辦？

小結

拜敏捷開發 (agile) 思潮所賜，及早測試、及早整合、頻繁整合、持續整合等機制，成為研發團隊流程改善的目標。DevOps 觀念也告訴我們：研發者若能在毋需大幅改變自身習慣的情況下，常與正式上線機雷同的環境為伍，就能盡早揭露出潛在的功能面及非功能面瑕疵。

因此，研發者需要一種方法，能在本機模擬出那些電腦叢集，越像越好。模擬出來的環境，既是獨立於本機的乾淨隔離環境，又要保持與本機互連的彈性。最後，為了讓整個團隊能在一致的環境下協同研發，這種組態設定知識，也要形諸文件，可程式化，可再現，予以版本控制，也就是所謂的 “infrastructure as code”。

簡單的答案是：你需要虛擬機！

複雜一點的答案呢，且聽下回分解。

附錄Ａ：桌機筆電作業系統市占率

據 Net Applications 顧問機構調查，一般老百姓的上網電腦，Windows 新舊版本的總市占率超過八成：

另一個機構 StatCounter 也有類似的結論：

Source: StatCounter Global Stats – OS Market Share

附錄Ｂ：程式語言市占率

根據 TIOBE Programming Community Index（常簡稱為 TIOBE Index）的調查，最熱門的程式語言分別是：

資料來源：http://www.tiobe.com/index.php/content/paperinfo/tpci/ – 2014/07/06

再看另一份由 DedaSys 所做的 Programming Language Popularity 調查：

Source: Programming Language Popularity – by LangPop.com

後續 >> Vagrant Tutorial（2）跟著流浪漢把玩虛擬機