Vagrant Tutorial（2）跟著流浪漢把玩虛擬機

Vagrant Tutorial（1）雲端研發人員，你也需要虛擬機！ << 前情

前情提要

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。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。

虛擬機技術，就是一帖解藥。不只是上線環境的伺服器需要，不只是伺服器維運人員需要；就連研發者手邊的開發機，也需要。

虛擬機是什麼？

虛擬機軟體，讓你將任何一台電腦模擬出另外 N 台電腦；這些被模擬出來的虛擬機 (virtual machine)，某種程度上相當於一部完整電腦，有自己的 CPU、記憶體、磁碟和 I/O 裝置，又可以像真實裸機 (bare metal machine) 一樣，灌任何一種開機用的作業系統進去。灌好之後，在虛擬機軟體裡面把它「開機」起來，並將視窗放大到全螢幕，拿給不知情的第三者看，他可能根本不知道這是虛擬機呢。

因此，藉由免費且開源的 VirtualBox，你可以在 Windows 上，跑一個 Linux 虛擬機來玩玩；也可以在 Mac 上，跑一個 Windows 虛擬機應付一些被 Internet Explorer 綁定的骨灰級網頁。像下圖就是我在 Mac 上，透過 VirtualBox 同時啟動兩個虛擬機，一個 Ubuntu Linux 14.04，一個 Windows 7：

Running 2 VM instances on Mac

Running 2 VM instances on Mac

如果你不滿意 VirtualBox 的性能，還可以購買 VMware Workstation、VMware Fusion、Parallels Desktop 等更強悍的虛擬機軟體。

如上圖所示範的，只要實體機夠力：CPU 夠快，記憶體夠大，同一時間可以開啟多台異質虛擬機。如果你會設定的話，這些虛擬機之間，亦可透過網路模擬層彼此互連。因此，虛擬機是分散式系統研發者的好幫手，讓你只用一台實體機（當然啦，前提是，實體機與 hypervisor 的性能不能太差），就能在某種程度上模擬出多台互連的異質電腦叢集。

為了行文方便，以下我稱本機電腦用以開機的作業系統為 host OS，虛擬機所跑的則稱為 guest OS。

虛擬機的 Wish List

主流的虛擬機軟體，都提供易於上手的 GUI 介面。可是，對軟體研發者來說，更需要的是可程式化的介面，以便將虛擬機納入軟體開發工具鏈中。譬如：

1. 能不能下一些可程式化的指令，就自動安裝一台或多台指定版本的 guest OS 虛擬機供我使用，即使是最陽春的 Linux 也無妨？雖然已經有像 VirtualBoxImages.com 這樣的網站，讓你手動下載免費的 guest OS 裝在 VirtualBox 上，但我們要的是可程式化。
2. 能不能下一些可程式化的指令，就自動設定好這些虛擬機叢集的組態？最好也能與上線主機共用同一套組態管理機制（Chef、Puppet、Ansible、Salt⋯⋯），“infrastructure as code” 一以貫之。
3. 能不能下一些可程式化的指令，就自動儲存現有狀態（所謂的 “snapshot” 快照），供日後快速複製增生一模一樣的虛擬機，或是重建犯罪現場重現歷史狀態以便偵錯？
4. 在軟體層次，我們有 yum、apt 之類的套件管理系統；程式語言層次，則有 Composer、CPAN、gem、Mavan、npm、NuGet、pip 之類的套件管理系統。同理，虛擬機層次，能不能也有類似的 repository 中央儲存庫？

雖然就連免費且開源的 VirtualBox 都有提供 VBoxManage 之類的命令列工具，但這些工具仍過於陽春，很難做到上述種種需求。想一步到位？有請本系列文章的主角 “Vagrant” 正式登場⋯⋯

歡迎流浪漢 Vagrant 的加入！

根據韋氏字典，“vagrant” 這個英文字的本意是：

va·grant noun \ˈvā-grənt\
: a person who has no place to live and no job and who asks people for money
— Merriam-Webster.com

而從 Vagrant 擺在 GitHub 的歷史紀錄來看，Mitchell Hashimoto 於 2010 年 3 月 8 日首次釋出 Vagrant 0.1.0 版，當時它的 slogan 是：

Vagrant is a tool for building and distributing virtualized development environments.

關鍵字：

• building：協助你安裝、設定虛擬機。
• distributing：不只打造，還協助你儲存、散佈。
• virtualized development environments：專為研發者量身打造的，以虛擬機為中心的研發環境。

或許作者想讓這個工具的使用者，能像流浪漢、游民一樣，浪跡天涯，隨遇而安；不受限於機器的實體位置，能在任何一台電腦上，模擬出任何一種遠端主機的可程式化環境，讓研發人員的日子更好過。

當時它是這麼描述自己的：

By providing automated creation and provisioning of virtual machines using Sun’s VirtualBox, Vagrant provides the tools to create and configure lightweight, reproducible, and portable virtual environments.

關鍵字：

• automated：自動化，可程式化。
• creation and provisioning：打造，設定，安裝，啟動，開通。
• Sun’s VirtualBox：呃，當年 Sun 還沒賣給 Oracle 呢⋯⋯
• lightweight：輕量無負擔，無需大幅改變自身習慣。
• reproducible：可再現，infrastructure as code。
• portable：通吃，不挑食。

最初 Vagrant 是站在 VirtualBox 的基礎上，用 Ruby 加工，寫的一套可程式化介面。四年半下來，Vagrant 已有明顯改進，以下只提兩則與安裝 Vagrant 有關的部分，畢竟，軟體再怎麼好，也要先降低安裝門檻，才利於推廣：

1. Vagrant 不再限定只能搭配 VirtualBox，前面提過的各種主流虛擬機軟體已經全部都能支援。當然啦，Vagrant 一族仍然最愛用既開源又免費的 VirtualBox，因此，本系列文章會假設你已經先安裝好 VirtualBox 了。
2. 早期，你的電腦必須先安裝 Ruby，才能用 Ruby 的 gem 套件管理系統安裝 Vagrant。想當年，為了在我的 Windows 上安裝 Ruby 環境，可真是吃足了苦頭。所幸，Vagrant 從 1.1 版開始，將 Ruby 相關事物包裝起來，你的電腦不再需要先有 Ruby 才能安裝 Vagrant 了（箇中經過，請見 Abandoning RubyGems 一文）。

所以今天，你只要去 Vagrant 官網的下載頁，直接下載 dmg、msi、deb、rpm 這些標準的安裝檔，就能無痛安裝。

安裝步驟

為了順利進行本系列文章的操作，請先依照以下步驟安裝 Vagrant 及 VirtualBox：

1. 去 Vagrant 官網的下載頁 (http://www.vagrantup.com/downloads.html)，下載適合的安裝檔，執行之。
2. 去 VirtualBox 官網的下載頁 (http://www.virtualbox.org/wiki/Downloads)，下載兩個安裝檔：
   • VirtualBox platform packages
   • VirtualBox Extension Pack

   並依序執行之。

   

   下載必要的 VirtualBox 安裝檔案

以下文章皆以 Vagrant 1.6.0 以上版本為準（我用的是 1.6.3），如果你曾經安裝過舊版本，請先升級。

作業系統注意事項

如果你是 Ubuntu 用戶，可以在 Software Center 下載更量身打造的 VirtualBox。

如果你是 Mac OS X 用戶，想用 Homebrew Cask 機制安裝 VirtualBox + Vagrant 的話：

$ brew cask install vagrant    --appdir=/Applications
$ brew cask install virtualbox --appdir=/Applications

如果你是 Windows 用戶，嗯，在 Windows 上，命令列是次等公民，得多花一點心思排除問題。辛苦你了⋯⋯

在 Windows 上安裝 VirtualBox 時，如果遇到以下錯誤：

請先切換到放置下載檔案的目錄，找出剛剛下載回來的安裝檔名（以我的例子：VirtualBox-4.3.14-95030-Win.exe），再依序執行以下命令：

$ VirtualBox-4.3.14-95030-Win  -extract
$ cd VirtualBox
$ dir

你應該會看到一個 msi 類型的安裝檔，請執行它。

最後，為了運作順暢，你還需要一個「純命令列的 ssh 程式」。如果你堅持要用 PuTTY、PieTTY 或可攜版，可能會在某些進階步驟踩到地雷，請不要自找麻煩，乖乖安裝一個「純命令列的 ssh 程式」吧。以下是一些輕量級的 ssh.exe 選項：

• OpenSSH for Windows
• Git for the Windows platform 裡面含有一枚 ssh.exe

安裝後，記得要去【控制台】把 ssh.exe 路徑加到 PATH 環境變數。

或者，乾脆安裝整套 MinGW 或 Cygwin 算了⋯⋯

生出一個虛擬機，只要兩道指令！

以下快速示範一些簡單步驟，讓你體會一下，只要兩道指令，就能生出一個虛擬機！

首先，請先選定一個工作目錄，供 Vagrant 運作時寫入相關資料之用。假設我們選定的目錄名稱為 demo-1：

$ mkdir demo-1
$ cd demo-1

接著，請選定你想要安裝哪一個 guest OS。

Vagrant 發明人創辦的 HashiCorp 公司，經營一個 Vagrant Cloud 服務，作為 Vagrant 虛擬機（在 Vagrant 術語裡稱為 box）的 repository 中央儲存庫。你可以去搜尋屬意的 box 來安裝：

Discover Vagrant boxes

或是試試以下幾個我常用的 box：

• hashicorp/precise64: Ubuntu 12.04 LTS (Precise Pangolin) 64-bit
• ubuntu/trusty64: Ubuntu 14.04 LTS (Trusty Tahr) 64-bit
• chef/centos-6.5: CentOS 6.5 x64
• chef/debian-7.4: Debian 7.4 x64
• yungsang/coreos: CoreOS，內建 Docker。
• williamyeh/ubuntu-trusty64-docker: Ubuntu 14.04 LTS，另加上 Docker 支援。
• williamyeh/debian-jessie64-docker: Debian Jessie，另加上 Docker 支援。

這次我們就以 ubuntu/trusty64 為例吧。請輸入以下指令：

$ vagrant init ubuntu/trusty64
$ vagrant up

有兩種可能的情況：

• 如果你是第一次在這個 host OS 上嘗試建立 ubuntu/trusty64 這個 box，那麼，在 vagrant up 這個步驟執行時，Vagrant 會先向 Vagrant Cloud 查詢並下載這個 box 檔案。檔案小則 100 MB，大則數百 MB，請稍待片刻。
• 如果你以前曾在這個 host OS 上安裝過 ubuntu/trusty64，且這個 box 不需升級新版，那麼，vagrant up 就會直接抓取本機電腦裡面存放的 box 檔案來增生虛擬機。

兩者的差別，請見我做的實況錄影，全長約 9 分鐘： http://asciinema.org/a/11428 。

OK，就這麼兩道指令，你已經在本機生出一台虛擬機了！

你可以 ssh 進去這台虛擬機，就像你以前 ssh 進去遠端主機一樣：

$ vagrant ssh

vagrant$

注意到了沒？系統提示符號改變了，提醒你你已經從 host OS 踏入 Vagrant 所管理的 guest OS 了。

你可以看看這個 guest OS 是否真的為 Ubuntu 14.04 LTS (Trusty Tahr) 64-bit：

vagrant$  lsb_release -a

玩累了，你可以先登出，回到 host OS：

vagrant$  exit

$

只要位於同一個工作目錄，你隨時可以再 ssh 登入：

$ vagrant ssh

登出後，可以暫時將虛擬機關機，將 CPU 及記憶體等資源歸還給 host OS 主機：

$ vagrant halt

小結

VirtualBox、VMware Workstation、VMware Fusion、Parallels Desktop 等虛擬機軟體，讓你將任何一台電腦模擬成其他作業系統；Vagrant 則進一步將這些虛擬機納入管控，讓軟體研發流程更順暢、更有彈性。

「Vagrant + VirtualBox 組合技」的成功，啓迪了許多人，原來虛擬機也可以這麼玩！像 boot2docker 就師法這種方式，用「boot2docker + VirtualBox 組合技」讓非 Linux 的電腦上也能跑 Docker，更衍生出 yungsang/boot2docker、parallels/boot2docker 這些 Vagrant + Docker + VirtualBox/Parallels Desktop 大混血的玩法⋯⋯呃，等我開 Docker Tutorial 專欄時，再慢慢談好了。

OK，今天 Vagrant 課程就先上到這裡。下回會再仔細解釋前面那些指令背後到底做了什麼。

後續 >> Vagrant Tutorial（3）細說虛擬機生滅狀態